RU2727148C1 - Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях - Google Patents
Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727148C1 RU2727148C1 RU2019143473A RU2019143473A RU2727148C1 RU 2727148 C1 RU2727148 C1 RU 2727148C1 RU 2019143473 A RU2019143473 A RU 2019143473A RU 2019143473 A RU2019143473 A RU 2019143473A RU 2727148 C1 RU2727148 C1 RU 2727148C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- low
- compensating
- capacitors
- power
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для снижения потерь электрической энергии в высоковольтных электрических сетях напряжением 6-35 кВ с переменной нелинейной нагрузкой и увеличения пропускной способности данных сетей, а также для повышения надежности компенсирующих устройств. Технический результат заключается в уменьшении потерь электрической энергии в электрических сетях напряжением 6-35 кВ и увеличении их пропускной способности, путем плавного регулирования РМ при использовании низковольтных регулируемых катушек индуктивности и низковольтных нерегулируемых конденсаторов в системе регулирования, а также в повышении надежности компенсирующих устройств. Технический результат достигается тем, что устройство содержит компенсирующую установку, состоящую из трех низковольтных косинусных конденсаторов, соединенных треугольником, и трех низковольтных регулируемых катушек индуктивности, подключенных параллельно косинусным конденсаторам, которые позволяют обеспечить плавное регулирование РМ. Мощность низковольтных косинусных конденсаторов рассчитана на максимальную составляющую РМ нагрузки. Для повышения надежности и снижения себестоимости компенсирующей установки используются низковольтные косинусные конденсаторы и низковольтные регулируемые катушки индуктивности, подключенные к высоковольтной сети через силовой трансформатор мощностью до 1000 кBA. 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для компенсации реактивной мощности (РМ) в высоковольтных электрических сетях напряжением 6-35 кВ с переменной нелинейной нагрузкой.
Коэффициент мощности электроустановки можно повысить, если установить в цепи дополнительный источник реактивной энергии, компенсирующий реактивную энергию основной нагрузки. Источниками реактивной энергии могут служить различные устройства, но наиболее распространенными являются фазокомпенсаторы и шунтирующие конденсаторы (параллельно подключенные), или последовательно подключенные конденсаторы в линиях электропередачи.
Наиболее часто применяются конденсаторы, поскольку они:
- не потребляют активной энергии;
- имеют низкую стоимость;
- просты в эксплуатации;
- имеют длительный срок службы;
- почти не нуждаются в техническом обслуживании (в связи с отсутствием движущихся частей).
Существующие высоковольтные конденсаторные установки со ступенчатым регулированием недостаточно эффективны по следующим причинам:
- небольшое число ступеней регулирования (как правило, менее 4-х);
- высокая стоимость высоковольтных вакуумных контакторов;
- отсутствие защиты от влияния высших гармоник на работу конденсаторов.
Увеличение числа ступеней регулирования высоковольтных конденсаторных установок до 6-ти и наличие защиты от высших гармоник по опенкам производителей подобных установок приводит к росту их стоимости в 1,5-2 раза. Также коммутация конденсаторных установок с помощью контакторов сопровождается появлением коммутационных перенапряжений, что снижает срок эксплуатации конденсаторов.
Использование конденсаторных установок с тиристорным регулированием позволяет обеспечить плавное регулирование реактивной мощности, однако при данном способе регулирования на вводах конденсаторной установки генерируются высшие гармоники тока, которые вызывают преждевременный выход из строя конденсаторных установок за счет термического воздействия. Поэтому конденсаторные установки с тиристорным регулированием необходимо эксплуатировать совместно с активными фильтрами, что неминуемо ведет к росту стоимости и снижению эксплуатационной надежности установки.
Известно устройство централизованной компенсации реактивной мощности в n-фазной высоковольтной сети [патент РФ №2561192 МПК H02J 3/18, от 26.03.20141, содержащее регулятор реактивной мощности, измеритель реактивной мощности, трансформатор напряжения, n батарей косинусных конденсаторов, каждая из которых включает m косинусных конденсаторов, первые выводы которых объединены и подключены к общей шине, n блоков контакторов, каждый из которых включает m контакторов, также введены n батарей подстроечных косинусных конденсаторов, каждая из которых включает k подстроечных косинусных конденсаторов, первые выводы которых объединены и подключены к общей шине, n блоков коммутаторов, каждый из которых включает k коммутаторов, контроллер, n анализаторов гармонического состава сигнала, при этом суммарную емкость С∑бп в каждой из n батарей подстроечных конденсаторов выбирают из соотношения С∑бп=Ск, где Ск - емкость единичного конденсатора в каждой из n батарей косинусных конденсаторов, где n, m, k>/=1.
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности плавного регулирования РМ, а также наличие дополнительной защиты от воздействия высших гармоник в виде анализаторов гармонического состава сигнала приводит к удорожанию устройства и усложнению его конструкции.
Наиболее близким техническим решением является известный источник реактивной мощности (ИРМ) [патент РФ №2410786, МПК H01F 29/14, от 18.01.20101, содержит трехфазную конденсаторную батарею, выполненную из подключенных через выключатели секций, трехфазный, управляемый подмагничиванием реактор (УШР) с шестью стержнями, причем стержни охвачены сетевыми обмотками, подключенными к сети высокого напряжения, и разделенными на части обмотками управления, фильтры высших гармоник, управляемый выпрямитель, ввод для заземления, систему автоматического управления. При этом части обмоток управления включены в открытые двойные треугольники и соединены с трансформатором питания управляемого выпрямителя и фильтрами высших гармоник. Отличие от известных устройств заключается в том, что введена вторая трехфазная конденсаторная батарея, два открытых двойных треугольника частей обмоток управления соединены последовательно, общая точка последовательно соединенных двойных открытых треугольников подключена к вводу для заземления, а вторая трехфазная конденсаторная батарея подсоединена к обмоткам управления.
Положительной отличительной особенностью известного ИРМ, принятого за прототип, является возможность компенсации РМ с плавным регулированием.
Однако недостатками такого ИРМ являются высокая стоимость, значительные габаритные размеры и сложность конструкции, что обусловлено наличием в составе устройства фильтров высших гармоник, а также тем фактом, что известное устройство подключается непосредственно к линейным проводам высоковольтной сети, в связи, с чем отсутствует возможность использования низковольтных конденсаторов и катушек индуктивности.
Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности и экономичности устройства для автоматической компенсации РМ с плавным регулированием, используемого в n-фазных высоковольтных электрических сетях с переменной нелинейной нагрузкой, при одновременном обеспечении защиты компенсирующего устройства от воздействия высших гармоник.
Данная техническая задача решается за счет того, что в устройство для компенсации РМ в высоковольтных сетях, содержащее автоматически регулируемую компенсирующую установку, подключенную соответствующими выводами к вторичной обмотке силового трансформатора, три низковольтных косинусных конденсатора с соединением по схеме треугольник в компенсирующей установке, блок регулирования РМ на базе программируемых электронных контроллеров, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока и трехфазный измерительный трансформатор напряжения, введены три низковольтные регулируемые катушки индуктивности. Упомянутые катушки подключены параллельно к соответствующим косинусным конденсаторам и входам блока регулирования. Силовой трансформатор напряжения, мощность которого не превышает 1000 кВА, позволяет защитить косинусные конденсаторы и катушки индуктивности от воздействия высших гармоник тока и напряжения, присутствующих в высоковольтной сети. Выводы первичной обмотки трансформатора подключены к соответствующим линейным проводам n-фазной высоковольтной сети, а выводы вторичной обмотки подключены к компенсирующей установке.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого изобретения. В состав изобретения входят следующие элементы: компенсирующая установка 1, состоящая из первой нерегулируемой ступени в виде косинусных конденсаторов 2 с соединением треугольником и регулируемых катушек индуктивности 3, подключенных параллельно конденсаторам, блок регулирования РМ 4, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока 5 и трехфазный измерительный трансформатор напряжения 6, силовой трансформатор напряжения 7 с соединением обмоток звезда-треугольник.
Изобретение работает следующим образом.
Для управления компенсацией РМ используется блок регулирования РМ 4, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока 5 и трехфазный измерительный трансформатор напряжения 6. С помощью трансформатора тока 5 определяется действующий ток в сети, с помощью трехфазного измерительного трансформатора напряжения 6 определяется действующее значение напряжения. На блок регулирования РМ 4 поступают измеренные сигналы тока и напряжения. После замера тока и напряжения блок регулирования РМ 4 определяет угол фазового сдвига между током и напряжением, учитывая, что коэффициент мощности соответствует косинусу угла фазового сдвига, блок регулирования РМ 4 определяет текущее значение коэффициента мощности и сравнивает его с установленными допустимыми значениями. Eсли текущее значение коэффициента мощности не соответствует допустимому значению, блок регулирования РМ 4 подает сигнал на компенсирующую установку 1 для увеличения или уменьшения индуктивности с помощью регулируемых катушек индуктивности 3, которые позволяют плавно регулировать значение РМ и тем самым исключить появление коммутационных перенапряжений, которые снижают срок службы низковольтных косинусных конденсаторов 2 и катушек индуктивности 3. Так если текущее значение коэффициента мощности больше допустимого значения, режим перекомпенсации, индуктивность компенсирующей установки 1 увеличивается, что приводит к снижению индуктивного тока и росту результирующего емкостного тока. Если же текущее значение коэффициента мощности меньше допустимого значения, режим недокомпенсации, индуктивность компенсирующей установки 1 уменьшается, что приводит к росту индуктивного тока и снижению результирующего емкостного тока. Таким образом, блок регулирования РМ 4 стремится свести коэффициент мощности сети до допустимых значений. Исходя из данных сети, а именно максимальной составляющей РМ нагрузки, где будет производиться компенсация РМ, задается мощность первой нерегулируемой ступени в виде косинусных конденсаторов 2 компенсирующей установки 1, соединенных по схеме треугольник. Силовой трансформатор напряжения 7 трансформирует емкостную/индуктивную составляющую реактивной мощности компенсирующей установки 1 в сеть 6-35 кВ, тем самым производя компенсацию реактивной мощности в этой сети и доводя коэффициент мощности до установленных допустимых значений. Также силовой трансформатор напряжения 7 с установленной мощностью, не превышающей значение 1000 кВА, позволяет за счет сравнительно большого внутреннего индуктивного сопротивления исключить трансформацию высших гармоник во вторичную обмотку. Подключение компенсирующей установки 1 к высоковольтной сети через силовой трансформатор напряжения 7 позволяет ограничить негативное влияние высших гармоник на работу катушек индуктивности 3 и косинусных конденсаторов 2 без введения в устройство дополнительных средств защиты от высших гармоник, установка которых неминуемо приводит к усложнению и удорожанию устройства. Таким образом, устройство осуществляет компенсацию РМ в высоковольтной сети с плавным регулированием РМ, при одновременной защите компенсирующей установки 1 от воздействия негативных факторов без введения в устройство дополни тельного оборудования.
Питание функциональных блоков может осуществляться от внешнего источника бесперебойного питания, который на чертеже не показан.
Предлагаемое техническое решение экономичное, надежное, эффективное и отличается от аналогов простым исполнением, меньшими габаритами, меньшим количеством элементов при той же функциональности, отсутствием коммутационных устройств, может заменить известные устройства для компенсации РМ и уменьшения сдвига фаз, используемые в n-фазных высоковольтных электрических сетях электроснабжения с переменной нелинейной нагрузкой.
Claims (1)
- Устройство для компенсации РМ в высоковольтных сетях, содержащее автоматически регулируемую компенсирующую установку, подключенную соответствующими выводами к вторичной обмотке силового трансформатора, три низковольтных косинусных конденсатора с соединением по схеме треугольник в компенсирующей установке, блок регулирования РМ на базе программируемых электронных контроллеров, подключенный к высоковольтной сети через трансформатор тока и трехфазный измерительный трансформатор напряжения, введены три низковольтные регулируемые катушки индуктивности, подключенные параллельно к соответствующим косинусным конденсаторам и входам блока регулирования, силовой трансформатор напряжения, мощность которого не превышает 1000 кВА, позволяющий защитить косинусные конденсаторы и катушки индуктивности от воздействия высших гармоник тока и напряжения, присутствующих в высоковольтной сети, выводы первичной обмотки которого подключены к соответствующим линейным проводам n-фазной высоковольтной сети, а выводы вторичной обмотки которого подключены к компенсирующей установке.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019143473A RU2727148C1 (ru) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019143473A RU2727148C1 (ru) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2727148C1 true RU2727148C1 (ru) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741150
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019143473A RU2727148C1 (ru) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2727148C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU227146U1 (ru) * | 2024-04-05 | 2024-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство автоматического переключения конденсаторных батарей |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0431967A2 (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for suppressing voltage fluctuation and higher harmonics |
WO2010040388A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Abb Technology Ag | Multilevel converter and method for compensating active and reactive power in a high voltage network |
RU2410786C1 (ru) * | 2010-01-18 | 2011-01-27 | Александр Михайлович Брянцев | Источник реактивной мощности |
RU2585007C1 (ru) * | 2014-10-13 | 2016-05-27 | Нисонович Конторович Леонид | Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (варианты) |
-
2019
- 2019-12-19 RU RU2019143473A patent/RU2727148C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0431967A2 (en) * | 1989-12-08 | 1991-06-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Device for suppressing voltage fluctuation and higher harmonics |
WO2010040388A1 (en) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Abb Technology Ag | Multilevel converter and method for compensating active and reactive power in a high voltage network |
RU2410786C1 (ru) * | 2010-01-18 | 2011-01-27 | Александр Михайлович Брянцев | Источник реактивной мощности |
RU2585007C1 (ru) * | 2014-10-13 | 2016-05-27 | Нисонович Конторович Леонид | Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (варианты) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU227146U1 (ru) * | 2024-04-05 | 2024-07-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство автоматического переключения конденсаторных батарей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10811988B2 (en) | Power management utilizing synchronous common coupling | |
US10608545B2 (en) | Power management utilizing synchronous common coupling | |
US7573253B2 (en) | System for managing electrical consumption | |
Salomonsson et al. | Low-voltage DC distribution system for commercial power systems with sensitive electronic loads | |
Kotb et al. | A hybrid HVDC transmission system supplying a passive load | |
EP2733809B1 (en) | Power quality control | |
CN101860035A (zh) | 晶闸管控制磁控电抗器的无功补偿*** | |
RU144504U1 (ru) | Устройство централизованной компенсации реактивной мощности | |
RU2585007C1 (ru) | Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (варианты) | |
US20100061028A1 (en) | System for managing electrical consumption with coaxial communication line protection | |
RU2754426C1 (ru) | Двухполюсный двунаправленный преобразователь постоянного тока, а также способ и устройство управления ним | |
Rodda Shobha Rani | VSC based DSTATCOM & pulse-width modulation for power quality improvement | |
RU2561192C1 (ru) | УСТРОЙСТВО ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В n-ФАЗНОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ СЕТИ | |
US9859049B2 (en) | System for reducing electrical consumption with triple core iterative transformers | |
RU2727148C1 (ru) | Устройство для компенсации реактивной мощности в высоковольтных сетях | |
RU2282912C2 (ru) | Статический компенсатор реактивной мощности | |
Chen et al. | Flexible transformers for distribution grid control | |
RU181451U1 (ru) | Адаптивная система энергосбережения трехфазной сети | |
RU2643350C1 (ru) | Распределительное устройство в сети переменного тока | |
US20150256090A1 (en) | Systems for reducing electrical consumption using triple core iterative transformers | |
RU2337424C1 (ru) | Способ управления источником реактивной мощности | |
RU2818292C1 (ru) | Устройство независимой пофазной компенсации реактивной мощности | |
RU2410786C1 (ru) | Источник реактивной мощности | |
RU2715731C1 (ru) | Система управления режимом напряжений в распределительной сети переменного тока | |
NL2029006B1 (en) | Device for control of power exchange in a grid |