КОМПЕНСАТОР РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для компенсации реактивной мощности в сетях промышленных предприятий или индивидуальных потребителей этой мощности типа асинхронных двигателей и трансформаторов. Полезная модель предназначена для компенсаторов, включающих конденсаторы и средства для их коммутации в электросеть для обеспечения требований энергосистемы к потреблению реактивной мощности, с решением проблем борьбы с бросками тока при долговременной службе коммутационных устройств.
В настоящее время для борьбы с перенапряжениями и бросками тока в емкостных компенсаторах применяют тиристорные встречно-параллельные вентили, включаемые последовательно с емкостным компенсатором (В.И.Кочкин, О.П.Нечаев, Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий, - М.: 2002, стр.177, 178).
Применяемые тиристорные вентили должны быть рассчитаны на приложение как минимум двойного напряжения сети, а их включение допустимо только в момент равенства напряжения на компенсаторе амплитудному значению напряжения сети, что усложняет устройство и его эксплуатацию и отрицательно влияет на качество электроэнергии в питающей сети.
Чтобы обеспечить долговечность средств для коммутации емкостного компенсатора, а также ограничить броски токов и напряжений при его включении и отключении обычно используют специальные быстродействующие переключатели, рассчитанные на ограничение токов при коммутациях и выбранные с запасом по номинальному току не менее, чем на 50% (Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М: 1983, стр.148, - прототип).
Применение специальных (быстродействующих) переключателей повышенной мощности удорожает устройство и не предотвращает бросков тока в емкостных компенсаторах и отрицательного влияния этих бросков на качество электроэнергии сети.
Задачей данной полезной модели является расширение арсенала конструкций емкостных компенсаторов реактивной мощности.
Другой задачей является обеспечение условий надежной и долговечной коммутации компенсатора с питающей сетью посредством обычных типовых переключателей путем сообщения компенсатору свойства демпфера зарядных импульсов тока при коммутациях.
Поставленная задача решена за счет того, что в компенсаторе реактивной мощности, содержащей емкость, составленную по меньшей мере двумя конденсаторами и средство для их коммутации в электросеть, в соответствии с данной полезной моделью к каждому из упомянутых конденсаторов последовательно подключены индуктивность и активное сопротивление с образованием RLC-цепи, при этом параметры каждой из указанных RLC-цепей выбраны неодинаковыми со степенного различия, обеспечивающей увеличение времени зарядки и разряда конденсаторов, составляющих указанную емкость.
Данное техническое решение снижает отрицательные воздействия импульсов зарядного тока, возникающих при коммутациях компенсатора, путем демпфирования этих импульсов и обеспечивает высокую долговечность компенсаторов в связи с упомянутым гашением жесткости импульсов при зарядке и разряде путем увеличенного времени протекания этих процессов.
Схема соединений предлагаемого компенсатора настолько проста, что не требует ее графического изображения и легко усматривается из описания. Для пояснения работы схемы на чертеже приведен график зарядных токов компенсатора.
сети
1
2
max1,2
сети mах
mаx 1,2
Согласно данной полезной модели компенсатор реактивной мощности включает в себя не менее двух параллельно соединенных конденсаторов, к каждому из которых последовательно подключены индуктивность и емкостное сопротивление. Таким образом получены по меньшей мере две параллельные RLC-цепи, соответствующие общему количеству конденсаторов, составляющих электрическую емкость компенсатора. Каждая из упомянутых RLC-цепей отличается от других, входящих в конструкцию компенсатора своими (всеми или некоторыми) параметрами. Из-за этого в процессе работы RLC-цепей компенсатора при зарядке входящих в их состав конденсаторов происходит увеличение времени зарядки и разряда упомянутых конденсаторов, составляющих электрическую емкость компенсатора. Увеличение указанного времени обеспечивает соответствующее уменьшение величины импульсов зарядного тока предлагаемого емкостного компенсатора по сравнению с известными аналогами. Это отражено на графике зарядного тока, на котором на оси абсцисс отображено время t зарядки, а на оси ординат - величина зарядного тока i. Наклонной штриховой кривой линией показан график i импульса зарядки поступающей из сети в результате коммутации компенсатора; i и i - соответственно графики каждой из двух RLC-цепей, описываемых в данном частном примере и, наконец, i - максимальный зарядный ток компенсатора в соответствии с данной полезной моделью. Разность между i и i - отображает демпфирующий эффект предложенного компенсатора.
Работа данного компенсатора реактивной мощности, укомплектованного емкостью, составленной из нескольких (в данном конкретном примере - двух) конденсаторов осуществляется в «мягком» режиме коммутации, поскольку зарядка этих конденсаторов осуществляется не мгновенно, а растягивается во времени за счет различия параметров (всех или некоторых) в RLC-цепях. Этот факт и обеспечивает демпфирование зарядных импульсов, долговечность эксплуатации конденсаторов и компенсатора, а также подтверждает новизну технического решения, расширяя арсенал этих изделий.
Проведенные эксперименты подтвердили, что применение предлагаемого компенсатора в сетях современных промышленных предприятий увеличивает срок службы комплектующих компенсатор конденсаторов в 1,5-1,8 раза. При этом в такой же степени уменьшается износ коммутационной аппаратуры и обеспечивается существенная (до 20%) экономия электроэнергии. В результате обеспечивается значительный экономический эффект практически без дополнительных капитальных затрат на основное электрооборудование.