УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

Область техники
Полезная модель относится к электроэнергетике и может быть использована для управления коммутацией конденсаторных батарей в конденсаторных регуляторах напряжения, которые входят в состав устройств компенсации реактивной мощности, устанавливаемых на электрических подстанциях для повышения коэффициента мощности нагрузки и нормализации напряжений в узлах электрической сети переменного тока.
Уровень техники
Известно устройство для регулирования напряжения на шине подстанции, содержащее блок управления, выходы которого предназначены для управления выключателем, коммутирующим конденсаторную батарею, и формирователь регулирующих сигналов, выход которого подключен к входу блока управления [1].
Устройство [1] позволяет отслеживать изменения напряжения на шинах подстанции и регулировать его путем коммутации (подключения и отключения) конденсаторной батареи к шине подстанции. Однако, подключения конденсаторной батарей к шинам подстанции сопровождаются бросками тока, превышающими номинальное значение тока конденсаторной батареи [2].
Известно устройство управления коммутацией цепи переменного тока, содержащее блок управления выключателем и блок синхронизации включения, предназначенный для того, чтобы обеспечить замыкание контактного промежутка выключателя в интервале времени, когда переменное напряжение на нем близко к нулевому значению [3].
Недостаток устройства [3] - сложность обеспечения и низкая точность синхронизации коммутации, вызванные разбросом времени включения выключателя и нестабильностью момента начала пробоя в процессе сведения контактов выключателя. При использовании устройства [3] в составе конденсаторных регуляторов напряжения этот недостаток не позволяет исключить броски тока при коммутации конденсаторной батареи, превышающие номинальное значение ее тока без ужесточения технических требований к выключателю.
Сущность полезной модели
Задача полезной модели - уменьшить броски тока, возникающие при подключениях конденсаторной батареи к шине подстанции, без ужесточения технических требований к выключателю.
Предметом полезной модели является устройство управления конденсаторным регулятором напряжения, содержащее блок управления, первый и второй выходы которого предназначены для управления выключателем, коммутирующим конденсаторную батарею регулятора напряжения, а третий - для включения быстродействующего коммутатора, шунтирующего контактный промежуток выключателя, формирователь регулирующих сигналов, первый выход которого подключен к первому входу блока управления, и элемент совпадения, выход которого подключен к второму входу блока управления, первый вход - к второму выходу формирователя регулирующих сигналов, а второй вход предназначен для подключения к выходу датчика напряжения на контактном промежутке выключателя.
Совокупность указанных признаков позволяет снизить броски тока до заданного значения за счет подключения конденсаторной батареи к шине подстанции в интервале времени, когда разность их потенциалов близка к нулевому значению.
Полезная модель имеет развитие, которое состоит в том, что формирователь регулирующих сигналов снабжен входом, предназначенным для подключения к датчику регулируемого напряжения. Это позволяет коммутировать конденсаторную батарею в автоматическом режиме.
Осуществление полезной модели
Осуществление полезной модели с учетом ее развития иллюстрирует фиг.1, на которой также показаны участвующие в работе устройства элементы оборудования подстанции.
Конденсаторная батарея 1 через контакты выключателя 2 подключена к шине 3 электроподстанции, напряжение на которой регулируется путем подключения или отключения батареи 1. Параллельно контактам выключателя 2 установлен быстродействующий коммутатор 4, который может быть выполнен в виде полупроводникового, например тиристорного, ключа двусторонней проводимости или в виде управляемого вакуумного разрядника.
Датчик 5 контролирует напряжение между контактами выключателя 2.
Блок 6 управления снабжен первым и вторым выходами 7 и 8 соответственно, которые предназначены для управления выключателем 2, и третьим выходом 9, предназначенным для включения коммутатора 4. Формирователь 10 регулирующих сигналов (пример его выполнения приведен в [2, стр.102, рис.4-12]) подключен первым выходом 11 к первому входу 12 блока 6. Элемент 13 совпадения подключен выходом 14 к второму входу 15 блока 6. Первый вход 16 элемента 13 подключен к второму выходу 17 формирователя 10, а второй вход 18 - к выходу датчика 5. К входу 19 формирователя 10 подключен выход датчика 20 регулируемого напряжения на шине 3, выполненного в виде измерительного трансформатора напряжения, а к входу 21 подведено напряжение уставки регулирования. На фиг.2 приведен пример выполнения блока 6, в состав которого входят формирователи управляющих сигналов 22, 23 и 24.
Работает предлагаемое устройство следующим образом.
Регулирование напряжения на шине 3 осуществляется путем подключения или отключения батареи 1. При подключенной к шине 3 батарее 1 напряжение на шине 3 повышается, а при отключенной - снижается.
Пусть, например, в исходном положении выключатель 2 и коммутатор 4 находятся в отключенном состоянии.
Датчик 20 выдает на вход 19 формирователя 10 напряжение, пропорциональное напряжению на шине 3.
уст
Формирователь 10 сравнивает действующее (или выпрямленное) значение напряжения, поступающее на его вход 19, с напряжением уставки U, поступающим на вход 21. При снижении действующего значения напряжения на входе 19 ниже заданного уставкой формирователь 10 вырабатывает сигнал на выходе 17.
Этот сигнал, поступая на вход 16 элемента 13, разрешает прохождение с входа 18 на выход 14 элемента 13 сигнала от датчика 5. Датчик 5 вырабатывает соответствующий сигнал в моменты прохождения переменного напряжения между контактами выключателя 2 через нулевое значение. С выхода 14 элемента 13 сигнал поступает на вход 15 блока 6, инициируя выработку формирователем 22 (см.фиг.2) сигнала на выходе 9, включающего коммутатор 4.
В результате включение коммутатора 4 происходит в момент, когда потенциалы шины 3 и конденсаторной батареи 1 равны или близки друг к другу. Поэтому бросок тока конденсаторной батареи 1 при включении коммутатора 4 невелик.
Блок 6 вырабатывает сигнал на выходе 8, включающий выключатель 2. Момент выдачи этого сигнала формирователем 23 (см.фиг.2) относительно сигнала на выходе 9, включающего коммутатор 4,устанавливается в блоке 6 из
условия, чтобы троганье контактов выключателя 2 начиналось сразу после включения коммутатора 4.
Замыкание контактов выключателя 2 происходит при включенном коммутаторе 4 и завершает процесс подключения батареи 1 к шине 3. Поскольку в процессе замыкания контакты выключателя 2 шунтированы включенным коммутатором 4, при этом также не происходит броска тока. Это позволяет снизить технические требования к разбросу времени включения выключателя 2 и стабильности момента пробоя контактного промежутка в процессе сведения контактов выключателя.
Выключается коммутатор 4 после уменьшения его тока до величины, близкой к нулю. Таким образом, в длительном режиме ток батареи 1 протекает через контакты выключателя 2, а не через коммутатор 4, что снижает токовую нагрузку на коммутатор 4 и уменьшает технические требования к нему.
Увеличение действующего значения напряжения от датчика 20 на входе 19 формирователя 10 выше напряжения уставки, задаваемого на входе 21, приводит к появлению сигнала на выходе 11 формирователя 10. Этот сигнал, поступая на вход 12 блока 6, инициирует выработку формирователем 24 (см.фиг.2) сигнала на выходе 7, отключающего выключатель 2. Размыкание контактов выключателя 2 не сопровождается значительными бросками тока через батарею 1 конденсаторов.
Исключение колебательного режима коммутации батареи 1 к шине 3 обеспечивается в формирователе 10 соответствующим выбором зоны нечувствительности по отношению к разности сравниваемых напряжений на входах 19 и 21.
Источники информации
1. Патент на полезную модель №34818 «Компенсатор реактивной мощности» по кл. МПК H 02 J 3/18, 2003 г.
2. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятиях. Москва, ЭНАС, 2000.
3. Holm A., Alvinsson R., Akesson U., Karlen O. Development of controlled switching of reactors, capacitors, transformers and lines. // SIGRE Rep. No.13-201, Paris, 1990.