УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR CONTROL OF REACTIVE POWER OF ELECTRIC NETWORK (VERSIONS)

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным регулируемым электротехническим комплексам, и может использоваться в высоковольтных электрических сетях напряжением 110…750 кВ для компенсации или выдачи в сеть реактивной мощности и стабилизации напряжения.
Известно устройство регулирования реактивной мощности электрической сети - статический тиристорный компенсатор (СТК) (см. Статические тиристорные компенсаторы для энергосистем и сетей электроснабжения. Бортник И.М. и др., Электричество, 1985, №2.), содержащее реакторную группу - трехфазную силовую индуктивность, регулируемую последовательно подключенными тиристорными ключами, и подключенную параллельно ей конденсаторную батарею, содержащую не менее двух секций конденсаторов.
В СТК регулирование потребления реактивной мощности из сети осуществляют путем включения или отключения отдельных не управляемых реакторов, которые образуют реакторную группу - трехфазную силовую индуктивность, а регулирование выдачи в сеть реактивной энергии осуществляют подключением или отключением отдельных секций конденсаторной батареи. Число выключателей - тиристорных ключей, равняется числу групп реакторов и числу групп секций конденсаторной батареи. В связи с необходимостью изменения реактивной мощности небольшими частями мощность и напряжение каждого отключаемого реактора и конденсаторной батареи выбираются небольшими. При этом число их отвечает полной мощности группы.
Известное устройство не может быть подключено непосредственно к сети с напряжением 110-750 кВ. В этом случае необходимо подключение статического тиристорного компенсатора к дополнительному промежуточному трансформатору на полную мощность или к дополнительной третичной обмотке установленных на подстанции автотрансформаторов, что возможно в существующих сетях далеко не всегда.
Кроме того, высокой является стоимость оборудования, монтажа и эксплуатации, так как статический тиристорный компенсатор занимает большую площадь подстанции, нуждается в охлаждении, закрытом помещении и специальном обслуживании, поскольку средством регулирования в нем являются высоковольтные (до 35 кВ) тиристорные ключи на номинальную мощность, которая не допускает неминуемых в эксплуатации кратковременных и аварийных перегрузок.
Таким образом, недостатками известного статического тиристорного компенсатора является то, что он имеет ограниченные функциональные возможности, недостаточную надежность устройства и высокую стоимость при изготовлении и эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (см. п. РФ на изобретение №2282912 по заявке №2004121712 от 16.07.2004 г., опубликован 27.08.2006 г., МПК H01F 29/14, H02J 3/18), содержащее управляемый реактор, сетевая обмотка которого подключена к сети высокого напряжения, устройства измерения тока и напряжения в точке подключения к сети, силовой блок управления индуктивностью реактора, конденсаторную батарею, содержащую не менее двух секций конденсаторов, и электронную систему управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи.
В известном устройстве регулирование реактивной мощности электрической сети осуществляют изменением индуктивности сетевых обмоток трехфазного управляемого реактора путем подмагничивания стержней реактора при помощи обмоток управления и силового блока, а также коммутацией секций конденсаторной батареи. При этом конденсаторная батарея подключена либо к сети, либо к линейным концам обмотки, соединенной по схеме «треугольник» и установленной в баке управляемого реактора для компенсации токов высших гармоник в сети.
Управляемый реактор в известном устройстве может быть подключен непосредственно к сети с напряжением 110-750 кВ и может регулировать потребление реактивной мощности, а непосредственное подключение к сети конденсаторной батареи при высоких напряжениях сети невозможно. Конденсаторы в конденсаторных батареях не выпускаются на напряжение более 35 кВ, что приводит к необходимости изготовления батарей с последовательно-параллельным их соединением. Подсоединение конденсаторных батарей в известном устройстве непосредственно к сети даже в случае, когда это возможно по значению напряжения сети, вызывает при коммутациях перенапряжения и броски токов. Поэтому к каждой конденсаторной батарее на подстанции подсоединяют соответствующий включенной емкости дополнительный дугогасящий реактор, что приводит к удорожанию установленного на подстанции оборудования. Устройство занимает большую площадь подстанции, нуждается в охлаждении, закрытом помещении и специальном обслуживании.
Подсоединение конденсаторных батарей к линейным концам компенсационной обмотки трехфазного управляемого реактора также не всегда возможно. Во-первых, в ряде конструкций управляемых реакторов нет компенсационных обмоток, а, во-вторых, подсоединение конденсаторных батарей к обмоткам управления, если такие имеются в управляемых реакторах, невозможно из-за отрицательного влияния коммутаций секций конденсаторов на вторичные цепи, в частности, на силовой блок и систему автоматического управления.
Управление реактивной мощностью известным устройством осуществляют по минимальным и максимальным ограничениям на действующие значения токов и напряжений, измеренные в точке подключения управляемого реактора к сети, что не позволяет обеспечить высокую точность и надежность управления при наличии требований стабилизации реактивной мощности и задании ограничений на ее минимальное и максимальное значения.
При этом не обеспечивается эффективность регулирования реактивной мощности на стороне высокого напряжения.
Переключатели конденсаторных батарей занимают много места на подстанции, а управление ими требует четкой синхронизации работы одновременно нескольких различных устройств, что усложняет систему управления и конструкции переключателей. Это повышает стоимость оборудования и не позволяет обеспечить необходимую надежность управления.
Управление реактивной мощностью известным устройством предполагает подмагничивание магнитной системы управляемого реактора с использованием силового блока управления в виде полупроводникового выпрямителя, расположенного на подстанции, где для него требуется дополнительное место и специальные дополнительные трансформаторы для его питания.
Таким образом, недостатками известного устройства регулирования реактивной мощности электрической сети является то, что оно имеет ограниченные функциональные возможности, недостаточную надежность устройства и высокую стоимость при изготовлении и эксплуатации.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства регулирования реактивной мощности электрической сети, в котором путем введения новых элементов, новых связей между ними и нового выполнения элементов обеспечивается генерация реактивной мощности для сетей 110 кВ-750 кВ с одновременным расширением диапазона регулирования генерации и снижением аварийных токов и напряжений в обмотках управляемого реактора при коммутациях секций конденсаторной батареи, благодаря чему достигается улучшение таких его эксплуатационных характеристик, как плавность регулирования и надежность, особенно, при наличии требований стабилизации реактивной мощности и задании ограничений на ее минимальное и максимальное значения, также расширяются функциональные возможности устройства, снижается стоимость его изготовления и эксплуатации.
Поставленная задача по первому варианту решается тем, что в известном устройстве регулирования реактивной мощности электрической сети, содержащем управляемый реактор, сетевая обмотка которого подключена к сети высокого напряжения, устройства измерения тока и напряжения в точке подключения к сети, силовой блок управления индуктивностью реактора, конденсаторную батарею, содержащую не менее двух секций конденсаторов, и электронную систему управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи, новым является то, что сетевая обмотка реактора содержит, по крайней мере, один отвод, который через, по крайней мере, один переключатель подсоединен к секциям конденсаторной батареи.
Поставленная задача по второму варианту решается тем, что в известном устройстве регулирования реактивной мощности электрической сети, содержащем управляемый реактор, сетевая обмотка которого подключена к сети высокого напряжения, устройства измерения тока и напряжения в точке подключения к сети, силовой блок управления индуктивностью реактора, конденсаторную батарею, содержащую не менее двух секций конденсаторов, и электронную систему управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи, новым является то, что управляемый реактор снабжен дополнительной обмоткой с не менее чем одним отводом, нейтральный конец которой заземлен, линейный конец изолирован, а отвод через, по крайней мере, один переключатель подсоединен к секциям конденсаторной батареи.
Новым является также то, что переключатель, подсоединенный к секциям конденсаторной батареи, по крайней мере, одним отводом, выполнен в виде механического или электронного переключающего устройства и установлен в баке или на баке управляемого реактора.
Новым является также то, что силовой блок управления индуктивностью реактора выполнен в виде дополнительного механического или электронного переключающего устройства, установленного в баке или на баке управляемого реактора.
Новым является также то, что устройство регулирования реактивной мощности электрической сети содержит дополнительный блок измерения реактивной мощности, входы которого соединены с выходами устройств измерения тока и напряжения в точке подключения к сети, а выход соединен со входом электронной системы управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков устройства по первому варианту и достигаемым техническим результатом состоит в том, что заявляемое устройство регулирования реактивной мощности электрической сети, а именно то, что сетевая обмотка реактора содержит, по крайней мере, один отвод, который через, по крайней мере, один переключатель подсоединен к секциям конденсаторной батареи, в совокупности с известными признаками позволяет осуществлять генерацию реактивной мощности устройства для сетей 110 кВ-750 кВ с одновременным расширением диапазона регулирования генерации и снижением аварийных токов и напряжений в обмотках управляемого реактора при коммутациях секций конденсаторной батареи, благодаря чему достигается улучшение таких его эксплуатационных характеристик, как плавность регулирования и надежность, особенно при наличии требований стабилизации реактивной мощности и задании ограничений на их минимальное и максимальное значения, также расширяются функциональные возможности устройства, снижается стоимость его изготовления и эксплуатации.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков устройства по второму варианту и достигаемым техническим результатом состоит в том, что заявляемое устройство регулирования реактивной мощности электрической сети, а именно то, что управляемый реактор снабжен дополнительной обмоткой с не менее чем одним отводом, нейтральный конец которой заземлен, линейный конец изолирован, а отвод через, по крайней мере, один переключатель подсоединен к секциям конденсаторной батареи, в совокупности с известными признаками позволяет осуществлять генерацию реактивной мощности устройства для сетей 110 кВ-750 кВ с одновременным расширением диапазона регулирования генерации и снижением аварийных токов и напряжений в обмотках управляемого реактора при коммутациях секций конденсаторной батареи, благодаря чему достигается улучшение таких его эксплуатационных характеристик, как плавность регулирования и надежность, особенно при наличии требований стабилизации реактивной мощности и задании ограничений на их минимальное и максимальное значения, также расширяются функциональные возможности устройства, снижается стоимость его изготовления и эксплуатации.
Кроме того, то, что в заявляемых устройствах регулирования реактивной мощности электрической сети:
- переключатель, подсоединенный к секциям конденсаторной батареи, по крайней мере одним отводом, выполнен в виде механического или электронного переключающего устройства, установленного в баке или на баке управляемого реактора,
- силовой блок управления индуктивностью реактора, выполненный в виде дополнительного механического или электрического переключающего устройства, установлен в баке или на баке управляемого реактора,
- устройство содержит дополнительный блок измерения реактивной мощности, входы которого соединены с выходами устройств измерения тока и напряжения в точке подключения к сети, а выход соединен со входом электронной системы управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи, и позволяет осуществлять генерацию реактивной мощности устройства для сетей 110 кВ-750 кВ с одновременным расширением диапазона регулирования генерации и снижением аварийных токов и напряжений в обмотках управляемого реактора при коммутациях секций конденсаторных батарей и за счет этого достигается улучшение таких его эксплуатационных характеристик, как плавность регулирования и надежность, особенно при наличии требований стабилизации реактивной мощности и задании ограничений на их минимальное и максимальное значения, также расширяются функциональные возможности устройства, снижается стоимость его изготовления и эксплуатации.
Это поясняется следующим.
То, что сетевая обмотка реактора содержит, по крайней мере, один отвод, который через, по крайней мере, один переключатель подсоединен к секциям конденсаторной батареи, позволяет использовать батарею конденсаторов как источник реактивной мощности для сетей 110, 220, 330, 750 кВ без промежуточных трансформаторов. Батареи конденсаторов не выпускаются на напряжение больше 35 кВ, поэтому подключить их прямо к сети (как это выполнено в прототипе) можно только для сетей 35 кВ, а в остальных случаях требуется дополнительный понижающий трансформатор (например, с 500 кВ до 35 кВ) либо наличие (как это выполнено в прототипе) в управляемом реакторе компенсационной обмотки напряжением 35 кВ.
В заявляемом устройстве регулирования реактивной мощности для питания конденсаторной батареи используется часть витков сетевой обмотки управляемого реактора. При этом здесь может быть использован управляемый реактор любой конструкции, в том числе и без вторичной компенсационной обмотки. Часть сетевой обмотки между отводом, подключаемым к переключателю конденсаторной батареи, и заземленным концом сетевой обмотки работает как заземляющий реактор, что способствует уменьшению аварийных токов и перенапряжений при коммутациях конденсаторной батареи и повышает надежность устройства. При этом соотношение индуктивностей частей реактора до и после отвода, подключенного к секциям конденсаторной батареи, может регулироваться, например, может устанавливаться минимальным. Переход в режим минимального соотношения индуктивностей осуществляется с помощью силового блока управления индуктивностью и электронной системы автоматического управления.
То, что управляемый реактор снабжен дополнительной обмоткой с, по крайней мере, одним отводом, нейтральный конец которой заземлен, линейный конец изолирован, а отвод через, по крайней мере, один переключатель, присоединен к секциям конденсаторной батареи, также позволяет использовать батарею конденсаторов как источник реактивной мощности для сетей 110, 220, 330, 750 кВ без промежуточных трансформаторов. При отключенной конденсаторной батарее по этой дополнительной обмотке не течет ток, так как один ее конец заземлен, а другой - изолирован (находится на холостом ходу). В этом режиме она не влияет на работу управляемого реактора по компенсации реактивной мощности.
При включенном положении переключателя секций конденсаторов конденсаторной батареи по этой обмотке течет емкостный ток, который трансформируется через сетевую обмотку, т.е. происходит генерация реактивной мощности в сеть. Часть витков дополнительной обмотки между отводом, подключенным к переключателю конденсаторной батареи, и заземленным концом в этом режиме также работает как заземляющий реактор и препятствует возникновению больших аварийных токов и напряжений при коммутациях конденсаторных батарей.
То, что управляемый реактор снабжен переключателем, соединенным с секциями конденсаторной батареи и, по крайней мере, с одним отводом обмотки реактора, и выполнен в виде механического или электронного переключающего устройства, установленного в баке или на баке управляемого реактора, позволяет уменьшить площадь, необходимую для размещения отдельных выключателей конденсаторных батарей на подстанции, повысить надежность переключений. Это обеспечивается за счет применения современных надежных механических масляных переключателей с вакуумными камерами или быстродействующих электронных переключающих устройств, охлаждаемых трансформаторным маслом. Секции конденсаторных батарей могут быть соединены между собой последовательно или параллельно. Поэтому переключающие устройства секций конденсаторной батареи можно соединять с различными отводами сетевой или дополнительной обмотки, изменяя не только подключаемую емкость, то есть число подключаемых секций конденсаторной батареи, но и регулировать напряжения на них, то есть дополнительно регулировать величину генерируемой в сеть реактивной мощности. Величина генерируемой конденсаторными батареями реактивной мощности пропорциональна произведению емкости на квадрат напряжения. Возможность подключения секций конденсаторной батареи к различным отводам на сетевой обмотке и отводам на дополнительной обмотке позволяет изменять в указанном произведении не только величину емкости (как в прототипе), но и величину напряжения, что приводит к расширению функциональных возможностей и повышению надежности регулирования реактивной мощности в сети.
То, что силовой блок управления индуктивностью реактора выполнен в виде дополнительного переключающего устройства, установленного в баке или на баке управляемого реактора, позволяет не только уменьшить площадь для размещения оборудования на подстанции, но и использовать для регулирования индуктивностью управляемые реакторы разных конструкций, а не одной определенной, как в прототипе. Управляемые реакторы с использованием механических вакуумных переключателей имеют меньшую стоимость, но и меньшее быстродействие. В случае применения электронных переключателей они имеют большее быстродействие, но и большую стоимость. Оптимальный выбор конструкции того или иного реактора зависит от конкретного сетевого задания, при этом заявленное устройство обеспечивает расширение функциональных возможностей, повышает надежность и снижает стоимость изготовления и эксплуатации оборудования.
То, что устройство содержит дополнительный блок измерения реактивной мощности, входы которого соединены с выходами устройств измерения тока и напряжения в точке подключения к сети, а выход соединен со входом электронной системы автоматического управления силовым блоком регулирования индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи, позволяет осуществлять генерацию реактивной мощности устройства для сетей 110 кВ-750 кВ с одновременным расширением диапазона регулирования генерации и снижением аварийных токов и напряжений в обмотках управляемого реактора при коммутациях секций конденсаторных батарей. Обеспечивается это тем, что создается возможность повысить точность управления при необходимости стабилизации реактивной мощности в пределах заданных минимального и максимального значений. В прототипе же указанное управление осуществляется с недостаточной точностью и надежностью либо по измеренным действующим значениям токов, либо по измеренным значениям напряжений в точке подключения, но не по измеренным значениям реактивной мощности.
Таким образом, технический результат заявляемых устройств заключается в обеспечении генерации реактивной мощности устройства для сетей 110 кВ-750 кВ с оптимизацией затрат, расширении диапазона регулирования генерации и снижении аварийных токов и напряжений в обмотках управляемого реактора при коммутациях секций конденсаторных батарей, уточнении работы системы автоматического управления при стабилизации реактивной мощности в сети.
Заявляемые устройства представлены чертежами, на которых представлены:
- на фиг. 1 - блок-схема устройства в трехфазном выполнении с дополнительными отводами в сетевых обмотках фаз, силовым блоком регулирования индуктивностей и переключателями конденсаторных батарей внешней установки;
- на фиг. 2 - блок-схема устройства в однофазном выполнении с дополнительным отводом в сетевой обмотке, силовым блоком управления индуктивностью и переключателями конденсаторных батарей внешней установки;
- на фиг. 3 - блок-схема устройства в однофазном выполнении с отводами в дополнительной обмотке, силовым блоком управления индуктивностью и переключателями конденсаторных батарей внешней установки;
- на фиг. 4 - блок-схема устройства в однофазном выполнении с дополнительными отводами в сетевой обмотке для регулирования индуктивности и подключения секций конденсаторных батарей, силовым блоком управления индуктивностью в виде встроенного переключателя и переключателем конденсаторных батарей внутренней установки;
- на фиг. 5 - блок-схема устройства в однофазном выполнении с отводами в сетевой и в дополнительной обмотке, силовым блоком управления индуктивностью в виде встроенного в бак реактора переключателя и переключателем конденсаторных батарей внутренней установки;
- на фиг. 6 - блок-схема устройства в однофазном выполнении с отводами в сетевой и в дополнительной обмотке, силовым блоком управления индуктивностью внешней установки и двумя переключателями конденсаторных батарей внутренней установки при последовательном и параллельном соединении секций конденсаторных батарей.
Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети по первому варианту содержит управляемый реактор 1, сетевая обмотка 2 которого подключена к сети высокого напряжения, устройство 3 измерения тока в точке подключения к сети, устройство 4 измерения напряжения в точке подключения к сети, силовой блок 5 управления индуктивностью реактора 1, конденсаторную батарею 6, содержащую, по крайней мере, две секции 7 конденсаторов, и электронную систему 8 автоматического управления силовым блоком 5 управления индуктивностью реактора 1 и внешним переключателем 9 секций 7 конденсаторной батареи 6. Сетевая обмотка 2 реактора 1 содержит, по крайней мере, один отвод 10, который через, по крайней мере, один переключатель 9 присоединен к секциям 7 конденсаторной батареи 6. Трехфазное выполнение устройства показано на фиг. 1. Однофазное выполнение показано на фиг. 2.
Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети по второму варианту содержит управляемый реактор 1, сетевая обмотка 2 которого подключена к сети высокого напряжения, устройство 3 измерения тока в точке подключения к сети, устройство 4 измерения напряжения в точке подключения к сети, силовой блок 5 управления индуктивностью реактора 1, конденсаторную батарею 6, которая содержит, по крайней мере, две секции 7 конденсаторов, и электронную систему 8 автоматического управления силовым блоком 5 управления индуктивностью реактора 1 и внешним переключателем 9 секций 7 конденсаторной батареи 6. Управляемый реактор 1 оснащен дополнительной обмоткой 11 с, по меньшей мере, одним отводом 12, нейтральный конец обмотки 11 заземлен, линейный конец изолирован, а отвод 12 от витков дополнительной обмотки 11 через, по крайней мере, один переключатель 9 присоединен к секциям 7 конденсаторной батареи 6 (см. фиг. 3).
Переключатель 13, соединенный с секциями 7 конденсаторной батареи 6 и, по крайней мере, с одним отводом 10 или 12, может быть выполнен в виде механического или электронного переключающего устройства и установлен в баке или на баке управляемого реактора 1. В случае, когда секции 7 конденсаторной батареи 6 соединены параллельно, переключатель 13 или несколько переключателей 13 (см. фиг. 6) может соединять отводы 10 или 12 от обмоток 2 или 11, соответственно, и секций 7 конденсаторной батареи 6 так, что одновременно изменяется и величина емкости подключаемой конденсаторной батареи 6, и величина напряжения на ней, т.е. расширяются возможности регулирования реактивной мощности.
Силовой блок 5 управления индуктивностью реактора 1 может быть выполнен в виде дополнительного механического или электронного переключающего устройства 14, установленного в баке или на баке управляемого реактора 1, и содержит электрическое соединение 15 с сетевой обмоткой 2 (см. фиг. 4, 5, 6).
Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети содержит блок 16 измерения реактивной мощности, входы которого соединены с выходом устройства 3 измерения тока и выходом устройства 4 измерения напряжения в точке подключения к сети, а выход соединен со входом электронной системы 8 автоматического управления силовым блоком 5 (или переключателем 14) управления индуктивностью реактора 1 и переключателем 9 (или переключателем 13) секций 7 конденсаторной батареи 6.
Заявляемые устройства регулирования реактивной мощности электрической сети работают таким образом.
Устройство по первому варианту работает так. При подключении к сети управляемого реактора 1 по сетевой обмотке 2 протекает ток, измеренный устройством 3 измерения тока в точке подключения к сети, например трансформатором тока, установленным на линейном вводе реактора 1. При этом вдоль витков сетевой обмотки 2 распределяется напряжение, которое изменяется от значения напряжения в точке подключения к сети до нуля, так как нейтральный конец управляемого реактора 1 заземлен. Это напряжение измеряется устройством 4 измерения напряжения в точке подключения к сети, которое может быть, например, установленным на станции измерительным трансформатором напряжения. Измеренные мгновенные значения тока и напряжения синхронизировано поступают в блок 16 измерения реактивной мощности. При измерении реактивной мощности учитываются не только амплитудные значения токов и напряжений, но и угол сдвига фаз между ними. Фактическое значение величины реактивной мощности передается в электронную систему 8 автоматического управления, где оно сравнивается с заданными граничными значениями, после чего электронная система 8 автоматического управления формирует сигналы управления для изменения потребления или изменения генерации реактивной мощности.
При изменении потребления реактивной мощности электронная система 8 автоматического управления через внешние переключатели 9 или установленные внутри или на баке управляемого реактора 1 переключатели 13 секций 7 конденсаторной батареи 6 отключает секции 7 конденсаторной батареи 6 и переходит в режим стабилизации напряжения в точке подключения к сети с помощью регулирования индуктивности сетевой обмотки 2 управляемого реактора 1. Регулирование индуктивности сетевой обмотки 2 осуществляется с помощью силового блока 5 управления индуктивностью управляемого реактора 1. Регулирование индуктивности сетевой обмотки 2 может осуществляться разными методами подмагничивания участков магнитной системы управляемого реактора 1 - продольным, как в прототипе, или поперечным подмагничиванием, или с помощью встроенных в бак реактора 1 механического или электронного переключающего устройства 14, которое изменяет число включенных витков в сетевой обмотке 2. При этом наличие компенсационной обмотки управляемого реактора 1, предназначенной для уменьшения высших гармоник тока сетевой обмотки 2 (как в прототипе), не обязательно.
Для уменьшения высших гармоник этого тока возможно применение других методов, например выполнение стержня магнитопровода (на чертеже не показан) управляемого реактора 1 с воздушными зазорами, как в реакторах с поперечным подмагничиванием, или с использованием фильтров высших гармоник тока, установленных на станции в виде отдельных устройств.
При изменении генерации реактивной мощности электронная система 8 автоматического управления переводит силовой блок 5 или переключатель 14 управления индуктивностью реактора в положение минимальной индуктивности всей сетевой обмотки 2 или ее части между линейным концом и отводом 10, соединенным через переключатель 9 или 13 с секциями 7 конденсаторной батареи 6. Потом с помощью переключателей 9 или 13 осуществляется включение секций 7 конденсаторной батареи 6 и емкостный ток течет по отводу 10 сетевой обмотки. При соединении отвода 10 с сетевой обмоткой 2 емкостный ток попадает в сеть по электрической связи, т.е. происходит генерация реактивной мощности в сеть. Часть витков сетевой обмотки 2 между отводом 10, который подключают к переключателю 9 секций 7 конденсаторной батареи 6, и заземленным концом в этом режиме работает как заземляющий реактор и препятствует возникновению больших аварийных токов и напряжений при переключении конденсаторной батареи 6 и заземленным нейтральным концом сетевой обмотки 2. Таким образом, устройство по первому варианту работает в случае наличия электрической связи витков сетевой обмотки 2 с секциями 7 конденсаторных батарей 6 и протекания емкостного тока непосредственно по виткам сетевой обмотки 2.
Устройство по второму варианту работает так. При подключении к сети управляемого реактора 1 по сетевой обмотке 2 протекает ток, измеряемый устройством 3, например трансформатором тока, установленным на линейном вводе реактора 1. При этом вдоль витков сетевой обмотки 2 распределяется напряжение, которое изменяется от значения напряжения в точке подключения к сети до нуля, так как нейтральный конец управляемого реактора 1 заземлен. Это напряжение измеряется устройством 4 измерения напряжения в точке подключения к сети, которое может быть, например, установленным на станции измерительным трансформатором напряжения. Измеренные мгновенные значения тока и напряжения синхронизировано поступают в блок 16 измерения реактивной мощности. При измерении реактивной мощности учитываются не только амплитудные значения токов и напряжений, но и угол сдвига фаз между ними. Фактическое значение величины реактивной мощности передается в электронную систему 8 автоматического управления, где оно сравнивается с заданными граничными значениями, после чего электронная система 8 автоматического управления формирует сигналы управления для изменения потребления или изменения генерации реактивной мощности.
При изменении потребления реактивной мощности электронная система 8 автоматического управления через внешние переключатели 9 или установленные внутри или на баке управляемого реактора 1 переключатели 13 секций 7 конденсаторной батареи 6 отключает секции 7 конденсаторной батареи 6 и переходит в режим стабилизации напряжения в точке подключения к сети с помощью регулирования индуктивности сетевой обмотки 2 управляемого реактора 1. Регулирование индуктивности сетевой обмотки 2 осуществляется с помощью силового блока 5 управления индуктивностью управляемого реактора 1. Регулирование индуктивности сетевой обмотки 2 может осуществляться разными методами подмагничивания участков магнитной системы управляемого реактора 1 - продольным, как в прототипе, или поперечным подмагничиванием, или с помощью встроенных в бак реактора 1 механического или электронного переключающего устройства 14, которое изменяет число включенных витков в сетевой обмотке 2. При этом наличие компенсационной обмотки управляемого реактора 1, предназначенной для уменьшения высших гармоник тока сетевой обмотки 2 (как в прототипе), не обязательно.
Для уменьшения высших гармоник этого тока возможно применение других методов, например выполнение стержня магнитопровода (на чертеже не показан) управляемого реактора 1 с воздушными зазорами, как в реакторах с поперечным подмагничиванием, или с применением фильтров высших гармоник тока, установленных на станции в виде отдельных устройств.
При изменении генерации реактивной мощности электронная система 8 автоматического управления переводит силовой блок 5 или переключатель 14 управления индуктивностью реактора в положение минимальной индуктивности всей сетевой обмотки 2. Потом с помощью переключателей 9 или 13 осуществляется включение секций 7 конденсаторной батареи 6 и емкостный ток течет по отводу 12 дополнительной обмотки 11. При соединении отвода 12 с витками дополнительной обмотки 11 он трансформируется через сетевую обмотку 2, т.е. происходит генерация реактивной мощности в сеть. Часть витков дополнительной обмотки 11 между отводом 12, подключенным к переключателю 9 или 13 секций 7 конденсаторной батареи 6, и заземленным концом в этом режиме работает как заземляющий реактор и препятствует возникновению больших аварийных токов и напряжений при переключении конденсаторной батареи 6.
Заявляемые устройства регулирования реактивной мощности могут быть изготовлены с размещением отводов в середине или по краям сетевой обмотки, или в отдельном концентре сетевой обмотки, которая находится на одном или на разных стержнях с основными витками сетевой обмотки.
Заявляемые устройства регулирования реактивной мощности могут быть изготовлены в трехфазном или однофазном выполнении с пофазным или одновременно трехфазным регулированием на существующем оборудовании с использованием известных материалов и средств, что подтверждает промышленную применимость объектов.