Новый регулируемый источник реактивной мощности для цеховых сетей промышленных предприятий

УДК 621.311.026

НОВЫЙ РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ЦЕХОВЫХ СЕТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

БУШУЕВА О.А., МУРЗИН А.Ю., кандидаты техн. наук, ХАСАН АЛЬВАН ХУССАЙН, асп.

Проведен сравнительный анализ характеристик различных источников реактивной мощности, применяемых в сетях энергосистем и промышленных предприятий.

Ключевые слова: регулирование мощности, компенсирующие устройства, схемы с конденсаторными батареями, статический тиристорный компенсатор.

NEW CONTROL JET POWER SOURCE FOR INDUSTRIAL ENTERPRISES NETWORKS

O.A. BUSHUEVA, Ph.D., A.Yu. MURZIN, Ph.D., KHASSAN ALVAN KHUSSAIN, postgraduate

The work is devoted to the performance comparative analysis of jet power different sources, which are used in power networks and industrial enterprises.

Key words: power control, bucking out systems, schemes with capacitor banks, potential thyristor compensator.

Для промышленных сетей задачи компенсации реактивной мощности и поддержания параметров качества напряжения в соответствии с ГОСТ 13109-97 являются актуальными.

Для решения этих задач на промышленных предприятиях применяются различные типы компенсирующих устройств (КУ): конденсаторные установки, фильтрокомпенсирующие устройства и статические тиристорные компенсаторы (СТК), выполненные по различным схемам.

На промышленных предприятиях в цеховых сетях широкое применение нашли схемы с конденсаторными батареями (КБ). Эти схемы различны: схемы с нерегулируемыми КБ, когда мощность КБ не изменяется в зависимости от изменения нагрузки; схемы со ступенчатым регулированием мощности КБ за счет использования различных способов автоматического регулирования их мощности.

С увеличением числа ступеней регулирования мощности КБ усложняется система управления, поэтому число ступеней, как правило, не превышает трех.

Плавное регулирование мощности позволяет осуществить схема (рис. 1), в которой применяется регулируемая индуктивность (реактор) и регулируемая емкость (КБ).

QL

Рис. 1. Принципиальная схема СТК

Предложен новый источник реактивной мощности для сетей промышленных предприятий.

В этой схеме реактивная мощность реактора (0|_) плавно изменяется за счет изменения фазного угла управления тиристорами.

В этом случае амплитуда тока в индуктивности изменяется по выражению [1]

!Ь =^Ф [1 -2а--эта),

юЬ уп п )

где 11ф- амплитудное значение фазного напряжения сети; 1_ - индуктивность реактора; а - угол регулирования в радианах; ю - угловая частота сети питания.

Увеличение угла управления тиристорами для уменьшения тока в индуктивности, т.е. уменьшение 0|_, приводит к генерации высших гармоник.

С учетом появления гармоник амплитуда тока в индуктивности определяется по выражению [2]

4Ун

Іцп =-

Ф

)Ln

sma- пc0saslпa

п

где п - номер гармоники.

Такие схемы, содержащие индуктивность и емкость, получили название статический тиристорный компенсатор (СТК).

Различные схемы включения реакторов и КБ позволяют получить комбинированные схемы источника реактивной мощности (ИРМ).

На рис. 2 приведена одна из таких схем, в которой параллельно подключены регулируемые реактор и Кб [3]. Недостатком этой схемы (рис. 2) является генерация в сеть высших гармоник, что требует дополнительной установки в сети фильтрокомпенсирующих устройств [2].

Наиболее перспективной схемой для регулирования напряжения в цеховых сетях за счет изменения перетоков реактивной мощности является схема комбинированного регулируемого источника реактивной мощности (КИрМ), устанавливаемого на цеховой подстанции.

Новая схема КИРМ (рис. 3) позволяет свести к минимуму недостатки применяемых в настоящее время на промышленных предприятиях схем ИРМ. Конденсаторная установка (КУ) имеет три ступени регулирования (Сі = С2 = Сз). Каждая ступень подключается к сети через реакторы (1_о) и управляемые тиристорные вентили (Уві), расположенные только в двух фазах, что позволяет снизить потери мощности в самом устройстве коммутации на одну треть.

Рис. 2. Комбинированный ИРМ

в с

УЭ2 Я Р!

Рис. 3. Схема комбинированного регулируемого источника реактивной мощности

Установка содержит реакторы (1_), которые вместе с тиристорными регуляторами (УЭ2) соединены в треугольник. Как показали исследования [2], при такой схеме соединения реакторов снижается генерация высших гармоник в сеть за счет уменьшения третьей гармоники тока в 4-5 раз. Реактивная мощность реакторов равна мощности одной ступени КУ (0|_ = Ост).

Предложенная схема, включаемая на шины низшего напряжения цеховой подстанции, позволяет плавно регулировать реактивную мощность ИРМ в диапазоне от - 25 до +75 квар, а также обладает быстродействием более 40 квар/с.

Автоматическое регулирование мощности КУ происходит за счет включения или отключения отдельных ступеней, одновременно плавно изменяется мощность О|_ (100,

75, 50, 25, 0 %) за счет изменения угла открытия тиристоров в регуляторе (УЭ2).

Список литературы

1. Мокин Б.И. Автоматические регуляторы в электрических сетях. - Киев: Техника, 1985.

2. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения промышленных предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1994.

3. Прня Р., Хевсуриани И.М., Шевченко В.В. Эффективное устройство регулирования уровня напряжения в цеховых сетях промышленных предприятий: Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. «Электропотребление, электроснабжение, электрооборудование. - Оренбург, 1999.

Бушуева Ольга Александровна,

ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», кандидат технических наук, доцент кафедры электрических систем, телефон (4932) 26-99-21, e-mail: zav_es@es.ispu.ru

Мурзин Андрей Юрьевич,

ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой электрических систем, телефон (4932) 26-99-21, e-mail: zav_es@es.ispu.ru

Хасан Альван Хуссайн,

ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина», аспирант кафедры электрических систем, телефон (4932) 26-99-21, e-mail: zav_es@es.ispu.ru