close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2335056

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
RU
(19)
(11)
2 335 056
(13)
C1
(51) МПК
H02J 3/18 (2006.01)
H01F 29/14 (2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007118516/09, 18.05.2007
(72) Автор(ы):
Бр нцев Александр Михайлович (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
18.05.2007
(73) Патентообладатель(и):
Бр нцев Александр Михайлович (RU)
(45) Опубликовано: 27.09.2008 Бюл. № 27
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2282912 С2, 27.08.2006. RU 2229766
C1, 27.05.2004. SU 936215 A1, 15.06.1982. US
4891569 А, 02.01.1990.
2 3 3 5 0 5 6
R U
(57) Реферат:
Использование:
в
высоковольтных
электрических сет х напр жением 110...750 кВ дл компенсации реактивной мощности и стабилизации
напр жени . Технический результат заключаетс в
расширении
функциональных
возможностей,
снижении стоимости установленного оборудовани и установлении оптимального соотношени между
мощностью управл емого подмагничиванием
реактора и мощностью секций конденсаторной
батареи. Источник реактивной мощности (ИРМ)
содержит
трехфазный
управл емый
подмагничиванием реактор, подключенный к сети
высокого напр жени , трехфазную конденсаторную
батарею с выключател ми, выполненную из двух
секций и подключенную параллельно фазам
реактора, а также систему автоматического
управлени . ИРМ
дополнительно снабжен
выключателем,
через
который
реактор
и
конденсаторна батаре подсоединены к сети
высокого напр жени , а выключатели обоих секций
конденсаторной батареи подсоединены к системе
автоматического управлени . Кроме этого,
вводитс оптимальное
соотношение Qc=(0,8ч1,2)Qp, где Qc - мощность
каждой секции конденсаторной батареи, Qp мощность реактора. 1 ил.
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) ИСТОЧНИК РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
2 3 3 5 0 5 6
Адрес дл переписки:
111123, Москва, ул. 2- Владимирска , 8,
корп.1, кв.18А, А.М. Бр нцеву
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 335 056
(13)
C1
(51) Int. Cl.
H02J 3/18 (2006.01)
H01F 29/14 (2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007118516/09, 18.05.2007
(72) Inventor(s):
Brjantsev Aleksandr Mikhajlovich (RU)
(24) Effective date for property rights: 18.05.2007
(73) Proprietor(s):
Brjantsev Aleksandr Mikhajlovich (RU)
(45) Date of publication: 27.09.2008 Bull. 27
R U
Mail address:
111123, Moskva, ul. 2-ja Vladimirskaja, 8,
korp.1, kv.18A, A.M. Brjantsevu
C 1
2 3 3 5 0 5 6
R U
reactor power-to-capacitor bank section power ratio.
1 dwg
Страница: 2
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to high-voltage
circuitry rated at 110 to 750 kV and be used for
reactive
power
compensation
and
voltage
stabilisation. The reactive power source (RPS)
incorporates
a
three-phase
magnetisationcontrolled reactor connected in the high-voltage
circuit,
a
three-phase
capacitor
bank
with
switches, the said reactor being made up of two
sections and connected to the reactor in parallel
to its phases, and an automatic control system.
The RPS additionally comprises a switch for the
reactor and capacitor bank to be connected to the
high-voltage circuit, while the switches of the
capacitor bank both sections are connected to the
automatic control system. Note also that an
optimum ratio is used, i.e. Os=(0.8ч1.2)Qr where Qs
is the power of every capacitor bank section, Qr is
the reactor power.
EFFECT: lower costs of equipment, optimum
2 3 3 5 0 5 6
(54) REACTIVE POWER SOURCE
RU 2 335 056 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к области электротехники, в частности к высоковольтным
регулируемым электротехническим комплексам, и может использоватьс в высоковольтных
электрических сет х напр жением 110...750 кВ дл компенсации реактивной мощности и
стабилизации напр жени .
Известны традиционные средства компенсации и регулировани реактивной мощности в
электрических сет х - синхронные компенсаторы (СК) и статические тиристорные
компенсаторы (СТК).
СК вл ютс вращающимис электрическими машинами, требующими закрытых
помещений и посто нного квалифицированного обслуживани .
Аналогом предлагаемого изобретени по назначению и составу оборудовани вл етс СТК, содержащий трехфазную силовую индуктивность, регулируемую последовательно
подключенными тиристорными ключами, и подключенную параллельно ей конденсаторную
батарею [1]. В СТК отсутствуют подвижные элементы, однако они так же, как и СК,
нуждаютс в охлаждении, закрытом помещении, специальном обслуживании, поскольку
средством регулировани в них вл ютс высоковольтные тиристорные ключи на
номинальную мощность, не допускающую неизбежных в эксплуатации кратковременных и
аварийных перегрузок.
Кроме того, СТК (так же, как и СК) не могут быть выполнены на напр жение 110...750
кВ, что требует подключени их к промежуточному трансформатору на полную мощность
либо к третичной обмотке существующих автотрансформаторов (что возможно в
существующих сет х далеко не всегда). И в первом, и во втором случае существенно
снижаетс эффективность регулировани реактивной мощности на стороне высокого
напр жени . Кроме того, в первом случае увеличиваетс стоимость оборудовани ,
монтажа и эксплуатации.
В то же врем существует новый тип регулируемой силовой индуктивности управл емый подмагничиванием реактор [2], на базе которого можно создать статический
компенсатор реактивной мощности, лишенный указанных выше недостатков и способный
заменить СК и СТК в сет х напр жением 110-750 кВ.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретени по назначению и составу
оборудовани (прототипом) вл етс статический компенсатор реактивной мощности источник реактивной мощности, состо щий из регулируемой индуктивности - управл емого
подмагничиванием трехфазного реактора, который непосредственно подключен к сети
высокого напр жени , а также конденсаторной батареи, также подключенной к сети
высокого напр жени с секционированием через выключатели [3]. Прототип обеспечивает
повышение эффективности регулировани реактивной мощности в высоковольтных
электрических сет х, снижение стоимости установленного оборудовани и повышение его
надежности.
Прототип имеет следующие недостатки: невозможность плавного регулировани источника реактивной мощности (ИРМ) из-за необходимости коммутации одного или двух
секционных выключателей, невозможность полной автоматизации работы ИРМ из-за
необходимости ручной (оператором) коммутации одного или двух секционных
выключателей, снижение быстродействи реагировани на изменени напр жени сети и
надежности работы ИРМ по той же причине, увеличенную стоимость основного
оборудовани из-за не оптимального соотношени номинальной мощности управл емого
подмагничиванием реактора и мощности секций конденсаторной батареи, наличие
больших бросков тока при подключении к сети реактора и секций конденсаторной батареи.
Целью изобретени вл етс ликвидаци указанных недостатков - увеличение
функциональных возможностей ИРМ и снижение стоимости установленного оборудовани ,
вход щего в комплектацию ИРМ, а также снижение бросков тока при подключении к сети.
Указанна цель достигаетс тем, что в источнике реактивной мощности, содержащем
трехфазный управл емый подмагничиванием реактор, подключенный к сети высокого
напр жени , трехфазную конденсаторную батарею с выключател ми, выполненную из двух
секций и подключенную параллельно фазам реактора, а также систему автоматического
Страница: 3
DE
RU 2 335 056 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
управлени , источник реактивной мощности дополнительно снабжен выключателем, через
который реактор и конденсаторна батаре подсоединены к сети высокого напр жени , а
выключатели обеих секций конденсаторной батареи подсоединены к системе
автоматического управлени , причем
Qc=(0,8ч1,2)Qp,
где Qc - мощность каждой секции конденсаторной батареи, Qp - мощность реактора.
Принципиальна схема источника реактивной мощности изображена на чертеже.
Условно трехфазна схема дл упрощени чертежа традиционно дана в виде
однолинейной электрической схемы.
К шинам трехфазной сети 110...750 кВ через общий выключатель 1 параллельно
подсоединены трехфазный управл емый подмагничиванием реактор 2 и две секции
трехфазной конденсаторной батареи 3 и 4 через секционные выключатели 5 и 6. Возможен
также вариант схемы с разъединителем (или выключателем) между общим выключателем
1 и реактором 2 (не показан).
К системе автоматического управлени САУ 7 подключен датчик напр жени 8 сети
110...750 кВ - трехфазный трансформатор напр жени и датчик тока 9 реактора трехфазный трансформатор тока. САУ 7 соединена с реактором 2 дл автоматического
регулировани тока подмагничивани и реактивной мощности реактора. К САУ 7
подсоединены секционные выключатели 5 и 6. Кроме этого, к САУ 7 подсоединен
маломощный источник посто нного напр жени 10 дл регулировани предварительного
подмагничивани стержней реактора в режиме отключени ИРМ от сети.
Приведенный на схеме источник реактивной мощности работает следующим образом.
При работе ИРМ в сети и при полной нагрузке сети (в дневное врем суток) включены
общий выключатель 1 и секционные выключатели 5 и 6. Так как при полной нагрузке из-за
падени напр жени возникает недостаток реактивной мощности, САУ 7, получив
соответствующую информацию от трансформатора напр жени 8, вырабатывает и
передает сигнал в управл емый выпр митель реактора 2 (который питаетс автономно от
одной из обмоток реактора) на снижение тока подмагничивани . В результате реактор 2
снижает свой ток до минимального (обычно несколько процентов от номинального), и сеть
получает максимальную реактивную мощность от конденсаторной батареи 3 и 4 (в пределе
до величины около 2Qc, где Qc - мощность каждой секции конденсаторной батареи). При
изменении нагрузки в сети происходит изменение напр жени , регистрируемое
трансформатором напр жени 8, и САУ 7, регулиру ток подмагничивани реактора,
автоматически поддерживает напр жение сети в заранее установленных в САУ 7
пределах.
При снижении нагрузки сети потребность ее в реактивной мощности дл стабилизации
напр жени снижаетс , при этом САУ дает сигнал на автоматическое отключение сначала
одного секционного включател 3, а затем и второго 4.
При снижении нагрузки и ее отсутствии (например, в ночное врем суток) в сети
имеетс избыточна реактивна мощность из-за наличи распределенной емкости сети на
землю. В этом случае в сети может возникнуть повышенное напр жение, дл снижени которого необходима работа ИРМ в режиме потреблени реактивной мощности. В этом
случае САУ автоматически обеспечивает работу в режиме плавного изменени потребл емой ИРМ реактивной мощности при отключенных секционных выключател х 5 и
6 в пределе до максимально допустимой мощности реактора 1,2Qp, где Qp - номинальна мощность реактора.
Таким образом, ИРМ при помощи системы автоматического регулировани САУ 7 путем
ступенчатого (коммутацией секционных выключателей 5 и 6) и плавного
(подмагничиванием реактора 2) обеспечивает плавное автоматическое изменение
реактивной мощности в пределах от -1,2Qp до +2Qc и автоматическую стабилизацию
напр жени в сети на заданном уровне.
Сигнал САУ на коммутацию секционных выключателей зависит от достижени реактором максимально допустимой мощности 1,2Qp, о чем САУ получает информацию от
Страница: 4
RU 2 335 056 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
трансформатора тока 9.
При включении ИРМ в сеть общим выключателем 1 (автоматически по управл ющему
сигналу от САУ 7, к которому поступает информационный сигнал от трансформатора
напр жени 8, или по директивному сигналу оператора электрической сети) при
отключенных по сигналу от САУ 7 секционных выключател х 5 и 6 начальное
подмагничивание обеспечивает практически мгновенный выход ИРМ на потребление
номинальной мощности реактора Qp.
ИРМ и сеть наход тс в особых услови х при первом подключении и подключении после
ревизии или ремонта.
В первый момент при подключении ИРМ к сети общим выключателем 1 (в интервале
времени вблизи прохождени кривой напр жени через нулевое значение) в реакторе 2 и в
секци х батареи 3 и 4 могут возникнуть большие броски тока. Однако в реакторе 2 (т.е.
в индуктивности) и секци х 3 и 4 (т.е. в емкости) броски тока включени имеют
противоположные знаки (фазы тока в параллельно соединенных индуктивности и емкости
сдвинуты на 180°). Это приводит к тому, что бросок тока ИРМ через выключатель 1, т.е.
бросок тока, представл ющий опасность дл оборудовани подстанции, на которой
установлен ИРМ, будет существенно снижен по сравнению с прототипом, в котором
предложенный дополнительный общий выключатель 1 отсутствует. Это св зано с тем, что
в прототипе реактор и секции конденсаторной батареи коммутируютс раздельно (при
общей команде на включение три выключател работают с разбросом времени включени ),
поэтому ИРМ - прототип более опасен дл оборудовани подстанции с точки зрени бросков тока включени .
Соотношение мощности реактора Qp и мощности каждой из двух секций конденсаторной
батареи Qc составл ет
Qc=(0,8ч1,2)Qp.
При таком соотношении оптимально используютс мощности всех трех силовых
устройств ИРМ, обеспечивающие задаваемый диапазон изменени мощности ИРМ от 2Qc
до -1,2Qp. При соотношении мощностей, выход щем за эти пределы, оказываетс недоиспользованной мощность реактора или конденсаторных батарей, либо снижены
пределы плавного регулировани мощности, что не обеспечивает задани точности
стабилизации напр жени сети, либо оказываютс возможными режимы с недопустимым
длительным использованием реактора за пределами максимально допустимой мощности.
Проделаны подробные расчеты на математической модели, подтверждающие
предлагаемое соотношение мощностей, которые могут быть при необходимости
дополнительно предоставлены.
Предлагаемый ИРМ по сравнению с прототипом имеет увеличенные функциональные
возможности за счет расширени области автоматического регулировани и сниженную
стоимость установленного оборудовани , вход щего в комплектацию ИРМ, за счет
введени в электрическую схему нового элемента, установлени новых св зей между
элементами и установлени оптимального соотношени между мощностью управл емого
подмагничиванием реактора и мощностью секций конденсаторной батареи.
Работоспособность предлагаемого источника реактивной мощности и его высокие
технико-экономические показатели подтверждены расчетами, математическим
моделированием, результатами испытаний аналогичных устройств. На ближайшее врем намечено изготовление опытных образцов ИРМ дл серийного производства.
Литература
1. Управл емые подмагничиванием электрические реакторы. Сб. статей. Под ред.
доктора тех. наук проф. A.M.Бр нцева. - М.: «Знак». 2004.
2. Статические тиристорные компенсаторы дл энергосистем и сетей электроснабжени .
Бортник И.М. и др. Электричество, 1985, №2.
3. Патент на изобретение РФ №2282912 по за вке №2004121712, приоритет
изобретени 16 июл 2004 года. Опубликовано: 27.08.2006 в Бюл. №24.
Страница: 5
RU 2 335 056 C1
5
10
Формула изобретени Источник реактивной мощности, содержащий трехфазный управл емый
подмагничиванием реактор, подключенный к сети высокого напр жени , трехфазную
конденсаторную батарею с выключател ми, выполненную из двух секций и подключенную
параллельно фазам реактора, а также систему автоматического управлени ,
отличающийс тем, что источник реактивной мощности дополнительно снабжен
выключателем, через который реактор и конденсаторна батаре подсоединены к сети
высокого напр жени , а выключатели обоих секций конденсаторной батареи подсоединены
к системе автоматического управлени , причем
Qc=(0,8ч1,2)Qр,
где Qc - мощность каждой секции конденсаторной батареи; Qp - мощность реактора.
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 6
CL
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
101 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа