Система регулювання статичного тиристорного компенсатора
Область використання: в системах електропостачання навантажень, що швидко змінюються. Сутність винаходу: система регулювання статичного тиристорного компенсатора, що містить систему пофазного регулювання, на перші входи якої включені виходи регулятора, а виходи підключені до керуючих висновків тиристорних блоків статичного тиристорного компенсатора, забезпечена шістьма дільниками напруги, підключеними між висновками тиристорних блоків , пристроєм опорної напруги. Це дозволяє здійснити примусове запалення тиристорів у момент появи небезпечних перенапруг на висновках тиристорного блоку, що призводить до зменшення кількості послідовних тиристорів у блоці та здешевлює його конструкцію. 5 іл.
Винахід відноситься до електроенергетики і призначене для використання в системах компенсації реактивної потужності навантажень, що швидко змінюються.
Відомі схеми, що забезпечують примусове включення тиристорів у разі підвищення напруги на його висновках [1, 2]. Однак, ці схеми підключаються безпосередньо до високого потенціалу. У разі високовольтних тиристорних блоків необхідно значно ускладнювати його конструкцію, що призводить до зниження надійності. Крім того, такий захист погано працює в умовах швидконаростаючих перенапруг. Вказані фактори визначили її непридатність у схемах високовольтних блоків статичних тиристорних компенсаторів.
Найбільш близькою за технічною сутністю є система пофазного регулювання статичного тиристорного компенсатора [3], що містить систему пофазного управління, на входи якої включені виходи регулятора, а виходи підключені до керуючих висновків тиристорних блоків статичного тиристорного компенсатора, що дозволяє здійснюватинезалежне регулювання тиристорних блоків за фазами.
Недоліком відомої системи регулювання є неможливість примусового запалення тиристорів у разі появи на них неприпустимих перенапруг, внаслідок чого доводиться збільшувати кількість тиристорів у плечах тиристорних блоків рівня, що визначається комутаційними перенапругами на шинах приєднання статичного тиристорного компенсатора. Це знижує надійність та економічність тиристорних блоків.
Метою винаходу є підвищення надійності роботи тиристорних блоків статичного компенсатора тиристора.
Це досягається тим, що система регулювання статичного тиристорного компенсатора, що містить систему пофазного регулювання, на перші входи якої включені виходи регулятора, а виходи підключені до висновків тиристорних блоків статичного тиристорного компенсатора, що управляють, забезпечена шістьма дільниками напруги, підключеними між висновками тиристорних блоків пристроями порівняння, пристроєм опорної напруги, причому виходи дільників напруги кожної фази включені на перші два входи пристроїв порівняння, на треті входи яких підключений вихід опорної напруги пристрою, а виходи пристроїв порівняння включені на другі входи системи пофазного управління.
На фіг. 1 показана принципова схема статичного тиристорного компенсатора та системи регулювання; на фіг. 2 - структурна схема пристрою порівняння; на фіг. 3 - зона та принцип дії пристрою; на фіг. 4 - принцип координації напруги, що впливають на тиристорний блок; на фіг. 5 - фрагмент осцилограми струму тиристорно-реакторної групи реактора при спрацьовуванні пристрою.
Статичний тиристорний компенсатор містить фільтрокомпенсуючий ланцюг 1,що складається з конденсаторних батарей 2 і фільтрових реакторів 3, тиристорно-реакторну групу 4, з'єднану в трикутник і складається з реакторів 5 і тиристорних блоків 6, систему 7 пофазного управління, регулятор 8, пристрої 9 порівняння, дільники напруги 11, пристрій 11 опорного напруги.
Тиристорно-реакторна група та фільтрокомпенсуючий ланцюг підключені до шин А, В, С мережі змінного струму. На керуючі входи тиристорних блоків 6 включені виходи системи 7 пофазного управління, на перші входи якої включені виходи регулятора 8. На другі входи системи 7 включені виходи пристроїв порівняння 9, на перші два входи яких включені виходи дільників 10 напруги кожної фази відповідно, а на треті входи - вихід пристрою 11 опорної напруги.
Пристрій порівняння 9 містить захисні розрядники 12, що узгоджують опори 13, підводять кабелі 14, формувач напруги на тиристорах 15, формувачі 16 і 17 модуля напруги, елемент 18 порівняння, нуль-індикатор 19, виконавчий елемент 10 13 і кабелі 14 на входи формувача напруги 15, вихід якого через формувачі 16 і модуля 17 напруги включений на один з входів елемента 18 порівняння, на другий вхід якого підключено пристрій 11 опорної напруги. Вихід елемента порівняння 18 включений через нуль-індикатор 19 та виконавчий елемент 20 до системи управління 7.
Пристрій працює наступним чином. Залежно від закону регулювання, що задається регулятором 8, змінюється кут регулювання тиристорного блоку 6, що призводить до зміни струму реактора 5 кожної фаз тиристорно-реакторної групи 4. При цьому в нормальному режимі роботи кут регулювання може прийматизначення від 0 до 90 про. Залежно від значення кута регулювання змінюється форма напруги Uв, прикладеного до тиристорних блоків 6 (див. фіг. 3).
Під час безструмових пауз t у фазах тиристорно-реакторної групи до тиристорів може прикладатися не тільки напруга мережі, а й хвилі комутаційних або атмосферних перенапруг, амплітуди яких знаходяться на рівні меж спрацьовування розрядників, встановлених на шинах приєднання статичного компенсатора. Як показали дослідження, через розкиди характеристик розрядників у тиристорному блоці доводиться послідовно встановлювати кількість тиристорів, розраховану на амплітуду приблизно подвійної напруги мережі.
В результаті дослідження впливу комутаційних хвиль (100 х 2 10 3 мкс, Uм=2 о.е.) і атмосферних перенапруг (1 х 40 мкс, Uм=2 о.е.) на закриті тиристорні блоки встановлено, що через наявність демпфуючих ланцюгів та власних ємностей швидкість наростання напруги при цьому на окремих тиристорах в обох випадках не перевищує 50 В/мкс, амплітуда - 2 о. (Розрахунки проведені для тиристорних блоків 35 кВ). Це робить можливим використовувати для захисту тиристорів від перенапруг примусове запалення тиристорів на основі координації напруг (на фіг. 4), де Uмр - максимальна робоча напруга; Uз - гранична напруга, що задається пристроєм опорної напруги 11; Uт - напруга, у якому подається імпульс запалення на тиристор; Uвт – напруга включення тиристора; t1 - час затримки спрацьовування контуру захисту (пристроїв 9 та 7); tв – час включення тиристора. При розрахунковому значенні швидкості наростання напруги, отриманому часу t1 і існуючих часах включення тиристорів tв, можливо зменшити кількість послідовних тиристорів до рівня, якийвизначається лише комутаційним викидом при нормальній роботі тиристорного блоку та нерівномірністю розподілу по окремих тиристорах, враховуючи певний запас.
Пристрій порівняння 9 підключено до висновків тиристорного блоку через 6 активно-ємнісні деталі напруги 10 (фіг. 2). Постійна часу дільників напруги повинна забезпечувати мінімальне спотворення вимірюваного імпульсу, пропорційне значення якого подається через узгоджувальні опори 13 та вимірювальні кабелі 14 на вхід формувача напруги 15, який виконаний на тиристорному ключі.
В залежності від полярності вимірюваного імпульсу спрацьовує один із формувачів 16 або 17 модуля напруги, які виконані на основі операційних підсилювачів. Як елемент порівняння 18 використаний серійний тригер. Виконавчий елемент 20 є компаратором з відкритим колекторним виходом.
Приклад спрацьовування пристрою показано на фіг. 5, де Uн - імпульсна хвиля перенапруги, (-СР) - примусовий кут включення тиристорного блоку. При такому включенні максимальне значення амплітуди струму може досягати 2I=0 якщо кут включення =-90 про .
Використання системи регулювання, що забезпечує захист тиристорів статичного тиристорного компенсатора від перенапруг шляхом примусового запалення тиристорів, дозволить знизити кількість послідовних тиристорів у блоці приблизно на 15-20%, що здешевить його конструкцію. Така система регулювання може бути застосована до будь-яких серійних тиристорних блоків і не вимагає виконання спеціальної конструкції, вона надійно працює при будь-яких швидкостях наростання і потужностях імпульсів перенапруг.
СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ СТАТИЧНОГО ТИРИСТОРНОГО КОМПЕНСАТОРА, що містить систему пофазногоуправління, підключену виходами до керуючих висновків тиристорів компенсатора, а входами - до виходів регулятора, що відрізняється тим, що, з метою підвищення надійності, вона забезпечена шістьма дільниками напруги, підключеними між силовими висновками тиристорних блоків та висновками для підключення до землі, трьома пристроями порівняння та джерелом опорної напруги, причому виходи дільників напруги кожної фази з'єднані з першим і другим входами пристроїв порівняння, до третіх входів яких підключено джерело опорної напруги, виходи пристроїв порівняння підключені до других входів системи пофазного управління, при цьому пристрій порівняння виконано у вигляді двох резисторів, що узгоджують, перші висновки яких є входами пристроїв порівняння, а другі висновки з'єднані з входами формувача напруги на тиристорах, вихід якого з'єднаний із входами двох формувачів модуля напруги, виходи яких підключені до першого входу елемента порівняння, другий вхід якого є третім входом пристрою порівняння, вихід елемента порівняння через нуль-індикатор з'єднаний з виконавчим елементом, що є виходом порівняльного пристрою.