WO2016060635A1 - Device for controlling the reactive power of an electrical grid (variants) - Google Patents

Device for controlling the reactive power of an electrical grid (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2016060635A1
WO2016060635A1 PCT/UA2014/000128 UA2014000128W WO2016060635A1 WO 2016060635 A1 WO2016060635 A1 WO 2016060635A1 UA 2014000128 W UA2014000128 W UA 2014000128W WO 2016060635 A1 WO2016060635 A1 WO 2016060635A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
network
sections
reactor
capacitor bank
reactive power
Prior art date
Application number
PCT/UA2014/000128
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ
Original Assignee
Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ filed Critical Леонид Нисонович КОНТОРОВИЧ
Publication of WO2016060635A1 publication Critical patent/WO2016060635A1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/02—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with tappings on coil or winding; with provision for rearrangement or interconnection of windings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14—Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1807—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using series compensators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to high-voltage regulated electrical complexes, and can be used in high-voltage electric networks with a voltage of 110 ... 750 kV to compensate or issue reactive power to the network and stabilize the voltage.
  • a device for controlling the reactive power of an electric network is known — a static thyristor compensator (STK) (see Static thyristor compensators for power systems and power supply networks. IM Bortnik et al. Electricity, 1985, Ns2.), Containing a reactor group — three-phase power inductance, regulated by serially connected thyristor keys, and a capacitor bank connected in parallel with it, containing at least two sections of capacitors.
  • STK static thyristor compensator
  • the regulation of reactive power consumption from the network is carried out by turning on or off individual uncontrolled reactors that form a reactor group - a three-phase power inductance, and the regulation of the release of reactive energy into the network is carried out by connecting or disconnecting individual sections of the capacitor bank.
  • the number of switches - thyristor switches is equal to the number of groups of reactors and the number of groups of sections of the capacitor bank. Due to the need to change reactive power in small parts, the power and voltage of each switch-off reactor and capacitor bank are selected small. Moreover, their number corresponds to the full power of the group.
  • a known device cannot be connected directly to a network with a voltage of 1 10-750kV. In this case, it is necessary to connect a static thyristor compensator to an additional intermediate transformer at full power or to an additional tertiary winding of autotransformers installed at the substation, which is not always possible in existing networks.
  • the cost of equipment, installation and operation is high, since the static thyristor compensator occupies a large substation area, needs cooling, indoors and special maintenance, since it is controlled by high-voltage (up to 35 kV) thyristor switches for rated power, which does not allow short-term and emergency overloads inevitable in operation.
  • the disadvantages of the known static thyristor compensator is that it has limited functionality, insufficient reliability of the device and high cost in the manufacture and operation.
  • the closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a device for regulating the reactive power of an electric network (see clause of the Russian Federation for invention L22282912 by application ⁇ 2004121712 of July 16, 2004, published on August 27, 2006, IPC H01F29 / 14, H02J3 / 18), containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, a device for measuring current and voltage at the point of connection to the network, a power unit for controlling the inductance of the reactor, a capacitor bank containing at least two sections of capacitors, and an electronic control system for a power unit for controlling the inductance of the reactor and a switch of sections of the capacitor bank.
  • the regulation of the reactive power of the electric network is carried out by changing the inductance of the network windings of a three-phase controlled reactor by magnetizing the reactor rods using the control windings and the power unit, as well as by switching sections of the capacitor bank.
  • the capacitor bank is connected either to the network or to the linear ends of the winding, connected according to the "triangle" scheme and installed in the tank of the controlled reactor to compensate for higher harmonics currents in the network.
  • the controlled reactor in the known device can be connected directly to the network at a voltage of 1 10-750 kV and can regulate the consumption of reactive power, and direct connection to the network of a capacitor bank at high network voltages is impossible.
  • Capacitors in capacitor banks are not available for voltages greater than 35 kV, which leads to the need to manufacture batteries with their parallel connection.
  • the connection of capacitor banks in the known device directly to the network even when it is possible by the value of the mains voltage, causes overvoltage and inrush currents during switching. Therefore, to each capacitor bank at the substation, an additional arcing reactor corresponding to the connected capacitance is connected, which leads to a rise in the cost of the equipment installed at the substation.
  • the device occupies a large area of the substation, needs cooling, indoors and special maintenance.
  • Connecting capacitor banks to line ends the compensation winding of a three-phase controlled reactor is also not always possible. Firstly, in a number of designs of controlled reactors there are no compensation windings, and secondly, connecting capacitor batteries to control windings, if available in controlled reactors, is impossible due to the negative effect of switching capacitor sections on secondary circuits, in particular, on power unit and automatic control system.
  • the reactive power is controlled by the known device according to the minimum and maximum restrictions on the effective values of currents and voltages measured at the point of connection of the controlled reactor to the network, which does not allow for high accuracy and reliability of control in the presence of requirements for stabilization of reactive power and setting restrictions on its minimum and maximum values.
  • Capacitor bank switches take up a lot of space at the substation, and their management requires precise synchronization of several different devices at the same time, which complicates the control system and the design of the switches. This increases the cost of equipment and does not allow to provide the necessary reliability of management.
  • the control of reactive power by a known device involves magnetizing the magnetic system of a controlled reactor using a power control unit in the form of a semiconductor rectifier located at a substation, where it requires additional space and special additional transformers for its power supply.
  • the basis of the invention is the task of improving the device for controlling the reactive power of the electric network, in which by introducing new elements, new connections between them and the new implementation of the elements, reactive power is generated for the IOKV-750kV networks with a simultaneous expansion of the control range, generation and reduction of emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor when switching sections of a capacitor bank, thereby improving its operational Characteristics as smooth and reliable adjustment, especially in the presence of the reactive power requirements of stabilization and setting restriction on the minimum and maximum values, are also expanding the functionality of the device, reducing the cost of manufacture and operation.
  • the task of the first embodiment is solved by the fact that in the known device for regulating the reactive power of the electric network containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, a power unit for controlling the reactor inductance, a capacitor bank containing at least two sections of capacitors, and an electronic control system for the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the condensate
  • the network winding of the reactor contains at least one tap, which through at least one the switch is connected to sections of the capacitor bank.
  • the task of the second embodiment is solved by the fact that in the known device for regulating the reactive power of the electric network containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, a reactor inductance power control unit, a capacitor bank containing at least two sections of capacitors, and an electronic control system for the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the condensate
  • the controlled reactor is equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded, the linear end is insulated, and the tap is connected through at least one switch to sections of the capacitor bank.
  • the switch connected to the sections of the capacitor bank with at least one tap is made in the form of a mechanical or electronic switching device and is installed in the tank or on the tank of the controlled reactor.
  • the power unit for controlling the inductance of the reactor is made in the form of an additional mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor.
  • the device for regulating the reactive power of the electric network contains an additional unit for measuring reactive power, the inputs of which are connected to the outputs of the devices for measuring current and voltage at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic control system of the power unit for controlling the reactor inductance and the switch sections of a capacitor bank.
  • a causal relationship between the set of essential features of the device according to the first embodiment and the technical result achieved is that the inventive device for controlling the reactive power of the electric network, namely, that the network winding of the reactor contains at least one tap, which through at least one switch is connected to sections of a capacitor bank, in combination with known features, it allows generating reactive power of the device for POKV - 750kV networks with at the same time expanding the range of regulation of generation and reducing emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor when switching sections of a capacitor bank, thereby improving its operational characteristics such as smooth regulation and reliability, especially if there are requirements for stabilizing reactive power and setting limits for their minimum and the maximum value, the functionality of the device is also expanded, the cost of its manufacture and ex solicitatsii.
  • a causal relationship between the set of essential features of the device according to the second embodiment and the technical result achieved is that the inventive device for controlling the reactive power of the electric network, namely, that the controlled reactor is equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded , the linear end is insulated, and a tap through at least one switch is connected to the sections of the capacitor bank, in combination with known signs of wish to set up to carry out the generation of reactive power for the device POkV networks - 750KV with simultaneous expansion generating ranging and reduction of fault currents and voltages in the windings managed reactor when switching sections of the capacitor bank, thereby improving its operational characteristics such as smooth regulation and reliability, especially when there are requirements for stabilizing reactive power and setting restrictions on their minimum and maximum values, the device’s functionality also extends, and the cost of its manufacture is reduced and operation.
  • the switch connected to the sections of the capacitor bank with at least one tap is made in the form of a mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor,
  • a power unit for controlling the inductance of the reactor made in the form of an additional mechanical or electrical switching device, is installed in the tank or on the tank of the controlled reactor,
  • the device contains an additional unit for measuring reactive power, the inputs of which are connected to the outputs of the devices for measuring current and voltage at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic control system of the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the capacitor bank,
  • the network winding of the reactor contains at least one tap, which is connected through at least one switch to the sections of the capacitor bank, allows the use of a capacitor bank as a source of reactive power for 110, 220, 330, 750 kV networks without intermediate transformers.
  • Capacitor batteries are not available for voltages greater than 35 kV, so you can connect them directly to the network (as was done in the prototype) only for 35 kV networks, and in other cases an additional step-down transformer is required (for example, from 500 kV to 35 kV) or availability (as is done in prototype) in a controlled reactor compensating winding voltage of 35 kV.
  • part of the turns of the network winding of a controlled reactor is used.
  • a controlled reactor of any design can be used here, including without a secondary compensation winding.
  • the part of the network winding between the tap connected to the capacitor bank switch and the grounded end of the network winding acts as a grounding reactor, which helps to reduce emergency currents and overvoltages during switching of the capacitor bank and increases the reliability of the device.
  • the ratio of the inductances of the parts of the reactor before and after the drain connected to the sections of the capacitor bank can be adjusted, for example, can be set to a minimum. Switch to mode the minimum ratio of inductances is carried out using the power inductance control unit and an electronic automatic control system.
  • the controlled reactor is equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded, the linear end is insulated, and the tap through at least one switch is connected to the sections of the capacitor bank also allows the use of a capacitor bank as a source reactive power for networks 1 10, 220, 330, 750 kV without intermediate transformers.
  • the capacitor bank is disconnected, no current flows through this additional winding, since one of its ends is grounded and the other is insulated (idling). In this mode, it does not affect the operation of a controlled reactor for reactive power compensation.
  • the controlled reactor is equipped with a switch connected to sections of the capacitor bank and at least one tap of the reactor winding, and is made in the form of a mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor, allows to reduce the area required for placement of individual capacitor banks circuit breakers at the substation, increase reliability switchings. This is achieved through the use of modern reliable mechanical oil switches with vacuum chambers or high-speed electronic switching devices cooled by transformer oil. Sections of capacitor banks can be interconnected in series or in parallel.
  • the switching devices of the capacitor bank sections can be connected to various taps of the network or additional winding, changing not only the connected capacitance, that is, the number of connected sections of the capacitor bank, but also regulating the voltages on them, that is, additionally regulating the amount of reactive power generated in the network.
  • the value of the reactive power generated by capacitor banks is proportional to the product of the capacitance per square voltage.
  • the power unit for controlling the inductance of the reactor is made in the form of an additional switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor, allows not only to reduce the area for placing equipment at the substation, but also to use controlled reactors of different designs, rather than one specific one, to control the inductance as in the prototype.
  • Controlled reactors using mechanical vacuum switches have lower cost, but also lower speed. In the case of electronic switches, they have a higher speed, but and great value.
  • the optimal design choice of a particular reactor depends on a specific network task, while the claimed device provides enhanced functionality, increases reliability and reduces the cost of manufacturing and operation of equipment.
  • the device contains an additional unit for measuring reactive power, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic control system for the power control unit for controlling the reactor inductance and the section switch of the capacitor bank, allows generation reactive power of the device for POKV - 750kV networks with simultaneous expansion of the generation control range and reduction of emergency currents and stresses in the windings when controlled reactor capacitor bank switching section. This is ensured by the fact that it creates the opportunity to improve control accuracy if necessary, the stabilization of reactive power within the specified minimum and maximum values. In the prototype, however, the specified control is carried out with insufficient accuracy and reliability, either by measured current values of currents, or by measured voltage values at the connection point, but not by measured values of reactive power.
  • the technical result of the claimed devices is to ensure the generation of reactive power of the device for POKV - 750kV networks with cost optimization, expanding the range of regulation of generation and reducing emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor when switching sections of capacitor banks, clarifying the operation of the automatic control system for stabilization reactive network power.
  • FIG. 1 is a block diagram of a three-phase device with additional taps in the network phase windings, a power block for controlling inductances and switches of capacitor banks of an external installation;
  • FIG. 2 is a block diagram of a device in single-phase execution with an additional tap in the network winding, a power inductance control unit and switches of capacitor banks of an external installation;
  • FIG. 3 is a block diagram of a device in single-phase execution with taps in an additional winding, a power inductance control unit and switches of capacitor banks of an external installation;
  • FIG. 4 is a block diagram of a device in single-phase execution with additional taps in the network winding for regulating the inductance and connecting sections of capacitor banks, a power inductance control unit in the form of an integrated switch and a switch for capacitor banks of an indoor installation;
  • FIG. 5 is a block diagram of a device in single-phase execution with taps in the network and in the additional winding, a power inductance control unit in the form of a switch integrated in the reactor tank and a switch of capacitor banks of the indoor unit;
  • FIG. 6 is a block diagram of a device in single-phase execution with taps in the network and in the additional winding, a power unit for controlling the inductance of an external installation and two switches of capacitor banks for indoor installation in series and parallel connection of sections of capacitor banks.
  • the device for controlling the reactive power of the electric network contains a controlled reactor 1, the network winding 2 of which is connected to a high voltage network, a device 3 for measuring current at a point of connection to a network, a device
  • the power block 5 for controlling the inductance of the reactor 1, a capacitor bank 6, containing at least two sections 7 of the capacitors, and an electronic system 8 for automatic control of the power block
  • the network winding 2 of the reactor 1 contains at least one tap 10, which is connected through at least one switch 9 to the sections 7 of the capacitor bank 6.
  • the device for controlling the reactive power of the electric network contains a controlled reactor 1, the network winding 2 of which is connected to a high voltage network, a device 3 for measuring current at a point of connection to the network, a device
  • the power unit 5 for controlling the inductance of the reactor 1
  • a capacitor bank 6 which contains at least two sections 7 of the capacitors
  • an electronic system 8 for automatic control of the power unit
  • the controlled reactor 1 is equipped with an additional winding 1 1 with at least one tap 12, the neutral end of the winding 11 is grounded, the linear end isolated, and the outlet 12 from the turns of the additional winding 11 through at least one switch 9 is connected to sections 7 of the capacitor bank 6 (see Fig. 3).
  • the switch 13 connected to sections 7 of the capacitor bank 6, and at least one tap 10 or 12, can be made in the form of a mechanical or electronic switching device and installed in the tank or on the tank of the controlled reactor 1.
  • the switch 13, or several switches 13 can connect the taps 10 or 12 from the windings 2 or 11, respectively, and sections 7 of the capacitor bank 6 so that the capacitance value is simultaneously changed th capacitor bank 6, and the magnitude of the voltage on it, i.e. Reactive power control capabilities are expanding.
  • the power block 5 for controlling the inductance of the reactor 1 can be made in the form of an additional mechanical or electronic switching device 14 installed in the tank or on the tank of the controlled reactor 1, and contains an electrical connection 15 to the network winding 2 (see Fig. 4, 5, 6 )
  • the reactive power control device of the electric network contains a reactive power measuring unit 16, the inputs of which are connected to the output of the current measuring device 3 and the output of the voltage measuring device 4 at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic system 8 for automatically controlling the power unit 5 (or a switch 14) control the inductance of the reactor 1 and switch 9 (or switch 13) of sections 7 of the capacitor bank 6.
  • the inventive device for controlling the reactive power of the electric network works in this way.
  • the device according to the first embodiment works like this.
  • the current measured by the device 3 flows through the network winding 2, for example, a current transformer installed on the linear input of the reactor 1.
  • voltage is distributed along the turns of the network winding 2, which varies from the voltage value at the point of connection to the network zero, since the neutral end of the controlled reactor 1 is grounded.
  • This voltage is measured by the voltage measuring device 4 at the point of connection to the network, which may be, for example, a voltage transformer installed at the station.
  • the measured instantaneous values of current and voltage are synchronously supplied to the reactive power measurement unit 16.
  • the actual value of the reactive power value is transmitted to the automatic control electronic system 8, where it is compared with the predetermined boundary values, after which the electronic automatic control system 8 generates control signals for changing the consumption or changing the generation of reactive power.
  • the automatic control electronic system 8 through external switches 9 or installed inside or on the tank of the controlled reactor 1 switches 13 of sections 7 of the capacitor bank 6 turns off sections 7 of the capacitor bank 6 and switches to voltage stabilization mode at the point of connection to the network by regulating the inductance of the network winding 2 of the controlled reactor 1. Regulation of the inductance of the network winding 2 is carried out using the power unit 5 control inductance awn controlled reactor 1.
  • Regulation the inductance of the network winding 2 can be carried out by different methods of magnetizing sections of the magnetic system of the controlled reactor 1 — longitudinal, as in the prototype, or by transverse magnetization, or using a mechanical or electronic switching device 14 that is built into the reactor tank 1, which changes the number of turned-on turns in the network winding 2 At the same time, the presence of a compensation winding of a controlled reactor 1, designed to reduce the higher harmonics of the current of the network winding 2 (as in the prototype), is not necessary.
  • the automatic control electronic system 8 transfers the power unit 5 or the reactor inductance control switch 14 to the position of minimum inductance of the entire network winding 2 or its part between the linear end and the tap 10 connected through the switch 9 or 13 with sections 7 of the capacitor bank 6 Then, using the switches 9 or 13, the sections 7 of the capacitor bank 6 are turned on and the capacitive current flows through the outlet 10 of the network winding. When connecting the outlet 10 to the mains winding 2, the capacitive current enters the network through electrical communication, i.e. reactive power is generated in the network.
  • a part of the turns of the network winding 2 between the outlet 10, which is connected to the switch 9 of the sections 7 of the capacitor bank 6, and the grounded end, in this mode works as a grounding reactor and prevents the occurrence of large emergency currents and voltages when switching the capacitor bank 6 and the grounded neutral end of the network winding 2.
  • the device according to the first embodiment works if there is an electrical connection between the turns of the network winding 2 and sections 7 of the capacitor banks 6 and the capacitive current flows directly through the turns of the network winding 2.
  • the device according to the second embodiment works like this.
  • a controlled reactor 1 When a controlled reactor 1 is connected to the network, a current flows through the network winding 2, as measured by device 3, for example, a current transformer installed on the linear input of reactor 1.
  • voltage is distributed along the turns of the network winding 2, which varies from the voltage value at the point of connection to the network to zero, since the neutral end of the controlled reactor 1 is grounded.
  • This voltage is measured by the voltage measuring device 4 at the point of connection to the network, which may be, for example, a voltage transformer installed at the station.
  • the measured instantaneous values of current and voltage are synchronously supplied to the reactive power measurement unit 16.
  • the actual value of the reactive power value is transmitted to the automatic control electronic system 8, where it is compared with the predetermined boundary values, after which the electronic automatic control system 8 generates control signals for changing the consumption or changing the generation of reactive power.
  • the electronic system 8 of automatic control through external switches 9 or installed inside or on the tank of the controlled reactor 1 the switches 13 of sections 7 of the capacitor bank 6 turns off sections 7 of the capacitor bank 6 and switches to voltage stabilization mode at the point of connection to the network by adjusting the inductance of the network winding 2 of the controlled reactor 1. Regulation of the inductance of the network winding 2 is carried out using the power block 5 of the inductance of the controlled reactor 1.
  • the regulation of the inductance of the network winding 2 can be carried out by different methods of magnetizing sections of the magnetic system of a controlled reactor 1 - pr as in the prototype, either by transverse magnetization, or by means of a mechanical or electronic switching device 14 integrated in the tank of the reactor 1, which changes the number of turned-on turns in the network winding 2. Moreover, the presence of a compensation winding of the controlled reactor 1, designed to reduce higher harmonics the current of the network winding 2 (as in the prototype) is not necessary.
  • the automatic control electronic system 8 transfers the power unit 5 or the reactor inductance control switch 14 to the minimum inductance position of the entire network winding 2. Then, using the switches 9 or 13, sections 7 of the capacitor bank 6 are turned on and the capacitive current flows through the outlet 12 additional winding 11. When connecting the branch 12 with the turns of the additional winding 11, it is transformed through the network winding 2, i.e. reactive power is generated in the network. A part of the turns of the additional winding 1 1 between the lead 12 connected to the switch 9 or 13 of the sections 7 of the capacitor bank 6 and the grounded end, in this mode works as a grounding reactor and prevents the occurrence of large emergency currents and voltages when switching the capacitor bank 6.
  • the inventive reactive power control devices can be made with the placement of taps in the middle or at the edges of the network winding, or in a separate concentrate of the network winding, which is located on one or on different rods with the main turns of the network winding.
  • the inventive reactive power control devices can be manufactured in three-phase or single-phase execution with phase-by-phase or simultaneously three-phase regulation on existing equipment using known materials and means, which confirms the industrial applicability of the objects.

Abstract

The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in high-voltage electrical grids having a voltage of 110-750 kV. The technical result is that of providing for the generation of reactive power for 110-750 kV grids, extending the range of reactive power control, and reducing hazardous currents and voltages in the windings of a controlled reactor during switching of sections of a capacitor bank. In a device for controlling reactive power according to one variant, a power winding of a controlled reactor is provided with at least one tap, connected via at least one switch to sections of a capacitor bank. According to another variant, a controlled reactor is provided with an additional winding having at least one tap, the neutral end of the winding being earthed and the line end being insulated. The tap is connected via at least one switch to sections of a capacitor bank.

Description

Устройство регулирования реактивной мощности  Reactive power control device
электрической сети (варианты) Область техники  electric network (options)
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.  The invention relates to the field of electrical engineering, in particular, to high-voltage regulated electrical complexes, and can be used in high-voltage electric networks with a voltage of 110 ... 750 kV to compensate or issue reactive power to the network and stabilize the voltage.
Предшествующий уровень техники  State of the art
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, Ns2.), содержащее реакторную группу - трехфазную силовую индуктивность, регулируемую последовательно подключенными тиристорными ключами, и подключенную параллельно ей конденсаторную батарею, содержащую не менее двух секций конденсаторов.  A device for controlling the reactive power of an electric network is known — a static thyristor compensator (STK) (see Static thyristor compensators for power systems and power supply networks. IM Bortnik et al. Electricity, 1985, Ns2.), Containing a reactor group — three-phase power inductance, regulated by serially connected thyristor keys, and a capacitor bank connected in parallel with it, containing at least two sections of capacitors.
В СТК регулирование потребления реактивной мощности из сети осуществляется 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. In STK, the regulation of reactive power consumption from the network is carried out by turning on or off individual uncontrolled reactors that form a reactor group - a three-phase power inductance, and the regulation of the release of reactive energy into the network is carried out by connecting or disconnecting individual sections of the capacitor bank. The number of switches - thyristor switches, is equal to the number of groups of reactors and the number of groups of sections of the capacitor bank. Due to the need to change reactive power in small parts, the power and voltage of each switch-off reactor and capacitor bank are selected small. Moreover, their number corresponds to the full power of the group.
Известное устройство не может быть подключено непосредственно к сети с напряжением 1 10-750кВ. 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.  A known device cannot be connected directly to a network with a voltage of 1 10-750kV. In this case, it is necessary to connect a static thyristor compensator to an additional intermediate transformer at full power or to an additional tertiary winding of autotransformers installed at the substation, which is not always possible in existing networks.
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 35кВ) тиристорные ключи на номинальную мощность, которая не допускает неминуемых в эксплуатации кратковременных и аварийных перегрузок.  In addition, the cost of equipment, installation and operation is high, since the static thyristor compensator occupies a large substation area, needs cooling, indoors and special maintenance, since it is controlled by high-voltage (up to 35 kV) thyristor switches for rated power, which does not allow short-term and emergency overloads inevitable in operation.
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.  Thus, the disadvantages of the known static thyristor compensator is that it has limited functionality, insufficient reliability of the device and high cost in the manufacture and operation.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является устройство регулирования реактивной мощности электрической сети (см. п. РФ на изобретение Л22282912 по заявке ^2004121712 от 16.07.2004г., опубликован 27.08.2006г., МПК H01F29/14, H02J3/18), 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. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is a device for regulating the reactive power of an electric network (see clause of the Russian Federation for invention L22282912 by application ^ 2004121712 of July 16, 2004, published on August 27, 2006, IPC H01F29 / 14, H02J3 / 18), containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, a device for measuring current and voltage at the point of connection to the network, a power unit for controlling the inductance of the reactor, a capacitor bank containing at least two sections of capacitors, and an electronic control system for a power unit for controlling the inductance of the reactor and a switch of sections of the capacitor bank.
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.  In the known device, the regulation of the reactive power of the electric network is carried out by changing the inductance of the network windings of a three-phase controlled reactor by magnetizing the reactor rods using the control windings and the power unit, as well as by switching sections of the capacitor bank. In this case, the capacitor bank is connected either to the network or to the linear ends of the winding, connected according to the "triangle" scheme and installed in the tank of the controlled reactor to compensate for higher harmonics currents in the network.
Управляемый реактор в известном устройстве может быть подключен непосредственно к сети на напряжении 1 10-750 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 35кВ, 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.  The controlled reactor in the known device can be connected directly to the network at a voltage of 1 10-750 kV and can regulate the consumption of reactive power, and direct connection to the network of a capacitor bank at high network voltages is impossible. Capacitors in capacitor banks are not available for voltages greater than 35 kV, which leads to the need to manufacture batteries with their parallel connection. The connection of capacitor banks in the known device directly to the network, even when it is possible by the value of the mains voltage, causes overvoltage and inrush currents during switching. Therefore, to each capacitor bank at the substation, an additional arcing reactor corresponding to the connected capacitance is connected, which leads to a rise in the cost of the equipment installed at the substation. The device occupies a large area of the substation, needs cooling, indoors and special maintenance.
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. Connecting capacitor banks to line ends the compensation winding of a three-phase controlled reactor is also not always possible. Firstly, in a number of designs of controlled reactors there are no compensation windings, and secondly, connecting capacitor batteries to control windings, if available in controlled reactors, is impossible due to the negative effect of switching capacitor sections on secondary circuits, in particular, on power unit and automatic control system.
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.  The reactive power is controlled by the known device according to the minimum and maximum restrictions on the effective values of currents and voltages measured at the point of connection of the controlled reactor to the network, which does not allow for high accuracy and reliability of control in the presence of requirements for stabilization of reactive power and setting restrictions on its minimum and maximum values.
При этом не обеспечивается эффективность регулирования реактивной мощности на стороне высокого напряжения.  However, the efficiency of reactive power regulation on the high voltage side is not ensured.
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.  Capacitor bank switches take up a lot of space at the substation, and their management requires precise synchronization of several different devices at the same time, which complicates the control system and the design of the switches. This increases the cost of equipment and does not allow to provide the necessary reliability of management.
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.  The control of reactive power by a known device involves magnetizing the magnetic system of a controlled reactor using a power control unit in the form of a semiconductor rectifier located at a substation, where it requires additional space and special additional transformers for its power supply.
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. Thus, the disadvantages of the known device regulation of the reactive power of the electrical network is something. that it has limited functionality, insufficient reliability of the device and high cost in the manufacture and operation.
Раскрытие изобретения  Disclosure of invention
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 ИОкВ - 750кВ 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.  The basis of the invention is the task of improving the device for controlling the reactive power of the electric network, in which by introducing new elements, new connections between them and the new implementation of the elements, reactive power is generated for the IOKV-750kV networks with a simultaneous expansion of the control range, generation and reduction of emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor when switching sections of a capacitor bank, thereby improving its operational Characteristics as smooth and reliable adjustment, especially in the presence of the reactive power requirements of stabilization and setting restriction on the minimum and maximum values, are also expanding the functionality of the device, reducing the cost of manufacture and operation.
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. The task of the first embodiment is solved by the fact that in the known device for regulating the reactive power of the electric network containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, a power unit for controlling the reactor inductance, a capacitor bank containing at least two sections of capacitors, and an electronic control system for the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the condensate In the case of a battery, it is new that the network winding of the reactor contains at least one tap, which through at least one the switch is connected to sections of the capacitor bank.
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.  The task of the second embodiment is solved by the fact that in the known device for regulating the reactive power of the electric network containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, a reactor inductance power control unit, a capacitor bank containing at least two sections of capacitors, and an electronic control system for the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the condensate For a battery, it is new that the controlled reactor is equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded, the linear end is insulated, and the tap is connected through at least one switch to sections of the capacitor bank.
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.  It is also new that the switch connected to the sections of the capacitor bank with at least one tap is made in the form of a mechanical or electronic switching device and is installed in the tank or on the tank of the controlled reactor.
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.  Also new is the fact that the power unit for controlling the inductance of the reactor is made in the form of an additional mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor.
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 ПОкВ - 750кВ 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. Also new is the fact that the device for regulating the reactive power of the electric network contains an additional unit for measuring reactive power, the inputs of which are connected to the outputs of the devices for measuring current and voltage at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic control system of the power unit for controlling the reactor inductance and the switch sections of a capacitor bank. A causal relationship between the set of essential features of the device according to the first embodiment and the technical result achieved is that the inventive device for controlling the reactive power of the electric network, namely, that the network winding of the reactor contains at least one tap, which through at least one switch is connected to sections of a capacitor bank, in combination with known features, it allows generating reactive power of the device for POKV - 750kV networks with at the same time expanding the range of regulation of generation and reducing emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor when switching sections of a capacitor bank, thereby improving its operational characteristics such as smooth regulation and reliability, especially if there are requirements for stabilizing reactive power and setting limits for their minimum and the maximum value, the functionality of the device is also expanded, the cost of its manufacture and ex luatatsii.
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 ПОкВ - 750кВ 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. A causal relationship between the set of essential features of the device according to the second embodiment and the technical result achieved is that the inventive device for controlling the reactive power of the electric network, namely, that the controlled reactor is equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded , the linear end is insulated, and a tap through at least one switch is connected to the sections of the capacitor bank, in combination with known signs of wish to set up to carry out the generation of reactive power for the device POkV networks - 750KV with simultaneous expansion generating ranging and reduction of fault currents and voltages in the windings managed reactor when switching sections of the capacitor bank, thereby improving its operational characteristics such as smooth regulation and reliability, especially when there are requirements for stabilizing reactive power and setting restrictions on their minimum and maximum values, the device’s functionality also extends, and the cost of its manufacture is reduced and operation.
Кроме того, то, что в заявляемом устройстве регулирования реактивной мощности электрической сети:  In addition, the fact that in the inventive device for regulating the reactive power of the electric network:
- 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,  - the switch connected to the sections of the capacitor bank with at least one tap is made in the form of a mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor,
- силовой блок управления индуктивностью реактора, выполненный в виде дополнительного механического или электрического переключающего устройства, установлен в баке или на баке управляемого реактора,  - a power unit for controlling the inductance of the reactor, made in the form of an additional mechanical or electrical switching device, is installed in the tank or on the tank of the controlled reactor,
- 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,  - the device contains an additional unit for measuring reactive power, the inputs of which are connected to the outputs of the devices for measuring current and voltage at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic control system of the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the capacitor bank,
также позволяют осуществлять генерацию реактивной мощности устройства для сетей ПОкВ - 750кВ 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. they also allow the generation of reactive power of the device for POKV - 750kV networks with the simultaneous expansion of the range of regulation of generation and reduction of emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor during switching of sections of capacitor banks and due to this, its operational characteristics such as smooth regulation and reliability are improved, especially if there are requirements stabilization of reactive power and setting restrictions on their minimum and maximum values, the functionality of the device is also expanded, the cost of its manufacture and operation is reduced.
Это поясняется следующим.  This is explained as follows.
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, 750кВ без промежуточных трансформаторов. Батареи конденсаторов не выпускаются на напряжение больше 35кВ, поэтому подключить их прямо к сети (как это выполнено в прототипе) можно только для сетей 35кВ, а в остальных случаях требуется дополнительный понижающий трансформатор (например с 500кВ до 35кВ) либо наличие (как это выполнено в прототипе) в управляемом реакторе компенсационной обмотки напряжением 35кВ.  The fact that the network winding of the reactor contains at least one tap, which is connected through at least one switch to the sections of the capacitor bank, allows the use of a capacitor bank as a source of reactive power for 110, 220, 330, 750 kV networks without intermediate transformers. Capacitor batteries are not available for voltages greater than 35 kV, so you can connect them directly to the network (as was done in the prototype) only for 35 kV networks, and in other cases an additional step-down transformer is required (for example, from 500 kV to 35 kV) or availability (as is done in prototype) in a controlled reactor compensating winding voltage of 35 kV.
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. In the inventive device for regulating reactive power to power a capacitor bank, part of the turns of the network winding of a controlled reactor is used. Moreover, a controlled reactor of any design can be used here, including without a secondary compensation winding. The part of the network winding between the tap connected to the capacitor bank switch and the grounded end of the network winding acts as a grounding reactor, which helps to reduce emergency currents and overvoltages during switching of the capacitor bank and increases the reliability of the device. The ratio of the inductances of the parts of the reactor before and after the drain connected to the sections of the capacitor bank can be adjusted, for example, can be set to a minimum. Switch to mode the minimum ratio of inductances is carried out using the power inductance control unit and an electronic automatic control system.
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 1 10, 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 - изолированный (находится на холостом ходу). В этом режиме она не влияет на работу управляемого реактора по компенсации реактивной мощности.  The fact that the controlled reactor is equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded, the linear end is insulated, and the tap through at least one switch is connected to the sections of the capacitor bank also allows the use of a capacitor bank as a source reactive power for networks 1 10, 220, 330, 750 kV without intermediate transformers. When the capacitor bank is disconnected, no current flows through this additional winding, since one of its ends is grounded and the other is insulated (idling). In this mode, it does not affect the operation of a controlled reactor for reactive power compensation.
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.  When the position of the switch of the sections of the capacitors of the capacitor bank is switched on, a capacitive current flows through this winding, which is transformed through the network winding, i.e. reactive power is generated in the network. Part of the turns of the additional winding between the tap connected to the capacitor bank switch and the grounded end in this mode also works as a grounding reactor and prevents the occurrence of large emergency currents and voltages during switching capacitor banks.
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. The fact that the controlled reactor is equipped with a switch connected to sections of the capacitor bank and at least one tap of the reactor winding, and is made in the form of a mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor, allows to reduce the area required for placement of individual capacitor banks circuit breakers at the substation, increase reliability switchings. This is achieved through the use of modern reliable mechanical oil switches with vacuum chambers or high-speed electronic switching devices cooled by transformer oil. Sections of capacitor banks can be interconnected in series or in parallel. Therefore, the switching devices of the capacitor bank sections can be connected to various taps of the network or additional winding, changing not only the connected capacitance, that is, the number of connected sections of the capacitor bank, but also regulating the voltages on them, that is, additionally regulating the amount of reactive power generated in the network. The value of the reactive power generated by capacitor banks is proportional to the product of the capacitance per square voltage. The ability to connect sections of the capacitor bank to various taps on the network winding and taps on the additional winding allows you to change not only the capacity value (as in the prototype) in the specified product, but also the voltage value, which leads to enhanced functionality and increased reliability of reactive power regulation in the network .
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. The fact that the power unit for controlling the inductance of the reactor is made in the form of an additional switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor, allows not only to reduce the area for placing equipment at the substation, but also to use controlled reactors of different designs, rather than one specific one, to control the inductance as in the prototype. Controlled reactors using mechanical vacuum switches have lower cost, but also lower speed. In the case of electronic switches, they have a higher speed, but and great value. The optimal design choice of a particular reactor depends on a specific network task, while the claimed device provides enhanced functionality, increases reliability and reduces the cost of manufacturing and operation of equipment.
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 ПОкВ - 750кВ 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.  The fact that the device contains an additional unit for measuring reactive power, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic control system for the power control unit for controlling the reactor inductance and the section switch of the capacitor bank, allows generation reactive power of the device for POKV - 750kV networks with simultaneous expansion of the generation control range and reduction of emergency currents and stresses in the windings when controlled reactor capacitor bank switching section. This is ensured by the fact that it creates the opportunity to improve control accuracy if necessary, the stabilization of reactive power within the specified minimum and maximum values. In the prototype, however, the specified control is carried out with insufficient accuracy and reliability, either by measured current values of currents, or by measured voltage values at the connection point, but not by measured values of reactive power.
Таким образом, технический результат заявляемых устройств заключается в обеспечении генерации реактивной мощности устройства для сетей ПОкВ - 750кВ 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. Thus, the technical result of the claimed devices is to ensure the generation of reactive power of the device for POKV - 750kV networks with cost optimization, expanding the range of regulation of generation and reducing emergency currents and voltages in the windings of a controlled reactor when switching sections of capacitor banks, clarifying the operation of the automatic control system for stabilization reactive network power.
Краткое описание чертежей  Brief Description of the Drawings
Заявляемые устройства представлены чертежами, на которых представлены:  The inventive device is represented by drawings, on which:
- 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;  - in FIG. 1 is a block diagram of a three-phase device with additional taps in the network phase windings, a power block for controlling inductances and switches of capacitor banks of an external installation;
- 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;  - in FIG. 2 is a block diagram of a device in single-phase execution with an additional tap in the network winding, a power inductance control unit and switches of capacitor banks of an external installation;
- на фиг. 3 - блок-схема устройства в однофазном выполнении с отводами в дополнительной обмотке, силовым блоком управления индуктивностью и переключателями конденсаторных батарей внешней установки;  - in FIG. 3 is a block diagram of a device in single-phase execution with taps in an additional winding, a power inductance control unit and switches of capacitor banks of an external installation;
- 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;  - in FIG. 4 is a block diagram of a device in single-phase execution with additional taps in the network winding for regulating the inductance and connecting sections of capacitor banks, a power inductance control unit in the form of an integrated switch and a switch for capacitor banks of an indoor installation;
- 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;  - in FIG. 5 is a block diagram of a device in single-phase execution with taps in the network and in the additional winding, a power inductance control unit in the form of a switch integrated in the reactor tank and a switch of capacitor banks of the indoor unit;
- 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. - in FIG. 6 is a block diagram of a device in single-phase execution with taps in the network and in the additional winding, a power unit for controlling the inductance of an external installation and two switches of capacitor banks for indoor installation in series and parallel connection of sections of capacitor banks.
Лучший вариант осуществления изобретения 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 The best embodiment of the invention The device for controlling the reactive power of the electric network according to the first embodiment contains a controlled reactor 1, the network winding 2 of which is connected to a high voltage network, a device 3 for measuring current at a point of connection to a network, a device
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 блоком4 voltage measurements at the point of connection to the network, the power block 5 for controlling the inductance of the reactor 1, a capacitor bank 6, containing at least two sections 7 of the capacitors, and an electronic system 8 for automatic control of the power block
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. 5 control the inductance of the reactor 1 and the external switch 9 of the sections 7 of the capacitor bank 6. The network winding 2 of the reactor 1 contains at least one tap 10, which is connected through at least one switch 9 to the sections 7 of the capacitor bank 6. Three-phase execution the device shown in FIG. 1. Single-phase execution is shown in FIG. 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 The device for controlling the reactive power of the electric network according to the second embodiment contains a controlled reactor 1, the network winding 2 of which is connected to a high voltage network, a device 3 for measuring current at a point of connection to the network, a device
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 блоком4 voltage measurements at the point of connection to the network, the power unit 5 for controlling the inductance of the reactor 1, a capacitor bank 6, which contains at least two sections 7 of the capacitors, and an electronic system 8 for automatic control of the power unit
5 управления индуктивностью реактора 1 и внешним переключателем 9 секций 7 конденсаторной батареи 6. Управляемый реактор 1 оснащен дополнительной обмоткой 1 1 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). 5 control the inductance of the reactor 1 and the external switch 9 of the sections 7 of the capacitor bank 6. The controlled reactor 1 is equipped with an additional winding 1 1 with at least one tap 12, the neutral end of the winding 11 is grounded, the linear end isolated, and the outlet 12 from the turns of the additional winding 11 through at least one switch 9 is connected to sections 7 of the capacitor bank 6 (see Fig. 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.  The switch 13 connected to sections 7 of the capacitor bank 6, and at least one tap 10 or 12, can be made in the form of a mechanical or electronic switching device and installed in the tank or on the tank of the controlled reactor 1. In the case where the sections 7 of the capacitor bank 6 are connected in parallel, the switch 13, or several switches 13 (see Fig. 6) can connect the taps 10 or 12 from the windings 2 or 11, respectively, and sections 7 of the capacitor bank 6 so that the capacitance value is simultaneously changed th capacitor bank 6, and the magnitude of the voltage on it, i.e. Reactive power control capabilities are expanding.
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).  The power block 5 for controlling the inductance of the reactor 1, can be made in the form of an additional mechanical or electronic switching device 14 installed in the tank or on the tank of the controlled reactor 1, and contains an electrical connection 15 to the network winding 2 (see Fig. 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.  The reactive power control device of the electric network contains a reactive power measuring unit 16, the inputs of which are connected to the output of the current measuring device 3 and the output of the voltage measuring device 4 at the point of connection to the network, and the output is connected to the input of the electronic system 8 for automatically controlling the power unit 5 (or a switch 14) control the inductance of the reactor 1 and switch 9 (or switch 13) of sections 7 of the capacitor bank 6.
Заявляемые устройства регулирования реактивной мощности электрической сети работают таким образом.  The inventive device for controlling the reactive power of the electric network works in this way.
Устройство по первому варианту работает так. При подключении к сети управляемого реактора 1 по сетевой обмотке 2 протекает ток, измеренный 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. The device according to the first embodiment works like this. At When a controlled reactor 1 is connected to the network, the current measured by the device 3 flows through the network winding 2, for example, a current transformer installed on the linear input of the reactor 1. At the same time, voltage is distributed along the turns of the network winding 2, which varies from the voltage value at the point of connection to the network zero, since the neutral end of the controlled reactor 1 is grounded. This voltage is measured by the voltage measuring device 4 at the point of connection to the network, which may be, for example, a voltage transformer installed at the station. The measured instantaneous values of current and voltage are synchronously supplied to the reactive power measurement unit 16. When measuring reactive power, not only the amplitude values of currents and voltages are taken into account, but also the phase angle between them. The actual value of the reactive power value is transmitted to the automatic control electronic system 8, where it is compared with the predetermined boundary values, after which the electronic automatic control system 8 generates control signals for changing the consumption or changing the generation of reactive power.
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 индуктивностью сетевой обмотки 2 осуществляется с помощью силового блока 5 управления индуктивностью управляемого реактора 1. Регулирование индуктивностью 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. When the reactive power consumption changes, the automatic control electronic system 8 through external switches 9 or installed inside or on the tank of the controlled reactor 1 switches 13 of sections 7 of the capacitor bank 6 turns off sections 7 of the capacitor bank 6 and switches to voltage stabilization mode at the point of connection to the network by regulating the inductance of the network winding 2 of the controlled reactor 1. Regulation of the inductance of the network winding 2 is carried out using the power unit 5 control inductance awn controlled reactor 1. Regulation the inductance of the network winding 2 can be carried out by different methods of magnetizing sections of the magnetic system of the controlled reactor 1 — longitudinal, as in the prototype, or by transverse magnetization, or using a mechanical or electronic switching device 14 that is built into the reactor tank 1, which changes the number of turned-on turns in the network winding 2 At the same time, the presence of a compensation winding of a controlled reactor 1, designed to reduce the higher harmonics of the current of the network winding 2 (as in the prototype), is not necessary.
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.  To reduce the higher harmonics of this current, other methods can be used. For example, the implementation of the core of the magnetic circuit (not shown) of the controlled reactor 1 with air gaps, as in reactors with transverse magnetization, or using filters of higher current harmonics installed in the station as separate devices.
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. When the reactive power generation changes, the automatic control electronic system 8 transfers the power unit 5 or the reactor inductance control switch 14 to the position of minimum inductance of the entire network winding 2 or its part between the linear end and the tap 10 connected through the switch 9 or 13 with sections 7 of the capacitor bank 6 Then, using the switches 9 or 13, the sections 7 of the capacitor bank 6 are turned on and the capacitive current flows through the outlet 10 of the network winding. When connecting the outlet 10 to the mains winding 2, the capacitive current enters the network through electrical communication, i.e. reactive power is generated in the network. A part of the turns of the network winding 2 between the outlet 10, which is connected to the switch 9 of the sections 7 of the capacitor bank 6, and the grounded end, in this mode works as a grounding reactor and prevents the occurrence of large emergency currents and voltages when switching the capacitor bank 6 and the grounded neutral end of the network winding 2. Thus, the device according to the first embodiment works if there is an electrical connection between the turns of the network winding 2 and sections 7 of the capacitor banks 6 and the capacitive current flows directly through the turns of the network winding 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.  The device according to the second embodiment works like this. When a controlled reactor 1 is connected to the network, a current flows through the network winding 2, as measured by device 3, for example, a current transformer installed on the linear input of reactor 1. At the same time, voltage is distributed along the turns of the network winding 2, which varies from the voltage value at the point of connection to the network to zero, since the neutral end of the controlled reactor 1 is grounded. This voltage is measured by the voltage measuring device 4 at the point of connection to the network, which may be, for example, a voltage transformer installed at the station. The measured instantaneous values of current and voltage are synchronously supplied to the reactive power measurement unit 16. When measuring reactive power, not only the amplitude values of currents and voltages are taken into account, but also the phase angle between them. The actual value of the reactive power value is transmitted to the automatic control electronic system 8, where it is compared with the predetermined boundary values, after which the electronic automatic control system 8 generates control signals for changing the consumption or changing the generation of reactive power.
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. When changing the consumption of reactive power, the electronic system 8 of automatic control through external switches 9 or installed inside or on the tank of the controlled reactor 1 the switches 13 of sections 7 of the capacitor bank 6 turns off sections 7 of the capacitor bank 6 and switches to voltage stabilization mode at the point of connection to the network by adjusting the inductance of the network winding 2 of the controlled reactor 1. Regulation of the inductance of the network winding 2 is carried out using the power block 5 of the inductance of the controlled reactor 1. The regulation of the inductance of the network winding 2 can be carried out by different methods of magnetizing sections of the magnetic system of a controlled reactor 1 - pr as in the prototype, either by transverse magnetization, or by means of a mechanical or electronic switching device 14 integrated in the tank of the reactor 1, which changes the number of turned-on turns in the network winding 2. Moreover, the presence of a compensation winding of the controlled reactor 1, designed to reduce higher harmonics the current of the network winding 2 (as in the prototype) is not necessary.
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.  To reduce the higher harmonics of this current, other methods can be used. For example, the implementation of the core of the magnetic circuit (not shown) of the controlled reactor 1 with air gaps, as in reactors with transverse magnetization, or using filters of higher current harmonics installed at the station as separate devices.
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 1 1 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. When the reactive power generation changes, the automatic control electronic system 8 transfers the power unit 5 or the reactor inductance control switch 14 to the minimum inductance position of the entire network winding 2. Then, using the switches 9 or 13, sections 7 of the capacitor bank 6 are turned on and the capacitive current flows through the outlet 12 additional winding 11. When connecting the branch 12 with the turns of the additional winding 11, it is transformed through the network winding 2, i.e. reactive power is generated in the network. A part of the turns of the additional winding 1 1 between the lead 12 connected to the switch 9 or 13 of the sections 7 of the capacitor bank 6 and the grounded end, in this mode works as a grounding reactor and prevents the occurrence of large emergency currents and voltages when switching the capacitor bank 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.  The inventive reactive power control devices can be made with the placement of taps in the middle or at the edges of the network winding, or in a separate concentrate of the network winding, which is located on one or on different rods with the main turns of the network winding.
Промышленная применимость  Industrial applicability
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.  The inventive reactive power control devices can be manufactured in three-phase or single-phase execution with phase-by-phase or simultaneously three-phase regulation on existing equipment using known materials and means, which confirms the industrial applicability of the objects.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети, 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, которая содержит, по крайней мере, две секции конденсаторов, и электронную систему управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи, отличающееся тем, что сетевая обмотка реактора содержит, по крайней мере, один отвод, подсоединенный через, по крайней мере, один переключатель к секциям конденсаторной батареи.  1. The device for controlling the reactive power of the electric network, containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, a device for measuring current and voltage at the point of connection to the network, a power unit for controlling the inductance of the reactor, a capacitor bank, which contains at least two sections of capacitors, and an electronic control system for a power unit for controlling the inductance of the reactor and a switch of sections of the capacitor bank, characterized in that the network winding torus comprises at least one outlet connected through at least one switch to the sections of the capacitor bank.
2. Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети, 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, которая содержит, по крайней мере, две секции конденсаторов, и электронную систему управления силовым блоком управления индуктивностью реактора и переключателем секций конденсаторной батареи, отличающееся тем, что управляемый реактор снабжен дополнительной обмоткой, по крайней мере, с одним отводом, нейтральный конец которой заземлен, линейный конец изолирован, а отвод через, по крайней мере, один переключатель присоединен к секциям конденсаторной батареи.  2. The device for controlling the reactive power of the electric network, containing a controlled reactor, the network winding of which is connected to a high voltage network, a device for measuring current and voltage at the point of connection to the network, a power unit for controlling the inductance of the reactor, a capacitor bank, which contains at least two sections of capacitors, and an electronic control system for a power unit for controlling the inductance of the reactor and a switch of sections of the capacitor bank, characterized in that the controlled reactor equipped with an additional winding with at least one tap, the neutral end of which is grounded, the linear end is insulated, and the tap is connected through at least one switch to sections of the capacitor bank.
3. Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети по п. 1 или п. 2, отличающееся тем, что переключатель, присоединенный 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. 3. The device for regulating the reactive power of the electric network according to claim 1 or claim 2, characterized in that the switch connected to the sections of the capacitor bank with at least one tap is made in the form of a mechanical or electronic switching device and is installed in the tank or on the tank of the controlled reactor.
4. Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети по п. 1 или п. 2, отличающееся тем, что силовой блок управления индуктивностью реактора выполнен в виде дополнительного механического или электронного переключающего устройства, установленного в баке или на баке управляемого реактора.  4. The device for controlling the reactive power of the electric network according to claim 1 or claim 2, characterized in that the reactor inductance power control unit is made in the form of an additional mechanical or electronic switching device installed in the tank or on the tank of the controlled reactor.
5. Устройство регулирования реактивной мощности электрической сети по п. 1, или п. 2 отличающееся тем, что оно 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.  5. The device for controlling the reactive power of the electric network according to claim 1, or claim 2, characterized in that it contains an additional reactive power measuring unit, the inputs of which are connected to the outputs of the current and voltage measuring devices at the point of connection to the network, and the output is connected to the input electronic control system for the power unit for controlling the inductance of the reactor and the switch sections of the capacitor bank.
PCT/UA2014/000128 2014-10-13 2014-12-05 Device for controlling the reactive power of an electrical grid (variants) WO2016060635A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201411112A UA109619C2 (en) 2014-10-13 2014-10-13 REACTIVE POWER CONTROL DEVICE (OPTIONS)
UAA201411112 2014-10-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016060635A1 true WO2016060635A1 (en) 2016-04-21

Family

ID=54772522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2014/000128 WO2016060635A1 (en) 2014-10-13 2014-12-05 Device for controlling the reactive power of an electrical grid (variants)

Country Status (3)

Country Link
RU (1) RU2585007C1 (en)
UA (1) UA109619C2 (en)
WO (1) WO2016060635A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL424114A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-01 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki Pulsed current feed system for the six-electrode arc furnace
CN110033936A (en) * 2019-05-14 2019-07-19 云南电网有限责任公司电力科学研究院 A kind of compound ground connection arc
WO2019164425A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reactive power control in power systems

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727148C1 (en) * 2019-12-19 2020-07-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" Device for compensation of reactive power in high-voltage networks

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2103439A (en) * 1981-06-25 1983-02-16 Ass Elect Ind Static reactive compensator
SU1467668A1 (en) * 1987-05-18 1989-03-23 Московское Отделение Научно-Исследовательского Института Постоянного Тока Reactive power compensator
RU2046490C1 (en) * 1993-06-08 1995-10-20 Ивановский государственный энергетический университет им.В.И.Ленина Device for improving power supply characteristics in three-wire networks
DE3586982T3 (en) * 1984-11-01 1998-05-28 Mitsubishi Electric Corp Static reactive power compensation circuit.
RU2282912C2 (en) * 2004-07-16 2006-08-27 Александр Михайлович Брянцев Static compensator of reactive power
US20130094264A1 (en) * 2010-03-15 2013-04-18 Alstom Technolgoy Ltd. Static var compensator with multilevel converter

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU558350A1 (en) * 1975-12-30 1977-05-15 Ордена Октябрьской Революции Всесоюзный Государственный Проектно-Изыскательский И Научно-Исследовательский Институт Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" Reactive Power Compensation Device
CN101675569B (en) * 2007-05-18 2013-09-18 Abb技术有限公司 Static VAR compensator apparatus
RU2510556C1 (en) * 2012-09-05 2014-03-27 Александр Михайлович Брянцев Static reactive power compensator

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2103439A (en) * 1981-06-25 1983-02-16 Ass Elect Ind Static reactive compensator
DE3586982T3 (en) * 1984-11-01 1998-05-28 Mitsubishi Electric Corp Static reactive power compensation circuit.
SU1467668A1 (en) * 1987-05-18 1989-03-23 Московское Отделение Научно-Исследовательского Института Постоянного Тока Reactive power compensator
RU2046490C1 (en) * 1993-06-08 1995-10-20 Ивановский государственный энергетический университет им.В.И.Ленина Device for improving power supply characteristics in three-wire networks
RU2282912C2 (en) * 2004-07-16 2006-08-27 Александр Михайлович Брянцев Static compensator of reactive power
US20130094264A1 (en) * 2010-03-15 2013-04-18 Alstom Technolgoy Ltd. Static var compensator with multilevel converter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL424114A1 (en) * 2017-12-29 2019-07-01 Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki Pulsed current feed system for the six-electrode arc furnace
WO2019164425A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-29 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reactive power control in power systems
US10985562B2 (en) 2018-02-21 2021-04-20 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reactive power control in power systems
CN110033936A (en) * 2019-05-14 2019-07-19 云南电网有限责任公司电力科学研究院 A kind of compound ground connection arc

Also Published As

Publication number Publication date
RU2585007C1 (en) 2016-05-27
UA109619C2 (en) 2015-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10811988B2 (en) Power management utilizing synchronous common coupling
US10608545B2 (en) Power management utilizing synchronous common coupling
Tyll et al. Historical overview on dynamic reactive power compensation solutions from the begin of AC power transmission towards present applications
EP2733809B1 (en) Power quality control
RU2585007C1 (en) Device for control of reactive power of electric network (versions)
WO2016091123A1 (en) High-capacity three-phase combined type phase-shift transformer
US10096999B2 (en) Gas tube-switched flexible alternating current transmission system
CN106130021B (en) T-shaped hybrid flexible tuning device
Zhang et al. FACTS-devices and applications
RU2643350C1 (en) Distribution device in ac network
RU183180U1 (en) DEVICE FOR AUTOMATIC COMPENSATION OF SINGLE-PHASE EARTH CURRENT CURRENT IN ELECTRIC NETWORKS WITH INSULATED NEUTRAL
Lee et al. Reactive power control operation scheme of LCC-HVDC for maximizing shunt capacitor size in AC systems
RU2467448C1 (en) Capacitor plant for automatic compensation of reactive power
Mon Design and calculation of 5 MVAR shunt capacitor bank at 33 kV bus in distribution substation
Patel et al. Mitigation of voltage fluctuation in distribution system using Sen transformer with variable loading conditions
WO2013037400A1 (en) M2lc system with dual mode operation for energy transfer and reactive power compensation
Shicong et al. Guide for voltage regulation and reactive power compensation at 1000kV AC and above with IEEE P1860 standard
RU2410786C1 (en) Source of reactive power
RU2727148C1 (en) Device for compensation of reactive power in high-voltage networks
RU2335056C1 (en) Reactive power source
Ma et al. Study for voltage regulation and reactive power compensation for UHV AC transmission with IEEE P1860 draft standard
US20200321882A1 (en) Stackable isolated voltage optimization module
US11012001B2 (en) Transformer-less, tapped point AC voltage splitter for full bridge DC AC inverters
RU2715731C1 (en) Voltage control system in alternating current distribution network
Betancourt et al. Distribution transformer with electronic tap changer featuring robust low current zero switching

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14904106

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 06/09/2017)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14904106

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1