Система за управление на статичен тиристорен компенсатор

Област на употреба: в системи за захранване с бързо променящи се товари. Същността на изобретението: система за управление на статичен тиристорен компенсатор, съдържаща система за поетапно управление, чиито първи входове са свързани към изходите на регулатора, а изходите са свързани към управляващите изходи на тиристорни единици на статичния тиристорен компенсатор, снабдени с шест разделители на напрежение, свързани между изходите на тиристорните блокове и земя, три устройства за сравнение, устройство за еталонно напрежение. Това дава възможност за принудително запалване на тиристори по време на възникване на опасни пренапрежения на изходите на тиристорния блок, което води до намаляване на броя на серийните тиристори в блока и намалява цената на неговото проектиране. 5 кал.

Изобретението се отнася до електроенергетиката и е предназначено за използване в системи за компенсация на реактивна мощност при бързо променящи се товари.

Известни вериги, които осигуряват принудително включване на тиристори, когато напрежението на неговите клеми се увеличи [1, 2]. Тези вериги обаче са свързани директно с висок потенциал. В случай на тиристорни единици с високо напрежение е необходимо значително да се усложни неговият дизайн, което води до намаляване на надеждността. В допълнение, такава защита не работи добре в условията на бързо нарастващи пренапрежения. Тези фактори предопределиха негодността му във веригите на блокове с високо напрежение на статични тиристорни компенсатори.

Най-близката по техническа същност е системата за поетапно управление на статичен тиристорен компенсатор [3], съдържаща система за поетапно управление, чиито входове са свързани към изходите на регулатора и изходите са свързани към управляващите изходи на тиристорните блокове на статичния тиристорен компенсатор и позволяващи независим фазов контрол на тиристорните блокове.

Недостатъкът на известната система за управление е невъзможността за принудително запалване на тиристори в случай на поява на неприемливи пренапрежения върху тях, в резултат на което е необходимо да се увеличи броят на тиристорите в рамената на тиристорните блокове до ниво определя се от превключващите пренапрежения на шините на свързване на статичния тиристорен компенсатор. Това намалява надеждността и икономичността на тиристорните блокове.

Целта на изобретението е да подобри надеждността на тиристорните блокове на статичния тиристорен компенсатор.

Това се постига от факта, че системата за управление на статичния тиристорен компенсатор, съдържаща система за поетапно управление, чиито първи входове са свързани към изходите на регулатора, а изходите са свързани към управляващите изходи на тиристорните блокове на статичния тиристорен компенсатор, снабдени с шест делители на напрежение, свързани между изходите на тиристорните блокове и земята, три устройства за сравнение, устройство за еталонно напрежение и изходите на делителите на напрежение от всяка фаза са свързани към първата два входа на устройствата за сравнение, към третите входове на които е свързан изходът на устройството за референтно напрежение, а изходите на устройствата за сравнение са свързани към вторите входове на системата за фазово управление.

Фиг. 1 показва схематична диаграма на статичен тиристорен компенсатор и система за управление; на фиг. 2 е блок-схема на устройство за сравнение; на фиг. 3 - зона и принцип на действие на устройството; на фиг. 4 - принципът на координация на напреженията, действащи върху тиристорния блок; на фиг. 5 - фрагмент от осцилограмата на реакторния ток на тиристорно-реакторната група, когато устройството се задейства.

Статичният тиристорен компенсатор съдържа филтър-компенсираща верига 1, състояща се от кондензаторни блокове 2 и филтърни реактори 3, тиристорно-реакторна група 4, свързана в триъгълник и състояща се от реактори 5 и тиристорни блокове 6, система за поетапно управление 7, регулатор 8, устройства за сравнение 9, разделители 10 напрежение, устройство 11 еталонно напрежение.

Тиристорно-реакторната група и филтър-компенсиращата верига са свързани към шините A, B, C на променливотоковата мрежа. Управляващите входове на тиристорните блокове 6 включват изходи на фазовата фазова система за управление 7, първите входове на които са свързани към изходите на регулатора 8. Вторите входове на системата 7 включват изходите на устройствата за сравнение 9, първите два входа на които са свързани към изходите на делителите на напрежение 10 на всяка фаза, съответно, и трети входове - изходно устройство 11 на еталонното напрежение.

Сравнителното устройство 9 съдържа защитни ограничители 12, съвпадащи резистори 13, захранващи кабели 14, драйвер за напрежение на тиристори 15, модули за напрежение 16 и 17, елемент за сравнение 18, нулев индикатор 19, задвижващ механизъм 20. Изходите на делителите на напрежение 10 са свързан чрез съвпадащи резистори 13 и кабели 14 към входовете на генератора на напрежение 15, чийто изход чрез генераторите 16 и 17 на модула за напрежение е свързан към един от входовете на сравнителния елемент 18, към втория вход на който устройството за референтно напрежение 11 е свързано. Изходът на сравнителния елемент 18 се включва през нулевия индикатор 19 и задвижващия механизъм 20 към системата за управление 7.

Устройството работи по следния начин. В зависимост от закона за регулиране, зададен от регулатора 8, ъгълът на регулиране на тиристорния блок 6 се променя, което води до промяна на тока на реактора 5 от всяка фаза на групата тиристор-реактор 4. В този случай регулирането ъгъл може да приеме стойности от 0 до 90 ° при нормална работа. В зависимост от стойността на ъгъла на управление, формата на напрежението Uv, приложено към тиристорните блокове 6 също се променя (виж фиг. 3).

По време на безтоковите паузи t във фазите на тиристорно-реакторната група към тиристорите може да се прилага не само мрежовото напрежение, но и превключващите вълни или атмосферните вълни от пренапрежение, чиито амплитуди са на нивото на работните граници на отводителите, монтирани на свързващите шини на статичния компенсатор. Както показват проучванията, поради разсейването в характеристиките на отводителите в тиристорния блок е необходимо да се зададе броят на тиристорите последователно, изчислен за амплитудата приблизително двойно напрежение в мрежата.

В резултат на изследването на влиянието на превключващите вълни (100 x 2 10 3 μs, Um = 2 pu) и атмосферните пренапрежения (1 x 40 μs, Um = 2 pu) върху затворени тиристорни единици беше установено, че поради наличието на амортисьорните вериги и собствените им капацитети, скоростта на нарастване на напрежението на отделните тиристори и в двата случая не надвишава 50 V/μs, амплитудата е 2 pu. (изчисленията бяха извършени за тиристорни единици 35 kV). Това прави възможно използването на принудително запалване на тиристори въз основа на координация на напрежението (на фиг. 4), за да се защитят тиристорите от пренапрежение, където Umr е максималното работно напрежение; Uз - праговото напрежение, зададено от устройството за еталонно напрежение 11; Uт - напрежение, при което импулсът на запалването се подава към тиристора; Uvt - тиристорно превключващо напрежение; t1 е времето на закъснение на защитната верига (устройства 9 и 7); tв - време за включване на тиристора. С изчислената стойност на скоростта на нарастване на напрежението, полученото време t1 и съществуващите времена на включване на тиристорите tb, е възможно да се намали броят на серийните тиристори до ниво, което се определя само от превключващия пренапрежение по време на нормална работа на тиристорна единица и неравномерното разпределение по отделни тиристори, като се вземе предвид определен марж.

Устройството за сравнение 9 е свързано към клемите на тиристорния блок 6 чрез части с активно капацитивно напрежение 10 (фиг. 2). Константата на времето на делителите на напрежение трябва да осигурява минималното изкривяване на измерения импулс, пропорционалната стойност на който се подава през съответстващите резистори 13 и измервателните кабели 14 към входа на преобразувателя на напрежение 15, който е направен на тиристорен превключвател.

В зависимост от полярността на измерения импулс се задейства един от формиращите напрежение 16 или 17, които са базирани на операционни усилватели. Като елемент за сравнение 18 се използва сериен спусък. Задвижващият механизъм 20 е сравнителен изходен отворен колектор.

Пример за задействане на устройството е показан на ФИГ. 5, където Uн е импулсна вълна от пренапрежение, (-av) е принудителният ъгъл на включване на тиристорния блок. При това включване максималната стойност на текущата амплитуда може да достигне 2I = 0, ако ъгълът на включване = -90 o .

Използването на система за регулиране, която защитава тиристорите на статичен тиристорен компенсатор от пренапрежение чрез принудително запалване на тиристори, ще намали броя на серийните тиристори в устройството с около 15-20%, което ще намали разходите за неговото проектиране. Такава система за управление може да се приложи към всякакви серийни тиристорни модули и не изисква специален дизайн, тя работи надеждно при всяка скорост на нарастване и мощност на импулси от пренапрежение.

СИСТЕМА ЗА РЕГУЛИРАНЕ НА СТАТИЧЕН ТИРИСТОРЕН КОМПЕНСАТОР, съдържащ система за фазово управление по фаза, свързана чрез изходи към управляващите клеми на тиристорите на компенсатора и от входове към изходите на регулатора, характеризираща се с това, че с цел повишаване на надеждността, той е оборудван с шест делители на напрежение, свързани между силовите клеми на тиристорните блокове и изходите за свързване към земята, три устройства за сравнение и еталонен източник на напрежение, а изходите на делителите на напрежение от всяка фаза са свързани към първата и вторите входове на устройствата за сравнение, към третите входове, към които е свързан референтният източник на напрежение, изходите на устройствата за сравнение са свързани към вторите входове на системата за поетапно управление, докато устройството за сравнение е направено в форма на два съвпадащи резистора, чиито първи изводи са входовете на устройствата за сравнение, а вторите изводи са свързани към входовете на тиристорния генератор на напрежение, чийто изход е свързан с входовете на двата генератора на напрежение, изход които са свързани към първия вход на сравнителния елемент, вторият вход от който е третият вход на устройството за сравнение, изходът на сравнителния елемент чрез нулев индикатор е свързан към изпълнителния механизъм, който е изходът на устройството за сравнение.