Способ регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой
Трёхфазная сеть конденсаторная батарея пропускная способность линии электропередач точное и непрерывное регулирование напряжения и реактивной мощности потери электроэнергии качество электроэнергии энергетические показатели динамические и стационарные процессы
Изобретение относится к электротехнике и предназначается для статических компенсаторов реактивной мощности в системах электроснабжения.
           Предлагается способ регулирования реактивной мощности конденсаторной установкой с тремя батареями конденсаторов, каждая из которых подключается к сети двумя тиристорными ключами и сетевым выключателем. 
           При включении каждой батареи конденсаторов сначала включают две фазы в момент перехода линейного напряжения этих двух фаз через ноль, а затем включают третью фазу в момент перехода фазного напряжения этой фазы через ноль. 
           При отключении каждой батареи конденсаторов сначала отключается естественным путем одна фаза, в которой ток раньше перейдет через ноль, а затем отключаются две фазы, общий ток в которых перейдет через ноль.
             Отличительная особенность способа в том, что емкость второй батареи конденсаторов в два раза больше, чем у первой, а емкость третьей батареи конденсаторов в два раза больше, чем у второй. Включение первой ступени регулирования реактивной мощности производится подключением к сети первой батареи конденсаторов, включение второй ступени регулирования реактивной мощности производится включением второй батареи конденсаторов при завершении отключения первой батареи конденсаторов, включение третьей ступени производится  подключением первой батареи конденсаторов параллельно ко второй батареи конденсаторов, включение четвертой ступени регулирования реактивной мощности производится включением третьей батареи конденсаторов при завершении отключения первой и второй батарей конденсаторов, включение пятой ступени производится  подключением первой батареи конденсаторов параллельно к третьей батареи конденсаторов,  включение шестой ступени производится подключением второй батареи конденсаторов параллельно к третьей батареи конденсаторов при завершении отключения первой батарей конденсаторов, а включение седьмой ступени регулирования реактивной мощности производится подключением первой батареи конденсаторов параллельно ко второй и третьей батареям конденсаторов.
             Технический результат способа – повышенная надежность систем электроснабжения, повышение точности регулирования реактивной мощности, уменьшение капитальных затрат на установку и эксплуатационных затрат на ее обслуживание, вследствие сокращения количества коммутационных аппаратов.
На сегодняшний день во всех отраслях систем электроснабжения вопрос повышения качества электроэнергии и сохранения его значения на заданном (номинальном) уровне с одновременной компенсацией реактивной мощности является актуальным [1-3]. Поддержание качества электроэнергии на заданном уровне и обеспечением потребителей реактивной мощностью позволяет не только обеспечить нормальную работу технологических установок, но и улучшить в целом технико-экономические показатели систем электроснабжения [4-8]. Для достижения этого на производстве применяются разнообразные технические решения по повышению качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности, среди которых достаточно широко распространены механические регуляторы напряжения типа ПБВ и РПН и батареи статических конденсаторов [9,10]. Для снижения уровня колебаний напряжения, например, в сетях питания металлургических предприятий и электрофицированного транспорта достаточно широко применяют РПН [10]. Опыт эксплуатации систем электроснабжения показывает и подтверждает, что известные механические регуляторы напряжения не удовлетворяют базовым требованием систем электроснабжения по качеству электроэнергии, а в некоторых случаях могут вызвать нарушение основного цикла технологического процесса [11, 12]. И как следствие это приводит к затягиванию процесса производства продукции и ухудшению качество выпускаемой продукции, что отражается на снижении технико-экономических показателей систем электроснабжения [13, 14]. Следует отметить, что к недостаткам существующих регуляторов напряжения, оказывающих влияние на показатели качества электроэнергии, является низкое быстродействие и сравнительно невысокая точность регулирования напряжения [15, 16], которые приводят также к сокращению срока службы и выходу из строя электрооборудования у потребителей электрической энергии [17].
Что касается изменения электрических нагрузок, анализ электрических нагрузок реального предприятия, а также режимов работы питающего трансформатора наглядно показывает, что в системах электроснабжения постоянно происходят отклонения и колебания тока нагрузки, которые приводят к снижению качества электроэнергии и создают необходимость применения дополнительных устройств для сохранения качества электроэнергии и обеспечения нормальной работы технологических процессов [18-22].  Как подтверждает опыт эксплуатации систем электроснабжения, на сегодняшний день, используемый для стабилизации напряжения регулятор типа ПБВ не удовлетворяет требованиями потребителей электроэнергии по сохранению качества электроэнергии [23-25]. Это связанно с тем, что ПБВ является регулятором напряжения, изменение параметров которого производится только в отключенном состоянии (как правило, при смене сезона) и при колебаниях нагрузки не стабилизирует напряжение у потребителей на заданном уровне [26]. Анализ технических публикаций показывает, что, например, при резком снижении тока нагрузки вниз от номинального значения в системах электроснабжения возникает не только повышение напряжения, но и перенапряжение [26, 27]. Как следствие существует вероятность пробоя изоляции, перегрузки приборов, приостановления работы частотно-регулируемого привода вследствие срабатывания защиты максимального напряжения, все это в результате приводит к преждевременному выходу из строя электрооборудования [28, 29]. 
Одним из возможных путей, направленных на ослабление выше указанных недостатков, состоит в построении системы электроснабжения на основе реакторно-тиристорного управляемого устройства и нового принципа построения конденсаторной установки, которые предварительно разработаны для дальнейшего проведения исследования и создания физического макета этих устройств заявленных в данном проекте.
Предварительно полученные результаты исследования стабилизации напряжения у потребителей с одновременной компенсацией реактивной мощности по штатной и новой схеме регулятора напряжения и конденсаторной установке при нестабильности питающего напряжения и колебаниях тока нагрузки позволили ожидать получения следующих показателей:
- сокращение количества тиристорных пускателей при необходимости обеспечения восьмиступенчатого регулирования реактивной мощности в 2 раза (четыре вместо восьми);
- сокращение количества тиристорных ключей в 3 раза (шестнадцать против сорока восьми);
- сокращение количества блоков разряда конденсаторов вместе с коммутационными аппаратами для подключения разрядных резисторов в 2 раза (четыре вместо восьми);
- повышение эффективности работы технологических установок в 0,2 раза или на 20 % (0.9985 против 0.7981) при номинальном напряжении в сети и номинальной нагрузке;
- повышение эффективности работы технологических установок в 0,1996 раза или на 19,96 % (0.9977 против 0.7981) при максимальном и минимальном напряжении в сети и номинальной нагрузке;
- снижение потери электроэнергии и улучшение пропускной способности линии электропередачи;
- облегчение работы силового трансформатора, батареи конденсаторов и потребителей электроэнергии при стационарных и динамических процессах;
- сохранение качества электроэнергии у потребителей на заданном (номинальном) уровне при плавном и дискретном изменении напряжения питающей сети и тока нагрузки;
- обеспечение непрерывной и точной стабилизации напряжения с одновременной компенсацией реактивной мощности с хорошими энергетическими показателями;
- обеспечение нормальной работы, а также сохранение качества выпускаемой продукций и срока службы электрооборудования.
Бехруз
Табаров
Довудходжаевич
доцент кафедры "ЭПАПУ"
Кандидат технических наук
Отсутствует
https://publons.com/researcher/AAC-7453-2020/
https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57206482446
https://elibrary.ru/author_profile.asp?id=1059595
https://orcid.org/0000-0001-5878-3755
РОССИЯ
Бехруз
Табаров
Довудходжаевич
доцент кафедры "ЭПАПУ"
РОССИЯ
45.37.01
Общие вопросы
02.02.AC
AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS
Бехруз
Табаров
Довудходжаевич
РОССИЯ
Степан
Климаш
Владимирович
РОССИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФОНД СОДЕЙСТВИЯ РАЗВИТИЮ МАЛЫХ ФОРМ ПРЕДПРИЯТИЙ В НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СФЕРЕ"
1027739479734
СЕРГЕЙ
ПОЛЯКОВ
ГЕННАДЬЕВИЧ
Организация
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере"
Федеральные государственные бюджетные учреждения
Бехруз
Табаров
Довудходжаевич
Физическое лицо
РОССИЯ