Реакторы, коммутируемые тиристорами

Для плавного регулирования реакторы, в отличие от конденсаторов, можно включать через тиристорные ключи, изменяющийся угол управления которыми и обеспечивает изменение тока в реакторе.

Принципиальная схема такого плавно регулируемого реактора приведена на рисунке 7.13. Регулирование мощности реактора обеспечивается изменением тока в нем путем увеличения или уменьшения углов управления a₁ и a₂ соответствующими тиристорами VS ₁ и VS ₂, которые включены встречно -параллельно. При этом всегда a₁ = a₂. Если a = p/2, тиристоры открыты полностью, ток в реакторе максимальный и синусоидальный (при синусоидальном напряжении). Этот ток показан пунктирной линией на рисунке 7.13, б. По мере увеличения a и его изменения в диапазоне p/2 £ a £ p ток в реакторе уменьшается, теряя при этом синусоидальную форму. Форма этого тока на рис. 7.13, б показана сплошной линией. Первая гармоника этого тока по отношению к полному току I_L = U / X_L составляет:

Рис.7.13 Реактор, коммутируемый тиристорами:

а – принципиальная схема одной фазы; б – диаграмма токов и напряжений 90^о ()

Статическая характеристика реактора в зависимости от первой гармоники тока I ₍₁₎ показана на рис. 7.14. Статизм характеристики, т.е. угол ее наклона в рабочем диапазоне (участок 1), определяемом настройками регулятора, выбирается таким образом, чтобы с ростом напряжения ток в реакторе возрастал, что и обеспечивает стабилизацию напряжения в рабочем диапазоне регулирования от a = p/2 до a = p. При a < p/2 реактор теряет управляемость (тиристоры открыты полностью) и переходит на естественную характеристику (участок 2), определяемую его собственным сопротивлением X_L.

Основной недостаток реактора, управляемого тиристорами, связан с тем, что при углах a > p/2 он становится источником высших гармоник тока. Порядок гармоник и их значения близки к гармоникам, генерируемым 6-пульсным преобразователем. Для их компенсации реакторы включают так же, как и преобразователи, через трансформаторы с расщепленной обмоткой, собранной по схеме Y/D/Y. Кроме того, как правило, в состав ИРМ такого типа включают фильтрокомпенсирующие устройства. ИРМ, собранные по такой схеме, можно отнести к комбинированным источникам реактивной мощности.

Рис 7.14 Статическая характеристика реактора при плавном управлении по рис. 7.13.

Комбинированные ИРМ

Комбинированные ИРМ применяют тогда, когда необходимо обеспечить плавное регулирование реактивной мощности в режиме как ее потребления, так и генерирования. Такие ИРМ состоят из управляемых тиристорами реакторов или насыщающихся реакторов и коммутируемых выключателями или тиристорами конденсаторных батарей. Принципиальная схема такого ИРМ, который известен как статический тиристорный компенсатор (СТК), приведена на рисунке 7.15.

Рис.7.15. Принципиальная схема комбинированного СТК:

1 – коммутируемая выключателями КБ; 2 – коммутируемая тиристорами КБ; 3 – управляемые тиристорами реакторы

Рабочий диапазон регулирования реактивной мощности, установленная мощность нерегулируемой или ступенчато регулируемой конденсаторной батареи, мощность регулируемых тиристорами реакторов выбираются в зависимости от назначения СТК.

Возможны, например, следующие соотношения этих мощностей для СТК, состоящего из нерегулируемой секции КБ и регулируемого тиристорами реактора:

установленные мощности реактора и КБ равны Q _p = Q _КБ,

установленная мощность реактора больше мощности КБ, например Q _p = 2 Q _КБ.

В первом случае благодаря тому, что мощность реактора регулируется в диапазоне 0 < Q _p < 1, a Q _КБ = -1, суммарная мощность СТК может изменяться в диапазоне -1 £ Q _СТК £ 0. Рабочий диапазон регулирования генерируемой реактивной мощности располагается в области режимов от генерирования мощности, равной установленной мощности КБ, до нуля, когда тиристоры реактора открыты полностью. Статическая характеристика такого СТК приведена на рис. 7.16, а.

Рис. 7.16. Статические характеристики комбинированного СТК:

а – при Q_{p =} Q_КБ; б – при Q_p = 2 Q_КБ

Во втором случае мощность реактора может изменяться в диапазоне

0 < Q _p < 2, а мощность нерегулируемой КБ остаётся равной Q _КБ = -1. Такой СТК может работать в режиме генерирования и потребления реактивной мощности так, что -1 £ Q _СТК £ 1 (рис. 7.16, б).