Стартовая >> Оборудование >> Подстанции >> Конструкции шунтирующих реакторов

Конструкции шунтирующих реакторов

В общем случае реактор состоит из следующих основных частей: остов, представляющий собой магнитную систему и конструктивные крепящие элементы (балки, стяжные бандажи и т. п.); обмотка; электрическая изоляция; система прессовки и амортизации; электромагнитные и электростатические экраны — все эти части в сборе составляют активную часть; далее следуют бак, вводы, система охлаждения, система защиты от атмосферных воздействий. Кроме того, в состав реактора входят различные устройства контроля, управления и защиты (газовое реле, клапан давления, термосигнализатор, указатель уровня масла, встроенные трансформаторы тока и др.).

В броневой системе магнитный поток, индуктируемый в обмотке, замыкается через боковые шунты и торцевые ярма. Длина немагнитного зазора равна осевому размеру обмотки. Рассеяние магнитного потока в обмотке зависит от степени экранирования обмотки боковыми шунтами и ярмами: чем меньше расстояние между ними и обмоткой, и чем большую часть поверхности обмотки они закрывают, тем меньше рассеяние.
Магнитные системы всех указанных выше типов могут быть плоскими (планарными) и пространственными. Наиболее часто встречаются планарные системы в трехфазных реакторах с тремя стержнями (стержневая конструкция), стремя стержнями и двумя боковыми ярмами (бронестержневая); в однофазных — с двумя стержнями (при параллельном соединении обмоток двух стержней). Пространственные магнитные системы обычно применяются в однофазных реакторах (броневая и бронестержневая).
Для уменьшения потерь энергии и нагрева деталей конструкции от потоков рассеяния могут применяться специальные экраны: магнитные — в виде магнитных шунтов, закрывающих поверхность стальных деталей (ярмовых балок, бака и т. п.), и электромагнитные — в виде листов или короткозамкнутых контуров из материалов с достаточно низким электрическим сопротивлением.
При возбуждении магнитной системы реактора переменным магнитным полем в ней возникают силы притяжения между разнополюсными концами отдельных магнитных частей (между магнитными вставками, между концами С-образных шунтов и т. д.), изменяющиеся от нуля до максимума и обратно в течение каждого полупериода. Кроме того, одновременно происходит изменение размеров листов стали вследствие магнитострикции. Результатом этих процессов является вибрация магнитной системы, передающаяся на бак и другие части реактора.
Для снижения уровня вибрации необходимо максимально уменьшить возможность перемещений частей магнитной системы. Это достигается путем придания ей жесткости, для чего используются несжимаемые дистанцирующие вставки в немагнитных зазорах, опоры между ярмами в ярмовой и броневой магнитных системах, а также сгяжка (прессовка) отдельных частей и всей системы в целом с помощью прессующих плит, стяжных шпилек и т. п. Кроме того, принимаются меры по ослаблению передачи вибраций на обмотку, бак и другие части реактора. Для этого применяются пружинные амортизаторы, обеспечивающие виброизоляцию остова относительно обмотки и бака. В конструкции бака предусматриваются ребра жесткости, увеличивается толщина стенок. При необходимости можно также использовать демпфирующие массивные накладки на стенках бака.
Конструкции обмоток и изоляции реакторов не имеют принципиальных отличий от применяющихся в трансформаторах. Прессовка обмотки должна быть рассчитана только на усилия, вызванные токами включения, поэтому она легче, чем в трансформаторах.
В броневых реакторах с размещением ввода внутри обмотки применяются специальные реакторные вводы ВН, рассчитанные на работу в сильных электромагнитных полях. Остальные части реакторов такие же, как трансформаторов.
В качестве примера на рис. 1  показаны конструктивные схемы реакторов на напряжение 500 кВ с магнитными системами броневого и бронестержневого типов. В броневом реакторе (рис. 1, а) имеется 8 С-образных магнитных ярем с плоской шихтовкой пластин электротехнической стали, расположенных по окружности вокруг обмотки (1).
Каждое ярмо состоит из двух горизонтальных (2) и одного вертикального (3) шунта. Все горизонтальные шунты укреплены на стальных дисках (плитах) — верхнем и нижнем (4). Внутри обмотки имеется опорная конструкция из фарфоровых изоляторов, на которую опираются концы горизонтальных шунтов. Изоляционная опора (5) вместе с ярмами образует жесткую прямоугольную раму, стянутую прессующими плитами и шпильками (6), благодаря чему уменьшаются вибрации магнитной системы.

Конструкции однофазных реакторов 500 кВ

Рис. 1. Конструкции однофазных реакторов 500 кВ: а — броневая конструкция, б — бронестержневая конструкция. 1 — обмотка, 2 — горизонтальные шунты, 3 — вертикальные шунты, 4 — диски горизонтальных шунтов, 5 — изоляционная опора, 6 — прессующие плиты и стяжные шпильки, 7— линейный ввод, 8 — экран ввода, 9 — линейный отвод, 10— бак, 11 — цилиндры главной изоляции, 12 — заземленный электростатический экран, 13 — электромагнитные экраны, 14 — амортизаторы, 15 — магнитные вставки стержня, 16 — немагнитные зазоры.

Таблица 1. Сравнительные данные реакторов броневой и бронестержневой конструкций

Конструкция

Броневая

Бронестержневая

Год начала выпуска

1970

1997

Масса активных материалов, т

медь сталь

7,06 15,72

6,03 20,28

Индукция, Тл

в зазоре в стержне в ярме

0,316 1,432

0,298 1,492 1,612

Расчетные потери, кВт

в меди в стали полные

163,9 22,4 186,2

107,9 33,0 146,0

Обмотка состоит из двух параллельных ветвей с линейным отводом посередине высоты. Ввод ВН (7) располагается внутри обмотки, под нижним концом ввода находится электростатический экран (#), обеспечивающий уменьшение напряженности электрического поля у конца ввода и служащий для соединения ввода с обмоткой посредством отводов (9). Фланец ввода опирается на крышку бака (10), в который помещается активная часть реактора. Конструкция ввода и применяемые материалы обеспечивают надежную работу в сильном электромагнитном поле, создаваемом обмоткой, в том числе отсутствие местных нагревов. Бак имеет нижний разъем.
Изоляция обмотки относительно магнитных шунтов маслобарьерная (11). Поскольку вдоль обмотки между линейным отводом и ее концом действует все напряжение реактора, для исключения возможного разряда вдоль обмотки по деталям изоляции (по поверхности или по слоям электрокартона) рейки, дистанцирующие масляный канал между обмоткой и цилиндром главной изоляции, сделаны разрезными.
Для выравнивания распределения напряжения в главной изоляции между обмоткой и вертикальными шунтами и снижения напряженности электрического поля возле углов шунтов вокруг наружного цилиндра изоляции установлен заземленный электростатический экран (12).
Размеры изоляции между торцами обмотки и горизонтальными шунтами должны быть как можно меньше, чтобы магнитный поток на выходе из обмотки не вызывал дополнительных потерь.
Для предотвращения выхода магнитного потока в центральные отверстия между горизонтальными шунтами предусмотрены электромагнитные экраны (13).
Для снижения передачи вибраций магнитной системы на обмотку и бак используются пружинные амортизаторы (14).
Конструкция бронестержневого реактора (рис. 1, б) близка к описанной. Главное отличие — стержень из магнитных вставок (75) с радиальной шихтовкой пластин стали, разделенных немагнитными зазорами (16), дистанцируемыми фарфоровыми дисками. Поскольку при этом линейный ввод не может быть размещен внутри обмотки, он вынесен наружу и установлен в кармане бака. Изоляция линейного отвода относительно соседних вертикальных шунтов обеспечивается за счет увеличенного расстояния между ними, а также цилиндрическим изоляционным барьером вокруг отвода.
Число ярем магнитной системы — 6. Прессовка осуществляется мощными прессующими плитами и шпильками, проходящими сквозь отверстие в центре стержня. Амортизаторы используются только для отделения магнитной системы от бака. Обмотка опирается на дно бака без амортизаторов и прессуется отдельно от магнитной системы.
В табл.  1 приведены некоторые данные двух конструкций. В бронестержневом реакторе снижено количество меди и потери в ней, что приводит к меньшим суммарным потерям, несмотря на увеличение потерь в стали и суммарной массы активных материалов. Значительно меньшая относительная длина немагнитной части (зазора) магнитной системы, а также несколько большее значение индукции в стали обусловливает меньшую линейность вольт-амперной характеристики этого реактора. Для получения более линейной характеристики необходимо снижать индукцию в стали, что приводит к увеличению массы активных материалов. Так, в бронестержневом реакторе для обеспечения нелинейности при напряжении до 1,4 номинального не выше 3 % потребовалось увеличить массу меди до 7 т и стали до 25,5 т.

 
« Конструкции токоограничивающих реакторов   Конструкция и расчет заземляющих устройств »
электрические сети