Стартовая >> Оборудование >> Подстанции >> Управляемые реакторы с подмагничиванием постоянным током

Управляемые реакторы с подмагничиванием постоянным током

Управляемые реакторы типа УШРП различают по способу подмагничивания, конструкции, режимам намагничивания и компенсации высших гармоник тока, генерируемых самим устройством. Существуют три основных вида подмагиичивания реакторов: продольное, поперечное и кольцевое. При продольном, поперечном и продольно-поперечном подмагничивании мощные реакторы имеют магнитопроводы стержневого типа (шихтованные или стыковые), которые могут выполняться как плоскими, так и пространственными или симметричными. Реакторы с кольцевым подмагничиванием конструктивно напоминают электрическую машину с заторможенным ротором. Для ограничения уровня высших гармоник, выходящих из реакторов в сеть, помимо фильтров применяют специальные схемы соединения обмоток, расщепление магнитопровода, специальные режимы намагничивания, немагнитные зазоры на пути рабочего магнитного потока и т.д.
В реакторах с продольным подмагничиванием управляющий постоянный магнитный поток совпадает по направлению с переменным рабочим потоком, как в обычных магнитных усилителях. Четные гармоники сетевого тока исключаются тем, что каждая фаза реактора имеет два магнитопровода, охваченных обмоткой управления. Компенсация высших нечетных гармоник тока обеспечивается за счет параллельного включения нескольких групп реакторов, обмотки которых соединяются в правый и левый зигзаги. Управляемые реакторы с продольным подмагничиванием и компенсационными обмотками (конструкции Фридлендера и Таллиннского политехнического института) имеют резко нелинейные вольт-амперные характеристики. Причем степень нелинейности возрастает с уменьшением подмагничивания. Нелинейность характеристик реактора при подключении его к шинам подстанции может вызывать автопараметрические колебания в контуре реактор — сеть с частотами 100, 150 Гц и т.д. Поэтому в каждом случае их конкретного применения требуется оценка возможности возникновения автопараметрических и феррорезонансных явлений и их исключения дополнительными средствами.
В реакторах с поперечным подмагничиванием управляющий постоянный магнитный поток направлен перпендикулярно переменному рабочему потоку. Благодаря этому характеристики намагничивания по продольной оси симметричны относительно начала координат. При этом четные гармоники в рабочем токе вообще не возникают, а нечетные монотонно убывают с ростом подмагничивания. Реакторы такого типа имеют практически линейные вольт-амперные характеристики, наклон которых определяется током управления. Кроме того, отсутствие прямой электромагнитной связи между управляющими и рабочими обмотками облегчает получение высокого быстродействия. Поэтому поперечное подмашичивание имеет ряд преимуществ перед продольным, однако уступает в эффективности подмагничивания (приращение реактивной мощности на единицу напряженности управляющего поля), а конструктивно и технологически реакторы с поперечным подмагничиванием  сложнее, чем с продольным.
В реакторах с продольно-поперечным подмагнцчиванием магнитопроводы имеют участки как с продольным, так и с поперечным подмагничиванием. Расположение всей подмагничиваемой зоны внутри основных обмоток создает благоприятные условия для формирования такого переменного магнитного поля реактора, при котором потоки рассеяния и связанные с ними добавочные потери в элементах конструкции будут невелики. Немагнитные зазоры на пути рабочего потока линеаризуют вольт-амперные характеристики, что уменьшает высшие гармоники в рабочем токе за счет уменьшения диапазона регулирования реактивной мощности реактора, а также практически исключает возникновение автопараметрических колебаний и феррорезонансных явлений при подключении реактора к шинам подстанции.
Реакторы с кольцевым подмагничиванием   содержат основную обмотку, расположенную в пазах статора, и обмотку управления тороидального типа, равномерно намотанную на ротор и создающую подмагничивание. Между ротором и статором может быть воздушный зазор, как в электрических машинах. Однако возможно конструктивное исполнение реактора и без зазора. Такое расположение обмоток можно рассматривать как совокупность многочисленных стержней, а схему их соединения как многократный зигзаг, обеспечивающий минимальное (до 2%) содержание высших гармоник. Регулировочные характеристики реактора аналогичны характеристикам реактора с продольным подмагничиванием и имеют существенную нелинейность со всеми описанными выше последствиями. Так как между сетевой и управляющей обмотками отсутствует прямая электромагнитная связь, то данная конструкция позволяет получить достаточно высокое быстродействие при изменениях реактивной мощности. Недостатками по сравнению со стержневыми реакторами являются относительно низкий класс напряжения, на который может быть выполнена сетевая обмотка, невозможность пофазного управления и технологическая сложность изготовления.
В последние годы в России обоснованы принципы создания новых управляемых реакторов магнитовентильного типа, относящихся к реакторам с продольным подмагничиванием и являющихся, по мнению разработчиков, наиболее подходящими для применения в электрических сетях энергосистем. В их основу положена идея сильного, близкого к предельному насыщению рабочих участков магнитопровода в номинальном режиме, в то время как остальная часть магнитопровода остается ненасыщенно. Интенсивность использования электротехнической стали при этом в десятки раз превышает уровень нагрузок, рекомендованных ранее для подмагничиваемых устройств.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УШРП
Номинальное линейное напряжение обмоток
ВН......................................................................................... 500 кВ
НН........................................................................................... 35 кВ
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение обмотки ВН... 525 кВ
Номинальный ток
ВН........................................................................................... 198 А
НН......................................................................................... 1715 А
Номинальная мощность ............................................  3X60 МВ*А
Ток XX при номинальном напряжении............................... 5%
Напряжение КЗ ВН-11Н ...................................................... 45%
Потери XX ....................................................................... 3X50 кВт
Потери КЗ....................................................................... 3X280 кВт
Суммарные потери при номинальной мощности, не более          3X350 кВт
Диапазон регулирования мощности ................................  1:20
Среднеквадратичное значение высших гармоник тока
в обмотках ВН по отношению к номинальному току, не более    2%
при разомкнутом треугольнике обмоток НН ..................  15%
Время перехода из режима XX в номинальный режим
при форсированном управлении, не более .................. 0,3 с
Номинальный выпрямленный ток обмотки управления   1640 А
Номинальное выпрямленное напряжение.................... 54 В
Предельное форсировочное выпрямленное напряжение          630 В
В табл. приведены массо-габаритные показатели одной фазы УШРП.
Таблица

 

 

 

 

 

 

Масса, 1

т

 

Тип

Мощность, МВ*А

L, м

В, м

Н, м

при транспортировке

активной части

полная

масла

РОУДЦ- 60000/500У1

60,0

8,2

5,7

9,7

115

71

133

35

Сравнивая массу фазы УШРП с массой обычного шунтирующего реактора типа РОДЦ-60000/500У1, можно сделать вывод о том, что управляемость реактора достигается ценой увеличения его массы и соответственно стоимости более чем в 2 раза, имея также в виду наличие промежуточных трансформаторов и преобразователей системы управления и регулирования.

 
« Управляемые дугогасящие реакторы с подмагничеванием серии РУОМ 6, 10 кВ   Управляемые шунтирующие реакторы »
электрические сети