Стартовая >> Оборудование >> Подстанции >> Управляемый шунтирующий реактор на основе вакуумно-реакторных групп

Управляемый шунтирующий реактор на основе вакуумно-реакторных групп

Рассматриваемая конструкция УШР является упрощенным вариантом более сложного реактора. Упрощение и соответственно снижение стоимости достигается заменой тиристорных вентилей на вакуумные выключатели. На рис. показана схема трехсекционного управляемого реактора такой конструкции.
Управляемый реактор работает следующим образом. При изменении напряжения на шинах ПС (или передаваемой по линии мощности) автоматический регулятор АР с помощью распределителя управляющих воздействий РУВС подключает или отключает ступенями необходимое количество реакторных секций, воздействуя тем самым на потребляемую реактивную мощность и обеспечивая Содержание напряжения в заданных уставкой пределах.

 

Схема УШРВ
Рис. Схема УШРВ
Регулятор имеет два канала:
медленнодействующий капал при незначительных изменениях напряжения. Канал настроен так, чтобы отрабатывать два максимума суточного графика нагрузки с минимальным количеством коммутаций вакуумных выключателей. Используемые для этих целей выключатели имеют коммутационный ресурс по циклу В — О (включение — отключение) более 20000 операций, который обеспечит работу УШР в течение 15-20 лет;
быстродействующий канал, вступающий в работу при существующем увеличении напряжения или по команде внешних автоматизированных систем, например при гашении дуги подпитки в паузе ОАПВ. Полный диапазон изменения реактивной мощности обеспечивается за время около 0,2 с.
Отметим, что включение реакторов осуществляется с использованием в РУВС элемента синхронизации коммутации вакуумных выключателей, обеспечивающего подключение реакторов без переходного процесса. При отключении реакторов из-за наличия «тока среза» Q2 могут возникнуть перенапряжения, которые ограничиваются ОПН и (или) Л С-цепями. При регулировании напряжения выключатель Q3 постоянно включен. При этом вторичные обмотки трансформатора замкнуты в треугольник, а конденсаторная батарея КБ не используется.
При гашении дуги подпитки в паузе ОАПВ поврежденной фазы линии используется способ несимметричного управления реакторов фаз, описанный выше. Этот способ реализуется отключением однополюсных выключателей Q2 и выключателя Q3, который вводит в разомкнутый треугольник вторичных обмоток трансформатора конденсаторную батарею КБ мощностью около 5% мощности УШРВ. Для защиты УШРВ при КЗ в различных элементах используются стандартные защиты, воздействующие на отключение основного выключателя Q1.
Отметим, что для гашения дуги подпитки можно использовать традиционный способ, при котором в нейтраль трансформатора на время гашения дуги подключается реактор LR0 с помощью выключателя ()0, а на вторичной стороне включаются реакторы LR всех трех фаз выключателями Q2 и выключателем Q3 размыкается треугольник обмоток (батарея КБ отсутствует). При этом, как и с обычными ШР, образуемая четырехлучевая звезда скомпенсирует паразитные емкости и погасит дугу подпитки в месте КЗ.
Проведенные расчеты и экспериментальные исследования процессов отключения реакторов с помощью вакуумных выключателей, сопровождаемых током среза около 6 А, показали, что ограничение перенапряжений и восстанавливающихся на полюсах напряжений до допустимых уровней достигается подключением к контактам выключателя со стороны реакторов демпфирующей цепи с примерными параметрами R = 100 Ом, С = 0,25 мкФ. При этом снижается коммутационный выброс напряжения и демпфируются высокочастотные колебания в контуре «паразитная емкость ошиновки и реактора — индуктивность реактора». Кроме того, целесообразно со стороны обмотки трансформатора установить ОПН Для исключения маловероятных недопустимых перенапряжений.
В табл. 1 приведен состав серийного оборудования, реализующего УШРВ мощностью 225 Мвар на напряжение 500 кВ по схеме рис. 1. Указанные в табл. 1 масляные реакторы типа РОД-30000/35 могут быть заменены на сухие реакторы наружной установки без магнитопровода и масла, конструкция которых рассматривается ниже. В табл.2  даны характеристики согласующего трансформатора ТДЦ-250000/500, а в табл. 3  характеристики, определяющие параметры и габаритные размеры масляного реактора типа РОД-30000/35.

Обозначение

Оборудование

Тип

Изготовитель

Т

Трансформатор

ТДЦ-250000/500

ЗТЗ

LR

Реактор (9 шт.)

РОД-30000/35

мэз

Q1

Выключатель

ВВБК-500-50-3200У1 (ВГЦ-500-И-40-3150У1)

С.-П. Электроаппарат Уралэлектротяжмащ

Q2, Q3

Выключатель (10 шт.)

ВВК-27,5-1600УХЛ1

Урал ЭТМ

КБ

Конденсаторная батарея

КБ-15000/20

НПЦ «Энерком»

АР

Автоматический регулятор

АРШ-500

НПЦ «Энерком»

РУВС

Распределитель и синхронизатор управляющих воздействий

РУШ-500

НПЦ «Энерком»

Таблица 2


Параметр

Значение

Примечание

Номинальная мощность, MB*А

250

Группа соединения

Ун/Д-п

Номинальное напряжение

 

 

первичной обмотки, кВ

525

линейное

Номинальное напряжение

 

 

вторичной обмотки, кВ

20

__

Напряжение КЗ, %

13

XTp = 0,624 Ом по отношению к 20 кВ

Ток XX, %

0,45

Потери, кВт

 

 

XX

205

КЗ

590

Габариты, м

 

 

L

11,15

В

5,35

Н

9,85

Полная масса, т

275

Мощность двигателей

 

 

системы охлаждения, кВт

44,4

 

 

 

* Параметр

Значение

Примечание

Номинальная мощность, МВ*А

30

38,5д/з

Номинальное напряжение, кВ

22,2

Номинальный ток, А

1350

Индуктивность, Гн

0,052

Требуется 0,045 Гн

Сопротивление, Ом

16,33

и 14,2 Ом

Габариты, м

 

 

L

5,3

Могут быть

В

3,5

уменьшены за счет

Н

5,2

монтажа радиаторов на баке

Полная масса, т

31

 

Отметим, что наличие индуктивности рассеяния трансформатора (ек = 13%) несколько снизит сопротивление реакторов LR, которое при сохранении их номинального тока 1 350 А определится значением 14,2 Ома (вместо паспортного 16,33 Ома). Это обстоятельство несколько снизит стоимость реакторов за счет снижения количества медного обмоточного провода. При этом мощности ступеней УШРВ определятся как Qx = 81 Мвар, Q2 = 74 Мвар и Q3 = 70 Мвар за счет разного относительного влияния ек трансформатора на вторичное напряжение по мере увеличения количества подключаемых секций. Собственно номинальная мощность УШРВ будет равна 225 Мвар с диапазоном регулирования от 0,45 (1 Мвар) до 100% (225 Мвар) за время 0,2 с, определяемое временем включения выключателей, при отсутствии высших гармоник тока во всем диапазоне регулирования.
В настоящее время из-за снижения уровня электропотребления в условиях недостаточной компенсации зарядной мощности ЛЭП в ряде энергосистем наблюдается повышение напряжения, особенно в ночное время суток и в выходные дни, сверх допустимого Уровня со всеми отрицательными последствиями, связанными с выходом из строя и снижением срока службы электрооборудования подстанций и станций. Анализ режимов работы ЕЭС России на перспективу до 2005 г. показал, что, несмотря на некоторый рост электропотребления в этот период, повышение напряжения в основных системообразующих электрических сетях будет сохраняться и в будущем. Отметим, что все применяемые на подстанциях 220 — 750 кВ автотрансформаторы имеют третичные обмотки
напряжением 10, 15, 35 кВ, которые предназначаются для подключения синхронных компенсаторов реактивной мощности или используются для питания собственных нужд подстанций. Как правило, эти обмотки свободны, а сами автотрансформаторы недогружены в связи со снижением электропотребления.
Поэтому рассмотренные выше вакуумно-реакторные группы могут найти применение для нормализации уровней напряжения, в том числе и при суточном регулировании реактивной мощности, путем их подключения к третичным обмоткам существующих автотрансформаторов. Такое решение значительно упрощает и удешевляет управляемую компенсацию реактивной мощности. На рис. 3.10 в качестве примера показана схема управляемого компенсирующего устройства (УКУ) мощностью от 30 до 90 Мвар. Условные обозначения:
ВРГ\ — ВРГЗ — ступени регулирования от 10 до 30 Мвар; LR — сухой реактор, исполняемый в виде одной или двух полу обмоток (частей);
Схема УКУ
Рис. 1. Схема УКУ
Ql ~~ Q3 — вакуумные выключатели;                           
TV, ТА 1 — ГАЗ — трансформаторы напряжения и тока;
Л^ Сд — цепи демпфирования (100 Ом, 0,25 мкФ);
FV— ограничитель перенапряжений типа ОПНКС/ТEL-10УХЛ;
РН — регулятор напряжения.
Регулирование напряжения может осуществляться как по напряжению 110—220 кВ (показано на схеме), так и по напряжению 500 кВ с переключением измерительных цепей РН на TV 500 кВ. Выполнение фазы реактора ВРГ в виде двух частей позволит в дальнейшем использовать тиристорные вентили (на рис. 3.10 показаны пунктиром) с целью повышения быстродействия регулирования реактивной мощности, если в этом будет необходимость.
АО «Мосэлектрощит» изготавливает КРУ типа К105, комплектуемые вакуумными выключателями со следующими техническими характеристиками:
Номинальное напряжение............................................... 10 кВ
Наибольшее рабочее напряжение................................ 12 кВ
Номинальный ток.............................................................. 2 000 А
Ток отключения................................................................. 31,5 к А
Наибольший сквозной ток (электродинамическая стойкость)      80 кА
Ток термической стойкости в течение 3 с .................. 31,5 кА
Время отключения ............................................................ 0,05 с
Время включения................................................................. 0,2 с
Механическая износостойкость
с заменой камер через 20000 циклов ................. 40000 циклов
Коммутационная износостойкость
выключателя при номинальном токе.................. 40000 циклов
Коммутационная износостойкость при отключении
тока КЗ 31,5 кА (с заменой камер через 50 циклов ВО) ...  100

На рис. 2 и 3  показаны конструкции сухих реакторов на напряжение 10 и 35 кВ. Производятся реакторы на напряжение 10 кВ мощностью трех фаз до 30 Мвар, напряжением 15 кВ до 55 Мвар и 35 кВ до 75 Мвар. Сухие реакторы изготавливаются из специального провода типа ПАЭРТ по ТУ 16.К80-02-88 и Имеют высокую добротность с потерями около 3 Вт/квар. Реакторы соответствуют ТУ 16-ИАВК.435642.003ТУ и предназначены для Наружной установки с климатическим исполнением УХЛ.

 
Конструкция фазы сухого реактора РКОС-9900/10
Рис. 2. Конструкция фазы сухого реактора типа РКОС-9900/10

Конструкция фазы сухого реактора  РКОС-7000/35
Рис. 3. Конструкция фазы сухого реактора типа РКОС-7000/35

Преимущество применения сухих реакторов без масла состоим в том, что объем строительно-монтажных работ минимален, так как не требуются маслосборники, мощные фундаменты, а их комплектная поставка с опорными изоляторами позволяет провести монтаж в кратчайшие сроки.
Комплектную поставку и сертификационные испытания УШРВ и УКУ на основе ВРГ осуществляет НПЦ «Энерком» совместно с АО ВНИИЭ.

 
« Управляемый тиристорами трансреактор   Условия работы проводников и аппаратов при длительном протекании тока »
электрические сети