RU2297062C2 - Control shutting reactor-autotransformer - Google Patents

Control shutting reactor-autotransformer Download PDF

Info

Publication number
RU2297062C2
RU2297062C2 RU2005107922/09A RU2005107922A RU2297062C2 RU 2297062 C2 RU2297062 C2 RU 2297062C2 RU 2005107922/09 A RU2005107922/09 A RU 2005107922/09A RU 2005107922 A RU2005107922 A RU 2005107922A RU 2297062 C2 RU2297062 C2 RU 2297062C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
rod
air gaps
windings
voltage
Prior art date
Application number
RU2005107922/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005107922A (en
Original Assignee
Каленик Владимир Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Каленик Владимир Анатольевич filed Critical Каленик Владимир Анатольевич
Priority to RU2005107922/09A priority Critical patent/RU2297062C2/en
Publication of RU2005107922A publication Critical patent/RU2005107922A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2297062C2 publication Critical patent/RU2297062C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Coils Of Transformers For General Uses (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering, applicable for compensation of the excessive reactive power of the power line and for the change of the total lever of voltage in it within a wide range.
SUBSTANCE: the device has a magnetic core with yokes and the main rod divided into two longitudinal parts: a rod without air gaps with the control winding and the successive section of the network winding enveloping it positioned around it, and a rod with air gaps. The compensation winding and the general part of the network winding envelop the rod without air gaps with the mentioned windings and the rod with air gaps.
EFFECT: combined functions of control of the reactive power in the reactor-autotransformer and control of the voltage in the power lines within a wide range.
5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемым шунтирующим реакторам-автотрансформаторам (УШРАТ), и может быть использовано для компенсации избыточной реактивной мощности высоковольтной линии электропередачи и изменения в ней в широких пределах общего уровня напряжения.The invention relates to electrical engineering, in particular to controlled shunt reactors-autotransformers (USRAT), and can be used to compensate for the excess reactive power of a high-voltage power line and changes in it over a wide range of the general voltage level.

Известен управляемый реактор-трансформатор (УРТ), имеющий трехфазные первичную и вторичную обмотки, причем последняя совмещена с обмоткой подмагничивания постоянным током (Авторское свидетельство СССР № 1541681, класс H01F 29/14 [1]).Known controlled reactor transformer (URT) having a three-phase primary and secondary windings, the latter combined with a DC bias winding (USSR Author's Certificate No. 1541681, class H01F 29/14 [1]).

УРТ предназначен для использования на понижающих подстанциях распределительных сетей в качестве трансформатора и одновременно регулируемой индуктивности компенсатора реактивной мощности, включающего в свой состав батарею статических конденсаторов. При полной нагрузке подстанции УРТ работает как трансформатор, если нагрузка мала - в реакторном режиме. При промежуточной нагрузке УРТ выполняет функцию и управляемого реактора и силового трансформатора с соответствующей степенью загрузки активной и реактивной мощностями.URT is intended for use at lowering substations of distribution networks as a transformer and simultaneously adjustable inductance of a reactive power compensator, which includes a battery of static capacitors. At full load of the substation, the URT works as a transformer, if the load is small - in the reactor mode. At an intermediate load, the URT performs the function of both a controlled reactor and a power transformer with an appropriate degree of loading of active and reactive powers.

Аналогичные функции выполняет трехфазный управляемый реактор, имеющий дополнительную и вторичную обмотки, первая из которых используется для подмагничивания стержней магнитопровода постоянным током, а вторая предназначается для питания нагрузки (Авторское свидетельство СССР № 1558224, класс H01F 29/14 [2]).Similar functions are performed by a three-phase controlled reactor with additional and secondary windings, the first of which is used to magnetize the cores of the magnetic circuit with direct current, and the second is intended to power the load (USSR Author's Certificate No. 1558224, class H01F 29/14 [2]).

Известен также трехфазный управляемый реактор-автотрансформатор (УРАТ), используемый для улучшения режимов работы дальних электропередач и непосредственного подключения к высоковольтной линии (Авторское свидетельство СССР № 17817111, класс H01F 29/14 [3]). Изменение реактивной мощности, потребляемой УРАТ, осуществляется путем изменения тока обмотки управления. Величина тока регулируется встречно-параллельно включенными в ее цепь тиристорами. Изменение угла зажигания тиристоров приводит к снижению (увеличению) указанного тока, но при этом генерируются высшие гармоники в токе основной обмотки УРАТ. Для устранения нечетных гармоник УРАТ снабжен фазосдвигающими и компенсационными обмотками, что усложняет его конструкцию. Основная обмотка УРАТ, выполненная по автотрансформаторной схеме, состоит из двух частей, между которыми включается дополнительный автотрансформатор (ДАТ) небольшой мощности, который имеет отдельный от УРАТ магнитопровод. Этот магнитопровод подмагничивается постоянным током. Если подмагничивание отсутствует, то напряжение на обмотке ДАТ, включенной последовательно в основную обмотку, возрастает, а при определенном уровне подмагничивания - снижается. Таким образом может регулироваться напряжение на среднем выводе основной обмотки УРАТ, подключенном, например, к линии электропередачи (ЛЭП). Однако напряжение изменяется в пределах (8÷14)%, что недостаточно для осуществления глубокого регулирования напряжения на линии.Also known is a three-phase controlled autotransformer reactor (URAT), used to improve the operating modes of long-distance power transmission and direct connection to a high-voltage line (USSR Author's Certificate No. 17817111, class H01F 29/14 [3]). The change in reactive power consumed by URAT is carried out by changing the current of the control winding. The magnitude of the current is regulated by in-parallel thyristors connected to its circuit. A change in the ignition angle of the thyristors leads to a decrease (increase) in the indicated current, but higher harmonics are generated in the current of the main winding of URAT. To eliminate odd harmonics, URAT is equipped with phase-shifting and compensation windings, which complicates its design. The main winding of URAT, made by an autotransformer circuit, consists of two parts, between which an additional autotransformer (DAT) of small power is turned on, which has a magnetic circuit separate from URAT. This magnetic circuit is magnetized by direct current. If there is no magnetization, then the voltage on the DAT winding, connected in series to the main winding, increases, and at a certain level of magnetization it decreases. Thus, the voltage at the middle terminal of the main winding of the URAT, connected, for example, to a power line (power transmission line) can be regulated. However, the voltage varies in the range of (8 ÷ 14)%, which is not enough to carry out deep regulation of the voltage on the line.

Магнитопровод планарной конструкции однофазного блока УРАТ может иметь два стержня, замкнутых общими ярмами. Фаза основной обмотки выполняется при этом из двух катушек, расположенных на разных стержнях и соединенных так, чтобы образовывался циркулирующий магнитный поток в магнитопроводе каждого однофазного блока. Такая конструкция предназначается для УРАТ большей мощности [3].A magnetic circuit of a planar design of a single-phase URAT unit can have two rods closed by common yokes. In this case, the phase of the main winding is made of two coils located on different rods and connected so that a circulating magnetic flux is formed in the magnetic circuit of each single-phase unit. Such a design is intended for URAT of greater power [3].

Все управляемые шунтирующие реакторы (УШР) с подмагничиванием сердечника постоянным током, в том числе и реакторы-трансформаторы типа [1], [2], [3] имеют серьезные недостатки:All controlled shunt reactors (CSR) with DC magnetization of the core, including transformer reactors of the type [1], [2], [3], have serious disadvantages:

- повышенное содержание гармоник в токе основной обмотки, вызываемое насыщением сердечника и работой тиристоров при неполных углах открытия;- increased content of harmonics in the current of the main winding, caused by saturation of the core and the operation of the thyristors at incomplete opening angles;

- большая инерционность реактора, связанная с наличием постоянной составляющей в магнитном потоке;- large inertia of the reactor associated with the presence of a constant component in the magnetic flux;

- сложная схема управления, включающая фазосдвигающие и компенсационные обмотки;- a complex control scheme, including phase-shifting and compensation windings;

- недостаточный диапазон регулирования напряжения на ЛЭП.- insufficient range of voltage regulation on power lines.

Указанные недостатки реакторов в значительной степени устранены в УШР трансформаторного типа (Александров Г.Н. Быстродействующий управляемый реактор трансформаторного типа 420 кВ, 50 Мвар пущен в эксплуатацию. Электричество, 2002, №3 [4]). УШР трансформаторного типа (ТТ) состоит из пятистержневого сплошного магнитопровода и трех обмоток. Обмотка управления (ОУ) примыкает к стержню, далее следует компенсационная обмотка (КО) и снаружи сетевая обмотка, которая предназначена для постоянного подключения к ЛЭП. ОУ замыкается тиристорами автоматически управляемым блоком. КО предназначена для компенсации высших гармонических и соединяется в треугольник.The indicated shortcomings of the reactors were largely eliminated in the transformer-type CSR (GN Aleksandrov, High-speed controlled transformer-type reactor 420 kV, 50 Mvar was put into operation. Electricity, 2002, No. 3 [4]). Transformer-type CSR (TT) consists of a five-core solid magnetic circuit and three windings. The control winding (OA) is adjacent to the rod, followed by a compensation winding (KO) and outside the network winding, which is designed for permanent connection to power lines. The op-amp is closed by thyristors by an automatically controlled unit. KO is designed to compensate for higher harmonics and is connected into a triangle.

Напряжение короткого замыкания УШР ТТ составляет примерно 100%, что обеспечено увеличением межобмоточного расстояния и числа витков обмоток по сравнению с трансформатором той же мощности. Изменение тока ОУ, осуществляемое тиристорными блоками, приводит к вытеснению магнитного потока из основного стержня и, как следствие, увеличению сопротивления этому потоку, что вызывает увеличение реактивного тока, потребляемого УШР ТТ из высоковольтной электропередачи.The short circuit voltage of the CSR TT is approximately 100%, which is ensured by an increase in the winding distance and the number of turns of the windings in comparison with a transformer of the same power. The change in the op amp current by the thyristor blocks leads to the displacement of the magnetic flux from the main rod and, as a result, to an increase in the resistance to this flux, which causes an increase in the reactive current consumed by the CSR CT from the high-voltage power transmission.

Управляемые шунтирующие реакторы всех типов предназначаются в основном для поддержания напряжения в контролируемых узлах высоковольтных сетей на заданном уровне. Вместе с тем известно, что для оптимизации режима дальней ЛЭП по потерям активной мощности необходимо согласованное с ее нагрузкой регулирование общего уровня напряжения на этой ЛЭП (Веников В.А., Сиуда И.П. Расчеты режимов дальних электропередач переменного тока. «Высшая школа», 1966 [5]). Для оптимизации необходимо с увеличением передаваемой по ЛЭП активной мощности по определенным законам увеличивать общий уровень напряжения на ней и потребление из нее реактивной мощности. В какой-то мере такой режим может обеспечиваться описанными выше УРТ и УРАТ. Однако в силу технического несовершенства и недостаточного диапазона регулирования напряжения использование их для оптимального управления режимами протяженных ЛЭП весьма проблематично.Managed shunt reactors of all types are designed primarily to maintain voltage in the controlled nodes of high-voltage networks at a given level. At the same time, it is known that in order to optimize the regime of long-distance power lines in terms of active power losses, it is necessary to regulate the overall voltage level on this power line (Venikov V.A., Siuda I.P. Calculations of long-distance AC power transmission modes. Higher School) , 1966 [5]). For optimization, it is necessary to increase the total voltage level on it and the consumption of reactive power from it with an increase in the active power transmitted through the power lines according to certain laws. To some extent, such a regime can be provided by the URT and URAT described above. However, due to technical imperfections and an insufficient range of voltage regulation, their use for optimal control of extended power transmission lines is very problematic.

Наиболее близким, по технической сущности к предлагаемому устройству, является УРАТ по [3], предназначенный для регулирования реактивной мощности и напряжения на одном из выводов основной (сетевой) обмотки, к которой может быть подключена ЛЭП.The closest, in technical essence to the proposed device, is URAT according to [3], designed to regulate reactive power and voltage at one of the terminals of the main (network) winding, to which a power line can be connected.

Цель изобретения - совмещение в УШРАТ функций регулирования реактивной мощности и регулирования в широком диапазоне напряжения на ЛЭП.The purpose of the invention is the combination in USRAT functions of regulation of reactive power and regulation in a wide range of voltage on power lines.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемом шунтирующем реакторе-автотрансформаторе, содержащем магнитопровод с основным стержнем, ярмами, двумя боковыми ярмами, размещенную на основном стержне сетевую обмотку, включенную по автотрансформаторной схеме и состоящую из последовательной обмотки и общей обмотки с выводом узла соединения между ними, компенсационную обмотку, обмотку управления, управляющие током сетевой обмотки блока. Причем основной стержень разделен на две продольные части: стержень без воздушных зазоров и стержень с воздушными зазорами, при этом стержень без воздушных зазоров охватывают обмотка управления и последовательная обмотка, а компенсационная обмотка и общая обмотка охватывают стержень без воздушных зазоров с упомянутыми обмотками и стержень с воздушными зазорами. Последовательная обмотка должна охватывать обмотку управления, а общая обмотка располагаться поверх компенсационной обмотки. Поперечное сечение стержней без воздушных зазоров и с воздушными зазорами выполняются в форме сегментов круга, причем по всей окружности размещены компенсационная и общая обмотка, а вокруг сегмента стержня без воздушных зазоров - последовательная и управляющая обмотки. Между торцами всех обмоток и ярмами размещены кольцевые шунты с радиальным разрезом, причем кольцевые шунты выполняются по форме, соответствующей форме сечения торцов обмоток, выступающих за контуры магнитной системы. Вывод сетевой обмотки и вывод узла соединения между последовательной и общей обмотками подключены к электропередаче через коммутационные аппараты.This goal is achieved by the fact that in a controlled shunt reactor-autotransformer containing a magnetic circuit with a main rod, yokes, two side yokes, a network winding located on the main rod, connected by an autotransformer circuit and consisting of a series winding and a common winding with the output of the connection node between them , compensation winding, control winding, controlling the current of the network winding of the unit. Moreover, the main rod is divided into two longitudinal parts: a rod without air gaps and a rod with air gaps, while the rod without air gaps cover the control winding and the serial winding, and the compensation winding and the common winding cover the rod without air gaps with the mentioned windings and the rod with air clearances. The series winding should cover the control winding, and the common winding should be located on top of the compensation winding. The cross section of the rods without air gaps and with air gaps are made in the form of circle segments, with the compensation and common windings placed around the entire circumference, and sequential and control windings around the rod segment without air gaps. Between the ends of all windings and yokes placed ring shunts with a radial cut, and ring shunts are made in a shape corresponding to the cross-sectional shape of the ends of the windings protruding beyond the contours of the magnetic system. The output of the network winding and the output of the connection node between the serial and common windings are connected to the power transmission through switching devices.

Конструкция УШРАТ состоит из замкнутого магнитопровода, имеющего стержень без воздушных зазоров 1, стержень с воздушными зазорами 2, торцевые ярма 3, боковые ярма 4, верхний 5 и нижний 6 кольцевые шунты с радиальными разрезами, обмотки управления 7, последовательной обмотки 8, компенсационной обмотки 9, общей обмотки 10. (фиг.1).The UShRAT design consists of a closed magnetic circuit having a rod without air gaps 1, a rod with air gaps 2, end yokes 3, side yokes 4, upper 5 and lower 6 ring shunts with radial cuts, control windings 7, sequential winding 8, compensation winding 9 , the total winding 10. (Fig.1).

На фиг.2 показано поперечное сечение однофазного блока трехфазного УШРАТ. Стержни 1 и 2, имеющие в сечении форму сегмента, охватываются соответствующими обмотками, которые сверху и снизу прикрываются кольцевыми шунтами, которые улавливают магнитный поток рассеяния и направляют его к ярмам магнитопровода.Figure 2 shows a cross section of a single-phase block of a three-phase USRAT. Rods 1 and 2, having a sectional shape in cross section, are covered by the corresponding windings, which are covered by ring shunts from above and below, which pick up the magnetic flux of scattering and direct it to the yokes of the magnetic circuit.

На фиг.3 показана принципиальная однолинейная схема УШРАТ, на которой сетевая обмотка, состоящая из согласно включенных последовательной обмотки 8 и общей обмотки 10, включена на фазное напряжение, а компенсационная обмотка 9, соединенная в треугольник в трехфазном исполнении для подавления 3-ей гармонической, имеет фильтры высших гармонических, состоящих из последовательно соединенных конденсатора 11 и дросселя 12, настроенных в резонанс на частоте подавляемой высшей гармоники. Обмотка управления 7 подключается к управляющему блоку 13, который формируется на основе встречно включенных тиристоров и служит для регулирования тока сетевой обмотки.Figure 3 shows a basic single-line circuit of a USRAT, in which a network winding, consisting of a sequential winding 8 and a common winding 10, is included in phase voltage, and a compensation winding 9 connected in a triangle in a three-phase design to suppress the 3rd harmonic, has higher harmonic filters, consisting of a series-connected capacitor 11 and a choke 12, tuned in resonance at the frequency of the suppressed higher harmonics. The control winding 7 is connected to the control unit 13, which is formed on the basis of on-board thyristors and serves to control the current of the network winding.

На фиг.4 приведена схема включения УШРАТ в магистральную электропередачу сверхвысокого напряжения, на которой вывод узла соединения между последовательной и общей обмотками 14 подключается непосредственно к линии электропередачи 15 и через коммутационный аппарат 16 - к шинам отправной (приемной) подстанции 17. Начало последовательной обмотки 8 соединяется с шинами 17 также через коммутационный аппарат 16.Figure 4 shows a diagram of the inclusion of USRAT in a super-high voltage main transmission, on which the output of the connection node between the serial and common windings 14 is connected directly to the power line 15 and through the switching device 16 to the buses of the starting (receiving) substation 17. Start of the serial winding 8 connected to the buses 17 also through the switching device 16.

УШРАТ предназначается для компенсации емкостной мощности, которая генерируется ЛЭП, и глубокого изменения на ней напряжения. Изменение потребляемой из ЛЭП реактивной мощности осуществляется путем изменения сопротивления основному магнитному потоку, замыкающемуся в пределах магнитопровода. При увеличении сопротивления возрастает намагничивающая сила (ток) сетевой обмотки УШРАТ. Непрерывное регулирование потребления реактивной мощности осуществляется за счет изменения угла отпирания тиристоров управляющего блока 13. Увеличение тока обмотки управления 7 вызывает вымещение магнитного потока из стержня без воздушных зазоров 1 и постепенное переключение его в стержень с воздушными зазорами 2. В режиме короткого замыкания обмотки управления 7, осуществляемого блоком 13 (тиристоры полностью открыты), основной магнитный поток полностью вымещается из стержня 1 и переходит в стержень 2. При этом последовательная обмотка 8 теряет связь с основным магнитным потоком ввиду его вытеснения из стержня 1, на котором размещена эта обмотка. Короткозамкнутая обмотка управления 7 не может иметь потокосцеплений с магнитным потоком УШРАТ. Следовательно, в номинальном режиме (обмотка 7 замкнута) магнитный поток должен замыкаться таким образом, чтобы суммарное его потокосцепление с обмоткой 7 было равно нулю при обеспечении необходимого числа потокосцепления с сетевой обмоткой (обмотки 8 и 10 включены последовательно и согласно). Это означает, что основная часть магнитного потока проходит вне обмоток 7 и 8, расположенных на стержне 1, через стержень с воздушными зазорами 2.USHRAT is intended to compensate for the capacitive power that is generated by the power transmission line, and to deeply change the voltage on it. The change in the reactive power consumed from the transmission line is carried out by changing the resistance to the main magnetic flux, which closes within the magnetic circuit. With increasing resistance, the magnetizing force (current) of the USRAT network winding increases. Continuous regulation of reactive power consumption is carried out by changing the unlocking angle of the thyristors of the control unit 13. An increase in the current of the control winding 7 causes the magnetic flux to move out of the rod without air gaps 1 and gradually switch it to the rod with air gaps 2. In the short-circuit mode of the control winding 7, carried out by block 13 (the thyristors are fully open), the main magnetic flux is completely displaced from the rod 1 and passes to the rod 2. In this case, the serial winding 8 loses its connection with the main magnetic flux due to its displacement from the rod 1, on which this winding is placed. The short-circuited control winding 7 cannot have flux linkages with a magnetic flux USRAT. Therefore, in the nominal mode (winding 7 is closed), the magnetic flux must be closed in such a way that its total flux linkage with winding 7 is zero while ensuring the required number of flux links with the network winding (windings 8 and 10 are connected in series and according to). This means that the main part of the magnetic flux passes outside the windings 7 and 8 located on the rod 1, through the rod with air gaps 2.

Этот режим характерен тем, что в последовательной обмотке 8 не индуцируется э.д.с., направленная встречно приложенному напряжению. Тогда потенциал начала обмотки 8 сообщается его концу и напряжение, приложенное к сетевой обмотке УШРАТ, переходит к выводу узла соединения последовательной и общей обмоток 14, то есть передается линии. УШРАТ в этом режиме не действует как понижающий автотрансформатор (для отправного конца линии), а потребляет из линии максимальную реактивную мощность.This mode is characterized by the fact that in the serial winding 8 the emf is not induced, directed opposite to the applied voltage. Then the potential of the beginning of the winding 8 is communicated to its end and the voltage applied to the network winding of the USRAT passes to the output of the connection node of the serial and common windings 14, that is, the line is transmitted. LATCH in this mode does not act as a step-down autotransformer (for the starting end of the line), but consumes the maximum reactive power from the line.

Если не требуется потребление реактивной мощности из ЛЭП, УШРАТ работает как обычный понижающий автотрансформатор с коэффициентом трансформации

Figure 00000002
где Е8 и Е10 - э.д.с., индуцируемые основным магнитным потоком соответственно в последовательной 8 и общей 10 обмотках. При вытеснении магнитного потока из стержня без воздушных зазоров 1 происходит снижение э.д.с. E8 и увеличение коэффициента трансформации Кт и соответственно напряжения на выводе 14 (на линии электропередачи 15).If reactive power consumption from the power transmission line is not required, USRAT works as a normal step-down autotransformer with a transformation ratio
Figure 00000002
where E 8 and E 10 - emf induced by the main magnetic flux, respectively, in series 8 and 10 total windings. When the magnetic flux is displaced from the rod without air gaps 1, the emf decreases. E 8 and an increase in the transformation coefficient K t and, accordingly, the voltage at terminal 14 (on the power line 15).

Для осуществления оптимального по потерям режима дальней линии электропередачи необходимо изменять напряжение в ее конечных узлах в соответствии с выражениемTo implement the optimal loss mode of the long-distance power line, it is necessary to change the voltage at its end nodes in accordance with the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

где Um - напряжение в начале (конце) линии, Р - активная мощность в начале (конце) линии, gm - параметр, определяемый обобщенными постоянными линии.where U m is the voltage at the beginning (end) of the line, P is the active power at the beginning (end) of the line, g m is a parameter determined by the generalized constant of the line.

При этом реактивная мощность УШРАТ по концам линии должна изменяться по выражениюIn this case, the reactive power of USRAT at the ends of the line should change in the expression

Figure 00000004
Figure 00000004

где Qm - мощность реактора в начале (конце) линии, Um - оптимальное значение напряжения в начале (конце) линии, определяемое по (1), bm - параметр, зависящий от обобщенных постоянных линии (Электрические системы. т.III Передача электрической энергии постоянным и переменным током высокого напряжения. Под ред. В.А.Веникова. М.: Высшая школа, 1975 [6]).where Q m is the reactor power at the beginning (end) of the line, U m is the optimal voltage value at the beginning (end) of the line, determined by (1), b m is a parameter depending on the generalized constant of the line (Electrical systems. vol. III Transmission electric energy by direct and alternating current of high voltage. Edited by V.A. Venikov. M: Higher school, 1975 [6]).

Параметры gm и bm определяются по формуламThe parameters g m and b m are determined by the formulas

Figure 00000005
Figure 00000005

где

Figure 00000006
- обобщенные постоянные линии.Where
Figure 00000006
- generalized constant lines.

Напряжение на линии Um, определяемое по (1), пропорционально корню квадратному из активной мощности соответствующего конца линии. Управление током обмотки управления 7, осуществляемое тиристорами блока 13, вызывает одновременное изменение напряжения на линии и потребления из линии реактивной мощности. Эти изменения должны быть максимально приближены к значениям Um, Qm, определяемым соответственно по (1) и (2).The voltage on the line U m , determined by (1), is proportional to the square root of the active power of the corresponding end of the line. The control current of the control winding 7, carried out by the thyristors of block 13, causes a simultaneous change in the voltage on the line and consumption from the reactive power line. These changes should be as close as possible to the values of U m , Q m , determined by (1) and (2), respectively.

Следует заметить, что повышение коэффициента Кт при увеличении тока обмотки управления 7 приводит к снижению эквивалентного числа витков сетевой обмотки Wc=W8+W10, где W8 и W10 - число витков обмоток 8 и 10, из-за вымещения основного магнитного потока из зоны расположения обмотки 8. При короткозамкнутой обмотке управления 7 можно принять условие W8≈0 и напряжение фазы полностью подключается к общей обмотке 10. Поэтому расчет магнитопровода и числа витков обмотки 10 должен проводиться с учетом этого.It should be noted that increasing the coefficient K t with increasing current of the control winding 7 leads to a decrease in the equivalent number of turns of the network winding W c = W 8 + W 10 , where W 8 and W 10 is the number of turns of the windings 8 and 10, due to the displacement of the main magnetic flux from the zone of location of the winding 8. With a short-circuited control winding 7, the condition W 8 ≈ 0 can be accepted and the phase voltage is completely connected to the common winding 10. Therefore, the calculation of the magnetic circuit and the number of turns of the winding 10 should be carried out with this in mind.

Изменение (увеличение) коэффициента трансформации Кт, ведущее к уменьшению числа витков сетевой обмотки, должно сопровождаться дополнительным увеличением реактивного тока, потребляемого УШРАТ из ЛЭП, исходя из соотношенияA change (increase) in the transformation coefficient K t , leading to a decrease in the number of turns of the network winding, should be accompanied by an additional increase in the reactive current consumed by USRAT from the power transmission line, based on the ratio

Figure 00000007
Figure 00000007

где Uф - полное напряжение фазы, bp - проводимость УШРАТ. Причем значение bp увеличивается при увеличении Кт в процессе управления режимом загрузки УШРАТ. Величина ΔQ должна учитываться при оптимизации режима ЛЭП по напряжению на ней и потребляемой УШРАТ реактивной мощности.where U f is the total phase voltage, b p is the conductivity of the cable. Moreover, the value of b p increases with increasing K t in the process of controlling the load mode LATCH. The value of ΔQ should be taken into account when optimizing the power transmission line mode according to the voltage on it and the reactive power consumed by the RED.

Обмотка управления 7 замыкается тиристорным блоком 13, рассчитанным на полную мощность УШРАТ. При полностью открытых тиристорах в сетевой обмотке (Wc=W8+W10) и обмотке управления 7 ток равен номинальному. Это возможно в том случае, если напряжение короткого замыкания УШРАТ равно 100% его номинального напряжения. Последнее достигается соответствующим расположением сетевой и управляющей обмоток. Большая часть сетевой обмотки - общая обмотка 10 располагается на магнитопроводе с большим зазором по отношению к обмотке управления 7 (см. фиг.1, 2). Последовательная обмотка 8, которая является составной частью сетевой обмотки, имеет меньший зазор с обмоткой 7. Однако при учете соотношений числа витков обмоток 8 и 10 W8=(0,25÷0,3)W10 величина напряжения короткого замыкания будет определяться числом витков обмотки 10 (W10>W8}, тем более что действие обмотки 8 исключается при повышении реактивного тока УШРАТ.The control winding 7 is closed by a thyristor unit 13, designed for the full power of USRAT. With fully open thyristors in the network winding (W c = W 8 + W 10 ) and control winding 7, the current is equal to the rated current. This is possible if the short circuit voltage of the USRAT is equal to 100% of its rated voltage. The latter is achieved by the corresponding arrangement of the network and control windings. Most of the network winding - the common winding 10 is located on the magnetic circuit with a large gap relative to the control winding 7 (see figure 1, 2). The serial winding 8, which is an integral part of the network winding, has a smaller gap with the winding 7. However, taking into account the ratio of the number of turns of the windings 8 and 10 W 8 = (0.25 ÷ 0.3) W 10 the value of the short circuit voltage will be determined by the number of turns winding 10 (W 10 > W 8 }, especially since the action of the winding 8 is excluded with an increase in the reactive current of USRAT.

При нагрузке линии, составляющей (10÷20)% ее натуральной мощности РC УШРАТ работает в режиме автотрансформатора, понижающего напряжения в начале линии на (30÷35)% от номинального уровня. Величина снижения общего уровня напряжения на линии согласуется с требованиями поддержания необходимого запаса устойчивости электропередачи.When the line load is (10 ÷ 20)% of its natural power, P C USHRAT operates in the autotransformer mode, which reduces the voltage at the beginning of the line by (30 ÷ 35)% of the nominal level. The magnitude of the decrease in the overall level of voltage on the line is consistent with the requirements of maintaining the necessary margin of stability of power transmission.

Следует заметить, что УШРАТ в отправном конце линии работает на понижение напряжения, а в приемном конце - на повышение напряжения до уровня напряжения шин приемного узла.It should be noted that LOCATION at the starting end of the line works to lower the voltage, and at the receiving end - to increase the voltage to the voltage level of the buses of the receiving node.

В диапазоне изменения нагрузки линии до (0,2÷0,3)РC напряжение на линии остается неизменным (например, UЛЭП=0,7Uном.ЛЭП). При дальнейшем повышении нагрузки регулируется (повышается) ток обмотки управления 7, благодаря чему повышается напряжение на линии и увеличивается потребляемая из линии реактивная мощность (по законам (2) и (3)). Этот процесс одновременного регулирования напряжения и реактивной мощности заканчивается при напряжении на линии, равном номинальному. Для линий 500 кВ с маркой провода 3-АСО-500 длиной 500, 1000, 1500 км указанное напряжение достигается при нагрузке линии, соответственно равной 0,35 PC, 0,6 РC и 1,0 PC (для ЛЭП-500 кВ РC=900 МВт).In the range of variation of the line load to (0.2 ÷ 0.3) P C, the voltage on the line remains unchanged (for example, U power line = 0.7U nom . Power line ). With a further increase in load, the current of the control winding 7 is regulated (increased), due to which the voltage on the line increases and the reactive power consumed from the line increases (according to laws (2) and (3)). This process of simultaneous regulation of voltage and reactive power ends when the voltage on the line is equal to the nominal. For 500 kV lines with a 3-ASO-500 wire brand with a length of 500, 1000, 1500 km, the indicated voltage is achieved with a line load of 0.35 P C , 0.6 R C and 1.0 P C , respectively (for power transmission lines-500 kV R C = 900 MW).

Если регулирование напряжения на ЛЭП не требуется, то УШРАТ может работать в чисто реакторном режиме. Для этого требуется с помощью коммутационных аппаратов 16 произвести отключение последовательной обмотки 8 от шин подстанции 17 и подключение вывода узла соединения обмоток 8 и 10 (вывод 14) к шинам подстанции 17.If voltage regulation on the power transmission line is not required, then USRAT can work in a purely reactor mode. This requires using switching devices 16 to disconnect the serial winding 8 from the buses of the substation 17 and connect the output of the connection node of the windings 8 and 10 (terminal 14) to the buses of the substation 17.

Предлагаемое устройство УШРАТ позволяет осуществить оптимальное управление сверхдальними ЛЭП сверхвысокого напряжения, которое базируется на одновременном глубоком регулировании общего уровня напряжения и потребления избыточной мощности, генерируемой линией. При этом изменение коэффициента трансформации УШРАТ производится бесконтактным способом путем изменения сцепления основного магнитного потока с последовательной обмоткой 8.The proposed device USHRAT allows optimal control of ultra-long power lines of ultra-high voltage, which is based on simultaneous deep regulation of the overall voltage level and the consumption of excess power generated by the line. In this case, the change in the transformation coefficient of USRAT is made in a non-contact way by changing the coupling of the main magnetic flux with a serial winding 8.

Использование УШРАТ в сверхдальних ЛЭП позволяет осуществить:The use of USRAT in ultra-long power lines allows you to:

- передачу энергии по линии без промежуточных устройств компенсации реактивной мощности;- transmission of energy through the line without intermediate reactive power compensation devices;

- успешное внедрение ЛЭП повышенной натуральной мощности ввиду более эффективного способа компенсации избыточной емкостной мощности линии;- successful implementation of power lines with increased natural power due to a more efficient way to compensate for excess line capacitive power;

- снижение затрат на сооружение ЛЭП;- lower costs for the construction of power lines;

- более гибкое управление нормальными и послеаварийными режимами электропередачи.- more flexible management of normal and post-emergency power transmission modes.

Claims (5)

1. Управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор, содержащий магнитопровод с основным стержнем, ярмами, двумя боковыми ярмами, размещенные на основном стержне сетевую обмотку, включенную по автотрансформаторной схеме и состоящую из последовательной обмотки и общей обмотки с выводом узла соединения между ними, компенсационную обмотку, обмотку управления, управляющие током сетевой обмотки блоки, отличающейся тем, что основной стержень разделен на две продольные части: стержень без воздушных зазоров и стержень с воздушными зазорами, при этом стержень без воздушных зазоров охватывают обмотка управления и последовательная обмотка, а компенсационная обмотка и общая обмотка охватывают стержень без воздушных зазоров с упомянутыми обмотками и стержень с воздушными зазорами.1. A controlled shunt reactor-autotransformer containing a magnetic circuit with a main rod, yokes, two side yokes, a network winding located on the main rod, connected by an autotransformer circuit and consisting of a series winding and a common winding with a connection node between them, a compensation winding, a winding controls that control the current of the network winding blocks, characterized in that the main rod is divided into two longitudinal parts: a rod without air gaps and a rod with air gaps, wherein the rod without air gaps covers the control winding and the series winding, and the compensation winding and the general winding cover the rod without air gaps with the above windings and the rod with air gaps. 2. Управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор по п.1, отличающийся тем, что последовательная обмотка охватывает обмотку управления, а общая обмотка охватывает компенсационную обмотку.2. The controlled shunt reactor-autotransformer according to claim 1, characterized in that the series winding covers the control winding, and the common winding covers the compensation winding. 3. Управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор по п.1 и 2, отличающийся тем, что поперечные сечения стержней без воздушных зазоров и с воздушными зазорами выполняется в форме сегментов круга, причем по всей окружности размещены компенсационная обмотка и общая обмотка, а вокруг сегмента стержня без воздушных зазоров последовательная и управляющая обмотки.3. The controlled shunt reactor-autotransformer according to claim 1 and 2, characterized in that the cross-sections of the rods without air gaps and with air gaps are in the form of circle segments, wherein a compensation winding and a common winding are placed around the entire circumference, and around the rod segment without air gaps serial and control windings. 4. Управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор по п.1 и 2, отличающийся тем, что между торцами всех обмоток и ярмами размещены кольцевые шунты с радиальным разрезом, причем кольцевые шунты выполнены по форме, соответствующей форме сечения торцов обмоток, выступающих за контуры магнитной системы.4. The controlled shunt reactor-autotransformer according to claim 1 and 2, characterized in that between the ends of all windings and yokes there are ring shunts with a radial cut, and the ring shunts are made in a shape corresponding to the cross-sectional shape of the ends of the windings protruding beyond the contours of the magnetic system. 5. Управляемый шунтирующий реактор-автотрансформатор по п.1, отличающийся тем, что вывод сетевой обмотки и вывод узла соединения между последовательной и общей обмотками подключены к электропередаче через коммутационные аппараты.5. The controlled shunt reactor-autotransformer according to claim 1, characterized in that the output of the network winding and the output of the connection node between the serial and common windings are connected to the power transmission via switching devices.
RU2005107922/09A 2005-03-21 2005-03-21 Control shutting reactor-autotransformer RU2297062C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107922/09A RU2297062C2 (en) 2005-03-21 2005-03-21 Control shutting reactor-autotransformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005107922/09A RU2297062C2 (en) 2005-03-21 2005-03-21 Control shutting reactor-autotransformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005107922A RU2005107922A (en) 2006-09-10
RU2297062C2 true RU2297062C2 (en) 2007-04-10

Family

ID=37112230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005107922/09A RU2297062C2 (en) 2005-03-21 2005-03-21 Control shutting reactor-autotransformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2297062C2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009096816A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Kiryushatov Oleg Aleksandrovic Transformer-type controllable reactor
RU2455718C2 (en) * 2007-08-20 2012-07-10 Тебиан Электрик Аппаратус Сток Ко., Лтд Design of reactor with two active parts
RU2478236C1 (en) * 2011-09-07 2013-03-27 Брянцев Михаил Александрович Controlled shunting reactor-transformer
DE202013007892U1 (en) 2012-09-07 2013-10-16 "Federal Grid Company Of Unified Energy System" Joint Stock Company Three-phase regulating throttle
RU2518149C2 (en) * 2012-09-18 2014-06-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Controlled reactor with three-leg core
RU2545511C2 (en) * 2013-05-21 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") Controlled shunting reactor-autotransformer
RU2610136C2 (en) * 2015-04-28 2017-02-08 Илья Николаевич Джус Biasing controlled shunt reactor
RU2631678C1 (en) * 2016-10-27 2017-09-26 Дмитрий Иванович Панфилов Reactor group, switched by thyristors
RU2657461C1 (en) * 2017-04-10 2018-06-14 Илья Николаевич Джус Reactor-transformer var compensator
RU2657474C1 (en) * 2017-04-10 2018-06-14 Илья Николаевич Джус Reactor-transformer var compensator (options)
RU2665699C1 (en) * 2017-11-16 2018-09-04 Илья Николаевич Джус Single-phase reactor-transformer
RU2666551C1 (en) * 2017-11-16 2018-09-11 Илья Николаевич Джус Reactor-transformer for thyristor compensator

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2455718C2 (en) * 2007-08-20 2012-07-10 Тебиан Электрик Аппаратус Сток Ко., Лтд Design of reactor with two active parts
WO2009096816A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Kiryushatov Oleg Aleksandrovic Transformer-type controllable reactor
EA018428B1 (en) * 2008-01-31 2013-07-30 Олег Александрович Кирюшатов Transformer-type controllable reactor
RU2478236C1 (en) * 2011-09-07 2013-03-27 Брянцев Михаил Александрович Controlled shunting reactor-transformer
DE202013007892U1 (en) 2012-09-07 2013-10-16 "Federal Grid Company Of Unified Energy System" Joint Stock Company Three-phase regulating throttle
RU2518149C2 (en) * 2012-09-18 2014-06-10 Открытое Акционерное Общество "Федеральная Сетевая Компания Единой Энергетической Системы" (Оао "Фск Еэс") Controlled reactor with three-leg core
RU2545511C2 (en) * 2013-05-21 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ФГБОУ ВПО "ВятГУ") Controlled shunting reactor-autotransformer
RU2610136C2 (en) * 2015-04-28 2017-02-08 Илья Николаевич Джус Biasing controlled shunt reactor
RU2631678C1 (en) * 2016-10-27 2017-09-26 Дмитрий Иванович Панфилов Reactor group, switched by thyristors
RU2657461C1 (en) * 2017-04-10 2018-06-14 Илья Николаевич Джус Reactor-transformer var compensator
RU2657474C1 (en) * 2017-04-10 2018-06-14 Илья Николаевич Джус Reactor-transformer var compensator (options)
RU2665699C1 (en) * 2017-11-16 2018-09-04 Илья Николаевич Джус Single-phase reactor-transformer
RU2666551C1 (en) * 2017-11-16 2018-09-11 Илья Николаевич Джус Reactor-transformer for thyristor compensator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005107922A (en) 2006-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2297062C2 (en) Control shutting reactor-autotransformer
Sen et al. Introducing the family of" Sen" transformers: A set of power flow controlling transformers
Noroozian et al. Benefits of SVC and STATCOM for electric utility application
Dimitrovski et al. Applications of saturable-core reactors (SCR) in power systems
Bryantsev et al. Power compensators based on magnetically controlled shunt reactors in electric networks with a voltage between 110 kV and 500 kV
Beauregard et al. Interphase power controller with voltage injection
CN102945736B (en) A kind of traction power supply numerical control converter plant tractive transformer
Brochu et al. Application of the interphase power controller technology for transmission line power flow control
CN104617583A (en) Mixed railway power quality control system based on multifunctional balanced transformer
RU2360316C2 (en) Controllable shunting reactor transformer
CN201414000Y (en) Intelligent controlled electrical pole crossover filtering electricity economizer
RU2352010C2 (en) Adjustable autotransformation reactor
PT1456728E (en) Device with controllable impedance
CN107086573B (en) Plug-and-play integrated modular active series compensator
RU2545511C2 (en) Controlled shunting reactor-autotransformer
CN204810154U (en) Four posts three -phase compensation formula low pressure voltage regulator unshakable in one's determination
RU2308779C2 (en) Controlled reactor-autotransformer
Bharti et al. Controlled shunt reactor for UHVAC system reactive power control
RU2688882C1 (en) Controlled shunt reactor-autotransformer
CN203504183U (en) Manual phase-change switch system
RU2263991C2 (en) Controlled reactor-autotransformer
CN112768209A (en) Three-phase-shifting transformer
Smolovik et al. Development of Magnetically Controlled Shunt Reactors in Russia
Brilinskii et al. Joint Regulation of Power Flow and Short Circuit Current Limitations with the Aid of a Phase-Shifting Transformer
CN215183483U (en) Three-phase-shifting transformer adopting novel winding

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100322

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120527

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150322