RU2360316C2 - Controllable shunting reactor transformer - Google Patents

Controllable shunting reactor transformer Download PDF

Info

Publication number
RU2360316C2
RU2360316C2 RU2007128284/09A RU2007128284A RU2360316C2 RU 2360316 C2 RU2360316 C2 RU 2360316C2 RU 2007128284/09 A RU2007128284/09 A RU 2007128284/09A RU 2007128284 A RU2007128284 A RU 2007128284A RU 2360316 C2 RU2360316 C2 RU 2360316C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
winding
control
power
voltage
line
Prior art date
Application number
RU2007128284/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007128284A (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 RU2007128284/09A priority Critical patent/RU2360316C2/en
Publication of RU2007128284A publication Critical patent/RU2007128284A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2360316C2 publication Critical patent/RU2360316C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Power Conversion In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention is used for compensating excess reactive power of electric power line and for regulating voltage therein within wide ranges in terms of transmitted power. Device consists of magnetic circuit with the main pin where the following is located: power winding consisting of the first and the second in-series connected parts, compensation winding, and control winding earthed to a control unit. By means of the switching devices when setting the above device to compensator transformer mode, the first part of winding is interposed in series of electric power line, and the second part - to the control exciting current unit. All the switching devices and control units are provided on fully controllable semi-conducting power devices, control winding envelopes the main pin, and to compensation winding there connected are upper harmonics filters.
EFFECT: enlarging functional capabilities.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемым шунтирующим реакторам-трансформаторам (УШРТ), 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 reactor transformers (USHRT), 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, кл. 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. 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. Изменяя величину постоянного тока подмагничивания, можно регулировать индуктивное сопротивление первичной обмотки и, как следствие, величину потребляемой реактивной мощности и уровень напряжения на вторичной обмотке.URT is intended for use at lowering substations of distribution networks as a transformer and at the same time adjustable inductance of a reactive power compensator. 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. By changing the magnitude of the DC bias, it is possible to adjust the inductive resistance of the primary winding and, as a consequence, the magnitude of the consumed reactive power and the voltage level on the secondary winding.

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 №1658224, кл. 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. 1658224, class H01F 29/14 [2]).

Известен также трехфазный управляемый реактор-автотрансформатор (УРАТ), используемый для улучшения режимов работы дальних электропередач и подключаемый непосредственно к высоковольтной линии (Авторское свидетельство СССР №1781711, кл. 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 открытия тиристоров приводит к снижению (увеличению) указанного тока, но при этом генерируются высшие гармоники в токе основной обмотки, для устранения которых УРАТ снабжен компенсационными обмотками. Основная обмотка, выполненная по автотрансформаторной схеме, состоит из двух частей, между которыми включается дополнительный автотрансформатор (ДАТ) небольшой мощности, который имеет отдельный от УРАТ магнитопровод, подмагничиваемый постоянным током. Изменением степени подмагничивания регулируется напряжение на среднем выводе основной обмотки УРАТ, подключенном к линии электропередачи (ЛЭП). Однако изменение напряжения лежит 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 long-distance power transmission and connected directly to a high-voltage line (USSR Author's Certificate No. 1781711, 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. Changing the opening angle of the thyristors leads to a decrease (increase) in the indicated current, but at the same time higher harmonics are generated in the current of the main winding, for the elimination of which URAT is equipped with compensation windings. The main winding, 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, magnetized by direct current. By changing the degree of magnetization, the voltage at the middle terminal of the main winding of the URAT connected to the power line (power transmission line) is regulated. However, the voltage change lies within (8 ÷ 14)%, which is not enough to carry out deep voltage regulation on the line.

Все управляемые шунтирующие реакторы (УШР) с подмагничиванием сердечника постоянным током, в том числе и реакторы-трансформаторы типа [1-3], имеют серьезные недостатки:All controlled shunt reactors (CSR) with DC magnetization of the core, including transformer reactors of the type [1-3], 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 электрическая инерционность, связанная с наличием постоянной составляющей в магнитном потоке;- large electrical inertia associated with the presence of a constant component in the magnetic flux;

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

- недостаточный диапазон регулирования напряжения, что исключает их использование для оптимизации режимов дальних ЛЭП.- insufficient voltage regulation range, which excludes their use for optimization of long-distance power transmission modes.

Ряд недостатков реакторов в значительной степени устранены в УШР трансформаторного типа (ТТ) (Патент РФ №2221297, кл. H01F 38/02 [4]). УШР ТТ содержит замкнутый магнитопровод без зазоров, на основном стержне которого размещаются обмотки: сетевая, управляющая и компенсационная. Сетевая обмотка подключается непосредственно к ЛЭП, управляющая обмотка замыкается на автоматически управляемый тиристорный блок, к компенсационной обмотке подключаются фильтры высших гармоник. Увеличение тока обмотки управления вызывает вытеснение магнитного потока из основного стержня, что приводит к увеличению сопротивления этому потоку и росту тока намагничивания (потребляемой из ЛЭП реактивной мощности).A number of shortcomings of the reactors were largely eliminated in transformer-type transformer type (CT) CSR (RF Patent No. 2221297, class H01F 38/02 [4]). CShR TT contains a closed magnetic circuit without gaps, on the main core of which windings are placed: network, control and compensation. The network winding is connected directly to the power transmission line, the control winding is closed to an automatically controlled thyristor unit, and higher harmonics filters are connected to the compensation winding. An increase in the current of the control winding causes the magnetic flux to be displaced from the main rod, which leads to an increase in the resistance to this flux and an increase in the magnetization current (reactive power consumed from the power transmission line).

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 определенному закону увеличивать общий уровень напряжения на этой ЛЭП. 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 this power line with an increase in the active power transmitted through the power lines according to a certain law. 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], предназначаемый 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 - расширение функциональных возможностей устройства, позволяющего регулировать реактивную мощность и в широком диапазоне напряжение на ЛЭП.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the device, which allows you to adjust reactive power and in a wide range of voltage on the power lines.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемом шунтирующем реакторе-трансформаторе, содержащем магнитопровод с основным стержнем, ярмами, двумя боковыми ярмами, размещенные на основном стержне сетевую обмотку, состоящую из двух частей, имеющих внешние выводы крайних узлов и соединенных последовательно, первая из которых включена на фазное напряжение линии электропередачи, компенсационную обмотку, обмотку управления, управляющий током сетевой обмотки блок, в него введен управляющий током возбуждения блок, внешние выводы крайних узлов частей сетевой обмотки соединены через коммутационные аппараты, первой части - с шинами концевой подстанции, второй части - с управляющим током возбуждения блоком, необходимые для переключения устройства в режим работы вольтодобавочного трансформатора, при котором первая часть обмотки включается в рассечку линии, вторая часть - на управляющий током возбуждения блок. Внешние выводы конца первой и начала второй частей сетевой обмотки соединены посредством коммутационных аппаратов. Все коммутационные аппараты и управляющие током сетевой обмотки и током возбуждения блоки устройства выполнены на полностью управляемых силовых полупроводниковых приборах. Обмотка управления охватывает основной стержень и замкнута на управляющий током сетевой обмотки блок, а компенсационная обмотка расположена в пространстве между сетевой обмоткой и обмоткой управления, причем к компенсационной обмотке подключены фильтры подавления высших гармонических составляющих.This goal is achieved by the fact that in a controlled shunt reactor-transformer containing a magnetic circuit with a main rod, yokes, two side yokes, a network winding located on the main rod, consisting of two parts having external terminals of the end nodes and connected in series, the first of which is turned on the phase voltage of the power line, the compensation winding, the control winding, the control unit for the current of the network winding, the control unit for the excitation current is inserted into it, the external terminals of the extreme the nodes of the parts of the network winding are connected through switching devices, the first part is connected to the busbars of the terminal substation, the second part is connected to the excitation control unit, which are necessary for switching the device to the operation mode of the boost transformer, in which the first part of the winding is connected to the line cut, the second part to excitation current control unit. The external terminals of the end of the first and beginning of the second parts of the network winding are connected by means of switching devices. All switching devices and controlling the current of the network winding and the excitation current blocks of the device are made on fully controllable power semiconductor devices. The control winding covers the main rod and is closed to the current-controlling unit of the network winding, and the compensation winding is located in the space between the network winding and the control winding, and suppression filters of higher harmonic components are connected to the compensation winding.

Конструкция УШРТ состоит из замкнутого магнитопровода, имеющего основной стержень 1, торцевые ярма 2, боковые ярма 3, верхний 4 и нижний 5 кольцевые шунты с радиальными разрезами, обмотки управления 6, сетевой обмотки 7 и компенсационной обмотки 8 (фиг.1).The design of the USRT consists of a closed magnetic circuit having a main rod 1, end yokes 2, side yokes 3, upper 4 and lower 5 ring shunts with radial cuts, control windings 6, network winding 7 and compensation winding 8 (Fig. 1).

На фиг.2 показана принципиальная электрическая схема УШРТ, на которой сетевая обмотка разделена на первую 9 и вторую 10 части, соединенные коммутационным аппаратом 15. Конечные выводы первой части 9 через коммутационные аппараты 11 и 12 соединены через посредство высоковольтного выключателя 19 с шинами 20 концевой подстанции. Конечные выводы второй части 10 сетевой обмотки через коммутационные аппараты 13 и 14 подключены к выходу управляющего током возбуждения блока 18. Компенсационная обмотка 8, соединенная в треугольник в трехфазном исполнении, соединена с фильтрами 16 для подавления высших гармонических, состоящих из последовательно соединенных конденсатора и дросселя, настроенных в резонанс на частоте подавляемой высшей гармоники (3-й, 5-й и 7-й). Обмотка управления 6 подключена к управляющему током сетевой обмотки блоку 17, который формируется на основе использования полностью управляемых полупроводниковых силовых приборов. На таких же приборах построен управляющий блок 18, предназначаемый для изменения тока возбуждения обмотки 10 при работе УШРТ в режиме вольтодобавочного трансформатора (ВДТ), включенного в рассечку линии электропередачи. В этом режиме обмотка 10 является первичной (обмоткой возбуждения), а обмотка 9 - вторичной обмоткой ВДТ, включенного последовательно в линию.Figure 2 shows a circuit diagram of a USRT, in which the network winding is divided into the first 9 and second 10 parts connected by the switching device 15. The final outputs of the first part 9 through the switching devices 11 and 12 are connected via a high-voltage switch 19 with buses 20 of the terminal substation . The final outputs of the second part 10 of the network winding through the switching devices 13 and 14 are connected to the output of the drive current control unit 18. The compensation winding 8, connected in a triangle in a three-phase design, is connected to the filters 16 to suppress higher harmonics, consisting of a series-connected capacitor and inductor, tuned into resonance at the frequency of the suppressed higher harmonics (3rd, 5th and 7th). The control winding 6 is connected to the control current of the network winding unit 17, which is formed on the basis of the use of fully controllable semiconductor power devices. On the same devices, a control unit 18 is built, which is designed to change the excitation current of the winding 10 during the operation of the USRT in the mode of a boost booster transformer (VDT), included in the dissection of the power line. In this mode, the winding 10 is the primary (field winding), and the winding 9 is the secondary winding of the RCCB, connected in series to the line.

На фиг.3 приведена схема включения УШРТ в дальнюю линию электропередачи сверхвысокого напряжения 22, подключенную к шинам передающей 20 и приемной 21 энергосистем посредством высоковольтных выключателей 19. Напряжение изменяется (увеличивается) на линии электропередачи 22 и остается неизменным на шинах энергосистем 20 и 21. УШРТ передающей энергосистемы, работающий в режиме ВДТ, повышает напряжение на линии, УШРТ приемной энергосистемы - понижает напряжение линии до уровня напряжения шин этой энергосистемы.Figure 3 shows a diagram of the inclusion of CSRT in the long-distance power transmission line of extra-high voltage 22 connected to the buses of the transmitting 20 and receiving 21 of the power systems by means of high-voltage switches 19. The voltage changes (increases) on the power line 22 and remains unchanged on the buses of power systems 20 and 21. USRT the transmitting power system operating in the VDT mode increases the voltage on the line, the control voltage of the receiving power system reduces the line voltage to the voltage level of the buses of this power system.

Процесс оптимизации режима электропередачи разделяется на две стадии. При нагрузках линии, составляющих 30÷50% пропускной способности электропередачи, производится автоматическое регулирование напряжения в точках подключения УШРТ к линии. Для поддержания напряжения на заданном неизменном уровне реактивная мощность УШРТ Q* должна изменяться в функции передаваемой активной мощности Р* по законуThe process of optimizing the power transmission mode is divided into two stages. With line loads of 30 ÷ 50% of the transmission capacity, automatic voltage regulation is performed at the points of connecting the USRT to the line. To maintain the voltage at a given constant level, the reactive power of CSR Q * must change in function of the transmitted active power P * according to the law

Figure 00000001
Figure 00000001

где Q*, Р* - мощности УШРТ и линии, выраженные в относительных единицах натуральной мощности линии; where Q * , P * are the capacities of the CShRT and the lines, expressed in relative units of the natural power of the line;

λ - волновая длина линии [5].λ is the wavelength of the line [5].

Регулирование напряжения может производиться регулятором, воздействующим на изменение реактивной мощности УШРТ, не в функции величины передаваемой мощности Р*, как это следует из закона (1), а по факту отклонения напряжения от заданного значения. При положительном отклонении напряжения мощность УШРТ должна увеличиваться, при отрицательном - уменьшаться. Для устойчивости режима могут использоваться стабилизирующие сигналы по параметрам переходного процесса.Voltage regulation can be carried out by a regulator that affects the change in reactive power of the control switchgear, not as a function of the transmitted power P * , as follows from law (1), but by the fact that the voltage deviates from the set value. With a positive voltage deviation, the power of the USRT should increase, with a negative deviation, it should decrease. For the stability of the mode, stabilizing signals can be used according to the parameters of the transient process.

В диапазоне изменения мощности ЛЭП в пределах 50-100% ее пропускной способности производится изменение напряжения на линии по законуIn the range of power transmission line changes within 50-100% of its capacity, the voltage on the line is changed according to the law

Figure 00000002
Figure 00000002

где ZС - волновое сопротивление линии (Ом); where Z C - wave impedance of the line (Ohm);

Р - активная мощность линии (МВт) [5].P is the active power of the line (MW) [5].

Если напряжение на линии регулируется по закону (2), то режим передачи натуральной мощности будет сохраняться при любом значении мощности Р, что благоприятно сказывается на распределении напряжения вдоль линии и на уровень потерь активной мощности.If the voltage on the line is regulated according to the law (2), then the transmission mode of natural power will be maintained at any value of power P, which favorably affects the voltage distribution along the line and the level of active power loss.

В режиме холостого хода ЛЭП и нагрузках, не превышающих 50% пропускной способности электропередачи, УШРТ в отправном и приемном узлах поддерживают напряжение на заданном уровне путем поглощения избыточной реактивной мощности, которая генерируется линией. При этом коммутационные аппараты 11 и 15 включены, а 12-14 - отключены. Если нагрузка линий превышает указанную величину, то УШРТ переводится в режим работы вольтодобавочного трансформатора (ВДТ). При этом предполагается, что нагрузка линии равна ее натуральной мощности и ток УШРТ, работающем еще в реакторном режиме, близок к нулю. Для ЛЭП - 500 кВ эта мощность составляет примерно 900 МВт, при которой генерируемая и потребляемая линией мощность равны и не требуется участие УШРТ в регулировании напряжения. В этих условиях производится переключение УШРТ из режима реактора в режим ВДТ.In the idle mode of the power transmission line and loads not exceeding 50% of the transmission capacity of the power transmission line, the control switchgear in the sending and receiving nodes maintain the voltage at a given level by absorbing excess reactive power that is generated by the line. At the same time, switching devices 11 and 15 are turned on, and 12-14 are turned off. If the load of the lines exceeds the specified value, then the USRT is transferred to the operation mode of the boost booster transformer (VDT). It is assumed that the load of the line is equal to its natural power and the current of the UShRT, which is still operating in the reactor mode, is close to zero. For the transmission line - 500 kV, this power is approximately 900 MW, at which the power generated and consumed by the line is equal and does not require the participation of the control switch in voltage regulation. Under these conditions, the USRT is switched from the reactor mode to the VDT mode.

Первоначально производится отключение коммутационного аппарата (КА) 15, при котором сетевая обмотка 7 делится на первую 9 и вторую 10 части (размыкание цепи происходит практически при нулевом токе). Затем включается КА12, шунтируя включенный КА11, после чего отключается КА11. Обе операции протекают при коммутации токов, значительно меньших нагрузочного тока линии.Initially, the switching apparatus (CA) 15 is turned off, in which the network winding 7 is divided into the first 9 and second 10 parts (the circuit is opened almost at zero current). Then KA12 is turned on, bypassing the turned on KA11, after which KA11 is turned off. Both operations occur when switching currents significantly less than the load current of the line.

Следует заметить, что перед включением первой части 9 сетевой обмотки в рассечку линии должны быть включены КА13 и КА14, соединяющие вторую часть 10 сетевой обмотки с выходными зажимами управляющего блока 18. При этом в исходном режиме добавочное напряжение управляющего блока 18, приложенное к обмотке 10, должно быть достаточным для компенсации падения напряжения на первой части 9 сетевой обмотки от нагрузочного тока линии.It should be noted that before turning on the first part 9 of the network winding, KA13 and KA14 should be included in the line cut, connecting the second part 10 of the network winding with the output terminals of the control unit 18. In this case, in the initial mode, the additional voltage of the control unit 18 applied to the winding 10, should be sufficient to compensate for the voltage drop on the first part 9 of the network winding from the load current of the line.

Перевод устройства из режима ВДТ в реакторный осуществляется при снижении нагрузки линии до уровня натуральной мощности при напряжении на ней, равном напряжению шин концевых подстанций. При этом сначала включается КАИ и отключается КА12, затем включается КА15, восстанавливая полный состав сетевой обмотки 7. Операция перевода устройства в реакторный режим завершается отключением КА13 и КА14.The device is switched from the VDT mode to the reactor mode when the line load is reduced to the level of natural power with a voltage on it equal to the voltage of the busbars of the terminal substations. In this case, KAI is first turned on and KA12 is turned off, then KA15 is turned on, restoring the complete composition of the network winding 7. The operation of transferring the device to reactor mode is completed by turning off KA13 and KA14.

Операция с КА для УШРТ передающего и приемного узлов аналогичны несмотря на то, что добавочное напряжение, производимое устройством в этих узлах, противоположно по знаку. При этом в передающем узле дополнительная мощность поступает через устройство (в режиме работы ВДТ) в линию, а в приемном узле - отбирается устройством из линии и поступает на шины вторичного напряжения этого узла.The operation with the spacecraft for the USRT of the transmitting and receiving nodes is similar despite the fact that the additional voltage produced by the device at these nodes is opposite in sign. In this case, in the transmitting node, additional power is supplied through the device (in the operation mode of the RCCB) to the line, and in the receiving node it is taken from the line by the device and supplied to the secondary voltage buses of this node.

В настоящее время на основе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов разработаны контакторы (ключи) с очень высоким быстродействием и практически неограниченным ресурсом работы. При этом становится возможным осуществлять коммутацию силовых цепей за время, не превышающее десяти микросекунд, т.е. практически мгновенно (Электрические и электронные аппараты: Учебник для вузов./Под ред. Ю.К.Розанова. М., Энергоатомиздат, 1998 [6]). Для уменьшения потерь активной мощности в проводящем состоянии полупроводниковых силовых аппаратов могут использоваться гибридные аппараты на основе встречновключенных тиристоров и электромеханических контактов, параллельно соединенных с ними [6]. Учитывая облегченные условия работы КА11 и КА12, когда отключение (включение) аппарата происходит при параллельно с ним включенном (отключенном) положении другого аппарата, в качестве рабочих КА могут использоваться электрические автоматически управляемые аппараты на коммутацию токов, значительно меньших нагрузочного. КА15 работает в условиях разрыва (соединения) цепи при холостом ходе УШРТ. Поэтому и здесь может быть применен электрический аппарат с автоматическим приводом.Currently, on the basis of fully controllable power semiconductor devices, contactors (keys) with very high speed and an almost unlimited resource have been developed. At the same time, it becomes possible to switch power circuits in a time not exceeding ten microseconds, i.e. almost instantly (Electrical and electronic devices: Textbook for high schools. / Under the editorship of Yu.K. Rozanov. M., Energoatomizdat, 1998 [6]). To reduce active power losses in the conducting state of semiconductor power devices, hybrid devices based on interconnected thyristors and electromechanical contacts connected in parallel with them can be used [6]. Considering the facilitated working conditions of KA11 and KA12, when the apparatus is turned off (turned on) when the position of another apparatus is switched on (turned off) in parallel, electric automatically controlled apparatuses can be used as working ACs for switching currents significantly less than load currents. KA15 operates in conditions of breaking (connection) of the circuit at idle USRT. Therefore, an electric apparatus with an automatic drive can also be used here.

Во включенном состоянии КА13 и КА14 пропускают ток IB, который определяется по выражениюIn the on state, KA13 and KA14 pass current I B , which is determined by the expression

IB910·IЛ,I B = ω 9 / ω 10 · I L ,

где ω9, ω10 - число витков первой и второй частей сетевой обмотки 7; where ω 9 , ω 10 - the number of turns of the first and second parts of the network winding 7;

IВ - ток возбуждения обмотки 10; I In - the excitation current of the winding 10;

IЛ - ток линии. I L - line current.

Для реализации КА13 и КА14 могут применяться полностью управляемые силовые полупроводниковые аппараты или гибридные аппараты на основе параллельного включения силовых тиристоров и электромеханических контактов.For the implementation of KA13 and KA14, fully controllable power semiconductor devices or hybrid devices based on the parallel connection of power thyristors and electromechanical contacts can be used.

Управление всеми коммутационными аппаратами осуществляется регулятором режима работы УШРТ 23 (см. фиг.2), выполняющим также функции оптимального регулирования напряжения на линии по законам (1) и (2).Management of all switching devices is carried out by the regulator of the operating mode UShRT 23 (see figure 2), which also performs the functions of optimal regulation of voltage on the line according to the laws (1) and (2).

Изменение реактивной мощности УШРТ на первой стадии процесса регулирования осуществляется путем изменения сопротивления основному магнитному потоку, замыкающемуся в пределах его магнитопровода. Увеличение тока обмотки управления 6, производимого регулированием угла управления полностью управляемых полупроводниковых силовых приборов (тиристоров) блока 17, вызывает вымещение основного магнитного потока из стержня 1, на котором размещены все обмотки, в пространство зазора между обмотками 6 и 7. Последнее ведет к увеличению намагничивающего тока (потребляемой реактивной мощности) УШРТ. Регулирование реактивной мощности производится в соответствии с законом (1).Changing the reactive power of the USRT at the first stage of the regulatory process is carried out by changing the resistance to the main magnetic flux, which closes within its magnetic circuit. The increase in the current of the control winding 6, produced by adjusting the control angle of fully controlled semiconductor power devices (thyristors) of the block 17, causes the main magnetic flux to be displaced from the rod 1, on which all the windings are placed, into the gap space between the windings 6 and 7. The latter leads to an increase in the magnetizing current (consumed reactive power) USRT. Reactive power is regulated in accordance with law (1).

Для повышения пропускной способности электропередачи (при увеличении передаваемой мощности) осуществляется регулирование общего уровня напряжения линии по закону (2). Регулятор (23) вырабатывает управляющее воздействие, поступающее на оконечный каскад (драйвер), который формирует сигналы управления на включение (выключение) полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов блока 18 в цепи регулирования возбуждения (обмотка 10) УШРТ, работающего в режиме ВДТ. Вход блока 18 подключен к шинам вторичного напряжения концевой подстанции, а выход - к обмотке 10 через посредство включенных КА13 и КА14.To increase the transmission capacity (with an increase in the transmitted power), the overall voltage level of the line is regulated according to the law (2). The controller (23) generates a control action applied to the terminal stage (driver), which generates control signals to turn on (turn off) the fully controlled power semiconductor devices of block 18 in the excitation control circuit (winding 10) of the USRT operating in the VDT mode. The input of block 18 is connected to the secondary voltage buses of the terminal substation, and the output to the winding 10 through the included KA13 and KA14.

Максимальная мощность УШРТ в режиме ВДТ определяется величиной регулировочного диапазона на изменение напряжения линии и максимальным значением ее рабочего тока. В реакторном режиме эта мощность определяется значением емкостной мощности, генерируемой линией при напряжении шин конечных узлов.The maximum power of the USRT in the VDT mode is determined by the value of the adjustment range for changing the line voltage and the maximum value of its operating current. In the reactor mode, this power is determined by the value of the capacitive power generated by the line at the bus voltage of the end nodes.

Работа полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов, относящихся к блоку 17, вызывает высшие гармонические в токе обмотки 6. Последнее создает условия для появления высших гармонических в магнитном потоке УШРТ, которые индуцируют высшие гармонические в токе сетевой обмотки 7. Подключение фильтров высших гармонических (3-й, 5-й, 7-й) к компенсационной обмотке 8, расположенной в пространстве между 6 и 7 обмотками, обеспечивает должный уровень подавления гармонических (Александров Г.Н. Подавление высших гармонических в управляемых шунтирующих реакторах трансформаторного типа. Изв. РАН Энергетика, 1999, №3 [7]). При соединении в треугольник компенсационных обмоток трех фаз УШРТ суммарная мощность фильтров не превышает 10% от его мощности [7].The operation of fully controlled power semiconductor devices belonging to block 17 causes higher harmonics in the current of the winding 6. The latter creates the conditions for the appearance of higher harmonics in the magnetic flux of the USRT, which induce higher harmonics in the current of the mains winding 7. Connecting filters of higher harmonic (3rd , 5th, 7th) to the compensation winding 8, located in the space between 6 and 7 windings, provides the proper level of harmonic suppression (Alexandrov G.N. Suppression of higher harmonic in controlled w ntiruyuschih reactors transformer type. Izv. RAN Power 1999, №3 [7]). When connecting the compensation windings of the three phases of the USRT into a triangle, the total power of the filters does not exceed 10% of its power [7].

Работа управляющего блока 18, содержащего полностью управляемые силовые полупроводниковые приборы, может вызвать появление высших гармонических в магнитном потоке УШРТ и, соответственно, в токе вторичной обмотки 9, включенной в рассечку линии. Подключение фильтров высших гармонических (3-й, 5-й, 7-й) к компенсационной обмотке 8, обеспечивает должный уровень подавления гармоник [7].The operation of the control unit 18, containing fully controllable power semiconductor devices, can cause the appearance of higher harmonics in the magnetic flux of the UShRT and, accordingly, in the current of the secondary winding 9 included in the line cut. The connection of higher harmonic filters (3rd, 5th, 7th) to the compensation winding 8 provides the proper level of harmonic suppression [7].

Управляющий током сетевой обмотки блок 17 и регулирующий ток возбуждения блок 18 выполнены на базе полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов (тиристоров) с искусственной коммутацией. В блоке 17 используется фазовое регулирование действующего значения тока. Величина угла управления на открытие (закрытие) силовых полупроводниковых приборов вырабатывается регулятором 23, реализующим закон управления (1) или (2), а также коммутацию аппаратов КА11 - КА15.Block 17, which controls the current of the network winding, and block 18, which controls the field current, are made on the basis of fully controlled artificial semiconductor devices (thyristors). In block 17, phase control of the effective current value is used. The magnitude of the control angle for opening (closing) power semiconductor devices is produced by the regulator 23, which implements the control law (1) or (2), as well as switching devices KA11 - KA15.

Работа УШРТ в режиме ВДТ позволяет повышать напряжение на линии по сравнению с неизменным напряжением на шинах 20 и 21 концевых подстанций. Поэтому на этих подстанциях не требуются распределительные устройства и выключатели на повышенное номинальное напряжение линии. УШРТ подключаются непосредственно к линии (без выключателей), которая соединяется с шинами концевых подстанций через выключатели, выбранные на номинальное напряжение шин (см. фиг.3). Такое техническое решение может значительно снизить стоимость электропередачи. Линия с номинальным напряжением 750 кВ может быть просто «встроена» в сеть с номинальным напряжением 500 кВ за счет использования УШРТ, способных перестраиваться на режим работы ВДТ с добавочным напряжением ΔU=250 кВ. Кроме того, возможно поэтапное изменение пропускной способности электропередачи. На первом этапе линия работает на напряжении 500 кВ и УШРТ по ее концам выполняют функции управляемого реактора (закон регулирования (1)). При необходимости повышения пропускной способности электропередачи УШРТ дополняются системой регулирования возбуждения с диапазоном изменения напряжения ΔU=250 кВ. Линия при такой поэтапной стратегии должна выполняться в габаритах 750 кВ при напряжениях концевых подстанций 500 кВ.The USRT operation in the VDT mode allows increasing the voltage on the line in comparison with the constant voltage on the buses 20 and 21 of the terminal substations. Therefore, at these substations, switchgears and circuit breakers for increased nominal line voltage are not required. USHRT are connected directly to the line (without switches), which is connected to the buses of the terminal substations through switches selected for the rated voltage of the tires (see figure 3). Such a technical solution can significantly reduce the cost of power transmission. A line with a rated voltage of 750 kV can simply be “built-in” into a network with a rated voltage of 500 kV through the use of USRTs that can be tuned to the operating mode of the RCCB with an additional voltage ΔU = 250 kV. In addition, a phased change in transmission capacity is possible. At the first stage, the line operates at a voltage of 500 kV and the USRT at its ends perform the functions of a controlled reactor (regulation law (1)). If it is necessary to increase the transmission capacity of the electric power transmission devices, they are supplemented by an excitation control system with a voltage variation range ΔU = 250 kV. The line with such a phased strategy should be performed in dimensions of 750 kV at a voltage of terminal substations of 500 kV.

Предлагаемое устройство позволяет осуществить оптимальное управление сверхдальней ЛЭП на основе новой технологии, которая предусматривает в зависимости от нагрузки электропередачи вести режим с поддержанием постоянства напряжения на линии либо его изменение в функции передаваемой мощности. Последнее обеспечивает передачу по линии натуральной мощности при любой нагрузке.The proposed device allows optimal control of ultra-long power lines based on new technology, which provides, depending on the load of the transmission, to conduct a mode with maintaining a constant voltage on the line or changing it in the function of the transmitted power. The latter provides transmission over the natural power line at any load.

Такая технология управления при включении предлагаемого УШРТ по концам линии позволяет:Such a control technology when turning on the proposed USHRT at the ends of the line allows:

- передачу энергии по сверхдальней линии без промежуточных устройств компенсации реактивной мощности и с минимальными потерями;- energy transmission over an ultra-long line without intermediate reactive power compensation devices and with minimal losses;

- "встраивать" в существующую системообразующую сеть линии повышенного напряжения (пропускной способности) без сооружения на подстанциях распредустройств на это напряжение;- "embed" in the existing system-forming network lines of increased voltage (bandwidth) without the construction of switchgears at substations for this voltage;

- осуществить более гибкое управление нормальными и послеаварийными режимами электропередач благодаря высокому быстродействию и расширенному диапазону регулирования.- to carry out more flexible control of normal and post-emergency power transmission modes due to high speed and extended regulation range.

Claims (3)

1. Управляемый шунтирующий реактор-трансформатор, содержащий магнитопровод с основным стержнем, ярмами, двумя боковыми ярмами, размещенные на основном стержне, сетевую обмотку, состоящую из двух частей, имеющих внешние выводы крайних узлов и соединенных последовательно, первая из которых включена в фазное напряжение линии электропередачи, компенсационную обмотку, обмотку управления, подключенную к управляющему током сетевой обмотки блоку, отличающийся тем, что в него введен управляющий током возбуждения блок, внешние выводы крайних узлов частей сетевой обмотки соединены через коммутационные аппараты, первой части - с шинами концевой подстанции, второй части - с управляющим током возбуждения блоком, необходимые для переключения устройства в режим вольтодобавочного трансформатора, при котором первая часть обмотки включается в рассечку линии, вторая часть - на управляющий током возбуждения блок, при этом для разделения частей сетевой обмотки внешние выводы конца первой и начала второй частей соединены посредством коммутационного аппарата, причем управление всеми коммутационными аппаратами производится регулятором режима работы реактора-трансформатора, осуществляющего оптимальное регулирование напряжения на линии электропередачи.1. A controlled shunt reactor-transformer containing a magnetic circuit with a main rod, yokes, two side yokes located on the main rod, a network winding consisting of two parts having external terminals of the outer nodes and connected in series, the first of which is included in the phase voltage of the line power transmission, compensation winding, control winding connected to the control current of the network winding unit, characterized in that it includes a control unit of the excitation current, external terminals of the extreme nodes The parts of the network winding are connected through switching devices, the first part is connected to the busbars of the terminal substation, the second part is connected to the excitation control unit, which are necessary for switching the device to the boost voltage transformer mode, in which the first part of the winding is connected to the line cut, the second part to the control the excitation current block, while for the separation of the parts of the network winding, the external terminals of the end of the first and the beginning of the second part are connected by means of a switching device, and control of all , Gravitational apparatus produced regulator mode-transformer reactor performing optimum control voltage on the power line. 2. Управляемый шунтирующий реактор-трансформатор по п.1, отличающийся тем, что все коммутационные аппараты и управляющие током сетевой обмотки и током возбуждения блоки устройства выполнены на полностью управляемых силовых полупроводниковых приборах, а коммутационные аппараты первой части сетевой обмотки соединены с шинами концевой подстанции посредством высоковольтного выключателя.2. The controlled shunt reactor-transformer according to claim 1, characterized in that all switching devices and controlling the current of the network winding and the excitation current of the device blocks are made on fully controllable power semiconductor devices, and the switching devices of the first part of the network winding are connected to the buses of the terminal substation by high voltage circuit breaker. 3. Управляемый шунтирующий реактор-трансформатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что обмотка управления охватывает основной стержень, а компенсационная обмотка расположена в пространстве между сетевой обмоткой и обмоткой управления, причем к компенсационной обмотке подключены фильтры подавления высших гармонических составляющих. 3. The controlled shunt reactor-transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the control winding covers the main rod, and the compensation winding is located in the space between the network winding and the control winding, and filters for suppressing higher harmonic components are connected to the compensation winding.
RU2007128284/09A 2007-07-23 2007-07-23 Controllable shunting reactor transformer RU2360316C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007128284/09A RU2360316C2 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Controllable shunting reactor transformer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007128284/09A RU2360316C2 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Controllable shunting reactor transformer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007128284A RU2007128284A (en) 2009-01-27
RU2360316C2 true RU2360316C2 (en) 2009-06-27

Family

ID=40543761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007128284/09A RU2360316C2 (en) 2007-07-23 2007-07-23 Controllable shunting reactor transformer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2360316C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478236C1 (en) * 2011-09-07 2013-03-27 Брянцев Михаил Александрович Controlled shunting reactor-transformer
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
RU2576630C2 (en) * 2013-05-08 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМ СО РАН) Controlled magnetic biased transformer
RU2653514C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-10 Илья Николаевич Джус Method of disconnecting the controlled shunt reactor
RU2706719C1 (en) * 2019-01-28 2019-11-20 Илья Николаевич Джус Device for controlling two reactors (versions)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478236C1 (en) * 2011-09-07 2013-03-27 Брянцев Михаил Александрович Controlled shunting reactor-transformer
RU2576630C2 (en) * 2013-05-08 2016-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭМ СО РАН) Controlled magnetic biased transformer
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
RU2653514C1 (en) * 2017-06-07 2018-05-10 Илья Николаевич Джус Method of disconnecting the controlled shunt reactor
RU2706719C1 (en) * 2019-01-28 2019-11-20 Илья Николаевич Джус Device for controlling two reactors (versions)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007128284A (en) 2009-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1565975B1 (en) A device and a method for control of power flow in a transmission line
RU2393608C2 (en) Device and method of power flow control in transmission line
RU2297062C2 (en) Control shutting reactor-autotransformer
EP1882216A2 (en) Multi-level active filter
RU2360316C2 (en) Controllable shunting reactor transformer
CN110126682B (en) Bilateral power supply method for electrified railway
US20050174127A1 (en) Circuit component and transformer device with controllable impedance and with systems equipped with such devices
CA2909782A1 (en) Dynamic power flow controllers
CA2199298C (en) Methods of enhancing capacity of transformer equipment and of power flow control using phase-shifting transformers and series impedances in parallel arrangements
RU2352010C2 (en) Adjustable autotransformation reactor
RU2622890C1 (en) Method for switching-on, switching-off and regulating voltage of transformer substation
EP1456728B1 (en) Device with controllable impedance
RU2585007C1 (en) Device for control of reactive power of electric network (versions)
CN208013316U (en) frequency converter test platform
CN115173422B (en) Interconnection type power supply transformer and regulation and control method thereof
RU2025018C1 (en) Method of control over mode of power transmission
EP2736140B1 (en) Adjustable reactive power compensator for power networks
US11159091B2 (en) Stackable isolated voltage optimization module
CN201230299Y (en) Combination type multi-stage loaded capacity regulating box type transformer plant
RU2308779C2 (en) Controlled reactor-autotransformer
RU2263991C2 (en) Controlled reactor-autotransformer
KR101401210B1 (en) Controlling system for multi level inverter and controlling method for the same
Toledo et al. Power flow control in city center infeed
RU2025019C1 (en) Method of control over mode of power transmission
NO324259B1 (en) Stabilization winding for MVB in TN and TT networks

Legal Events

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

Effective date: 20100724

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120610

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

Effective date: 20140724