RU2734394C1 - Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием - Google Patents

Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием Download PDF

Info

Publication number
RU2734394C1
RU2734394C1 RU2020104450A RU2020104450A RU2734394C1 RU 2734394 C1 RU2734394 C1 RU 2734394C1 RU 2020104450 A RU2020104450 A RU 2020104450A RU 2020104450 A RU2020104450 A RU 2020104450A RU 2734394 C1 RU2734394 C1 RU 2734394C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
windings
winding
primary winding
parts
Prior art date
Application number
RU2020104450A
Other languages
English (en)
Inventor
Ильдар Равильевич Баязитов
Алексей Александрович Кузьмин
Вячеслав Германович Медведев
Евгений Михайлович Петров
Михаил Иванович Петров
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "НИР Энерго"
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 Общество с ограниченной ответственностью "НИР Энерго" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "НИР Энерго"
Priority to RU2020104450A priority Critical patent/RU2734394C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2734394C1 publication Critical patent/RU2734394C1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F29/00Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00
    • H01F29/14Variable transformers or inductances not covered by group H01F21/00 with variable magnetic bias
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электротехнике, к силовому оборудованию компенсации емкостных токов замыкания на землю в электрических сетях среднего напряжения. Технический результат заключается в повышении компенсации емкостных токов, точности настройки контура нулевой последовательности сети, надежности и энергоэффективности, в снижении уровня высших гармонических составляющих в токе замыкания на землю. Реактор дугогасящий заземляющий с конденсаторным регулированием рабочего тока содержит обмотки, расположенные на стержнях стержневого или бронестержневого магнитопровода с немагнитными зазорами. Он снабжен регулируемыми нагрузочными элементами Сн и Rн, соединенными параллельно и подключенными к вторичной обмотке реактора. Его первичная обмотка подключена к нейтрали электрической сети, а вторичная обмотка установлена между частями первичной обмотки. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, электрооборудованию компенсации емкостных токов замыкания в электрических сетях среднего напряжения.
Защита электрических распределительных сетей 6-35 кВ посредством компенсации емкостных токов замыкания на землю осуществляется устройствами дугогашения на основе линейных управляемых катушек - дугогасящих реакторов (ДГР). Главными требованиями для оборудования данного класса являются управляемость, т.е. возможность регулирования индуктивного сопротивления и неизменность индуктивного сопротивления от приложенного напряжения для любого, ранее фиксированного его значения. Первый параметр - кратность регулирования индуктивного сопротивления (рабочего тока) должна быть не меньше 10 в связи с возможными значительными изменениями емкостного тока замыкания вследствие изменения конфигурации сети. Второй параметр определяется линейностью вольтамперной характеристики катушки, которая не должна иметь отклонение выше 1% при номинальном значении фазного напряжения сети [1]. Описание касается однофазных ДГР, подключаемых к нейтрали электрической сети или искусственно созданной ее нейтрали посредством специального трансформаторного устройства, обладающего малым сопротивлением токам нулевой последовательности [2].
Целью изобретения является повышение эксплуатационных характеристик дугогасящего реактора - линейности вольтамперных характеристик при повышенной кратности регулирования рабочего тока для обеспечения точности компенсации тока замыкания на землю в распределительных сетях, снижения уровня высших гармонических составляющих, потерь в реакторе и повышение надежности.
Известны дугогасящие реакторы с плавным регулированием рабочего тока изменением немагнитного зазора, в которых, с целью повышения линейности вольтамперных характеристик, снижения потерь в активной части, в отличие от имеющих широкое распространение ДГР плунжерного типа РДМР, РЗДПОМ, применено разделение регулируемого воздушного зазора стержня, на котором располагаются рабочие обмотки реактора, на две части [3, 4]. Несомненным достоинством аппаратов приведенной конструкции являются пониженные потери в активной части, в том числе, и за счет меньшего суммарного зазора в сердечнике по сравнению с реакторами с одним регулируемым зазором.
В дугогасящих реакторах регулированием рабочего тока изменением магнитного состояния частей магнитопровода посредством их подмагничивания, взятые в качестве прототипа, с целью повышения линейности вольтамперных характеристик, включают немагнитные зазоры, распределенные по длине стержня, на которых располагаются обмотки реактора.
Частые отказы исполнительного механизма (заклинивания сердечника, отказ конечных выключателей), повышенные потери в области максимальных токов плунжерных ДГР и малая кратность регулирования рабочего тока, повышенные потери в активной части, в том числе в нормальном режиме работы электрической сети, обусловленные постоянным потреблением энергии катушкой подмагничивания реакторов типа, снижают эффективность эксплуатации систем компенсации и ограничивают в применении указанные реакторы в электросетевом комплексе.
Имеются в эксплуатации ДГР ступенчатого регулирования индуктивного тока, взятые в качестве второго прототипа, конструктивно выполненные в двухстержневом исполнении серий ЗРОМ, РЗДСОМ. Обмотки реакторов выполнены на стержнях, имеющих немагнитные зазоры. Основные недостатки реакторов данного типа - малая кратность регулирования рабочего тока и большая разница токов между смежными ступенями переключателя ответвлений рабочей обмотки, а также невозможность организации автоматического регулирования тока компенсации.
Принцип регулирования тока дугогасящего аппарата посредством подключения к его вторичной обмотке конденсаторной установки регулируемой мощности [5], рассматриваемого в качестве основного прототипа, имеет, кроме преимуществ, выраженных достаточно малым временем настройки контура нулевой последовательности, обусловленного быстротой коммутации электромеханических реле и особенностями алгоритма управления ими в нормальном режиме работы сети, и недостатки, свойственные только этому виду ДГР. Применительно к дугогасящим реакторам с конденсаторным регулированием РДСК и РДМК и их модификаций, эксплуатируемых в электрических сетях России, кроме недостатков как, значительные токи вторичных обмоток, достигающих единицы кА, потребность в дорогостоящих коммутационных аппаратах для управления конденсаторами, относятся: выраженная нелинейность вольтамперных характеристик в верхней части, зависящая от степени загрузки вторичной обмотки; слабая электромагнитная связь между первичной и вторичной обмотками; повышенное (до величины фазного) напряжение между указанными обмотками в режимах однофазных замыканий на землю.
Известно, что дугогасящие реакторы однофазного исполнения с распределенными зазорами на стержнях магнитопровода выпускаются двух видов - броневой, с центральным стержнем, и двухстержневой, с зазорами, на которых располагаются обмотки. Причем, первичная и вторичная обмотки имеют одинаковую мощность - этим определяется возможность реализации требуемой руководящими документами [1] величина кратности регулирования тока ДГР. В упомянутых реакторах вторичная обмотка располагается поверх первичной обмотки, а между указанными обмотками устанавливается изоляционный слой с каналами для обеспечения электрической изоляции между обмотками и отвода тепла от них. Отраженные в требованиях [1] по обеспечению точности настройки КНП электрической сети дугогасящими реакторами во всем диапазоне кратности регулирования в режимах однофазного замыкания на землю по установленному значению расстройки в нормальном режиме работы сети, возможно только при условии обеспечения линейности вольтамперных характеристик ДГР с отклонением не выше значения, указанного в [1, 6], при изменениях его тока от минимального до максимального значения.
Однако, при изменении тока ДГР в процессе настройки на резонансный режим компенсации, меняется соотношение между токами первичной и вторичной обмоток в диапазоне:
Figure 00000001
,
где I L0, I Lmax, I Cvar, токи ДГР для режима настройки, максимальный ток реактора, а также емкостный ток вторичной обмотки, соответствующий установленной настройке, kT - соотношение между напряжениями первичной и вторичной обмоток. Коэффициент трансформации kT не является фиксированной величиной и зависит от нагрузки во вторичной обмотке. Причем, чем хуже электромагнитная связь между обмотками, тем более выражено отклонение kT от идеальной. При такой компоновке обмоток реактора меняется распределение магнитного потока в сердечнике, в окне магнитопровода, в обмотках. Последнее приводит к повышенным потерям в стали, особенно в вкладышах и приводит к их перегреву.
С целью достижения указанных недостатков предлагается вторичную обмотку установить между частями первичной обмотки. Это позволит повысить электромагнитную связь между обмотками и снизить величину напряжения короткого замыкания реактора. Лучший результат можно получить чередованием частей первичной обмотки, соединенных последовательно и параллельно соединенным частям вторичной обмотки. При этом регулируемая нагрузка (дополнительный источник) подключается к выводам вторичной обмотки. С целью улучшения характеристик реактора посредством выравнивания э.д.с. витков, вторичную обмотку, расположенную между частями (внутри) первичной обмотки, выполнить из проводника ленточной формы шириной, равной ширине намотки обмоток реактора. Расположение вторичной обмотки между частями рабочей обмотки уменьшает рабочее напряжение меду этими обмотками в два раза, с величины фазного, до 0,5 его значения. Положительными факторами кроме указанного выше обстоятельства, являются: применение межобмоточной изоляции на меньшее напряжение и меньшей толщины изолирующих и теплоотводящих каналов; снижение активных потерь во вторичной обмотке за счет снижения диаметра обмотки на величину
Figure 00000002
,
где
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
и
Figure 00000006
- величина тока, сопротивление вторичной обмотки, а также диаметр этой обмотки при его наружном и внутреннем расположении.
Повысить электромагнитную связь между обмотками и отказаться от разделения первичной и вторичной обмоток по расположению относительно стержня магнитопровода возможно применением в качестве обмоток многожильного изолированного кабеля (литцендрата). В этом случае часть витков упомянутого кабеля, соединяется последовательно согласованно и образует первичную обмотку, а другая часть, соединенная параллельно - вторичную обмотку. При этом кабель может иметь жилы разного сечения, например, одной большого сечения для вторичной обмотки и несколько жил меньшего для первичной обмотки.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что предложенный дугогасящий реактор для компенсации емкостных токов замыкания на землю при его реализации обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в точности настройки контура нулевой последовательности сети, повышении эффективности эксплуатации в целом за счет уменьшения потерь, обусловленных снижением уровня высших гармонических составляющих и активных потерь в обмотке, повышении надежности в эксплуатации.
На фиг. 1-4 активные части дугогасящих реакторов бронестержневой (фиг. 1, фиг. 3) и стержневой (фиг.2, фиг.4) конструкций. Первичные обмотки выведены к клеммам “А”» и “X”, а вторичные, к которым подключаются нагрузочные элементы СН и RH. На фигурах вторичная обмотка, установленная между частями первичной обмотки, изолирована от частей первично изолирующими каналами. При таком расположении электромагнитная связь между обмотками значительно повышается. В реакторах стержневой конструкции рабочие - первичная и вторичная обмотки разделены на две одинаковые части. Части первичной “А1.1”-“X1.1” и “А1.2”-“X1.2”, а также вторичной “а1.1”-“х1.1” и “а1.2”-“х1.2” могут иметь как последовательное, так и параллельное соединение. Важно учесть, что при параллельном соединении частей первичной обмотки общая индуктивность в два раза меньше индуктивности части катушки, намотанной на одной из стержней, а при последовательном - индуктивности складываются и образуют катушку в два раза большим индуктивным сопротивлением.
Управления компенсацией емкостных токов в режимах однофазных замыканий на землю посредством регулируемых конденсаторных установок затруднено и часто невозможно из-за перегрузок коммутационных аппаратов по току и напряжению в моменты переключений и создаваемых ими помех. В тоже время, эффективность компенсации определяется и способностью системы компенсации емкостных токов создать условия для самопогасания электрической дуги. В связи с незначительностью изменения емкостных токов в режимах замыкания на землю нет необходимости в регулировании тока в широком диапазоне. В данном случае предложено регулировать индуктивный ток посредством частичного подмагничивания сердечника - изменения магнитного его состояния. Для этого в верхней и (или) нижней части магнитопровода (фиг. 3, фиг. 4) устанавливаются катушки подмагничивания, рассчитанные на регулирование тока реактора на (15-20)%. Катушки питаются от управляемого автоматикой ДГР источника постоянного напряжения.
Существенного улучшения линейности вольтамперных характеристик, при правильном подборе величины индукции в сердечнике, можно добиться использованием в качестве намоточного провода изолированного многожильного кабеля, которым, при соответствующем соединении жил (фиг. 5), реализуются гальванически развязанные катушки с высокой электромагнитной связью разного уровня напряжения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Реакторы заземляющие дугогасящие 6-35 кВ. Общие технические требования. Стандарт организации ПАО «Россети» СТО 34.01-3.2-008-2017 / М.: ПАО «Россети». - 2017. - 22 с.
2. Р. Вильгейм, М. Уотерс. Заземление нейтрали в высоковольтных системах / М.: ГЭИ. - 1959. - 416 с.
3. Пат. на изобретение № 2663202 РФ, МПК H01F 29/10, СПК H01F 29/10. Дугогасящий реактор с регулируемыми зазорами / М.И. Петров; патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью НИР «Энерго» (ООО НИР «Энерго»). - №2016152425; заявл. 28.12.2016; опубл. 02.08.2018, Бюл. № 22. - 7 с.
4. Пат. на изобретение № 2663538 РФ, МПК H01F 29/14, СПК H01F 29/14. Дугогасящий реактор с регулируемыми распределенными зазорами РДМРР / М.И. Петров; Е.В. Маршутин, Е.В. Архипов, И.Н. Степанов, А.А. Кузьмин, патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью НИР «Энерго» (ООО НИР «Энерго»). - №2016152430; заявл. 28.12.2016; опубл. 07.08.2018, Бюл. № 22. - 8 с.
5. Соловьёв, И.В. Дугогасящие реакторы с конденсаторным регулированием индуктивности / А.В. Булычев, И.В. Соловьёв, В.Н. Козлов, Н.О. Салмин // Релейная защита и автоматизация, 2015. - № 04 (21). - С. 56-59.
6. Брыкин В. Системы компенсации емкостного тока замыкания на землю. Соответствие требованиям нормативных документов /В. Брыкин, Н. Дроздов, Ю. Корчмарик // Новости Электро Техники. - №4 (112). - 2018. - с. 38-41.
7. Забудский Е.И. Совмещенные регулируемые электромагнитные регуляторы / Монография. М.: ФГОУ ВПО МГАУ, Энергоатомиздат. - 2003. - 436 с.

Claims (7)

1. Реактор дугогасящий заземляющий с конденсаторным регулированием рабочего тока, обмотки которого расположены на стержнях стержневого или бронестержневого магнитопровода с немагнитными зазорами, отличающийся тем, что он снабжен регулируемыми нагрузочными элементами Сн и Rн, соединенными параллельно и подключенными к вторичной обмотке реактора, а его первичная обмотка подключена к нейтрали электрической сети, а вторичная обмотка установлена между частями первичной обмотки.
2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что он имеет несколько вторичных обмоток.
3. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что вторичная обмотка выполнена из ленточного проводника шириной, равной высоте обмоток реактора.
4. Реактор по п. 1, отличающиеся тем, что части первичной обмотки соединены последовательно и чередуются параллельно соединенными частями вторичной обмотки.
5. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что первичная и вторичная обмотки выполнены многожильным кабелем (литцендратом), части жил которого, соединенные последовательно согласованно, образует первичную обмотку, а другие части жил, соединенные параллельно согласованно – вторичную обмотку.
6. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что первичной обмоткой являются последовательно соединенные жилы кабеля меньшего сечения, а вторичной – оболочка кабеля или центральная жила сечением, равным или меньшим суммарного сечения жил, образующих первичную обмотку.
7. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что в окнах в верхнем и/или нижнем ярем установлены дополнительные обмотки подмагничивания магнитопровода, включенные последовательно встречно друг с другом.
RU2020104450A 2020-01-31 2020-01-31 Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием RU2734394C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020104450A RU2734394C1 (ru) 2020-01-31 2020-01-31 Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020104450A RU2734394C1 (ru) 2020-01-31 2020-01-31 Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2734394C1 true RU2734394C1 (ru) 2020-10-15

Family

ID=72940468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020104450A RU2734394C1 (ru) 2020-01-31 2020-01-31 Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2734394C1 (ru)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU828226A1 (ru) * 1979-07-10 1981-05-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красно-Го Знамени Государственный Университетимени 300-Летия Воссоединения Украиныс Россией Импульсный трансформатор
SU1718324A1 (ru) * 1990-02-26 1992-03-07 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Устройство дл плавнорегулируемой компенсации емкостных токов
CN1591711A (zh) * 2003-08-30 2005-03-09 薛建仁 旋转铁芯式可调电抗器
RU2330366C1 (ru) * 2007-04-02 2008-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Способ настройки резонансного заземления нейтрали трехфазных электрических сетей переменного тока
RU2410814C2 (ru) * 2005-04-21 2011-01-27 Свидиш Ньютрал АБ Индуктивное устройство
RU166393U1 (ru) * 2015-12-31 2016-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Внедренческое предприятие "Наука, техника, бизнес в энергетике" Устройство для возбуждения нейтрали электрической сети, заземлённой через дугогасящий реактор
RU2655670C2 (ru) * 2016-10-24 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") Способ автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю в сети с дугогасящим реактором в нейтрали
RU2663538C2 (ru) * 2016-12-28 2018-08-07 Общество с ограниченной ответственностью "НИР Энерго" Дугогасящий реактор с регулируемыми распределенными зазорами РДМРР

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU828226A1 (ru) * 1979-07-10 1981-05-07 Днепропетровский Ордена Трудового Красно-Го Знамени Государственный Университетимени 300-Летия Воссоединения Украиныс Россией Импульсный трансформатор
SU1718324A1 (ru) * 1990-02-26 1992-03-07 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Устройство дл плавнорегулируемой компенсации емкостных токов
CN1591711A (zh) * 2003-08-30 2005-03-09 薛建仁 旋转铁芯式可调电抗器
RU2410814C2 (ru) * 2005-04-21 2011-01-27 Свидиш Ньютрал АБ Индуктивное устройство
RU2330366C1 (ru) * 2007-04-02 2008-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) Способ настройки резонансного заземления нейтрали трехфазных электрических сетей переменного тока
RU166393U1 (ru) * 2015-12-31 2016-11-20 Общество с ограниченной ответственностью Внедренческое предприятие "Наука, техника, бизнес в энергетике" Устройство для возбуждения нейтрали электрической сети, заземлённой через дугогасящий реактор
RU2655670C2 (ru) * 2016-10-24 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "НПП Бреслер" (ООО "НПП Бреслер") Способ автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю в сети с дугогасящим реактором в нейтрали
RU2663538C2 (ru) * 2016-12-28 2018-08-07 Общество с ограниченной ответственностью "НИР Энерго" Дугогасящий реактор с регулируемыми распределенными зазорами РДМРР

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070053170A (ko) 평면 고전압 변압기장치
Park et al. 5m-off-long-distance inductive power transfer system using optimum shaped dipole coils
US11087913B2 (en) Transformer system
AU2987897A (en) Device and method relating to protection of an object against overcurrents comprising overcurrent reduction and current limitation
EP1008219A1 (en) Device and method relating to protection of an object against over-currents comprising over-current reduction
RU2691450C1 (ru) Сглаживающе-токоограничивающий реактор фильтр-устройства железнодорожной тяговой подстанции
AU9554198A (en) Flux control for high power static electromagnetic devices
RU2734394C1 (ru) Реактор заземляющий дугогасящий с немагнитными зазорами РДМК, РДСК с конденсаторным регулированием
RU198869U1 (ru) Реактор заземляющий дугогасящий с распределенными немагнитными зазорами РДМК, РДСК регулированием по вторичной обмотке
US5821496A (en) Method of controlling transient recovery voltage and gas insulation switch gear using the same
US20150170821A1 (en) Transformer
US9583252B2 (en) Transformer
RU183180U1 (ru) Устройство для автоматической компенсации тока однофазного замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью
Sonagra et al. Controlled switching of non-coupled & coupled reactor for re-ignition free de-energization operation
WO2009096816A1 (ru) Управляемый реактор трансформаторного типа
WO2012016586A1 (en) A core
RU165572U1 (ru) Дугогасящий реактор
US20220102068A1 (en) Arc suppression coil and method for grounding
RU213924U1 (ru) Трансформатор со сниженным значением намагничивающего тока при работе под нагрузкой
SU1644290A1 (ru) Дугогас щее устройство дл компенсации емкостных токов однофазного замыкани
CN109074950B (zh) 具有调节绕组群的高压电气设备
RU165627U1 (ru) Дугогасящий реактор
Hackl et al. Switching overvoltages caused by shunt reactor switching and mitigation methods
Parikh et al. Challenges and Field Experience on Controlled Switching of EHV Circuit Breakers for Special Applications including Renewable Grid Integration
CA3058718C (en) Interleaved secondary windings arrangement for single phase transformers