RU27969U1

RU27969U1 - Управляемый шунтирующий реактор

Info

Publication number: RU27969U1
Application number: RU2002128836/20U
Authority: RU
Inventors: Г.Н. Александров
Original assignee: Александров Георгий Николаевич
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2003-02-27

Abstract

1. Управляемый шунтирующий реактор, содержащий замкнутый магнитопровод без воздушных зазоров, коаксиально расположенные сетевую обмотку, обмотку управления и компенсационную обмотку, размещенную между ними, управляемые блоки, устройства ограничения высших гармонических в токе реактора, в котором торцевые части обмоток сверху и снизу прикрыты магнитными шунтами, отличающийся тем, что сверху и снизу прикрыто и межобмоточное пространство секторными шунтами, улавливающими магнитный поток рассеяния и направляющими его к ярмам магнитопровода, при этом суммарное сечение магнитопровода превышает сечение стержней магнитопровода и выбрано из условиягде ∑F- суммарное сечение ярем магнитопровода, F- сечение стержней магнитопровода, a- толщина сетевой обмотки, а- толщина обмотки управления, a- толщина зазора между сетевой обмоткой и обмоткой управления.2. Управляемый шунтирующий реактор по п.1, отличающийся тем, что устройства ограничения высших гармонических выполнены в виде последовательно соединенных конденсатора и индуктивной катушки, индуктивность которой не зависит от тока через нее.3. Управляемый шунтирующий реактор по п. 1, отличающийся тем, что к компенсационной обмотке подключен конденсатор для обеспечения емкостного тока через сетевую обмотку при разомкнутой обмотке управления.

Description

i2002128836

Управляемый шунтирующий реактор.

Полезная модель относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в качестве регулируемого сопротивления, в частности в качестве статряеского компенсатора избыточной реактивной мощности в электрических сетях.

Известен управляемый реактор для регулируемого потребления избыточной реактивной мощности, обмотка управления которого разделена на ряд секций, управляемых порознь. Кроме усложнения конструкции обмотки управления этот реактор имеет большое число витков, усложняющих конструкцию реактора, и имеет высокую плотность изоляционных выводов на крыщке бака изолятора. (Патент Российской Федерации № 2065654, МПК: П01 F 29/02, 1996г.).

Известен управляемый щунтирующий реактор, содержащий магшггопровод без воздущных зазоров, основную обмотку, управляющую обмотку, управляемые блоки, торцевые части обмоток реактора сверху и снизу прикрыты магнитными щунтами, а компенсационная обмотка расположена между основной обмоткой и управляющей обмоткой (см. заявку № WO 97/20328 А1, П01Р 37/00, 1997, с.З, С.7 абз.З, с.9 абз.З, с.Ю абз.2 снизу, с.12 абз.1, с.13 абз.2, фиг. 1-6, всего 29 стр., прототип).

Недостатками прототипа являются высокий уровень гармонических (5°, 7° и др..) в токе реактора, сложность пофазного управления реактором, повыщенный расход электротехнической стали, потери мощности из-за высоких полей рассеяния.

Данная полезная модель устраняет указанные недостатки.

шншипиш

: ; 2 о n z .11 -в

обеспечение возможности пофазного управления реактором, снижение расхода электротехнической стали, уменьшение времени отклика реактора до 10 мсек., компактность, снижение полей рассеяния магнитного поля.

Технический результат достигается тем, что в зшравляющем шунтирующем реакторе, содержаш;ем замкнутый магнитопровод без воздушных зазоров, коаксиально расположенные сетевую обмотку, обмотку управления и компенсационную обмотку, размешенную между ними, управляемые блоки, торцевые части обмоток реактора сверху и снизу прикрыты магнитными шунтами, сверху и снизу прикрыто и межобмоточное пространство секторными пинтами, улавливаюпщми магнитный поток рассеяния и направляюш;ими его к ярмам магнитопровода, суммарное сечение магнитопровода превышает сечение стержней магнитопровода и выбрано из условия:

VF «i2+-V ,з где:

F«i+ut,

™«12+

3 F, - суммарное сечение ярем магнитопровода, F

сечение стержней магнитопровода, ai - толпщна сетевой обмотки, а2 - толщина обмотки управления, - толщина зазора между сетевой обмоткой и обмоткой управления. Устройства ограничения высших гармонических выполнены в виде последовательно соединённых конденсатора и индуктивной катушки, индуктивность которой не зависит от тока через неё. К компенсационной обмотке подключён конденсатор для обеспечения емкостного тока через сетевую обмотку при разомкнутой обмотке управления. Сущность полезной модели поясняется на фигурах.

Фиг. 1 - принципиальная электрическая схема управляющего шунтирующего реактора, где: 1 - сетевая обмотка, 2 компенсационная обмотка, 3 - обмотка зотравления 4 - тиристорный

а,+а.

I

блок управления, 5 - дроссель фильтра третьей гармоники, 6 конденсатор фильтра третьей гармоники, 7,8,9 - конденсаторы фильтров 5°, 7° 1Г гармоник, 10,11,12 - дроссели фильтров 5, 7°, 11° гармоник, 13 - вакуумный выключатель, 14 - конденсатор, 15 - вакуумный выключатель (аварийный).

Фиг. 2- схема расположения обмоток магнитопровода где: 1 - сетевая обмотка, 2 - компенсациокиая обмотка, 3 - обмотка управления, 16 - стержень магнитопровода, 17 - ярмо, 18 магнитный шунт.

На фиг.З - показан фрагмент расположения шунта в реакторе, где 17- схематичное изображение ярма, 16 - схематичное изображение стержня, 18- магнитный шунт.

На фиг. 4- схематично изображен поперечный разрез реактора для иллюстрации пластинчато-секторного исполнения магнитного oiyKia, где 17- схематичное изображение ярма, 16 - схематичное изображение стержня, 18 - магнитный шунт.

Устройство работает следуюшдм образом.

Если в качестве управляющего ключа использован тиристорный блок 4 (фиг.1), основное изменение тока в сетевой обмотке 1 реактора осзпществляется путём изменения угла зажигания тиристоров. При полностью запертых тиристорах блока 4 ток в сетевой обмотке 1 минимальный. При полностью проводящих тиристорах блока 4 ток в сетевой обмотке 1 максимальный индуктивный. При подключении к компенсационной обмотке 2 конденсатора 14 ток в сетевой обмотке 1 при запертых тиристорах блока 4 максимальный ёмкостной. При отпирании тиристоров блока 4 на огранргченное время ёмкостной ток в сетевой обмотке 1 уменьшается до нуля и затем при увеличении времени горения тиристоров блока 4 ток увеличивается до номинального индуктивного тока. При времени неполного горения тиристоров

.iic(c4i.%%i34

блока 4 в токе обмотки управления 3 возникают высшие гармонические. Для их гашения используется компенсационная обмотка 2, расположенная между основной обмоткой 1 и обмоткой управления 3. Компенсационные обмотки 2 трёх фаз соедашены в треугольник, что практически обеспечивает компенсацию 3-ей гармонической в сетевой обмотке 1. Для компенсации 5°, 7°, 11° гармонических используются фильтры, состояпще из последовательного соединения дросселя с фиксированной индуктивностью и конденсатора. Дроссели 10,11,12 и соответственно конденсаторы 7,8,9 являются парами, составляюпщми фильтр соответственно для 5°, 7°, 11° гармоник. При необходимости кратковременного увеличения тока в сетевой обмотке 1 сверх номинального (например, на время переходного процесса после коммутации линейного выключателя для ограничения перенапряжений) необходимо замкнуть компенсационную обмотку 2 вакуумным вьпопочателем 13, что приводит к уменьшению индуктивного сопротивления реактора на 25 -ь 40 %.

Параметры всех фильтров, состоящих из конденсаторов 7,8,9 и дросселей 10,11,12, выбираются из соотношения:

i-j;7 72-177-(1),

KfoC/.к со Сд.

где k - номер высшей гармонической.

В этом случае высшие гармонические в токе обмотки управления 3, коммутируемой тиристорным блоком 4, индуктируют в компенсационной обмотке 2, короткозамкнутой для каждой из нечетных гармоник фильтрами, противо - э.д.с. и соответственно ток и магнитный поток противоположного направления. В результате высшие гармонические в магнитном потоке реактора отсутствуют. Соответственно отсутствуют высшие гармонические в токе сетевой обмотки 1 реактора.

При замкнутой обмотке управления 3 магнитный поток вытесняется из стержней магнитопровода 16 в пространство между сетевой обмоткой 1 и обмоткой управления 3 и частично в пространство, занимаемое этими обмотками, поскольку напряжение короткого замыкания равно или близко к его рабочему напряжению. Выходя из области расположения обмоток, магнитный поток может проникать в конструктивные элементы реактора (стяжные балки ярем, обмотки, крышку, днище и стенки бака), перегревать эти элементы, что приводит к значительным потерям мощности реактора. Для устранения этого эффекта предусмотрена установка магнитных шунтов 18, прикрывающих сверху и снизу торцевые части обмоток, и межобмоточное пространство (фигЗ,4). Шунты 18 разделены на четыре одинаковые сектора (фиг.4), примыкающих к ярму 17 с двух сторон. Все сектора шунтов 18 представляют между собой пакеты из параллельных листов электротехнической стали. Секторные шунты 18 обеспечивают практическую параллельность магнитных линий по всей высоте обмоток реактора и в пространстве между ними, что исключает перегрев крайних витков обмоток. По этим пинтам 18 магнитный поток на выходе из межобмоточного пространства направляется к ярмам 17 и замыкается в них. В результате потери мощности уменьшаются и составляют не более 10% от суммарных потерь мопщости реактора.

Обязательным условием для снижения потерь мощности реактора, компактности реактора является условие конструктивного выполнения его элементов:

суммарное сечение ярем магнитопровода, F

сечение стержней магнитопровода, ai - толщина сетевой обмотки, а2 - толщина обмотки управления, ai2 - толщина зазора между сетевой обмоткой и обмоткой управления.

Наличие магнитных шунтов, улавливающих больщую часть магнитного потока, обеспечивает значительное ту1еньшение добавочных потерь в реакторе. В результате для мощных реакторов (50 Мвар и более) полные потери в номинальном режиме не превосходят 0,5% от их номинальной мощности.

,(( )

Claims

1. Управляемый шунтирующий реактор, содержащий замкнутый магнитопровод без воздушных зазоров, коаксиально расположенные сетевую обмотку, обмотку управления и компенсационную обмотку, размещенную между ними, управляемые блоки, устройства ограничения высших гармонических в токе реактора, в котором торцевые части обмоток сверху и снизу прикрыты магнитными шунтами, отличающийся тем, что сверху и снизу прикрыто и межобмоточное пространство секторными шунтами, улавливающими магнитный поток рассеяния и направляющими его к ярмам магнитопровода, при этом суммарное сечение магнитопровода превышает сечение стержней магнитопровода и выбрано из условия

где ∑F_я - суммарное сечение ярем магнитопровода, F_ст - сечение стержней магнитопровода, a₁ - толщина сетевой обмотки, а₂ - толщина обмотки управления, a₁₂ - толщина зазора между сетевой обмоткой и обмоткой управления.

2. Управляемый шунтирующий реактор по п.1, отличающийся тем, что устройства ограничения высших гармонических выполнены в виде последовательно соединенных конденсатора и индуктивной катушки, индуктивность которой не зависит от тока через нее.

3. Управляемый шунтирующий реактор по п. 1, отличающийся тем, что к компенсационной обмотке подключен конденсатор для обеспечения емкостного тока через сетевую обмотку при разомкнутой обмотке управления.