RU84163U1 - CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS) - Google Patents

CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS) Download PDF

Info

Publication number
RU84163U1
RU84163U1 RU2008126422/22U RU2008126422U RU84163U1 RU 84163 U1 RU84163 U1 RU 84163U1 RU 2008126422/22 U RU2008126422/22 U RU 2008126422/22U RU 2008126422 U RU2008126422 U RU 2008126422U RU 84163 U1 RU84163 U1 RU 84163U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
reactor
winding
divided
windings
Prior art date
Application number
RU2008126422/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Ивакин
Вячеслав Александрович Чванов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина"
Priority to RU2008126422/22U priority Critical patent/RU84163U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU84163U1 publication Critical patent/RU84163U1/en

Links

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

1. Управляемый токоограничивающий реактор, содержащий по меньшей мере один магнитопровод, по меньшей мере одну сетевую фазную обмотку, разделенную на две идентичные обмотки полуфазы, размещенные каждая на своем участке магнитопровода и соединенные последовательно встречно для включения между фазным выводом источника переменного тока и нагрузкой, и по меньшей мере одну управляющую обмотку, подключаемую к регулируемому источнику постоянного напряжения, отличающийся тем, что обмотки полуфазы разделены на равное число секций, размещенных каждая на своем участке магнитопровода, причем секции каждой полуфазы соединены между собой параллельно согласно. ! 2. Управляемый токоограничивающий реактор, содержащий по меньшей мере один магнитопровод, по меньшей мере одну сетевую фазную обмотку, разделенную на две идентичные обмотки полуфазы, размещенные каждая на своем участке магнитопровода и электрически соединенные между собой для включения между фазным выводом источника переменного тока и нагрузкой, и по меньшей мере одну управляющую обмотку, подключаемую к регулируемому источнику постоянного напряжения, отличающийся тем, что обмотки полуфаз разделены на равное число секций, размещенных каждая на своем участке магнитопровода, причем секции обмоток разных полуфаз соединены попарно встречно последовательно, образуя секционные ветви, соединенные параллельно.1. A controllable current-limiting reactor containing at least one magnetic circuit, at least one network phase winding, divided into two identical half-phase windings, each located on its own section of the magnetic circuit and connected in series to connect between the phase output of the AC source and the load, and at least one control winding connected to an adjustable constant voltage source, characterized in that the half-phase windings are divided into an equal number of sections, placed each on its own magnetic core portion, wherein the semi-phase section each connected in parallel according to. ! 2. A controllable current-limiting reactor containing at least one magnetic circuit, at least one network phase winding, divided into two identical half-phase windings, each located on its own section of the magnetic circuit and electrically connected to each other to be connected between the phase output of the AC source and the load, and at least one control winding connected to an adjustable constant voltage source, characterized in that the half-phase windings are divided into an equal number of sections placed ach at its yoke portion, wherein different semi-phase winding sections are connected in series in pairs oppositely, forming the sectional branches connected in parallel.

Description

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим токоограничивающим реакторам, и предназначено в частности для использования в электроэнергетических сетях переменного тока.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to electric current-limiting reactors, and is intended in particular for use in electrical AC networks.

Известным техническим решением токоограничивающего реактора является управляемый насыщающийся электромагнитный реактор: {[1], М.А.Розенблат. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. «Наука», М., 1966. Рис.7-1д, стр.239; Рис.7-4, стр.248}. Недостатком такого ограничивающего реактора является усложнение конструкции при решении задачи получения малого значения падения напряжения на реакторе в нормальных рабочих режимах, т.е. получения высокого качества электроэнергии.A well-known technical solution of a current-limiting reactor is a controlled saturable electromagnetic reactor: {[1], M.A. Rosenblat. Magnetic elements of automation and computer technology. "Science", Moscow, 1966. Fig. 7-1d, p. 239; Fig. 7-4, p. 248}. The disadvantage of such a limiting reactor is the complexity of the design when solving the problem of obtaining a small value of the voltage drop across the reactor in normal operating conditions, i.e. receiving high quality electricity.

Известны также реакторы: {[2] авторское свидетельство СССР №1164795, 1985}; {[3] патент РФ №2132581, 1998}, в которых фазная обмотка секционирована, то есть разделена на две обмотки полуфазы. Эти реакторы обладают теми же недостатками что и реактор [1].Reactors are also known: {[2] USSR author's certificate No. 1164795, 1985}; {[3] RF patent No. 2132581, 1998}, in which the phase winding is partitioned, that is, divided into two half-phase windings. These reactors have the same disadvantages as the reactor [1].

Известны токоограничивающие реакторы: {[4] В.Р.Raju and et al. A CURRENT LIMITING DEVICE USING SUPERCONDUCTING D.C. BIAS. APPLICATI-ONS AND PROSPECTS. IEEE Tr., No. 9, September 1982}; [5] US Pat. 4045823, 1977}; {[6] US Pat. 3671810, 1972}; {[7] US Pat. 4117524, 1978}; Current limiting reactors are known: {[4] B.P. Raju and et al. A CURRENT LIMITING DEVICE USING SUPERCONDUCTING D.C. BIAS. APPLICATI-ONS AND PROSPECTS. IEEE Tr., No. 9, September 1982}; [5] US Pat. 4045823, 1977}; {[6] US Pat. 3671810, 1972}; {[7] US Pat. 4117524, 1978};

{[8] US Pat. 4257080, 1981}. Они также обладают недостатками вышеуказанных реакторов.{[8] US Pat. 4257080, 1981}. They also have the disadvantages of the above reactors.

Наиболее близким техническим решением токоограничивающего реактора, принятым в качестве прототипа, является реактор, выполненный как изложено в публикации [9], Pub. No.: US 2006/0158803 Al, Jul. 20, 2006.The closest technical solution to the current-limiting reactor, adopted as a prototype, is a reactor made as described in the publication [9], Pub. No .: US 2006/0158803 Al, Jul. 20, 2006.

Этот реактор содержит магнитопровод, по меньшей мере одну сетевую фазную обмотку, разделенную на две идентичные обмотки полуфазы, размещенные каждая на своем участке магнитопровода и соединенные электрически последовательно встречно между фазным выводом источника переменного напряжения и нагрузкой, а также управляющие обмотки, включенные последовательно согласно и подключаемые к регулируемому источнику постоянного напряжения.This reactor contains a magnetic circuit, at least one network phase winding, divided into two identical half-phase windings, each located on its own section of the magnetic circuit and connected electrically in series between the phase output of the AC voltage source and the load, as well as control windings connected in series according to and connected to an adjustable constant voltage source.

Недостатком этого ограничивающего реактора является недостаточно низкое падение напряжения на реакторе и соответственно низкое качество электроэнергии в нормальных рабочих режимах, высокие масса и габариты.The disadvantage of this limiting reactor is the insufficiently low voltage drop across the reactor and, accordingly, the low quality of electricity in normal operating conditions, high mass and dimensions.

Целью изобретения является повышение качества электроэнергии за счет обеспечения низкого падения напряжения на реакторе в нормальных рабочих режимах без ухудшения массогабаритных показателей.The aim of the invention is to improve the quality of electricity by ensuring a low voltage drop across the reactor in normal operating conditions without compromising weight and size.

Это достигается тем, что в управляемом с помощью обмотки управления, подключаемой к регулируемому источнику постоянного тока, токоограничивающем реакторе, содержащем магнитопровод и сетевую фазную обмотку, разделенную на две идентичных обмотки полуфаз, соединенных между собой последовательно встречно и включаемых между фазным выводом источника переменного тока и нагрузкой внешней цепи, указанные обмотки полуфаз разделены на равное число секций. Каждая секция размещена на отдельном участке магнитопровода. При этом секции обмотки каждой полуфазы могут соединяться между собой параллельно, или соответствующие секции обмоток разных полуфаз соединяются попарно последовательно встречно, образуя секционные ветви, соединяемые параллельно и включаемые между This is achieved by the fact that in a control controlled by a winding connected to an adjustable direct current source, a current-limiting reactor containing a magnetic circuit and a network phase winding, divided into two identical half-phase windings connected in series against each other and connected between the phase output of the alternating current source and by the load of the external circuit, these half-phase windings are divided into an equal number of sections. Each section is placed on a separate section of the magnetic circuit. In this case, the sections of the windings of each half-phase can be connected to each other in parallel, or the corresponding sections of the windings of different half-phases are connected pairwise in series in the opposite direction, forming sectional branches connected in parallel and connected between

фазным выводом источника переменного тока и нагрузкой внешней цепи.phase output of the AC source and the load of the external circuit.

Для пояснения существа изобретения рассмотрим токоограничиваю-щий реактор с тремя секциями обмоток полуфаз.To clarify the invention, we consider a current-limiting reactor with three sections of half-phase windings.

На фиг.1 приведен вариант схемы одной фазы предлагаемого управляемого токоограничивающего реактора с параллельным соединением секционных обмоток каждой полуфазы;Figure 1 shows a variant of the circuit of one phase of the proposed controlled current-limiting reactor with a parallel connection of the sectional windings of each half phase;

на фиг.2 приведен вариант схемы с попарным встречно последовательным соединением соответствующих секционных обмоток полуфаз;figure 2 shows a variant of a circuit with pairwise counter-series connection of the corresponding sectional windings of the half-phases;

на фиг.3 приведена осциллограмма переходного процесса ограничения тока короткого замыкания (КЗ) в цепи нагрузки.figure 3 shows the waveform of the transient process of limiting the short circuit current (short circuit) in the load circuit.

Сетевая фазная обмотка управляемого токоограничивающего реактора 1 разделена на две полуфазы 2, 3. Обмотка полуфазы 2 разделена на секции 4, 5, 6; обмотка полуфазы 3 разделена на секции 7, 8, 9. Каждая секция размещена на своем участке магнитопровода, например, на своем стержне в фазном или трехфазном магнитопроводе. В варианте, представленном на фиг.1, обмотки 4, 5, 6 и обмотки 7, 8, 9 соединены между собой параллельно, образуя две параллельные группы обмоток полуфаз, соединенные между собой последовательно встречно, и включаются между сетью 16 и нагрузкой 17.The network phase winding of the controlled current-limiting reactor 1 is divided into two half phases 2, 3. The winding of the half phase 2 is divided into sections 4, 5, 6; the winding of the half-phase 3 is divided into sections 7, 8, 9. Each section is placed on its own section of the magnetic circuit, for example, on its core in a phase or three-phase magnetic circuit. In the embodiment shown in FIG. 1, the windings 4, 5, 6 and the windings 7, 8, 9 are connected together in parallel, forming two parallel groups of half-phase windings, connected in series with each other, and connected between the network 16 and the load 17.

В варианте, представленном на фиг.2, секция 4 обмотки полуфазы 2 соединена последовательно встречно с секцией 7 обмотки полуфазы 3; секция 5 обмотки полу фазы 2 соединена аналогично с секцией 8 обмотки полуфазы 3, а секция 6 полуфазы 2-е секцией 9 полуфазы 3. Образованные таким образом три ветви сетевых обмоток соединяются параллельно для включения между сетью 16 и нагрузкой 17.In the embodiment of FIG. 2, the half-phase winding section 4 is connected in series with the half-phase winding section 7; section 5 of the semi-phase half winding is connected similarly with section 8 of the half-phase winding 3, and section 6 of the half-phase 2 by section 9 of the half-phase 3. The three branches of the network windings thus formed are connected in parallel to be connected between the network 16 and the load 17.

В приведенных вариантах схем реактора обмотки управления 10, 11, 12, 13, 14, 15 индивидуальны и располагаются на каждом стержне. Обмотки управления 10, 11, 12 полуфазы 2, и 13, 14, 15 полуфазы 3 соединяются последовательно согласно. Сетевые обмотки полуфаз соединяются последовательно встречно между сетью 16 и нагрузкой 17.In the above versions of the reactor circuit, the control windings 10, 11, 12, 13, 14, 15 are individual and are located on each rod. The control windings 10, 11, 12 of the half-phase 2, and 13, 14, 15 of the half-phase 3 are connected in series according to. The network windings of the half phases are connected in series in the opposite direction between the network 16 and the load 17.

Обмотка управления может выполняться общей на полуфазу (тогда трехфазный реактор имеет шесть обмоток управления), или обмотка управления выполняется общей на фазу (тогда в трехфазной конструкции реактора имеется три обмотки управления), или обмотка управления выполняется общей на всю трехфазную конструкцию реактора (тогда обмотка управления одна на весь трехфазный реактор). Все эти варианты выполнения обмоток управления известны и приведены в упомянутых ранее публикациях. Обмотки (обмотка) управления питаются от источника электроэнергии постоянного тока 18.The control winding can be common to the half-phase (then the three-phase reactor has six control windings), or the control winding is common to the phase (then there are three control windings in the three-phase reactor design), or the control winding is common to the entire three-phase reactor design (then the control winding one for the entire three-phase reactor). All of these control windings are known and cited in the previously mentioned publications. The windings (winding) of the control are powered by a DC power source 18.

Схемы соединения сетевых обмоток обоих вариантов схемы (фиг.1 и фиг.2) обладают идентичными внешними электрическими характеристиками, поскольку принцип работы реакторов по обеим схемам соединения обмоток остается неизменным. Под электрическими характеристиками понимается зависимость индуктивности реактора от тока сети и тока управления.The connection schemes of the network windings of both variants of the circuit (Fig. 1 and Fig. 2) have identical external electrical characteristics, since the principle of operation of the reactors in both winding connection schemes remains unchanged. Under the electrical characteristics refers to the dependence of the inductance of the reactor on the network current and the control current.

Принцип работы управляемого токоограничивающего реактора заключается в следующем.The principle of operation of a controlled current-limiting reactor is as follows.

Сетевые обмотки выполняют роль индуктивности, которая изменяется в зависимости от величины тока сети. Пока ток сети меньше заданной величины - величины тока ограничения - реактор находится в полностью насыщенном состоянии, падение напряжения на нем минимальное (обычно не более 1-2% от номинального напряжения сети), что не ухудшает качества электроэнергии на нагрузке. Величина тока ограничения, определяемая током управления, протекающим по обмоткам (обмотке) управления, выбирается обычно больше на 10-200% от максимально возможного нормального тока нагрузки. Поэтому во всех нормальных рабочих режимах реактор практически не оказывает воздействия на работу нагрузки и сети. Когда в аварийных режимах ток сети имеет тенденцию превысить величину тока ограничения (что происходит при коротких замыканиях в цепи нагрузки - КЗ и при аварийных перегрузках - ПГ), реактор выходит из насыщения, его индуктивность значительно Network windings play the role of inductance, which varies depending on the magnitude of the network current. As long as the mains current is less than the specified value — the limiting current — the reactor is in a fully saturated state, the voltage drop across it is minimal (usually no more than 1-2% of the nominal mains voltage), which does not impair the quality of the electric power at the load. The magnitude of the limiting current, determined by the control current flowing through the control windings (winding), is usually selected more by 10-200% of the maximum possible normal load current. Therefore, in all normal operating conditions, the reactor has practically no effect on the operation of the load and the network. When in emergency conditions the network current tends to exceed the value of the limiting current (which occurs during short circuits in the load circuit - short circuit and during emergency overloads - SG), the reactor goes out of saturation, its inductance is significantly

увеличивается, что предотвращает нарастание аварийного тока выше заданной величины, практически равной величине тока ограничения.increases, which prevents the rise of the emergency current above a predetermined value, almost equal to the value of the limiting current.

Предложенное соединение обмоток полуфаз обеспечивает низкое падение напряжения в нормальных рабочих режимах и безынерционное ограничение тока в аварийных режимах. Причем в аврийных режимах функцию ограничения тока полуфазы выполняют поочередно - один полупериод напряжения сети одна полуфаза, а второй полупериод - вторая.The proposed connection of the half-phase windings provides a low voltage drop in normal operating conditions and inertia-free current limitation in emergency conditions. Moreover, in emergency modes, the function of limiting the half-phase current is performed alternately - one half-period of the mains voltage is one half-phase, and the second half-period is the second.

Параметры любого токоограничивающего реактора определяются с учетом требований двух следующих режимов работы реактора:The parameters of any current-limiting reactor are determined taking into account the requirements of the following two reactor operation modes:

- Требование I. Аварийные режимы: КЗ - короткие замыкания, ПГ - аварийные перегрузки, сопровождающиеся недопустимо большими токами. В этих режимах реактор должен воспринимать на себя практически все напряжение сети, чтобы ограничить величину аварийного тока на заданном уровне. Величина тока ограничения обычно выбирается на 10-200% выше максимального нормального рабочего тока.- Requirement I. Emergency modes: Short circuit - short circuits, GHG - emergency overloads, accompanied by unacceptably high currents. In these modes, the reactor must absorb almost all the mains voltage in order to limit the magnitude of the emergency current at a given level. The current limit value is usually selected 10-200% higher than the maximum normal operating current.

- Требование П. Нормальные рабочие режимы. В этих режимах требуется, чтобы падение напряжения на реакторе не превышало минимально возможных величин - обычно, не более 1-2% от номинального фазного напряжения сети.- Requirement P. Normal operating modes. In these modes, it is required that the voltage drop across the reactor does not exceed the minimum possible values - usually no more than 1-2% of the nominal phase voltage of the network.

Этими двумя требованиями определяются: количество витков W каждой сетевой обмотки, сечение каждого стержня Sm магнитопровода (это главные параметры реактора) и др.These two requirements are determined: the number of turns W of each network winding, the cross section of each rod S m of the magnetic circuit (these are the main parameters of the reactor), etc.

Два расчетных требования антагонистичны один другому:Two design requirements are antagonistic to one another:

- Требование I. В аварийных режимах реактор должен иметь большую (максимально возможную) величину индуктивности,- Requirement I. In emergency conditions, the reactor must have a large (maximum possible) value of inductance,

- Требование П. В рабочих режимах реактор должен иметь минимально допустимую величины индуктивности.- Requirement P. In operating conditions, the reactor must have a minimum permissible inductance.

В качестве иллюстрации эффективности секционирования, как средства достижения целей изобретения, выберем тороидальную конструкцию реактора. Выбор данной конструкции реактора не нарушает физической природы As an illustration of the effectiveness of sectioning, as a means of achieving the objectives of the invention, we choose a toroidal reactor design. The choice of this reactor design does not violate the physical nature

рассматриваемых процессов и, в общем смысле, не противоречит предмету изобретения, но позволяет более ясно для понимания изложить существо изобретения. Согласно {[10], П.Л.Калантаров, Л.А.Цейтлин Расчет индуктивностей. Л., «Энергоатомиздат», 1986, сс.169, 190 и 369}, а также {[11], С.Г.Калашников. Электричество. М., «Наука», 1985, сс.190, 191 и 211} индуктивность L реактора определяется выражением:processes and, in a general sense, does not contradict the subject of the invention, but allows for a more clear understanding to state the essence of the invention. According to {[10], P.L. Kalantarov, L.A. Zeitlin Calculation of inductances. L., "Energoatomizdat", 1986, pp. 169, 190 and 369}, as well as {[11], S. G. Kalashnikov. Electricity. M., "Science", 1985, pp. 190, 191 and 211} the inductance L of the reactor is determined by the expression:

L=,(1)L = ,(one)

где L - индуктивность реактора, μ0=4π×10-7 Гн/м - магнитная постоянная, μ - магнитная проницаемость материала стержня, W - число витков обмотки, d - диаметр среднего витка обмотки, D - средний диаметр тороида. Обычно d2≪D2. Тогда из (1) следует:where L is the reactor inductance, μ 0 = 4π × 10 -7 GN / m is the magnetic constant, μ is the magnetic permeability of the rod material, W is the number of turns of the winding, d is the diameter of the middle turn of the winding, D is the average diameter of the toroid. Usually d 2 ≪D 2 . Then from (1) it follows:

L=. (2)L = . (2)

Согласно (2), чтобы получить наибольшую величину L (для аварийных режимов), необходимо увеличивать μ, W и d. А для получения небольшой величины L (для нормальных рабочих режимов), необходимо выбирать D большой величины, а μ, W и d - уменьшать.According to (2), in order to obtain the largest value of L (for emergency operation), it is necessary to increase μ, W, and d. And to obtain a small value of L (for normal operating conditions), it is necessary to choose D of a large value, and μ, W and d to decrease.

Аварийные режимы работы реактора требуют выбора материала магнитопровода (максимально возможного значения μ), требуемой площади поперечного сечения стержня (Sm) и необходимого числа витков обмотки (W). Из закона электромагитной индукции ([11], с.182) следует: Ψ=, (3)Emergency operation of the reactor requires the choice of the material of the magnetic circuit (the maximum possible value of μ), the required cross-sectional area of the rod (S m ) and the required number of turns of the winding (W). From the law of electromagnetic induction ([11], p.182) it follows: Ψ = , (3)

где Ψ=SmВW - потокосцепление (Ψ), равное произведению площади поперечного сечения стержня (Sm), индукции В и числа витков обмотки W. Интервал перемагничивания полуфазы токоограничивающего реактора длится половину периода напряжения сети. С учетом этого интервала из (3) получаем: where Ψ = S m BW is the flux linkage (Ψ) equal to the product of the cross-sectional area of the rod (S m ), induction B and the number of turns of the winding W. The magnetization reversal half-phase of the current-limiting reactor lasts half the network voltage period. Given this interval, from (3) we obtain:

B×Sm×W=, (4)B × S m × W = , (four)

где Um - амплитуда синусоиды фазного напряжения сети в вольтах, ω=2πF=314,159 p/с, F=50 Гц. Выражение (4), при выбранных μ и W, позволяет определить диаметр среднего витка обмотки тороида d (поскольку Sm). where U m is the amplitude of the sine wave of the phase voltage of the network in volts, ω = 2πF = 314.159 p / s, F = 50 Hz. Expression (4), for μ and W selected, allows us to determine the diameter of the middle turn of the toroid winding d (since S m )

В рабочих режимах токоограничивающий реактор находится в полностью насыщенном состоянии (μ=1), его индуктивность определяется выражением (2) и она должна быть минимально возможной - удовлетворяющей требованиям минимального падения напряжения. Для этого средний диаметр тороида D должен выбираться достаточно большим, поскольку число витков W и средний диаметр витка обмотки d уже выбраны из условий аварийного режима и выражаются конечными величинами. Увеличение D выражается в существенном повышении массы и габаритов токоограничивающего реактора известной конструкции.In operating conditions, the current-limiting reactor is in a fully saturated state (μ = 1), its inductance is determined by expression (2), and it should be the minimum possible - satisfying the requirements of the minimum voltage drop. For this, the average diameter of the toroid D must be chosen large enough, since the number of turns W and the average diameter of the coil of the winding d are already selected from the emergency conditions and are expressed by finite values. The increase in D is expressed in a significant increase in the mass and dimensions of the current-limiting reactor of known design.

Предлагаемый реактор с секционированием полуфазы реактора и предлагаемой схемой соединения его сетевых секционных обмоток (параллельное согласное соединение секционных обмоток полуфаз) позволяет получить малую величину индуктивности полуфазы реактора L (а, следовательно фазы и всего реактора в целом), поскольку, согласно теории электротехники [11], действительно следующее выражение:The proposed reactor with sectioning of the half-phase of the reactor and the proposed scheme for connecting its network sectional windings (parallel consonant connection of the sectional windings of the half-phases) allows us to obtain a small inductance of the half-phase of the reactor L (and therefore the phase and the entire reactor as a whole), because, according to the theory of electrical engineering [11] , really the following expression:

L=, (5)L = , (5)

где L - индуктивность полуфазы реактора, Ln - индуктивность секции полуфазы реактора, n - количество секций. Из (5) следует, что индуктивности секций реактора Ln могут быть выбраны довольно большой величины и, поэтому, с довольно малым диаметром тороида D и, следовательно, с довольно малыми массой и габаритами. И, тем не менее, за счет выбора достаточного количества секций n достигается возможность получить требуемую малую величину результирующей индуктивности L.where L is the inductance of the reactor half-phase, L n is the inductance of the reactor half-phase section, n is the number of sections. From (5) it follows that the inductances of the reactor sections L n can be chosen of a rather large magnitude and, therefore, with a rather small diameter of the toroid D and, therefore, with a rather small mass and dimensions. And, nevertheless, by choosing a sufficient number of sections n, it is possible to obtain the required small value of the resulting inductance L.

Ниже приведены результаты расчетов, которые показывают, что при отсутствии предлагаемого секционирования необходимо создавать громоздкий реактор (масса активных материалов реактора оценивается величиной 2719 т, габариты трехфазной конструкции при наружном исполнении 25 м×25 м×3,5 м (h)).Below are the calculation results, which show that in the absence of the proposed sectioning, it is necessary to create a bulky reactor (the mass of the active materials of the reactor is estimated at 2719 tons, the dimensions of the three-phase structure with an external design of 25 m × 25 m × 3.5 m (h)).

Таким образом секционирование полуфаз реактора позволяет существенно снизить массу и габариты реактора при сохранении малой величины индуктивности в рабочих режимах. В принятом к рассмотрению расчетном примере предлагаемого реактора с количеством секторов n=10, общая масса предлагаемого трехфазного токоограничивающего реактора оценивается величиной 60 т, общие габариты при наружной установке реактора 6 м×6 м×3 м (h). Предлагаемый реактор имеет низкое значение падения напряжения в рабочих режимах и значительно более низкие массу и габариты, чем известные токоограничивающие реакторы. Цель изобретения достигнута.Thus, the sectioning of the half-phases of the reactor can significantly reduce the mass and dimensions of the reactor while maintaining a small value of inductance in operating conditions. In the accepted calculation example of the proposed reactor with the number of sectors n = 10, the total mass of the proposed three-phase current-limiting reactor is estimated at 60 tons, and the overall dimensions for the outdoor installation of the reactor are 6 m × 6 m × 3 m (h). The proposed reactor has a low voltage drop in operating conditions and significantly lower mass and dimensions than the known current-limiting reactors. The objective of the invention is achieved.

В качестве иллюстрации функционирования предлагаемого токоограничивающего реактора на Фиг.3 приведена осциллограмма переходного процесса ограничения тока КЗ в цепи нагрузки. Компьютерная математическая модель составлена с использованием пакета программ MATLAB Simulink. В исходном режиме нагрузка фидера соответствует максимальному рабочему режиму. В момент t=19,91 с происходит КЗ. На осциллограмме представлены:As an illustration of the functioning of the proposed current-limiting reactor, Fig.3 shows the waveform of the transient process of limiting the short-circuit current in the load circuit. A computer mathematical model is compiled using the MATLAB Simulink software package. In the initial mode, the feeder load corresponds to the maximum operating mode. At the moment t = 19.91 s, a short circuit occurs. The oscillogram shows:

us - напряжение сети в вольтах;us is the network voltage in volts;

is - ток сети в амперах.is - network current in amperes.

Как следует из осциллограммы, ограничивающий реактор безынерционно, без появления сверхтоков осуществляет ограничение тока на заданном уровне. Подтвержден желаемый результат об эффективности токоограничивающих свойств предлагаемого реактора As follows from the waveform, the limiting reactor inertialessly, without the appearance of overcurrents, limits the current at a given level. The desired result on the efficiency of the current-limiting properties of the proposed reactor is confirmed.

Для подтверждения эффективности предлагаемого технического решения ниже приведены результаты расчетов, которые показывают, что при отсутствии предлагаемого секционирования необходимо создавать громоздкий реактор (масса активных материалов реактора оценивается величиной 2719 т, габариты трехфазной конструкции при наружном исполнении 25 м×25 м×3,5 м (h)).To confirm the effectiveness of the proposed technical solution, below are the calculation results, which show that in the absence of the proposed sectioning, it is necessary to create a bulky reactor (the mass of the active materials of the reactor is estimated at 2719 tons, the dimensions of the three-phase design with an external design of 25 m × 25 m × 3.5 m ( h)).

Исходные требования к реакторам:Reactor initial requirements:

Сеть 220кВ, нормальный рабочий ток нагрузки максимальный 1кА (1414 А ампл.), ток КЗ сети 15 кА (21213 А ампл.), необходимо ограничить ток до уровня 2 кА+/-20% (2828+/-565,6 А ампл.). Согласно этим требованиям ограничивающий реактор должен иметь в рабочем режиме индуктивность менее 4,05 мГн, а в режиме ограничения - более 40,5Гн. В качестве сердечников выбраны тороиды из материалов с ППГ (например, типов 50НП или 3407, 3408) без немагнитных зазоров.220 kV network, normal operating load current maximum 1 kA (1414 A amp.), Short circuit current of 15 kA (21213 A amp.), It is necessary to limit the current to 2 kA +/- 20% (2828 +/- 565.6 A amp .). According to these requirements, the limiting reactor must have an inductance of less than 4.05 mH in operating mode, and more than 40.5 G in the limiting mode. As cores, toroids from materials with BCPs (for example, types 50NP or 3407, 3408) without non-magnetic gaps were selected.

*Результаты расчета известного варианта выполнения реактора (прототипа): W=200 вит., D=10 м, d=1,6 м, масса трех фаз 2700 тн, габариты 25 м×25 м×3,5 м(h), (наружная установка).* The calculation results of a known embodiment of the reactor (prototype): W = 200 vit., D = 10 m, d = 1.6 m, the mass of three phases 2700 tons, dimensions 25 m × 25 m × 3.5 m (h), (outdoor installation).

**Результаты расчета предлагаемого варианта выполнения реактора: n=10, W=3ООО вит., D=2 м, d=0,13 м, масса 60 тн, габариты 6 м×6 м×3м(h), (наружная установка).** The calculation results of the proposed embodiment of the reactor: n = 10, W = 3OOO vit., D = 2 m, d = 0.13 m, weight 60 tons, dimensions 6 m × 6 m × 3m (h), (outdoor installation )

***Из сопоставлении полученных результатов следует, что секционирование стержней и обмоток полуфаз реактора, предлагаемое в настоящей заявке, является эффективным средством получения малого падения напряжения на реакторе, высокого качества электроэнергии в рабочих режимах, а также получение малых значений массы и габаритов реактора.*** From a comparison of the results obtained, it follows that the sectioning of the rods and windings of the half-phases of the reactor, proposed in this application, is an effective means of obtaining a small voltage drop across the reactor, high quality electricity in operating modes, as well as obtaining small values of the mass and dimensions of the reactor.

Claims (2)

1. Управляемый токоограничивающий реактор, содержащий по меньшей мере один магнитопровод, по меньшей мере одну сетевую фазную обмотку, разделенную на две идентичные обмотки полуфазы, размещенные каждая на своем участке магнитопровода и соединенные последовательно встречно для включения между фазным выводом источника переменного тока и нагрузкой, и по меньшей мере одну управляющую обмотку, подключаемую к регулируемому источнику постоянного напряжения, отличающийся тем, что обмотки полуфазы разделены на равное число секций, размещенных каждая на своем участке магнитопровода, причем секции каждой полуфазы соединены между собой параллельно согласно.1. A controllable current-limiting reactor containing at least one magnetic circuit, at least one network phase winding, divided into two identical half-phase windings, each located on its own section of the magnetic circuit and connected in series to connect between the phase output of the AC source and the load, and at least one control winding connected to an adjustable constant voltage source, characterized in that the half-phase windings are divided into an equal number of sections, placed each on its own magnetic core portion, wherein the semi-phase section each connected in parallel according to. 2. Управляемый токоограничивающий реактор, содержащий по меньшей мере один магнитопровод, по меньшей мере одну сетевую фазную обмотку, разделенную на две идентичные обмотки полуфазы, размещенные каждая на своем участке магнитопровода и электрически соединенные между собой для включения между фазным выводом источника переменного тока и нагрузкой, и по меньшей мере одну управляющую обмотку, подключаемую к регулируемому источнику постоянного напряжения, отличающийся тем, что обмотки полуфаз разделены на равное число секций, размещенных каждая на своем участке магнитопровода, причем секции обмоток разных полуфаз соединены попарно встречно последовательно, образуя секционные ветви, соединенные параллельно.
Figure 00000001
2. A controllable current-limiting reactor containing at least one magnetic circuit, at least one network phase winding, divided into two identical half-phase windings, each located on its own section of the magnetic circuit and electrically connected to each other to be connected between the phase output of the AC source and the load, and at least one control winding connected to an adjustable constant voltage source, characterized in that the half-phase windings are divided into an equal number of sections placed ach at its yoke portion, wherein different semi-phase winding sections are connected in series in pairs oppositely, forming the sectional branches connected in parallel.
Figure 00000001
RU2008126422/22U 2008-07-01 2008-07-01 CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS) RU84163U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008126422/22U RU84163U1 (en) 2008-07-01 2008-07-01 CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008126422/22U RU84163U1 (en) 2008-07-01 2008-07-01 CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU84163U1 true RU84163U1 (en) 2009-06-27

Family

ID=41027690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008126422/22U RU84163U1 (en) 2008-07-01 2008-07-01 CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU84163U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562062C1 (en) * 2014-04-25 2015-09-10 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Shunt reactor controlled by magnetic biasing
RU168747U1 (en) * 2016-10-19 2017-02-17 Закрытое акционерное общество "Пензенский завод точных приборов" (ЗАО "ПЗТП") ELECTRIC MOBILE CONTROL REACTOR

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562062C1 (en) * 2014-04-25 2015-09-10 Открытое Акционерное Общество Холдинговая Компания "Электрозавод" (Оао "Электрозавод") Shunt reactor controlled by magnetic biasing
RU168747U1 (en) * 2016-10-19 2017-02-17 Закрытое акционерное общество "Пензенский завод точных приборов" (ЗАО "ПЗТП") ELECTRIC MOBILE CONTROL REACTOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gohil et al. An integrated inductor for parallel interleaved VSCs and PWM schemes for flux minimization
US8553440B1 (en) Power conversion circuits
Na et al. Design and tests of prototype hybrid superconducting fault current limiter with fast switch
Yuan et al. A novel bridge-type hybrid saturated-core fault current limiter based on permanent magnets
RU123598U1 (en) THREE PHASE CONTROLLED REACTOR
ATE352118T1 (en) RESIDUAL CURRENT LIMITERS WITH CORES SATURATED BY SUPERCONDUCTIVE WINDINGS
Eladawy et al. Design and performance analysis of single-phase pre-saturated core fault current limiters
Wei et al. Performance and optimization study of a novel compact permanent-magnet-biased fault current limiter
Islam et al. A medium-frequency transformer with multiple secondary windings for grid connection through H-bridge voltage source converters
RU84163U1 (en) CONTROLLED CURRENT LIMITING REACTOR (OPTIONS)
Nakamura et al. Basic characteristics of lap-winding type three-phase laminated-core variable inductor
Liu et al. Design and optimization of high frequency transformer with nanocrystalline core
US10867731B2 (en) Hybrid superconducting magnetic device
JP5671616B2 (en) core
Dolan et al. Harmonics and dynamic response of a virtual air gap variable reactor
Dhara et al. Modelling and analysis of an efficient DC reactor type superconducting fault current limiter circuit
CA2910674C (en) Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer
RU124077U1 (en) CONTROLLED REACTOR WITH A THREE-ROD MAGNETIC WIRE
RU2518149C2 (en) Controlled reactor with three-leg core
RU155108U1 (en) NINE-FREQUENCY FREQUENCY FREQUENCY
Shindy et al. Finite element model of a novel three-phase inductive saturated-core fault current limiter
CN205212805U (en) High -power high voltage magnetic switch
RU189077U1 (en) Cascade Power Transformer
CN206819853U (en) A kind of single-phase intelligent voltage stabilized transformer
Upadhyaya et al. Comparison Study of Performances of three types of SISFCL

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20140702