4.1.6.1. Применение управляемых реакторов с регулируемыми зазорами

 

Ведутся работы по использованию регулируемых или управляемых реакторов. Управление реактором осуществляется в результате целенаправленного изменения его параметров с помощью подмагничивания.

В настоящее время реакторы с подмагничиванием  и  соответствующие регуляторы для  автоматического  регулирования  режимов их работы находятся в стадии разработок и опытно-промышленной  эксплуатации /5/.

Установка неуправляемых ШР также имеет отрицательные стороны: вызывает удорожание, увеличивает потери электроэнергии, появляются феррорезонансные перенапряжения,  снижается надежность линии. Другой  большой недостаток — дискретное регулирование напряжения, только на два положения:  включено и отключено. Третий недостаток — частые включения и отключения выключателем.

Наиболее целесообразно использование плавно регулируемых шунтирующих реакторов. Альтернативным вариантом ШР с подмагничиванием являются реакторы новой    конструкции    с    регулируемыми   зазорами, предложенные и разработанные нами совместно с МЭИ, подтвержденные авторскими свидетельствами.

Реакторы новой конструкции,  предложенные нами,  могут снабжаться устройствами дистанционного управления,  которые позволяют автоматически регулировать его индуктивную мощность.

Ниже приведены описания конструкций пяти вариантов.

1. Реактор с равномерно регулируемыми воздушными зазорами имеет два ярма — верхнее и нижнее, между которыми расположены стержни.  Стержни состоят из отдельных участков, разделенных регулируемыми воздушными зазорами.  Реактор имеет прямолинейные вольтамперные характеристики и незначительные величины добавочных потерь в меди и стали от электромагнитных полей «выпучивания» в  области  регулируемых  зазоров.  Достигается  это за счет синхронного регулирования всех воздушных зазоров в магнитопроводе.

2. Реактор с радиально регулируемыми воздушными зазорами отличается от известных тем,  что зазоры в нем выполнены под косым углом к оси стержня,  а подвижные участки стержня перемещаются в радиальном направлении.  Это позволяет уменьшить инерционность подвижных  частей  магнитопровода за счет уменьшения их массы и габаритов, при сохранении равномерности электромагнитного поля в области воздушных зазоров.

3. Реактор с вращающимися участками стержня позволяет в широком диапазоне регулировать индуктивное сопротивление за счет изменения площади взаимного перекрытия подвижных и неподвижных участков  магнитопровода,  сохраняя при этом равномерность электромагнитного поля в зазорах в допустимых пределах и, тем самым, обеспечивая  линейность характеристик реактора.  Кроме того, длина воздушных зазоров остается постоянной,  а электрические потери в стержне не изменяются от потока «выпучивания».

4. Реактор с гидравлическим  регулированием  индуктивности снабжен  специальным следящим гидроприводом,  который позволяет поочередно, попарно противоположно перемещать отдельные участки стержня.  Причем,  в  зависимости от необходимой величины индуктивного сопротивления,  в первую очередь  начинает  увеличиваться воздушный  зазор, расположенный в середине стержня,  далее увеличение зазоров происходит попарно поочередно. Самими последними увеличиваются крайние воздушные зазоры,  расположенные ближе к ярмам магнитопровода. Кроме того, максимально возможная величина каждого воздушного зазора, начиная со среднего к крайним зазорам, уменьшается. Этим обеспечивается малое магнитное сопротивление вблизи торцов обмотки,  что уменьшает электромагнитные потоки рассеяния и, в результате, сокращаются добавочные электрические потери в элементах реактора. Известно, что снижение магнитного сопротивления вблизи торцов обмотки позволяет для стержневых реакторов с  воздушными  зазорами снизить добавочные потери более, чем в три раза.  Этот эффект будет сохранен в предлагаемой  конструкции реакторов, но  с обеспечением плавного регулирования индуктивного сопротивления.

5. Реактор с неравномерно регулируемыми воздушными зазорами состоит из тех же элементов, что и реактор с  равномерно регулируемыми  зазорами.  Но в данной конструкции с помощью упругих элементов, расположенных за пределами обмотки и выполненных в виде пружин растяжения, достигается неравномерное регулирование воздушных зазоров. Причем, воздушные зазоры, расположенные в середине стержня, изменяются на большую величину, а зазоры, расположенные ближе к торцам обмотки, — на меньшую. В результате улучшается  картина распределения электромагнитных потоков и, следовательно, уменьшаются электрические потери энергии. Расширение диапазона плавного регулирования индуктивного сопротивления достигается без увеличения габаритных размеров обмотки. Кроме того, расположение упругих элементов за пределами обмотки упрощает технологию сборки и эксплуатации реактора.

Под руководством автора разработаны новые конструкции реакторов с плавным регулированием индуктивности на базе нерегулируемого заземляющего реактора ЗРОМ-175/6. Она отличается простотой конструкции, имеет прямолинейную вольтамперную  характеристику и существенно меньшие значения добавочных потерь в меди и стали от электромагнитных полей «выпучивания» в области регулируемых зазоров. Реактор снабжен устройством для дистанционного управления. Имеется возможность автоматизированной настройки при плавном изменении тока в заданном диапазоне регулирования.

На рис. 4.1.6.1 показано конструктивное выполнение разработанного  реактора. На крышке бака закреплен реверсивный электропривод, с помощью которого перемещают верхнее ярмо вдоль вертикальной оси реактора таким образом, чтобы расстояние между верхним и нижним ярмами увеличивалось или уменьшалось. При этом будут равномерно и одновременно увеличиваться или уменьшаться все зазоры между отдельными участками, тем самым будет уменьшаться или увеличиваться магнитная проницаемость магнитопровода в целом. В результате индуктивное сопротивление реактора уменьшается или увеличивается. В целях ограничения диапазона перемещения верхнего ярма устанавливаются два концевых выключателя, которые автоматически отключают электродвигатель привода при достижении крайнего верхнего или нижнего положения ярма.

Опытный образец разработанного реактора испытан на производственно-ремонтном предприятии «Кыргызэнергоремонт». Результаты испытаний реактора показали прямолинейные вольтамперные характеристики (рис.4.1.6.2).

Применение управляемых реакторов с регулируемыми зазорами

Рис.4.6.1.1

Были изготовлены 3 управляемых реактора с регулируемыми зазорами. Они были установлены на 3-х подстанциях г. Бишкека для компенсации емкостных токов кабельных линий, которые показали надежную работу уже в течении 20 лет.

Рис. 4.6.1.2.

Первоначально новые конструкции плавно регулируемых реакторов предназначались для использования в качестве заземляющих (дугогасящих) реакторов. Новый тип управляемых реакторов с регулируемыми зазорами позже было предложено применять в качестве шунтирующих реакторов на сверхвысоковольтных линиях электропередачи. Конструкции и принцип работы неуправляемых дугогасящих и шунтирующих реакторов совершенно одинаковы. Разница в том, что дугогасящие (или заземляющие) реакторы используются в сетях 6-10 кВ, а шунтирующие – на напряжениях 500 кВ и выше.

Использование управляемых шунтирующих реакторов, индуктивное сопротивление которых меняется путем изменения немагнитных зазоров, дает возможность плавного регулирования в сетях высокого напряжения. Преимуществом использования управляемого реактора является минимум коммутации, не нужно его ежедневно включать и отключать. Регулирование напряжения будет происходить плавно. Главное преимущество заключается в том, что процесс управления напряжения в узле энергосистемы путем регулирования баланса реактивных мощностей можно автоматизировать, что сильно облегчает работу дежурному персоналу узловой подстанции.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: