Электрический реактор с регулируемым подмагничиванием

 

Использование: в мощных шунтирующих реакторах с регулируемой реактивной мощностью для снижения электродинамических воздействий и упрощения конструкции обмотки управления. Сущность изобретения: обмотка управления 9 реактора выполнена из четырех одинаковых секций, расположенных попарно на двух стержнях 2. Начала одной пары секций 12 и 14 и концы другой пары секций 13 и 15, расположенных на разных стержнях, соединены между собой. К концам секций 12 и 15 и к началам секций 13 и 15 подключены управляемые вентили 18

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з H 01 F 29

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (gfJ. )л (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (евер

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 4847960/07 (22) 09,07,90 (46) 23.03.93. Бюл. ¹ 11 (11) Всесоюзный электротехнический институт им. В.ИЛенина и Алма-Атинский энергЕтический институт (72) М.А,Бики, Е.Н.Бродовой, А.M,Áðÿíöåâ, Л.B.Ëåèòåñ, А.И,Лурье, В.Н.Мозжерин и

Н,).Л, Ч ижевский (86) Авторское свидетельство СССР

М 989597, кл, Н 01 F 29/14, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N;1694004,,кл. Н 01 F 29/14, 1987, Авторское свидетельство СССР

N 1756955, кл. Н 01 F 29/14, 1990.

„, Я2,, 1803934 А1 (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕАКТОР С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПОДМАГНИЧИВАНИЕМ (57) Использование: в мощных шунтирующих реакторах с регулируемой реактивной мощностью для снижения электродинамических воздействий и упрощения конструкции обмотки управления, Сущность изобретения; обмотка управления 9 реактора выполнена из четырех одинаковых секций, расположенных попарно на двух стержнях 2.

Начала одной пары секций 12 и 14 и концы другой пары секций 13 и 15, расположенных на разных стержнях, соединены между собой.

К концам секций 12 и 15 и к началам секций

13 и 15 подключены управляемые вентили 18

00 ()

Ю ! о (АЭ

1) 1803934 и 19, а к концам и началам пар секций, расположенных на одном стержне . также подключены управляемые вентили 20 и 21.

Питание секций обмотки управления осуществляется от трансформатора 22, подключенного либо к общим точкам обмотки

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим реакторам, и может быть использовано для мощных шунтирующих реакторов с регулируемой реактивной мощностью, устанавливаемых, например, в линиях электропередач для компенсации реактивной мощности, Целью изобретения является повышение надежности электрического реактора с регулируемым подмагничиванием путем снижения аварийных электродинамических сил и упрощения конструкции обмоток управления.

Поставленная цель достигается тем, что в электрический реактор с регулируемым подмагничиванием, содержащий замкнутый магнитопровод со стержнями и ярмами, секционированную основную обмотку, секции которой размещены на разных стержнях, обмотку управления, состоящую из четырех секций, по две на каждом стержне, и управляемые межсекционные вентили, введен питающий трансформатор и секции обмотки управления, выполненные с одинаковым количеством витков, начала одной пары и концы другой пары секций, расположенные на разных стержнях, попарно соединены между собой, к концам первой пары и к началам другой пары присоединены встречно включенные управляемые вентили, к концам и началам пар секций, расположенным на одном стержне, также подключены управляемые вентили — анодами к анодам вентилей, соединяющих секции разных стержней, а катодами — к катодам этих вентилей, первичная обмотка питающего трансформатора подключена к общим точкам секций обмотки управления, а вторичная — к одноименным электродам вентилей — анодам или катодам, Первичная обмотка питающего трансформатора может быть подключена также параллельно основной обмотке или к ответвлению от части витков этой обмотки, что позволяет упростить питающий трансформатор и монтажную схему его подсоединения в случае небольшого напряжения в сети, Питающий трансформатор может быть выполнен не с одной, а с двумя вторичными обмотками, каждая из этих обмоток подклю5

50 управления 16 и 17, либо к основной обмотке или ее части. С помощью управляемых вентилей осуществляется регулирование мощности реактора, а при выходе их из строя тока короткого замыкания в обмотках управления не возникает. 3 з.п.ф-лы, 3 ил. чена при этом к одноименным электродам вентилей — одна к анодам, а другая — к катодам, при этом компенсируется неблагоприятное влияние неизбежной магнитной несимметрии магнитопровода, Секции основной обмотки могут быть выполнены из четного числа частей, соединенных последовательно-параллельно с перекрещиванием соединений секций, расположенных на разных стержнях. Это обеспечивает возможность выполнения обмотки на большие токи и обеспечивает необходимое быстродействие регулирования мощности реактора.

На фиг. 1 показана схема соединения частей и их секций обмоток реактора, управляемых вентилей; на фиг. 2 — схема питающего трансформатора с одной вторичной обмоткой; на фиг. 3 — то же, с двумя вторичными обмотками.

Электрический управляемый подмагничиванием реактор состоит из замкнутого магнитопровода 1, имеющего стержни 2, верхнее торцевое ярмо 3, нижнее 4 и боковые ярма 5. На стержнях размещена основная (сетевая) обмотка 6, состоящая из двух секций 7 и 8, соединенных между собой последовательно, Обмотка подключается к сети зажимами А и Х. Обмотка управления 9 состоит из четырех секций — двух пар секций

10 и 11, размещенных на двух разных стержнях; Каждая пара секций имеет верхнюю и нижнюю секции с равным числом витков (пара секций 10 — секции 12 и 13, пара секций 11 — секции 14 — 15). Начала и концы пар секций и секций обозначены буквами Н и К, Начала двух пар секций соединены в общую точку 16, концы — в точку 17. К концам первых (верхних) секций — 12 и 14 подключен один управляемый межсекционный вентиль

18, а к началам вторых(нижних) секций 13 и

14 — другой, противоположно включенный вентиль 19, К концу секции 12 и началу секции 13 подключен первый секционный вентиль 20 анодом — к аноду межсекционного вентиля 18, а катодом — к катоду межсекционного вентиля 19. Соответственно второй секционный вентиль 21 подключен к секциям 14 и 15 анодом к аноду вентиля 19 и катодом к катоду вентиля 18. Питающий

1803934 трансформатор 22 имеет первичную обмотку 23 и вторичную обмотку 24, В другом варианте устройства трансформатор имеет две вторичные обмотки 24 и 25, Первичная обмотка 23 подсоединяется к общим точкам секций обмоток управления 16 и 17, Вторичная обмотка 24 подсоединяется к анодам вентилей (к точкам 26 и 27) или к катодам (28 и 29). Для варианта с двумя обмотками 24 и

25 одна из них подсоединяется к анодам

26 и 27, другая — к катодам 28 и 29, Первичная обмотка 23 подсоединяется в вариантах устройства к выводам сетевой обмотки (точки А и Х или к части витков сетевой обмотки Х и Х1), Электрический реактор с регулируемым подмагничиванием работает следующим образом.

При подключении реактора к сети переменного тока (к АХ) и отсутствии управляющих импульсов на вентилях 18 — 21 возникает режим наименьшего рабочего тока, т.е, режим минимальной мощности реактора. При этом в каждом стержне реактора возникает переменный магнитный поток, который наводит в секциях обмотки управления переменную ЭДС. Между точками 16 и 17 возникает переменное напряжение, которое подается на питающий трансформатор 22, а через него — к обмотке управления, например к узлам 26 и 27.

При подаче управляющих импульсов на секционные вентили 20 и 21 в секциях обмотки управления возникает однонаправленный выпрямленный ток подмагничивания (показан на фиг,1 стрелками): в первый полупериод этот ток протекает через вторичную обмотку 24 и вентиль 20 по секциям 13 и 15, а во второй — через вторичную обмотку 24 и вентиль 21 по секциям 12 и 14.

При отключении управляющих сигналов вентилей 20 и 21 ток подмагничивания, минуя обмотку 24, сохраняется, затухая с соответствующей постоянной времени, в двух контурах: секции 12, 14 и межсекционный вентиль 18; секции 13, 15 и вентиль 19 (на эти вентили 18 и 19 подаются управляющие сигналы, держащие их открытыми), Протекая по секциям обмотки управления, выпрямленный ток подмагничивает стержни реактора 2. При этом индуктивность реактора со стороны основной обмотки 6 снижается. При полном (предельном) подмагничивании стержней индуктивность реактора может быть равна минимальной— когда имеется основная обмотка без стали.

B этом режиме реактор имеет максимальный ток и максимальную реактивную мощность. Предлагаемая конструкция реактора

50 обеспечивает и все промежуточные уровни намагничивания, т.е, регулирование мощности реактора. Изменяя углы зажигания вентилей (система регулирования не показана, так как она не содержит новых элементов), возможно осуществить различные режимы работы реактора; постоянная, наперед заданная мощность; форсированный сброс мощности; регулирование мощности по заданной программе; автоматическое поддержание напряжения на шинах реактора, т.е. в сети и т.д, Питание трансформатора может быть также осуществлено за счет подключения его первичной обмотки 23 к входу сетевой обмотки AX или к части витков сетевой обмотки (Х и к ответвлению Х1 или к точке соединения секций 7 и 8 обмотки 6). Каждая из перечисленных схем включения первичной обмотки имеет свои преимущества при различных мощностях реактора и напряжения сети.

С целью ликвидации возможного неблагоприятного влияния неизбежной магнитной несимметрии магнитопровода число вторичных обмоток трансформатора 22 может быть выбрано равным двум (обмотки 24 и 25). В этом случае одна обмотка должна быть подключена к узлам 26 и 27 (анодам вентилей), а другая — к узлам 28 и 2: (катодам). В отличие от рассмотренного первого варианта с одной вторичной обмоткой. в двух контурах выпрямленный ток протекает каждый полупериод (двухполупериодное выпрямление). За счет некоторого усложнения питающего трансформатора получается дополнительное увеличение надежности работы реактора.

В мощных высоковольтных реакторах секционированная основная обмотка должна быть рассчитана на большой ток и в ней необходимо предусмотреть возможность параллельного соединения ее частей. В этом случае число частей секций должно быть четным, Для обеспечения быстродействия регулирования мощности реактора в каждой секции и каждой части обмотки должно быть предусмотрено последовательное соединение частей, расположенных на различных стержнях. Поэтому в сложной сетевой обмотке необходимо последовательно-параллельное соединение частей с перекрещиванием соединений.

Необходимы дополнительные пояснения работы предлагаемого реактора.

Направление намотки всех частей обмоток реактора (основной и управления) может быть одинаковым (все левые или все правые), как это изображено на фиг.1 (все

1803934 волны обмоток — налево). Возможен второй вариант — выполнение всех частей обмоток одного стержня с левой намоткой, а другого стержня — с правой. В первом варианте по стержням 2 и боковым ярмам 5 замыкается переменный магнитный поток, а во втором варианте — подмагничивающий поток. В зависимости от применяемых мер по снижению добавочных потерь из-за паразитных магнитных потоков вне стали имеет преимущество либо первый, либо второй вариант.

При аварийном выходе вентилей из строя тока короткого замыкания в обмотках управления не возникает, не возникает и электродинамических сил, т.е. достигается повышение надежности предлагаемого реактора по сравнению с прототипом, в котором при выходе вентилей из строя возникают токи КЗ им электродинамические силы в частях обмотки управления реактора. Таким образом, показано преимущество предложенного реактора по сравнению с прототипом.

Преимуществом является также то, что секции обмоток управления с одинаковым числом витков более удобны в изготовлении, чем секции с разным числом витков.

Следует заметить, что выход из строя вентилей может привести к КЗ на питающем трансформаторе 22, Однако, обеспечение электродинамической стойкости трансформатора небольшой мощности не представляет затруднений и много проще, чем стойкость мощного реактора. Питающий трансформатор может быть конструктивно расположен в одном масляном баке с реактором.

Формула изобретения

1. Электрический реактор с регулируемым подмагничиванием, содержащий замкнутый магнитопровод со стержнями и ярмами, секционированную основную обмотку, секции которой размещены на разных стержнях, обмотку управления, состоящую из четырех секций, по две на

5 каждом стержне, и управляемые межсекционные вентили, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, реактор имеет питающий трансформатор, секции обмотки управления выполнены с

10 одинаковым количеством витков, начала одной пары и концы другой пары секций, расположенных на разных стержня, попарно соединены между собой, к концам первой пары и к началам другой пары присоедине15 ны встречно включенные управляемые вентили, к концам и началам пар секций, расположенных на одном стержне, также подключены управляемые вентили анодами к анодам вентилей, соединяющих секции

20 разных стержней, а катодами — к катодам этих вентилей, первичная обмотка питающего трансформатора подключена к общим точкам секций обмотки управления, а вторичная — к одноименным электродам венти25 лей — анодам или катодам.

2. Реактор по п,1, отличающийся тем, что питающий трансформатор выполнен с двумя вторичными обмотками, одна из которых подключена к анодам управляемых

30 вентилей, а другая — к их катодам, 3. Реактор по и 1 или 2, отл ича ю щи йс я тем, что первичная обмотка питающего трансформатора подключена параллельно основной обмотке, 35 4. Реактор по и, 1 или 2, о т л и ч а юшийся тем, что основная обмотка выполнена с ответвлением от части витков, к которому подсоединен один из выводов первичной обмотки питающего трансфор40 матора, при этом другой вывод первичной обмотки подсоединен к одному из выводов основной обмотки.

1803934

22 2б

35

45

Составитель А, Лурье

Техред M.Moðãåíòàë

Корректор 3, Салко

Редактор Т. Куркова

Заказ 1058 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101