Сухой регулируемый реактор

 

Использование: в области электротехники, в частности, реактивной мощности в линиях электропередач высокого и сверхвысокого напряжения. Сущность: фаза реактора выполнена из нескольких сухих катушек без стали, соединенных последовательно и установленных друг над другом на изоляционных опорах. Каждая катушка состоит из последовательно включенных основной и регулировочной с отводами частей и коммутирующего устройства. Все катушки выполнены в виде одинаковых модулей, каждый из которых снабжен своим коммутирующим устройством, параллельно подсоединенными к регулировочной части катушки. Реактор обеспечивает прямое включение в линии электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения без применение специальных высоковольтных масляных трансформаторов. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, в частности, к сухим регулируемым электрическим реакторам устройств компенсации реактивной мощности в системах передачи электроэнергии высокого и сверхвысокого напряжения.

Известны сухие однофазные и трехфазные регулируемые трансформаторы, в которых фаза реактора содержит катушку без сердечника (стали), установленную на опорных изоляторах и состоящую из основной и регулируемой частей, которые коммутируются между собой устройством, включенным последовательно с регулируемой частью катушки.

Коммутация производится либо при отключенном реакторе с помощью пересоединения отводов на внешнем слое регулируемой части катушки посредством перемычек (патент Канады N 1114465, МКЛ H 01 F 29/02, 1981 год), либо под нагрузкой с помощью переключающего устройства (патент Канады N 1065028, КМИ H 01 F 29/02, 1979 год).

Известные конструкции регулируемых реакторов относятся к низковольтным реакторам и из невозможно непосредственно включить в линии электропередач напряжением свыше 110 кВ, поскольку в них бы возникали недопустимые перенапряжения в регулируемой части катушки на обесточенных участках за счет высокой индуктивной ЭДС от потока взаимной индукции.

Кроме того, в случае осуществления регулирования индуктивности под нагрузкой переключающие устройства, включенные последовательно с регулировочной частью катушки, допускают работу при напряжениях на ней до 35 кВ, иначе переключающее устройство должно быть выполнено на более высокий класс напряжения, при этом габариты его становятся соизмеримы с габаритами самого реактора, что практически неосуществимо, так как экономически невыгодно.

Известен также регулируемый реактор, содержащий в фазе несколько катушек без сердечника (без стали), соединенных последовательно и установленных друг на друга на изоляционных опорах (опорных изоляторах), каждая из которых состоит из последовательно включенных основной и регулировочной частей с отводами на внешнем слое, и коммутирующие устройства (патент Румынии N 73218, МКИ H 01 F 37/00, 1980 год). Регулирование индуктивности в данном реакторе осуществляется путем пересоединения (коммутации) отводов различных катушек двумя перемычками при отключенном реакторе. Перемычки выполнены в форме полуколец и включены последовательно с регулировочными частями отдельных катушек. В данном реакторе за счет наличия нескольких регулировочных участков возможен более широкий диапазон регулирования индуктивности. Однако, и этот реактор, как и выше описанные, относятся к низковольтным реакторам, так как при использовании его в сетях с напряжением свыше 110 кВ возникали бы недопустимые напряжения в регулировочных частях обмоток реактора на обесточенных участках за счет индукционной ЭДС от потока взаимной индукции. Все описанные выше регулируемые реактора включают в высоковольтные линии электропередач через высоковольтный масляный трансформатор путем подсоединения реакторов к низковольтной обмотке трансформатора, что обеспечивает работу мощных регулируемый реакторов класса 6-35 кВ сетях с направлением выше 110 кВ.

Однако, наличие высоковольтного масляного трансформатора в известных системах регулирования индуктивности для высоковольтных линий электропередач делает такие системы пожароопасными, громоздкими по габаритам и неэкономичными.

Целью данного изобретения является создание сухого мощного высоковольтного регулируемого реактора без стали (сердечника) наружной установки, включенного непосредственно в линии электpопеpедач напряжением 110-1150 кВ без использования высоковольтного трансформатора.

Для достижения указанного технического результата в сухом регулируемом реакторе, содержащем в фазе несколько катушек без сердечника, соединенных последовательно и установленных друг над другом на изоляционных опорах, каждая из которых состоит из последовательно включенных основной и регулировочной с отводами частей и коммутирующие устройства; все катушки выполнены в виде одинаковых модулей, каждый из которых снабжен своим отдельным коммутирующим устройством, параллельно подсоединенным к его регулировочной части. При этом коммутирующие устройства могут быть выполнены в виде высоковольтных выключателей, либо тиристорных ключей, либо автоматических многоступенчатый переключателей отводов.

На фиг. 1 изображена монтажная схема данной фазы предлагаемого реактора (для электропередачи напряжением 500 кВ).

На фиг. 2-4 приведена принципиальная электрическая схема с различными вариантами коммутирующих устройств.

На фиг. 5, 6 изображены схематично варианты конструкций одного модуля реактора с подключенным коммутирующим устройством.

Предлагаемый регулируемый реактор содержит в фазе несколько последовательно соединенных одинаковых модулей 1 (для линии 500 кВ, четыре). Каждый модуль представляет из себя сухую слоевую катушку без сердечника, обмотка которой состоит из последовательно соединенных основной 2 и регулировочной 3 частей с отводами. Обмотка выполнена из алюминиевого многожильного кабеля и закреплена в конструкционных рейках из стеклопластика с влагостойким покрытием. Основная часть обмоток модуля расположена внутри регулировочной части (фиг. 5) или на одной оси с ней (фиг. 6). Параллельно регулировочной части обмотки подключено коммутирующее устройство, например, высоковольтный выключатель 4. Все модули реактора устанавливаются друг на друга по вертикали на изоляционных опорах, выполненных в виде "этажерки", состоящей из опорных изоляторов 5 и опорных балок 6. На опорные балки "этажерки" модули устанавливаются с помощью опорных изоляторов 7. Последовательное электрическое соединение модулей осуществляется с помощью перемычки 8.

Опорные балки выполняются из бетона (армированного прутком из немагнитной стали), либо из деревянных брусьев, пропитанных водоотталкивающим составом, либо консолей из немагнитной стали.

В каждом модуле коммутирующее устройство может представлять из себя либо высоковольтный выключатель 4 (фиг. 2), либо автоматический переключатель под напряжением 9 (фиг. 3), либо управляемый тиристорный ключ 10 (фиг. 4). Коммутирующее устройство работает в режиме "включено", "выключено", что обеспечивает работу регулировочной части обмотки в двух режимах - последовательного включения с основной частью обмотки (коммутирующее устройство разомкнуто), либо короткого замыкания регулировочной части обмотки (коммутирующее устройство замкнуто), что обеспечивает автоматическое регулирование индуктивности реактора без разрыва его силовой цепи.

Управление коммутирующим устройством осуществляется "с земли" с помощью оптико-волоконного кабеля, либо через маломощный изолирующий трансформатор. Реакторы для ЛЭП от 11, до 1150 кВ, как однофазные так и трехфазные, выполняются на базе единой конструкции модуля. Количество модулей в реакторе зависит от напряжения ЛЭП; каждый из модулей устанавливается друг на друга на более высокий потенциал относительно "земли". Так, для ЛЭП напряжение 110 кВ однофазный реактор выполняется из одного модуля, для ЛЭА 220 кВ из двух модулей, ЛЭП 500 кВ из четырех модулей, ЛЭП 750 кВ мз шести модулей, ЛЭП 1150 кВ из восьми модулей. Коммутирующие устройства всех модулей могут включаться и выключаться либо одновременно, либо последовательно в соответствии с требованиями к величине ступени регулирования индуктивности реактора.

Несмотря на то, что потенциал коммутирующего устройства каждого модуля относительно "земли" увеличивается с высотой установки модуля, падение напряжения на всех регулировочных обмотках модулей и их переключающих устройствах не превышает 20 кВ, благодаря высокому регулирующему эффекту обеспечиваемому закорачиванием витков регулировочной обмотки относительно основной обмотки, и встречному направлению их потоков взаимной индукции.

Предлагаемая конструкция регулируемого высоковольтного реактора позволяет обеспечить регулирование реактивной мощности в линиях электропередач сверхвысокого напряжения с помощью однофазных и трехфазных "воздушных", реакторов без использования масляных высоковольтных трансформаторов, которые громоздки, трудоемкости в изготовлении, пожароопасны, не удовлетворяют требованиям экологии, и следовательно, получить значительный экономический эффект. При этом все реактора для ЛЭП от 110 до 1150 кВ выполняются на базе единой конструкции модуля, что обеспечивает максимальную унификацию конструкции и технологии изготовления реакторов, снижает трудоемкость и трудозатраты, сокращает время изготовления реакторов.

Формула изобретения

1. Сухой регулируемый реактор, содержащий в фазе несколько катушек без сердечника, соединенных последовательно и установленных одна над другой на изоляционных опорах, каждая из которых состоит из последовательно соединенных основой и регулировочной с отводами частей, и коммутирующие устройства, отличающийся тем, что все катушки выполнены в виде одинаковых модулей, каждый из которых снабжен отдельным коммутирующим устройством, включенным параллельно регулировочной части катушки.

2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что коммутирующее устройство выполнено в виде высоковольтного выключателя.

3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что коммутирующее устройство выполнено в виде управляемых тиристорных ключей.

4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что коммутирующее устройство выполнено в виде автоматического многоступенчатого переключателя отводов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6