что такое ушр в энергетике

Управляемый шунтирующий реактор

Управляемый шунтирующий реактор (УШР) это электротехническое устройство, предназначенное для компенсации реактивной мощности и стабилизации уровня напряжения в высоковольтных электрических сетях напряжением 35 —750 кВ. УШР представляет собой статическое устройство шунтирующего типа с плавно регулируемым индуктивным сопротивлением.

Содержание

Предназначение [ править ]

Управляемые шунтирующие реакторы предназначены для автоматического управления потоками реактивной мощности и стабилизации уровней напряжения, что позволяет:

Область применения [ править ]

Исходя из задач, решаемых УШР, а также существующего опыта их эксплуатации, область применения управляемых реакторов распространяется (но не ограничивается) на следующие районы электрических сетей:

— сети с резкопеременным графиком нагрузок;

— сети с изношенным коммутационным и трансформаторным оборудованием, которое часто используется для регулирования уровней напряжения;

— сети, образованные длинными транзитами, имеющими тенденцию к частому изменению величины и/или направления потоков мощности;

— сети, питающие потребителей с повышенными требованиями к стабильности напряжения;

— сети с повышенными потерями;

— сети, режим работы которых не позволяет обеспечить допустимую загрузку генераторов по реактивной мощности.

Широкие функциональные возможности УШР обеспечивают целесообразность их применения на различных классах напряжения. При этом ожидаемый эффект может проявляться как на уровне локального района потребительских сетей, так и при решении первоочередных задач национальной энергосистемы в целом.

В условиях формирования рыночных отношений в электроэнергетическом секторе и увеличения инвестиций в развитие электрических сетей, УШР предлагают целый ряд значительных выгод для всех хозяйствующих субъектов:

— на уровне магистральных и распределительных электрических сетей УШР обеспечивают существенное снижение потерь электроэнергии и соответственное увеличение прибыли системных операторов и распределительных компаний;

— на уровне потребителей электроэнергии УШР устанавливаются с целью снижения платы за потребляемую реактивную мощность (поддержание cos(ф)), обеспечения необходимого качества напряжения у конечных потребителей, а также в качестве необходимых мероприятий по подключению к сети новых мощностей.

Принцип действия [ править ]

Управляемый шунтирующий реактор представляет собой трансформаторное устройство, дополнительно выполняющее функции полупроводникового ключевого прибора, что достигается за счёт работы магнитной системы реактора в области глубокого насыщения. Заложенный принцип позволил оптимальным образом использовать существующие разработки как в области трансформаторостроения, так и в области силовой электроники. Магнитная система одной фазы УШР содержит два стержня с обмотками, вертикальные и горизонтальные ярма. На каждом стержне размещены обмотки управления, соединённые встречно, и сетевые (силовые) обмотки, соединённые согласно. В стержнях магнитной системы УШР отсутствуют немагнитные промежутки, вследствие чего при подключении реактора к сети он будет находиться в состоянии холостого хода. При этом величина потребляемой из сети реактивной мощности не будет превышать 3 % номинального значения. Для увеличения загрузки реактора по реактивной мощности его рабочая зона должна быть смещена в нелинейную область гистерезисной характеристики, что достигается за счёт дополнительного подмагничивания магнитной системы. При подключении к обмоткам управления регулируемого источника постоянного напряжения происходит нарастание потока подмагничивания.

Регулирование тока сетевой обмотки реактора производится по пропорциональному закону, в котором угол управления тиристорами источника выпрямленного тока изменяется по линейному закону в зависимости от рассогласования между заданным напряжением уставки и напряжением в точке подключения реактора. При необходимости выполнения быстрого перехода реактора из одного квазиустановившегося режима в другой реализуется схема форсировки/расфорсировки реактора. При этом время набора полной мощности из состояния холостого хода снижается до 0,3 с.

Управляемые реакторы, как и их неуправляемые аналоги, подразделяются на шинные и линейные. В зависимости от этого, в конструкцию УШР вводится дополнительный элемент, обеспечивающий предварительное подмагничивание электромагнитной части и последующее безынерционное включение реактора (со временем набора мощности менее одного периода промышленной частоты). Как и любое трансформаторное оборудование, УШР допускает длительную перегрузку по току до 120 —130 %, а также имеет возможность кратковременной перегрузки до 200 %. Кроме того, с учётом дополнительных мер и алгоритмов управления, УШР выполняет все функции неуправляемого шунтирующего реактора, включая возможность работы в паузе ОАПВ.

Источник

Управляемые шунтирующие реакторы (УШР)

Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы — это уникальный комплекс, который стабилизирует напряжение, снижает потери и повышает надежность эксплуатации протяженных линий передач и распределительных сетей. Многолетний опыт и анализ технических характеристик и функциональных возможностей новых устройств энергетическими компаниями и электротехническими фирмами разных стран доказал высокоэффективность УШР. В последнее два десятилетия управляемые подмагничиванием реакторы получили широкое применение в энергетике России. Специалисты «КПМ» работают в этой области, осуществляют собственные разработки и исследования.

Принцип действия УШР

Управляемые шунтирующие реакторы (УШР) – электромагнитные реакторы, индуктивность которых может плавно регулироваться с помощью системы автоматического управления. Это достигается путем насыщения магнитной системы управляемыми по величине магнитными потоками, что позволяет регулировать и стабилизировать напряжение. Также УШР применяют в комбинации с батареями конденсаторов, включаемых параллельно, в результате чего на линиях поддерживается необходимое напряжение.

Область применения УШР

Управляемые шунтирующие реакторы устанавливают как на линии электропередачи (линейные УШР), так и на шинах подстанции. Также применяется комбинированная схема УШР и конденсаторной батареи (КБ). Как правило, УШР устанавливают, когда коммутируемые БК и ШР не удовлетворяют местным техническим или режимным требованиям, а также в тех ситуациях, когда установка новых комплексов экономически выгоднее текущих расходов.

Применение управляемых шунтирующих реакторов на объектах Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) снижает потери и повышает пропускную способность линий электропередачи.

В настоящее время управляемые шунтирующие реакторы вытесняют устаревшие нерегулируемые или ступенчато регулируемые реакторы. Этому способствует ряд преимуществ, таких как простота устройства и эксплуатации, технические параметры, вес, габариты и стоимость. Совместно с батареями конденсаторов УШР выполняют функцию синхронных или статических тиристорных компенсаторов. Масштабное внедрение управляемых реакторов это эффективный и экономичный способ оптимизировать режимы электрической сети. Благодаря комплексу, повышается качество электроэнергии, улучшаются условия эксплуатации и продлевается срок службы электрооборудования.

ПАО «Россети» дает рекомендации по применению наиболее прогрессивного оборудования при осуществлении технического перевооружения объектов единой национальной электрической сети (ЕНЭС). Таким образом создается барьер для устаревших технологий. Положение технической политики ПАО «Россети» предусматривает повышение конкурентоспособности смежных отраслей, создание новых производств и внедрения новых технологий на действующих промышленных предприятиях.

Компания «КПМ» ведет разработки в области управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов и готова предложить ряд инновационных технических решений. «КПМ» имеет все необходимые разрешения для строительства, монтажа и проектирования электросетевых объектов.

Источник

Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы — что это за оборудование и сфера применения

В сфере производства, транспортировки и поставки электроэнергии используется огромное количество различных устройств и оборудования, которые позволяют обеспечить бесперебойный процесс и повысить безопасность.

С недавних пор в этой сфере стали использовать управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы (УШР). Более подробную информацию про управляемый шунтирующий реактор можно узнать на сайте компании complectprom.ru.

Что это такое

УШР — это статистические устройства электромагнитного типа. Они плавно потребляют реактивную мощность для того, чтобы регулировать напряжение и обеспечить стабилизацию в электрических сетях большой протяженности.

Такой широкий диапазон изменения потребляемой реактивной мощности возможен за счёт глубокого насыщения стали магнитопровода. По сути если говорить именно о конструкции, обычный 3-фазный трансформатор.

Всё то же самое: и конструкция, и способ изготовления, и процесс обслуживания. Вся фишка именно в плавном регулировании потребляемой мощности.

Она может колебаться от 0 до нужного номинального значения и наоборот.

Параллельно с управляемыми подмагничиванием шунтирующими реакторами также может быть установлена конденсаторная батарея. Управление может быть как ручным, так и автоматическим.

Последний вариант более предпочтительный. Это удобнее, так как все управление осуществляется автоматически в соответствии с заданным диапазоном параметров. Никаких сбоев не возникает. Принцип действия заключается в том, что магнитная система насыщается магнитными потоками, величину которых можно регулировать.

Поэтому диапазон, регулируемый мощности равен всем 100%.

Сфера применения

Список ещё можно очень долго продолжать.

Это оборудование действительно стоит того, чтобы обратить на него внимание и начать использовать. Тем более что стоимость примерно в 2,5 раза меньше чем на другие виды систем компенсации. Как заявляют производители, срок окупаемости такого оборудования варьируется в пределах 2-5 лет.

Поэтому даже при возникновении форс-мажорных обстоятельств, каких-то очень резких и частых перепадах напряжения и повышения нагрузки на само устройство, высока вероятность того, что оно выдержит все их и прекрасно справится со своими задачами.

После того, как всё стабилизируется, функциональность и целостность останутся прежними. Ничего менять и ремонтировать не потребуется. Приобрести такое оборудование сегодня можно как у крупных поставщиков, так и напрямую у производителей.

Советы в статье «Технология установки и обслуживания пожарной сигнализации» здесь.

У всех у них есть свои собственные сайты в интернете, которые являются ещё и магазинами. Поэтому можно ознакомиться с ассортиментом, подобрать подходящие модели, сделать заказ с доставкой в любой регион страны.

Источник

Управляемые шунтирующие реакторы

В настоящее время возрастают технические и экономические требования к ЛЭП, предназначенным для транспорта электроэнергии от крупных электростанций и для связи мощных энергосистем. На первый план выдвигаются задачи снижения удельных капиталовложений в строительство новых и реконструкцию существующих линий. Решение этих вопросов связано с максимальным использованием ЛЭП за счет увеличения их пропускной способности и управления передаваемой мощностью, особенно в аварийных и послеаварийных режимах работы энергосистем. Анализ характеристик ЛЭП, показывает, что замена нерегулируемых линейных шунтирующих реакторов LR1 и LR2 на управляемые (УШР) повышает эффективность использования ЛЭП в диапазоне передаваемых мощностей от холостого хода (XX) до натуральной мощности. Дело в том, что наличие постоянно подключенных шунтирующих реакторов позволяет передавать по линии лишь 40—50% натуральной мощности из-за недопустимых снижений уровней напряжений. С другой стороны, при суточных изменениях передаваемой мощности проблематичной становится частая коммутация обычных шунтирующих реакторов из-за ограниченного ресурса коммутационного оборудования высокого напряжения.
Управляемый шунтирующий реактор на основе тиристорно-реакторных групп (УШРТ)
На рис. 1,а показана схема управляемых шунтирующих реакторов на основе тиристорно-реакторных групп на основе секций тиристорно-реакторных групп (ТРГ). Она включает в себя группу

Рис. 1. Схемы управляемых шунтирующих реакторов

обычных однофазных трансформаторов или трехфазный трансформатор Т, вторичые обмотки которого с напряжением 10, 20, 35 кВ через постоянно включенный выключатель Qr соединены в треугольник, и несколько параллельных секций (модулей) ТРГ, состоящих из встречно-параллельно включенных тиристорных вентилей VS1 и реакторов LR1.

Импульсно-фазовое управление тиристорными вентилями позволяет изменять ток ТРГ от нуля до номинального значения (рис. 2). Ниже приведены максимальные значения гармоник тока в процентах номинального (непрерывного) тока ТРГ при его регулировании:

Гармоники, кратные трем, исключаются из сетевого тока соединения трех фаз ТРГ в треугольник. Остальные гармоники при необходимости могут быть уменьшены с помощью параллельно подключаемых фильтров. Полное исключение высших гармоник тока, в том числе при пофазном изменении мощности и несимметрии фазных напряжений, достигается ступенчатым управлением секций ТРГ.

2. Токи и напряжения на элементах ТРГ

Последовательное соединение реактора и тиристорных вентилей обеспечивает изменение мощности без переходного процесса, а быстродействие ТРГ определяется дискретностью управления тиристорами и для трехфазного модуля с шестью вентилями равно 3,33 мс.
Учитывая высокое быстродействие ТРГ и возможность ее пофазного управления, рассмотрим применение управляемых шунтирующих реакторов на основе тиристорно-реакторных групп для снижения коммутационных перенапряжений и гашения дуги в паузе ОАПВ.

Учитывая сложность создания физической модели линий СВН с реальными параметрами оборудования, например с требуемыми значениями добротности индуктивных элементов, исследования переходных процессов проводились методами цифрового математического моделирования. С этой целью на основе известных алгоритмов расчета переходных процессов в линиях, основанных на допущении о распространении вдоль линии плоской волны, была разработана комплексная математическая модель рассматриваемой схемы.
Одной из наиболее тяжелых и частых коммутаций является включение ЛЭП на холостой ход. В исследованиях большое внимание уделялось влиянию особенностей построения управляемых шунтирующих реакторов на основе тиристорно-реакторных групп и принципов управления тиристорными вентилями ТРГ на характер переходных процессов.

Проведенный анализ коммутационных переходных процессов показывает:

Источник

Что такое ушр в энергетике

Последние годы в электроэнергетике России и других стран связаны с интенсивным развитием автоматически управляемых линий высокого и сверхвысокого напряжения. Наряду с единичным использованием таких устройств, как статические компенсаторы реактивной мощности (СТК, Статком), управляемые продольные компенсаторы (УПК), фазоповоротные трансформаторы, асинхронизированные генераторы, широкое применение получили управляемые шунтирующие реакторы (УШР).
Андрей Геннадьевич Долгополов и Виктор Николаевич Ивакин в своем материале анализируют схемы выполнения реакторов и их технические параметры.

УПРАВЛЯЕМЫЕ ШУНТИРУЮЩИЕ РЕАКТОРЫ
Обзор и сравнительные характеристики

История разработки управляемых электрических реакторов различных конструкций насчитывает более 60 лет [1, 2, 3]. В табл. 1 приведены сведения о находящихся в мировой эксплуатации УШР различного принципа действия.

Таблица 1. Типы реакторов и сведения об эксплуатации

Примечание. Количество УШР с РПН приведено ориентировочно, поскольку полная статистика отсутствует.
Количество реакторов по схеме Фридлендера соответствует числу оставшихся в эксплуатации на 2013 год.

Следует отметить, что управляемые подмагничиванием реакторы по схеме Фридлендера давно не выпускаются. УШР на основе ШР с РПН до настоящего времени не нашли массового применения в сетях высокого (ВН) и сверхвысокого (СВН) напряжения. УШР данного типа применяют в странах Северной Америки и Западной Европы в основном для сезонного и суточного регулирования напряжения, т. к. они имеют низкую скорость регулирования (изменение мощности от минимального до максимального значения требует 3–5 мин.), связанную с механическими характеристиками РПН и ограничениями по ресурсу переключений [4]. Диапазон регулирования мощности УШР на основе ШР с РПН составляет не более 60%.

УШР на базе дугогасящих реакторов типа РУОМ производства Раменского завода «Энергия» имели единичное применение в связи с малой мощностью и отсутствием серийного производства УШР в трехфазном исполнении.

Из табл. 1 следует, что плавное регулирование реактивной мощности и напряжения с достаточным быстродействием способны обеспечить УШР с подмагничиванием или управляемые реакторы трансформаторного типа (УШРТ), регулирование которых обеспечивается тиристорной группой на полную мощность реактора. Производство подмагничиваемых реакторов освоено в настоящее время на двух заводах – «Запорожтрансформатор» (ЗТР) и «ЭЛЕКТРОЗАВОД». УШРТ большой мощности напряжением до 500 кВ может производить «Тольяттинский трансформатор» (ТТ) совместно с НТЦ ФСК ЕЭС (в части тиристорных преобразователей с системой управления).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕАКТОРОВ

В табл. 2 приведены сравнительные технические характеристики управляемых реакторов напряжением 500 кВ, мощностью 180 МВАр трех производителей. Можно сделать вывод, что основные параметры электромагнитной части (ЭМЧ) примерно одинаковы для всех заводов. В целом УШРТ отличается более высоким быстродействием в силу своего принципа действия и использования тиристорных ключей на полную мощность.

Таблица 2. Технические характеристики управляемых реакторов напряжением 500 кВ, мощностью 180 МВАр.

* Контейнер, в котором установлены: тиристорный преобразователь с системой управления, системой охлаждения и коммутационной аппаратурой на стороне НН.
** Контейнер, в котором установлены: тиристорный преобразователь с системой управления и системой охлаждения, а также защитные конденсаторная батарея и реакторы.
*** Масса тиристорного вентиля.

Однако это предопределяет большую стоимость производства и эксплуатации УШРТ, а также увеличенные в сравнении с двумя другими УШР общие потери [5].

УШР «ЭЛЕКТРОЗАВОДа» за счет совмещения сетевой обмотки с обмоткой управления, рабочих стержней, состоящих из секций (дисков) с радиальной шихтовкой пластин, формирующих стержень переменного сечения с распределенными зазорами, имеет несколько большую (по сравнению с УШР ЗТР) мощность системы подмагничивания и меньший диапазон регулирования за счет более высокого значения тока холостого хода (ХХ) [6]. Технология изготовления таких стержней магнитопровода сложнее и более затратна, чем у двух других производителей, использующих традиционные плоскошихтованные трансформаторные конструкции электромагнитной части, однако обеспечивает меньшую массу и габариты реактора, меньшие потери и более низкий уровень высших гармоник тока реактора без применения внешних силовых фильтров [7].

Реакторы ЗТР имеют наименьшую мощность управления со стопроцентным ее резервированием и категорией размещения УХЛ в масляном баке обычного серийного трансформатора мощностью 1000 кВА. На ЗТР освоено также производство реакторов этого класса напряжения в трехфазном исполнении, габариты и стоимость которых значительно меньше, чем группы из трех фаз по 60 МВАр (тем более при наличии резервной фазы).

Число УШР 500 кВ, поставленных в сети России и Казахстана компаниями ЗТР, ЭЛУР, «ЭЛЕКТРОЗАВОД», ТТ, уже достигло 20 (табл. 3). Половина из них подключена в качестве линейных, то есть кроме компенсации зарядной мощности и повышения пропускной способности ВЛ они выполняют все функции обычных неуправляемых ШР: опробование линии, участие в циклах АПВ (ОАПВ), ограничение повышения напряжений [8, 9].

Таблица 3. УШР 500 кВ, поставленные в сети России и Казахстана

Быстродействие линейных управляемых подмагничиванием реакторов серии РТУ, или минимальное время изменения мощности от минимальной до номинальной либо обратно, в соответствии с утвержденными требованиями ФСК ЕЭС, составляет 0,3 сек. Опыт эксплуатации этих реакторов не выявил каких-либо режимов работы, при которых требовалось бы более высокое быстродействие. Т.е. подтверждаются выводы исследований, проведенных специалистами СПбГТУ, что более высокое быстродействие средств компенсации реактивной мощности (СКРМ) в энергосистемах не требуется, в том числе при использовании УШР на транзитных линиях СВН или в автономных системах с преобладающей двигательной нагрузкой [10, 11, 12].

Что касается кратковременных значительных снижений напряжения при близких симметричных (трехфазных, т.е. крайне редких) КЗ в сети, то УШР ведет себя при этом так же, как любая другая индуктивная нагрузка. В момент КЗ текущая нагрузка реактора с подмагничиванием безынерционно снизится пропорционально снижению напряжения, после чего дополнительно форсированно будет снижена регулятором САУ (если таковая нагрузка останется и если время отключения КЗ будет существенно больше времени действия основных быстродействующих защит в сети).

Для кратковременных аварийных режимов, когда при затягивании времени отключения КЗ принципиально возможна лавина напряжения, быстродействие УШР с подмагничиванием оказывается вполне достаточным.

В коммутационных процессах включения УШР или опробования ВЛ, в циклах АПВ обеспечивается безынерционный набор номинальной мощности при подаче напряжения за счет предварительного подмагничивания перед включением УШР или ВЛ с УШР [8, 9, 11, 13, 14].

РАЗРАБОТКА И ПРОИЗВОДСТВО

Сроки освоения производства и опыт эксплуатации УШР значительно отличаются у трех рассматриваемых производителей. ТТ начал произвел и поставил свой первый УШРТ 500 кВ на ПС «Пенза-2» в 2013 году. Первый реактор 500 кВ с подмагничиванием производства «ЭЛЕКТРОЗАВОДа» был изготовлен в 2009 году. Серийное производство УШР напряжением от 35 до 500 кВ на ЗТР ведется с 1998 года (номенклатура продукции завода приведена в табл. 4.).

Таблица 4. Номенклатура УШР напряжением от 35 до 500 кВ производства ЗТР

Следует учитывать, что синхронные компенсаторы (СК), находящиеся в эксплуатации и использующиеся для компенсации реактивной мощности и поддержания напряжения в сетях ВН России и СНГ, практически выработали свой ресурс и в единичных случаях заменяются на СТК. При этом СТК, как и СК, подключаются на обмотку низкого напряжения автотрансформатора или трансформатора. Такое подключение СТК не позволяет использовать их в качестве линейных ШР. Кроме того, СТК дороже в производстве и эксплуатации.

В странах дальнего зарубежья для компенсации реактивной мощности и поддержания напряжения в сетях ВН используются, в основном, СТК. Учитывая, что оборудование, коммутируемое тиристорными ключами в схеме СТК, выполняется на класс напряжения не более 40 кВ, в состав СТК, как правило, входит силовой трансформатор, согласующий уровни напряжения данного оборудования СТК и сети ВН, что увеличивает стоимость всего комплекса оборудования СТК.

В государствах Западной Европы и Америки УШР на принципе подмагничивания магнитопровода постоянным (выпрямленным) током применения пока не нашли. Причин этому много. Можно отметить следующие:

Ситуация будет изменяться, если наши заводы-производители будут стремиться выйти с этим оборудованием на рынки зарубежных стран. Кроме того, чем шире УШР будут применяться в сетях России, чем больше информации о них будет доходить до зарубежных энергокомпаний.

В связи с бурным развитием распределенной энергетики, прежде всего ветроэнергетики, характеризующейся переменным графиком выдачи мощности и, следовательно, нерегулярными изменениями напряжения в сети, интерес к УШР всех типов значительно возрос.

Расширяется география мест установки УШР и область их применения. Наряду с традиционным подключением УШР на промежуточных подстанциях и на воздушных линиях СВН, доказана их эффективность при замене неуправляемых ШР на УШР на шинах электрических станций, при регулировании напряжения и реактивной мощности в автономных энергосистемах, при совместном использовании с УПК и другими СКРМ поперечного или продольного подключения, при выдаче мощности от генераторов так называемой малой энергетики (ветропарков, солнечной электроэнергетики и т. д. [13, 15]).

УШР для сетей 35–220 кВ часто комплектуются и работают параллельно с конденсаторной батареей, обеспечивая плавное регулирование не только потребления, но и выдачи реактивной мощности аналогично СК или СТК [12, 13, 16].

В рабочей группе комитета СИГРЭ по трансформаторам с 2013 года ведется подготовка к выпуску международного стандарта МЭК на УШР. Интерес к установке УШР в своих энергосистемах проявляют многие развитые страны с протяженными электрическими сетями: Аргентина, Бразилия, Перу, ЮАР, ОАЭ, Индия, Китай, ряд стран Европы (Польша, Ирландия, Великобритания) и государства Африки. Так, в Анголе в её сравнительно небольшой энергосистеме, уже находятся в эксплуатации 11 УШР двух типов, в том числе семь – в системообразующей сети СВН напряжением 400 кВ.

КОНСТРУКЦИЯ

Пример установки УШР с подмагничиванием однофазного и трехфазного исполнения приведен на фото 1 и 2. На фото 3 показана магнитная система трехфазного УШР, а на рис. 1 приведена электромагнитная схема трехфазных трехобмоточных УШР серии РТУ напряжением 220 кВ и выше (подробнее см. в [12–14]). Стержни всех фаз магнитопровода разделены на два полустержня, на каждом из которых размещаются секции компенсационной обмотки (КО), соединенной в «треугольник». Сверху секций КО располагаются секции обмотки управления (ОУ), включенные в каждой фазе последовательно-встречно к сетевой обмотке (СО) и КО. Выводы всех фаз ОУ соединяются параллельно и подключаются к выводам преобразователей (ТМП).

Фото 1. УШР 500 кВ на ПС «Агадырь»

Фото 2. УШР 500 кВ на ПС «Иртыш»

Фото 3. Магнитная система трехфазного УШР с подмагничиванием

Рис. 1. Электромагнитная схема трехфазного трехобмоточного УШР с подмагничиванием серии РТУ

СО, ОУ и КО – сетевая обмотка, обмотка управления и компенсационная обмотка реактора;
ТМП – трансформатор с преобразователем (основной и резервный);
САУ – система автоматического управления;
ТТ, ТН – трансформаторы тока и напряжения.
Примечание. Начала секций обмоток отмечены звездочкой.

Каждая фаза СО выполняется параллельными ветвями с вводом в середину и наматывается поверх вторичных обмоток с охватом обоих полустержней. СО соединяется в схему «звезда с заземленной нейтралью», подключается к шинам подстанции или к линии и обеспечивает потребление реактивной мощности в соответствии с заданным законом регулирования.

КО с номинальным напряжением 10 кВ, соединенная в «треугольник», выполняет две основные функции: исключение из потребляемого сетевого тока гармоник, кратных трем, и питание основного трансформатора с преобразователем, обеспечивающего требуемый уровень подмагничивания магнитопровода через ОУ.

Поскольку установленная мощность ТМП составляет 1 МВА (номинальный первичный ток менее 60 А), а потребляемая в установившемся номинальном режиме не превышает 300 кВт, КО рассчитывается на длительное протекание максимального тока третьей гармоники и имеет уменьшенное сечение (если на КО не предусматривается другая дополнительная нагрузка, например, при возможном подключении конденсаторной батареи).

Благодаря встречному включению своих секций обмотка управления имеет эквипотенциальные выводы (+) и (–), на которых в нормальных установившихся и переходных режимах отсутствует переменное напряжение от обмоток СО или КО. При закрытых тиристорах основного или резервного ТМП выпрямленное напряжение на этих выводах ОУ также отсутствует, соответственно отсутствует и ток подмагничивания в ОУ, поэтому магнитная система находится в ненасыщенном состоянии, а УШР – в режиме ХХ как обычный трансформатор. По мере открытия тиристоров и роста выпрямленного напряжения нарастает ток подмагничивания в секциях ОУ, в результате чего происходит насыщение стержней магнитопровода и рост потребляемого тока реактора.

Тиристоры основного ТМП (а при его профилактике или неисправности – резервного) управляются от цифровой системы автоматического управления (САУ) по выбранному алгоритму стабилизации напряжения либо поддержания заданного значения потребляемой реактивной мощности. Для реализации этих алгоритмов в САУ подаются сигналы от трансформаторов напряжения и тока, а также уставки регулирования, задаваемые персоналом по указанию диспетчера энергосистемы. После выбора режима и задания требуемых уставок вмешательство персонала в автоматическую работу реактора не требуется.

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ РЕАКТОРОВ

Реакторы напряжением 500 кВ и выше отличаются по существу только количеством ТМП (добавлен форсировочный преобразователь динамических режимов для обеспечения при необходимости ускоренного набора и сброса мощности за время не более 0,3 сек.) и возможностью однофазного исполнения электромагнитной части. В последнем случае уменьшаются транспортные габариты и имеется возможность заказа резервной фазы. Однако общая площадь, занимаемая на подстанции четырьмя фазами типа РОДУ-60000/500, как и их стоимость, существенно выше, чем для электромагнитной части реактора 500 кВ трехфазного исполнения типа РТДУ-180000/500.

Для снижения потоков рассеивания и потерь бронестержневая магнитная система реактора содержит дополнительные приставные ярма с двух сторон по периметру магнитной системы, которые при насыщении стержней собирают выходящий из них переменный магнитный поток и перенаправляют его в ярма. В первоначальных конструкциях для этого использовались верхние и нижние дополнительные прессующие магнитные кольца для обмоток каждой фазы реактора.

Аналогичные кольцевые магнитные шунты применяют и в конструкции электромагнитной части УШРТ, поскольку по мере закорачивания тиристорами его вторичной обмотки магнитный поток также вытесняется из стержней в пространство между обмотками [17].

В некоторых модификациях УШР серии РТУ сетевая обмотка выполняется без ввода в середину и не имеет параллельных ветвей, что делает невозможным применение поперечной дифференциальной защиты от витковых КЗ. КО уменьшенного сечения в большинстве серийных исполнений делится на секции и размещается первой на полустержнях магнитопровода реактора. В необходимых случаях, например, для исключения экрана между обмотками СО и ОУ, для снижения напряжения КЗ между СО и КО или для увеличения сечения КО с целью подключения к ней значительной дополнительной нагрузки, КО может охватывать оба полустержня и одновременно выполнять функции электростатического экрана между СО и ОУ. Такая же схема расположения обмоток применялась и на пилотных образцах этих УШР.

Конструктивное исполнение УШР с подмагничиванием может у разных производителей иметь различное число обмоток и совмещение функций в одной из них. Реакторы серии РТУ небольшой мощности напряжением 35–110 кВ выполняются двухобмоточными, при этом во вторичной обмотке совмещаются функции ОУ и КО за счет соединения ее по схеме «двойного разомкнутого треугольника» [12, 14].

Дугогасящие реакторы Раменского завода «Энергия» имеют одну обмотку из четырех секций, расположенных на двух полустержнях и соединенных по схеме «восьмерка».

В двухобмоточных УШР «ЭЛЕКТРОЗАВОДА» СО совмещена с ОУ, что дает снижение потерь и уменьшение габаритов. Схема такого УШР приведена на рис. 2. [7].

Рис. 2. Схема двухобмоточного управляемого реактора производства ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД»

УВ – управляемый выпрямитель;
СУ – система управления;
НР – нейтральный реактор;
ПТ – преобразовательный трансформатор;
КО – компенсационная обмотка (на рисунке не показана).

УШРТ также имеют различные модификации по исполнению электромагнитной части и тиристорной группы [5, 18]. Первые из них выполнялись трехобмоточными, при этом компенсационная обмотка также соединялась в «треугольник» и содержала дополнительные фильтры 5-й и 7-й гармоник (рис. 3) [17]. УШРТ напряжением 500 кВ производства «Тольяттинского трансформатора» выполняется без КО, то есть двухобмоточным, однако имеет при этом расщепленную вторичную обмотку ОУ с соединением ее секций в трехфазные группы «звезда» и «треугольник», к каждой из которых подключается свой преобразователь. Сдвиг фаз напряжений обмоток в 30 градусов позволяет получить двенадцатифазную схему, обеспечивающую более низкий уровень гармоник и возможность исключить дополнительные КО и силовые фильтры. Однако за счет разделения преобразователя на две тиристорные группы и усложнения системы управления возрастает его стоимость.

Рис. 3. Однолинейная схема УШРТ

ВТВ – высоковольтный тиристорный вентиль;
Q1, Q2 и Q3 – высоковольтные коммутационные аппараты;
ФКЦ – фильтрокомпенсирующая цепь.

Возможно применение решений, полностью исключающих использование полупроводниковых преобразователей в схеме УШРТ, если в них для управления со стороны вторичной обмотки применить группу коммутаторов и реактивных сопротивлений (индуктивных либо емкостных) с соотношением параметров, пропорциональных значениям степенного ряда 2n. В случаях, когда не требуется непрерывное регулирование тока (мощности), такая схема позволяет обеспечить ступенчатое регулирование тока потребления УШРТ подбором комбинации сопротивлений на выводах обмотки управления при отсутствии его искажений высшими гармониками с допустимой точностью и быстродействием [19].

ВЫВОД

В целом управляемые реакторы как новый вид оборудования для интеллектуальных электрических сетей уже подтвердили свою надежность и эффективность за 15 лет их промышленной эксплуатации, а внедрение УШР в энергосистемы России и других стран активно продолжается.

ЛИТЕРАТУРА

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник