Модифицированная серия управляемых шунтирующих реакторов и источников реактивной мощности

Page 1
background image

Page 2
background image

94

о

б

о

р

у

д

о

в

а

н

и

е

оборудование

Модифицированная серия
управляемых шунтирующих
реакторов и источников 
реактивной мощности

УДК

 621.311:621.316

Брянцев

 

А

.

М

.,

д

.

т

.

н

., 

профессор

председатель

 

наблюдательного

 

совета

 

ООО

 «

ЭСКО

»

Брянцев

 

М

.

А

.,

член

 

правления

 Clever Reactor SIA 

Макарова

 

М

.

А

.,

заместитель

 

генерального

 

директора

 

по

 

развитию

 

ООО

 «

ЭСКО

»

В

 

статье

 

рассмотрены

 

известные

 

на

 

сегодня

 

конструкторские

 

исполнения

 

управляемых

 

шунтирующих

 

реакторов

 (

УШР

). 

Авторами

 

предложена

 

новая

 

модифицированная

 

серия

 

УШР

 

с

 

подмагничиванием

ее

 

конструктивные

 

особенности

 

и

 

рас

-

ширенные

 

функциональные

 

возможности

Указаны

 

недостатки

 

существующих

 

конструкций

послужившие

 

причиной

 

для

 

моди

-

фикации

 

УШР

 

с

 

подмагничиванием

Отдельно

 

подробно

 

рас

-

смотрены

 

негативные

 

влияния

 

нелинейностей

 

характеристик

 

тока

 

и

 

напряжения

 

на

 

качество

 

электрической

 

сети

 

в

 

точке

 

подключения

 

УШР

 

как

 

с

 

подмагничиванием

так

 

и

 

управляемых

 

тиристорами

Показано

что

 

в

 

предложенной

 

модифицирован

-

ной

 

серии

 

УШР

 

с

 

подмагничиванием

 

искажения

 

формы

 

тока

 

и

 

напряжения

 

не

 

превышают

 

требуемых

 

нормативных

 

значе

-

ний

Кроме

 

того

предложена

 

новая

 

серия

 

источников

 

реактив

-

ной

 

мощности

 

с

 

независимым

 

регулированием

 

фаз

обеспечи

-

вающая

 

нормативное

 

качество

 

электроэнергии

 

сети

питающей

 

несимметричную

 

нелинейную

 

нагрузку

.

Ключевые

 

слова

:

качество

 

электроэнергии

управ

-

ляемые

 

шунтирующие

 

реакторы

управляемый

 

подмагничиванием

 

шунтирующий

 

реактор

управляемый

 

тиристорными

 

вентилями

 

шунтиру

-

ющий

 

реактор

нелинейные

 

искаже

-

ния

 

тока

 

и

 

напряжения

источники

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

независимым

 

регулированием

 

фаз

симметрирова

-

ние

 

электрических

 

режимов

 

трехфаз

-

ной

 

сети

Keywords:

power quality, automatic voltage control, 
reactive power compensation, controlled 
shunt reactor, magnetically controlled 
shunt reactor, thyristor-controlled 
shunt reactor, harmonic distortion of 
current and voltage, magnetic static var 
compensator, reactive power source 
with independent phase regulation, 
symmetric regimes of three-phase grid

ВВЕДЕНИЕ

С

 

начала

 

промышленного

 

производства

 

и

 

по

 

настоящее

 

время

 

управляемые

 

подмагничиванием

 

шунтирующие

 

ре

-

акторы

 (

УШРп

пользуются

 

устойчивым

 

спросом

 

с

 

постоянно

 

расширяющимся

 

рынком

 

сбыта

 [1]. 

В

 

электрических

 

се

-

тях

 

РФ

 

и

 

других

 

стран

 

эксплуатируется

 

более

 

сотни

 

УШРп

 

мощностью

 

от

 10 

до

 

180 

Мвар

напряжением

 

от

 10 

до

 500 

кВ

Установленная

 

мощность

 

УШРп

 

всех

 

типов

 

составляет

 

около

 9 

Гвар

  (

таб

-

лица

 1), 

в

 

том

 

числе

 

источников

 

реак

-

тивной

 

мощности

 (

ИРМ

на

 

базе

 

УШРп

 

и

 

батарей

 

конденсаторов

Наибольшее

 

применение

 

УШРп

 

находят

 

в

 

электри

-

ческих

 

сетях

 

Сибирского

 

и

 

Дальнево

-

сточного

 

регионов

 

РФ

Сегодня

 

УШРп

 

изготовляют

 

заводы

: «

Запорожтранс

-

форматор

» (

Украина

) — 

на

 

рисунке

 1, 

ETD TRANSFORMATORY (

Чехия

) — 

на

 

рисунке

 2 

и

  «

Электрозавод

» (

Россия

). 

Как

 

по

 

конструкции

так

 

и

 

по

 

электриче

-

ской

 

схеме

 

УШРп

 

имеют

 

существенные

 

различия

УШРп

 

производства

 

Запо

-

рожского

 

трансформаторного

 

завода

 

имеют

 

три

 

конструктивных

 

модифи

-

кации

 

УШР

 

напряжением

 35–500 

кВ

 

[2, 3, 4]. 

Завод

 ETD TRANSFORMA-

TORY 

производит

 

УШРп

 

напряжением

 

6–35 

кВ

 

с

 

совмещенной

 

обмоткой

 

пере

-


Page 3
background image

95

менно

-

постоянного

 

тока

 [5, 6]. 

В

 

конструкции

 

и

 

схеме

 

УШРп

 180 

Мвар

 500 

кВ

 

производства

  «

Электроза

-

вод

» 

использованы

 

технические

 

решения

отлича

-

ющиеся

 

от

 

конструкций

 

реакторов

  «

Запорожтранс

-

форматор

» 

и

 ETD TRANSFORMATORY [7, 8, 9]. 

Кроме

 

УШРп

 

последние

 

годы

 

активно

 

осваива

-

ется

 

производство

 

и

 

применение

 

шунтирующих

 

ре

-

акторов

управляемых

 

тиристорами

  (

УШРт

). 

Опыт

 

эксплуатации

 

УШР

 

обоих

 

типов

 

показал

что

 

в

 

опре

-

деленных

 

случаях

 

их

 

нелинейные

 

параметры

 

мо

-

гут

 

негативно

 

сказываться

 

на

 

качестве

 

напряжения

 

в

 

точке

 

их

 

подключения

 

и

 

прилегающей

 

сети

ВЛИЯНИЕ

 

НЕЛИНЕЙНОСТИ

 

УПРАВЛЯЕМЫХ

 

ШУНТИРУЮЩИХ

 

РЕАКТОРОВ

 

НА

 

КАЧЕСТВО

 

НАПРЯЖЕНИЯ

 

СЕТИ

В

 

силу

 

нелинейности

 

регулировочных

 

характеристик

 

изменение

 

потребляемой

 

мощности

 

управляемых

 

шунтирующих

 

реакторов

 

сопровождается

 

искажения

-

ми

 

форм

 

тока

 

и

 

напряжения

 

обмоток

Такие

 

искаже

-

ния

 

негативно

 

сказываются

 

на

 

качестве

 

напряжения

 

электрической

 

сети

В

 

качестве

 

примера

характерно

-

го

 

для

 

сети

 220 

кВ

 

с

 

использованием

 

УШР

 

мощностью

 

30 

Мвар

проанализированы

 

графики

 

изменения

 

тока

 

и

 

напряжений

 

обмоток

 

управляемого

 

подмагничива

-

нием

 

шунтирующего

 

реактора

 [10]. 

УШРп

 

подключен

 

к

 

центру

 

питания

 

через

 

электрическую

 

сеть

 

с

 

мощ

-

ностью

 

короткого

 

замыкания

 (

КЗ

), 

равной

 10-

кратной

 

номинальной

 

мощности

 

реактора

что

 

характерно

 

для

 

большинства

 

подстанций

 

Сибири

 

и

 

Дальнего

 

Востока

где

 

установлены

 

УШРп

 (

рисунок

 3). 

Расчетная

 

модель

 

УШРп

 

соответствует

 

варианту

 

исполнения

описанно

-

му

 

в

 

патенте

 

РФ

 

 2447529 [10].

Несмотря

 

на

 

то

что

 

напряжение

 

центра

 

питания

 

строго

 

синусоидально

а

 

искажения

 

формы

 

тока

 

от

-

носительно

 

невелики

 (

примерно

 

на

 

половине

 

диапа

-

зона

 

регулирования

 

мощности

 

УШРп

 

незначитель

-

но

 

превышают

 

требования

 

отраслевого

 

стандарта

 

ПАО

 «

ФСК

 

ЕЭС

» 

СТО

 56947007-29.180.03.198-2015), 

Рис

. 1. 

УШР

 

на

 

базе

 

РТУ

-100000/220 

на

 

ПС

 «

Хабаровск

»

Рис

. 2. 

УШР

 

на

 

базе

 

РТУ

-10000/10 

на

 

ПС

 «

Кумколь

»

(

Рес

 

публика

 

Казахстан

)

Табл

. 1. 

Показатели

 

грозоупорности

 

ВЛ

 10 

кВ

Тип

 

УШР

Класс

напряже

-

ния

кВ

Всего

 

УШР

,

шт

 / 

Мвар

УШР

 

в

 

составе

 

ИРМ

шт

 / 

Мвар

10 000/10

10

6 / 60

6 / 60

10 000/35

35

4 / 40

4 / 40

25 000/35

35

11 / 275

125

25 000/110

110

31 / 775

10 / 250

63 000/110

110

1 / 63

- / -

25 000/220

220

2 / 50

1 / 25

60 000/220

220

1 / 60

1 / 60

63 000/220

220

7 / 441

- / -

100 000/220

220

20 / 2 000

1

180 000/330

330

4 / 720

1 / 180

100 000/400

400

7 / 700

7 / 700

180 000/500

500

18 / 3 240

- / -

ИТОГО

:

112 / 8 424

36 / 1 540

Рис

. 3. 

Принципиальная

 

однолинейная

 

схема

 

подключе

-

ния

 

УШРп

 

к

 

центру

 

питания

 

через

 

линию

 

электропере

-

дачи

Рис

. 4. 

Моделирование

 

искажений

 

формы

 

напряжений

 

и

 

тока

 

в

 

диапазоне

 

регулирования

 

мощности

 

УШРп

 4 (49) 2018


Page 4
background image

96

искажения

 

напряжений

 

как

 

компенсационной

так

 

и

 

сетевой

 

обмоток

 

превышают

 

требования

 

ГОСТ

 

32144-2013 

во

 

всем

 

диапазоне

 

регулирования

  (

ри

-

сунки

 4 

и

 5).

Та

 

же

 

качественная

 

картина

 

имеет

 

место

 

и

 

при

 

подключении

 

к

 

электрической

 

сети

 

шунти

-

рующего

 

реактора

управляемого

 

тиристорами

с

 

расщепленными

 

вентильными

 

обмотками

  (

ри

-

сунок

 6). 

Расчетная

 

модель

 

УШРт

 

соответствует

 

варианту

 

исполнения

описанному

 

в

 

патенте

 

РФ

 

 2518149 [11]. 

Различие

 

заключается

 

в

 

том

что

несмотря

 

на

 

относительно

 

небольшие

 

по

 

услови

-

ям

 

стандарта

 

организации

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

» 

СТО

 

56947007-29.180.03.198-2015 

искажения

 

тока

нару

-

шения

 

формы

 

синусоидальности

 

напряжения

 

вен

-

тильных

 

обмоток

 

и

 

сетевой

 

обмотки

 

при

 

установке

 

УШРт

 

имеют

 

место

 

в

 

большей

 

части

 

диапазона

 

ре

-

гулирования

 

и

 

носят

 

более

 

выраженный

 

характер

чем

 

при

 

установке

 

УШРп

 (

рисунки

 7 

и

 8).

В

 

рассмотренных

 

случаях

 

нарушения

 

качества

 

напряжения

 

электрической

 

сети

 

обусловлены

 

иска

-

жениями

возникающими

 

в

 

обмотках

 

низкого

 

напря

-

жения

  (

обмотках

 

НН

управляемых

 

шунтирующих

 

реакторов

 

обоих

 

типов

Вследствие

 

трансформатор

-

ной

 

связи

 

искажения

 

формы

 

напряжения

 

обмоток

 

транслируются

 

непосредственно

 

в

 

электрическую

 

сеть

В

 

УШРп

 

в

 

электрическую

 

сеть

 

передаются

 

и

 

резонансно

 

усиливаются

 

искажения

возникающие

 

в

 

напряжении

 

компенсационной

 

обмотки

а

 

в

 

УШРт

 

искажения

 

напряжения

 

в

 

электрической

 

сети

 

вызы

-

ваются

 

искажениями

 

напряжения

 

вентильных

 

обмо

-

ток

и

 

также

 

передаются

 

и

 

резонансно

 

усиливаются

 

в

 

прилегающей

 

электрической

 

сети

Таким

 

образом

из

 

приведенных

 

выше

 

примеров

 

расчетов

касающихся

 

частных

 

случаев

следует

 

весьма

 

важное

 

принципиальное

 

обобщение

заклю

-

чающееся

 

в

 

том

что

 

в

 

УШР

 

обоих

 

типов

 

недостаточ

-

но

 

устранить

 

нелинейные

 

искажения

 

в

 

их

 

сетевых

 

токах

необходимо

 

обеспечить

 

исключение

 

нелиней

-

ных

 

искажений

 

и

 

в

 

напряжении

 

обмоток

вентиль

-

ных

 — 

в

 

УШРт

компенсационных

 — 

в

 

УШРп

В

 

УШРп

 [10] 

данная

 

проблема

 

решается

 

заменой

 

компенсационной

 

обмотки

 

на

 

трансформаторную

 

обмотку

 

НН

 

с

 

подключением

 

к

 

ней

 

широкополосного

 

фильтра

 

высших

 

гармоник

 (

ФВГ

) (

рисунок

 9).

ОБОРУДОВАНИЕ

Рис

. 6. 

Принципиальная

 

однолинейная

 

схема

 

подключе

-

ния

 

УШРт

 

к

 

центру

 

питания

 

через

 

линию

 

электропере

-

дачи

Рис

. 7. 

Моделирование

 

искажений

 

форм

 

напряжений

 

и

 

тока

 

во

 

всем

 

диапазоне

 

регулирования

 

мощности

 

УШРт

Рис

. 5. 

Коэффициенты

 

искажения

 

форм

 

тока

 

и

 

на

-

пряжения

 

в

 

УШРп

Рис

. 8. 

Коэффициенты

 

искажений

 

тока

 

и

 

напряжения

 

в

 

УШРт

Рис

. 9. 

Схема

 

УШРп

 

с

 

подклю

 -

ченным

 

к

 

обмотке

 

низкого

напряжения

 

фильтром

высших

 

гармоник

Рис

. 10. 

Схема

 

УШРт

с

 

подключенным

 

к

 

обмотке

НН

 

фильтром

 

высших

 

гармоник

и

 

токоограничивающим

 

реактором

,

включенным

 

последовательно

с

 

тиристорным

 

ключом


Page 5
background image

97

В

 

УШРт

 

для

 

достижения

 

того

 

же

 

эффекта

 

исполь

-

зования

 

только

 

одного

 

фильтра

 

оказывается

 

недо

-

статочным

Дополнительно

 

требуется

 

изменить

 

схе

-

му

 

и

 

конструкцию

 

обмоток

 

трансформатора

а

 

также

 

подключить

 

последовательно

 

с

 

вентильными

 

клю

-

чами

 

токоограничивающие

 

реакторы

 (

например

как

 

это

 

показано

 

на

 

рисунке

 10). 

Следует

 

подчеркнуть

что

 

вариант

 

исполнения

 

УШРт

 

по

 

рисунку

 10 

имеет

 

принципиально

 

иное

 

техническое

 

решение

 

в

 

сравне

-

нии

 

с

 

вариантом

 

УШРт

 

по

 

патенту

 

РФ

 

 2518149 [11].

В

 

результате

 

изменения

 

схем

 

и

 

комплектующих

 

УШРп

  (

рисунок

 9) 

и

 

УШРт

  (

рисунок

 10) 

форма

 

тока

 

и

 

напряжения

 

обмоток

 

становится

 

практически

 

си

-

нусоидальной

 

во

 

всем

 

диапазоне

 

регулирования

 

мощности

  (

рисунки

 11 

и

 12). 

Идентичность

 

регули

-

ровочных

 

характеристик

 

двух

 

различных

 

по

 

схеме

 

и

 

принципу

 

действия

 

вариантов

 

УШР

 

объясняется

 

тем

что

 

при

 

соблюдении

 

определенных

 

соотноше

-

ний

 

параметров

 

УШРп

 

по

 

рисунку

 9 

и

 

УШРт

 

по

 

рисун

-

ку

 10 

эти

 

варианты

 

могут

 

проявлять

 

свойство

 

дуаль

-

ности

Критерии

 

подобия

при

 

которых

 

достигается

 

идентичность

 

регулировочных

 

характеристик

описа

-

ны

 

в

 

публикациях

 [12, 13].

ОСНОВНЫЕ

 

ПАРАМЕТРЫ

 

УШР

 

МОДИФИЦИРОВАННОЙ

 

СЕРИИ

Модифицированная

 

серия

 

управляемых

 

подмаг

-

ничиванием

 

шунтирующих

 

реакторов

  (

УШРм

в

 

от

-

личие

 

от

 

прототипов

 

имеет

 

единые

 

конструкцию

электрическую

 

схему

 

и

 

состав

 

оборудования

 

во

 

всем

 

диапазоне

 

мощностей

 4–330 

Мвар

 

и

 

классов

 

на

-

пряжения

 6–750 

кВ

 (

рисунок

 13). 

В

 

то

 

же

 

время

 

при

 

разработке

 

УШРм

 

сохранены

 

следующие

 

основные

 

функции

 

УШРп

:

 

высокоточная

 

автоматическая

 

стабилизация

 

напряжения

 

в

 

точке

 

подключения

 

с

 

отклонением

 

от

 

установленного

 

значения

 

не

 

более

 0,3% [6];

 

безынерционный

менее

чем

 

за

 0,02 

с

выход

 

на

 

номинальную

 

мощность

 

при

 

подключении

 

к

 

сети

 [2];

 

параметрический

 

наброс

/

сброс

 

мощности

 

при

 

аварийных

 

возмущениях

 

напряжения

 

сети

 [14];

 

переход

 

из

 

любого

 

текущего

 

режима

 

в

 

режим

 

фик

-

сированного

 

значения

 

потребляемой

 

мощности

 

на

 

время

 

паузы

 

ОАПВ

 [15].

Принципиальным

 

отличием

 

УШРм

 

является

 

ис

-

пользование

 

широкополосного

 

фильтра

 

высших

 

гармоник

позволяющего

 

улучшить

 

форму

 

тока

 

и

 

на

-

пряжения

 

обмоток

 [16]. 

В

 

любом

 

из

 

УШРм

 

в

 

преде

-

лах

 

рабочего

 

диапазона

 

регулирования

 

мощности

 

коэффициент

 

искажений

 

формы

 

тока

 

не

 

превышает

 

1,5–2% 

от

 

номинального

 

значения

а

 

синусоидаль

-

ность

 

напряжения

 

обмоток

 

соответствует

 

требовани

-

ям

 

ГОСТ

 32144-2013.

В

 

модифицированной

 

серии

 

УШРм

 

полностью

 

устранено

 

негативное

 

влияние

 

параметров

 

нелиней

-

ности

 

на

 

качество

 

напряжения

 

в

 

точке

 

подключения

Также

 

в

 

отличие

 

от

 

прототипов

 

конструкция

 

УШРм

 

содержит

 

полноценную

 

вторичную

 

обмотку

 

транс

-

форматорного

 

типа

а

 

обмотка

 

управления

  (

регули

-

ровочная

 

обмотка

выполняется

 

с

 

глухо

 

заземленной

 

средней

 

точкой

 [17]. 

При

 

разработке

 

УШРм

 

исполь

-

зовано

 

не

 

менее

 

десятка

 

патентов

 

и

 

полезных

 

моде

-

лей

 

РФ

 

и

 

других

 

стран

.

Применение

 

в

 

конструкции

 

УШРм

 

новых

 

элемен

-

тов

 

с

 

определенными

 

взаимными

 

соотношениями

 

и

 

изменение

 

критериев

 

оптимизации

 

параметров

 

комплектующего

 

оборудования

 

позволило

 

расши

-

рить

 

функциональные

 

возможности

 

в

 

части

:

 

длительности

 

перегрузки

 (

превышение

 

номиналь

-

ного

 

значения

 

мощности

в

 1,4 

раза

 

с

 

сохранением

 

Рис

. 11. 

Моделирование

 

формы

 

напряжения

 

и

 

тока

 

в

 

диапазоне

 

регулирования

 

мощности

 

при

 

изменении

 

схемы

 

и

 

включении

 

ФВГ

 

в

 

состав

 

комплектующих

 

УШРт

 

и

 

УШРп

Рис

. 12. 

Коэффициенты

 

искажений

 

тока

 

и

 

напряжения

 

при

 

изменении

 

схемы

 

и

 

включении

 

ФВГ

 

в

 

состав

 

ком

-

плектующих

 

УШРт

 

и

 

УШРп

Рис

. 13. 

Принципиальная

 

однолинейная

 

схема

 

УШРм

со

-

держащая

 

обмотки

 

высокого

 (

ВН

и

 

низкого

 

напряжения

 

(

НН

), 

регулировочную

 

обмотку

 (

РО

с

 

подключенными

 

к

 

обмотке

 

НН

 

с

 

широкополосным

 

фильтром

 

высших

 

гармоник

 (

ФШ

), 

емкостной

 

нагрузкой

 

С

 

и

 

сетью

 

общего

 

назначения

 R

 4 (49) 2018


Page 6
background image

98

синусоидальности

 

формы

 

тока

 

и

 

напря

-

жения

 

вторичной

 

обмотки

 

в

 

диапазоне

 

регулирования

 

мощности

 [18];

 

плавного

 

регулирования

 

мощности

 

от

 

но

-

минального

 

потребления

  (

индуктивный

 

режим

до

 

номинальной

 

выдачи

 (

емкост

-

ной

 

режим

за

 

счет

 

подключения

 

ко

 

вто

-

ричной

 

обмотке

 

емкостной

 

нагрузки

 

за

 

время

не

 

превышающее

 0,2–0,3 

с

 [19];

 

отбора

 

мощности

 

от

 

вторичной

 

обмотки

 

в

 

электрическую

 

сеть

 

общего

 

назначения

вплоть

 

до

 

номинального

 

значения

 

мощ

-

ности

 

первичной

 

обмотки

 [1].

Таким

 

образом

технические

 

характери

-

стики

 

УШРм

 

соответствуют

 

требованиям

 

стандарта

 

ПАО

  «

ФСК

 

ЕЭС

» 

СТО

 56947007-

29.180.03.198-2015 

на

 

управляемые

 

шунти

-

рующие

 

реакторы

.

ПЕРСПЕКТИВА

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

ИСТОЧНИКОВ

 

РЕАКТИВНОЙ

 

МОЩНОСТИ

 

НА

 

БАЗЕ

 

УШРм

ДЛЯ

 

СИММЕТРИРОВАНИЯ

 

РЕЖИМОВ

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

 

СЕТИ

Техническими

 

решениями

 

модифицирован

-

ной

 

серии

 

УШРм

 

предусмотрена

 

возмож

-

ность

 

независимого

 

управления

 

мощностью

 

фаз

 

во

 

всем

 

диапазоне

 

регулирования

 [17]. 

В

 

итоге

 

возникает

 

перспектива

 

применения

 

источников

 

реактивной

 

мощности

 

на

 

базе

 

УШРм

 

в

 

электрической

 

сети

 

с

 

несимметрич

-

ной

 

нелинейной

 

нагрузкой

например

в

 

схе

-

мах

 

электроснабжения

 

электрифицирован

-

ной

 

железной

 

дороги

В

 

качестве

 

примера

 

на

 

рисунке

 14 

по

-

казан

 

один

 

из

 

возможных

 

вариантов

 

под

-

ключения

 

источников

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

независимым

 

регулированием

 

мощности

 

фаз

 (

ОИРМ

к

 

обмоткам

 

трехфазного

 

транс

-

форматора

 

с

 

нелинейной

 

двухфазной

 

на

-

грузкой

 

по

 

схеме

 

Штайнмеца

 [20]. 

Фрагмен

-

ты

 

результатов

 

расчета

 

напряжений

 

и

 

токов

 

в

 

обмотке

 

НН

 

трансформатора

 

и

 

двухфаз

-

ной

 

нелинейной

 

нагрузки

 

Н

1, 

Н

при

 

наличии

 

и

 

отсутствии

 

ОИРМ

 

показаны

 

на

 

рисунке

 15. 

Как

 

видно

 

из

 

результатов

 

расчета

подключе

-

ние

 

ОИРМ

 

к

 

обмотке

 

НН

 (3×

ОИРМнн

транс

-

форматора

 

обеспечивает

 

симметрию

 

и

 

лик

-

видацию

 

нелинейных

 

искажений

 

его

 

фазных

 

напряжений

 

и

 

токов

  (

рисунок

 15). 

Причем

несмотря

 

на

 

то

 

что

 

форма

 

токов

 

нагрузок

 

Н

1, 

Н

2, (

рисунок

 16) 

и

 

токов

 

фаз

 3×

ОИРМнн

 

(

рисунок

 17) 

имеет

 

явно

 

выраженные

 

иска

-

жения

это

 

никак

 

не

 

сказывается

 

на

 

синусои

-

дальности

 

напряжений

 

и

 

токов

 

обмоток

 

НН

Если

 

же

 3×

ОИРМнн

 

отключается

нагрузки

 

Н

1, 

Н

вызывают

 

несимметрию

 

и

 

искажения

 

напряжений

 

и

 

токов

 

в

 

обмотке

 

НН

 

трансфор

-

матора

 (

рисунок

 15).

Источник

 

реактивной

 

мощности

 

ОИРМ

подключенный

 

параллельно

 

обмотке

 

ВН

 

Рис

. 14. 

Принципиальная

 

схема

 

подключения

 

ОИРМ

 

к

 

трехфаз

-

ной

 

электрической

 

сети

питающей

 

нелинейную

 

двухфазную

 

нагрузку

Рис

. 15. 

Токи

 

и

 

напряжения

 

в

 

обмотке

 

НН

 

трансформатора

Рис

. 16. 

Токи

 

в

 

нелинейной

 

двухфазной

 

нагрузке

 

Н

1, 

Н

2

ОБОРУДОВАНИЕ


Page 7
background image

99

трансформатора

, (3×

ОИРМвн

выполняет

 

те

 

же

 

функции

 

снижения

 

несимметрии

 

и

 

нелинейных

 

ис

-

кажений

вызываемых

 

подключенной

 

нелинейной

 

двухфазной

 

нагрузкой

но

 

уже

 

по

 

отношению

 

к

 

внеш

-

ней

 

сети

.

В

 

заключение

 

следует

 

отметить

 

важное

 

обсто

-

ятельство

что

 

наряду

 

с

 

известными

 

положитель

-

ными

 

эффектами

 

применение

 

ОИРМ

 

позволяет

 

также

 

минимизировать

 

переток

 

реактивной

 

мощ

-

ности

 

из

 

внешней

 

сети

 

в

 

нелинейную

 

двухфаз

-

ную

 

нагрузку

  (

рисунок

 15), 

благодаря

 

чему

 

повы

-

шается

 

возможность

 

использования

 

трансформа

-

тора

 

для

 

передачи

 

активной

 

мощности

 

из

 

трехфаз

-

ной

 

сети

Применительно

 

к

 

схемам

 

электроснаб

-

жения

 

электрифицированной

 

железной

 

дороги

 

с

 

учетом

 

существующих

 

параметров

 

внешней

 

сети

 

и

 

подстанций

характерных

 

для

 

Байкало

-

Амур

-

ской

 

магистрали

повышение

 

пропускной

 

способ

-

ности

 

тяговых

 

трансформаторов

 

может

 

достигать

15–20%.

ОЦЕНКА

 

ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

 

ЭФФЕКТИВНОСТИ

 

ПРИМЕНЕНИЯ

 

УШРМ

 

И

 

ИРМ

 

НА

 

ИХ

 

ОСНОВЕ

Предварительное

 

участие

 

в

 

торгах

 

на

 

закупку

 

УШР

 

напряжением

 110, 220 

и

 500 

кВ

 

показало

 

высокую

 

конкурентоспособность

 

УШРм

 

по

 

сравнению

 

с

 

ана

-

логами

 

в

 

части

 

функциональных

 

возможностей

потерь

 

и

 

стоимости

 

оборудования

Как

 

устройство

обладающее

 

функцией

 

статического

 

компенсато

-

ра

 

реактивной

 

мощности

 

электромагнитного

 

типа

или

 

как

 

устройство

обладающее

 

функцией

 

сим

-

метрирующего

 

трансформатора

 

с

 

независимым

 

Рис

. 17. 

Токи

 

фаз

 3×

ОИРМнн

регулированием

 

мощности

 

фаз

модифицирован

-

ная

 

серия

 

управляемых

 

шунтирующих

 

реакторов

 

прямых

 

аналогов

 

не

 

имеет

.

ВЫВОДЫ

1. 

Существующие

 

типы

 

УШР

 

могут

 

вызывать

 

появ

-

ление

 

высших

 

гармоник

 

напряжения

уровень

 

ко

-

торых

 

значительно

 

превышает

 

требования

 

ГОСТ

 

32144-2013 

как

 

в

 

точке

 

подключения

так

 

и

 

в

 

при

-

легающей

 

сети

.

2. 

Предложенные

 

авторами

 

схемы

 

и

 

конструкции

 

позволяют

 

устранить

 

недостатки

присущие

 

обо

-

им

 

типам

 

УШР

.

3. 

Источники

 

реактивной

 

мощности

 

с

 

независимым

 

регулированием

 

фаз

 

обеспечивают

 

нормативное

 

качество

 

электроэнергии

 

трехфазной

 

сети

пита

-

ющей

 

нелинейную

 

несимметричную

 

нагрузку

.  

ЛИТЕРАТУРА

1. 

Базылев

 

Б

.

И

., 

Зазимко

 

К

.

Г

., 

Ма

-

карова

 

М

.

А

., 

Смоловик

 

С

.

В

Опыт

 

применения

 

управляемых

 

подмаг

-

ничиванием

 

шунтирующих

 

реак

-

торов

 

в

 

сетях

 

различных

 

классов

 

напряжения

 // 

ЭЛЕКТРО

Электро

-

техника

электроэнергетика

элек

-

тротехническая

 

промышленность

2016, 

 3. 

С

. 28–33.

2. 

Брянцев

 A.M., 

Долгополов

 

А

.

Г

., 

Лу

-

рье

 

А

.

И

., 

Евдокунин

 

Г

.

А

., 

Бики

 

М

.

А

., 

Уколов

 C.B., 

Авдонин

 

А

.

Г

., 

Шипи

-

цын

 

В

.

П

Результаты

 

эксплуатации

 

управляемого

 

подмагничиванием

 

трехфазного

 

шунтирующего

 

ре

-

актора

 // 

Электрические

 

станции

2001, 

 12. 

С

. 44–50.

3. 

Брянцев

 A.M., 

Долгополов

 

А

.

Г

., 

Лурье

 

А

.

И

., 

Зильберман

 

С

.

М

., 

Бики

 

М

.

А

., 

Уколов

 C.B. 

Трехфаз

-

ный

 

шунтирующий

 

управляемый

 

реактор

 

мощностью

 100 

МВ

 

А

220 

кВ

 

на

 

подстанции

 «

Чита

» 

МЭС

 

Сибири

 // 

Электротехника

, 2003, 

 1. 

С

. 22–30.

4. 

Брянцев

 

А

.

М

., 

Долгополов

 

А

.

Г

., 

Лурье

 

А

.

И

Впервые

 

в

 

сети

 500 

кВ

 

введен

 

в

 

эксплуатацию

 

новый

 

управляемый

 

подмагничиванием

 

шунтирующий

 

реактор

 

мощно

-

стью

 180 

МВ

 

А

 // 

Электричество

2006, 

 8. 

С

. 65–68.

5. 

Брянцев

 

А

.

М

Электрический

 

трехфазный

 

реактор

 

с

 

подмагни

-

чиванием

Патент

 

 2418332 

РФ

6. 

Базылев

 

Б

.

И

., 

Брянцев

 

М

.

А

., 

Дягилева

 

С

.

В

., 

Лурье

 

А

.

И

., 

Не

-

грышев

 

А

.

А

Источник

 

ре

-

активной

 

мощности

 

на

 

под

-

станции

 35 

кВ

 

Ванкорского

 

нефтяного

 

месторождения

 // 

Электротехника

, 2012, 

 3.

С

. 59–62.

7. 

Брянцев

 

А

.

М

Электроиндукцион

-

ное

 

устройство

Авторское

 

свиде

-

тельство

 

СССР

 

 1164795 // 

От

-

крытия

Изобретения

, 1985, 

 24.

8. 

Брянцев

 

А

.

М

Основные

 

уравне

-

ния

 

и

 

характеристики

 

магнитно

-

вентильных

 

управляемых

 

реак

-

торов

 

с

 

сильным

 

насыщением

 

магнитной

 

цепи

 // 

Электротехни

-

ка

, 1991, 

 2. 

С

. 24–28.

9.  Makarevich L., Mastryukov L., Iva-

kin  V.  etc.    Controlled  shunt  reactor 
500 kV 180 MVA with new design. 
Filed experience at NELYM substa-
tion / SIGRE–

А

2_206_2014.

10. 

Брянцев

 

А

.

М

Трехфазный

 

управ

-

ляемый

 

подмагничиванием

 

реак

-

тор

Патент

 

 2447529 

РФ

11. 

Булыкин

 

П

.

Ю

., 

Крайнов

 

С

.B., 

Фе

-

досов

 

Л

.

Л

Управляемый

 

реактор

 

с

 

трехстержневым

 

магнитопрово

-

дом

Патент

 

 2518149 

РФ

.

12. 

Брянцев

 

А

.

М

., 

Макаров

 

П

.

Н

Дуаль

-

ная

 

модель

 

трехфазного

 

управля

-

емого

 

реактора

Патент

 

 128039 

РФ

.

13. 

Брянцев

 

А

.

М

Управляемые

 

под

-

магничиванием

 

электрические

 

реакторы

 

как

 

элемент

 

электро

-

 4 (49) 2018


Page 8
background image

100

энергетической

 

системы

 / 

Управ

-

ляемые

 

подмагничиванием

 

элек

-

трические

 

реакторы

Сб

статей

2-

е

 

дополненное

 

издание

М

.: 

«

Знак

», 2010. 

С

. 5–10.

14. 

Брянцев

 A.M., 

Долгополов

 

А

.

Г

., 

Евдокунин

 

Г

.

А

., 

Липатов

 

Ю

.

А

., 

Лу

-

рье

 

А

.

И

., 

Маклецова

 

Е

.

Е

Управ

-

ляемые

 

подмагничиванием

 

шун

-

тирующие

 

реакторы

 

для

 

сети

 

35–500 

кВ

 // 

Электротехника

2003, 

 1. 

С

. 5–13.

15. 

Брянцев

 

А

.

М

., 

Долгополов

 

А

.

Г

Способ

 

гашения

 

дуги

 

однофаз

-

ного

 

замыкания

 

на

 

землю

 

в

 

пау

-

зе

 

ОАПВ

 

линии

 

электропередачи

 

с

 

шунтирующим

 

трехфазным

 

ре

-

актором

Патент

 

 2341858 

РФ

.

16. 

Брянцев

 

А

.

М

Статический

 

ком

-

пенсатор

 

реактивной

 

мощности

Патент

 

 2510556 

РФ

.

17. 

Брянцев

 

А

.

М

Трехфазный

 

управ

-

ляемый

 

подмагничиванием

 

реак

-

тор

Патент

 

 2451353 

РФ

.

18. 

Тихомиров

 

П

.

М

Расчет

 

транс

-

форматоров

М

.: 

Энергоатомиз

-

дат

, 1986. 528 

с

.

19. 

Брянцев

 

А

.

М

., 

Базылев

 

Б

.

И

., 

Лу

-

рье

 

А

.

И

., 

Райченко

 

М

.

О

., 

Смоло

-

вик

 

С

.

В

Управляемые

 

ферромаг

-

нитные

 

устройства

 

с

 

предельным

 

насыщением

 

в

 

системах

 

ком

-

пенсации

 

реактивной

 

мощности

 

и

 

стабилизации

 

напряжения

 

вы

-

соковольтных

 

сетей

 // 

Энергоэк

-

сперт

, 2013, 

 5. c. 40–46.

20. 

Закарюкин

 

В

.

П

., 

Крюков

 

А

.

В

., 

Ива

-

нова

 

Е

.

С

Анализ

 

схем

 

симметри

-

рования

 

на

 

тяговых

 

подстанциях

 

железных

 

дорог

 

переменного

 

тока

 // 

Системы

Методы

Техно

-

логии

, 2013, 

 4(20). 

С

. 68–73.

REFERENCES

1.  Bazylev B.I., Zazimko K.G., Makaro-

va M.A., Smolovik S.V. Service ex-
perience of magnetically controlled 
shunt reactor in electric networks of 
different voltage classes. ELEKTRO. 

Elektrotekhnika, elektroenergetika, 
elektrotekhnicheskaya promyshlen-
nost

 [ELEKTRO. Electrical engineer-

ing, power engineering, electrical 
industry], 2016, no. 3, pp. 28–33. (in 
Russian)

2. Bryantsev A.M., Dolgopolov A.G., 

Lurye A.I., Evdokunin G.A., Biki M.A., 
Ukolov C.B., Avdonin A.G., Shipitsyn 
V.P. Results of three-phase magneti-
cally controlled shunt reactor opera-
tion. 

Elektricheskie stantsii

 [Power 

Plants], 2001, no.12, pp. 44-50. (In 
Russian)

3. Bryantsev A.M., Dolgopolov A.G., 

Lurye A.I., Zilberman S.M., Biki M.A., 
Ukolov C.B. 220 kV three-phase con-
trolled shunt reactor with 100 MVA of 
power at Chita substation of MES 
Siberia. 

Elektrotekhnika

 [RUSSIAN 

ELECTRICAL ENGINEERING], 
2003, no. 1, pp. 22–30. (in Russian)

4. Bryantsev A.M., Dolgopolov A.G., 

Lurye A.I. A new controlled shunt 
reactor with 180 MVA of power was 
put into operation in 500 kV electrical 
network for the 

 rst  time. 

Elektrich-

estvo

 [Electricity], 2006, no.8, pp. 

65-68. (In Russian)

5. Bryantsev A.M. 

Elektricheskiy trekh-

faznyy reaktor s podmagnichivaniy-
em

 [Three-phase transductor reac-

tor]. Patent RF, no. 2418332.

6.  Bazylev B.I., Bryantsev M.A., Dy-

agileva S.V., Lurye A.I., Negryshev 
A.A. Reactive power source at 35 
kV substation of the Vankor oil 

 eld. 

Elektrotekhnika

 [RUSSIAN ELEC-

TRICAL ENGINEERING], 2012, no. 
3, pp. 59–62. (in Russian)

7. Bryantsev A.M. Electric induction 

device. USSR author's certi

 cate 

no. 1164795. 

Otkrytiya. Izobreteniya 

[Discoveries. Inventions], 1985, no. 
24. (in Russian)

8.  Bryantsev A.M. Basic equations and 

characteristics of magnetic-valve 
controlled reactors with signi

 cant 

magnetic saturation. 

Elektrotekhnika

 

[RUSSIAN ELECTRICAL ENGI-
NEERING], 1991, no. 2, pp. 24–28. 
(in Russian)

9.  Makarevich L., Mastryukov L., Iva-

kin V. etc.  Controlled shunt reactor 
500 kV 180 MVA with new design. 
Filed experience at NELYM substa-
tion / SIGRE–

А

2_206_2014.

10. Bryantsev A.M. 

Trekhfaznyy upravly-

ayemyy podmagnichivaniyem reak-
tor

 [Three-phase magnetically con-

trolled shunt reactor]. Patent RF, no. 
2447529.

11. Bulykin P.Y., Kraynov S.B., Fedosov 

L.L. 

Upravlyayemyy reaktor s trekh-

sterzhnevym magnitoprovodom 

[Con trolled reactor with three-leg 
core]. Patent RF, no. 2518149.

12. Bryantsev A.M., Makarov P.N. 

Dual-

naya model trekhfaznogo upravlyay-
emogo reaktora

 [The dual model of 

three-phase controlled reactor]. Pat-
ent RF, no. 128039.

13. Bryantsev  A.M.  Magnetically  con-

trolled reactors as an element of 
electric power system. 

Upravlyay-

emyye podmagnichivaniyem elek-
tricheskiye reaktory. Sb. statey. 2-e 
dopolnennoye izdaniye

 [Magneti-

cally controlled reactors. Collected 
papers. 2-nd enlarged edition], 2010, 
pp. 5–10

14. Bryantsev  A.M.,  Dolgopolov  A.G., 

Evdokunin G.A., Lipatov Y.A., Lur-
ye A.I., Makletsova E.E. Magneti-

cally controlled shunt reactors for 
35-500 kV electrical networks. 

Ele-

ktrotekhnika

 [RUSSIAN ELECTRI-

CAL ENGINEERING], 2003, no. 1, 
pp. 5–13. (in Russian)

15. Bryantsev  A.M.,  Dolgopolov  A.G. 

Sposob gasheniya dugi odnofaz-
nogo zamykaniya na zemlyu v pa-
uze OAPV linii elektroperedachi 
s shchntiruyushchim trekhfaznym 
reaktorom

 [The method of single