УПРАВЛЯЕМЫЙ РЕАКТОР Российский патент 1996 года по МПК H02H9/02 

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано в качестве плавнорегулируемого индуктивного сопротивления, в частности в качестве регулирующего элемента статического компенсатора реактивной мощности, в том числе для повышения пропускной способности электрических сетей, а также в качестве дугогасящего устройства.

Известны конструкции управляемых реакторов для регулирования реактивной мощности, управление которыми осуществляется путем подмагничивания их магнитопроводов постоянным током и содержащих специальную обмотку подмагничивания (Л. И.Дорожко, Л.В.Лейтес. Сравнительный анализ различных конструкций управляемых реакторов. "Электротехника", 1991, N 2, с.18-24).

Недостатком этих конструкций является необходимость применения специальных регулируемых источников постоянного подмагничивания и высокий уровень добавочных потерь от полей рассеяния, вследствие создания в таких реакторах (в их магнитопроводах) участков с глубоким насыщением.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции является управляемый реактор-трансформатор фирмы ВВС, содержащий магнитопровод, основную обмотку, соединенную с сетью, и управляющую обмотку с управляемыми ключами, с включенными в каждую фазу управляющей обмотки встречно-параллельно соединенными тиристорами. (Электрические аппараты высокого напряжения, Учебное пособие для вузов, Г. Н. Александров, В.В.Борисов, В.Л.Иванов и др. Под редакцией Г.Н. Александрова, Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1989, 344 с. ил.).

Недостатком такой конструкции является высокий уровень гармонических составляющих, вызванных токами через тиристоры, пропускаемыми в течении части полупериода питающего напряжения и трансформируемыми в основную обмотку реактора. Содержание гармоник достигает особенно больших величин при малых токах, потребляемых основной обмоткой реактора и соответствующих большим углам отпирания тиристоров (от 90 до 180^oС).

Техническим результатом изобретения является уменьшение содержания высших гармонических в потребляемом реактором токе, расширение диапазона регулирования этого тока, а также сокращение габаритов реактора и, следовательно, уменьшение расхода активных материалов при его изготовлении.

Изобретение поясняется фигурами 1-4:
фиг.1 схема реактора с расщепленной обмоткой;
фиг.2 схема с токоограничивающими дросселями;
фиг.3 схема с шунтированием дросселей;
фиг. 4 схема с совмещенными обмотками, где: 1 управляющая обмотка реактора-трансформатора; 2 секции управляющей обмотки; 3 ключ секции управляющей обмотки; 4 основная обмотка; 5 токоограничивающий дроссель; 6 ключ токоограничивающего дросселя.

Технический результат достигается тем, что управляющая обмотка 1 реактора-трансформатора (фиг.1) разбита на несколько секций 2 с увеличенной индуктивностью рассеяния, причем каждая из секций включена на свой ключ 3, обеспечивающий ее замыкание и размыкание. Увеличение индуктивности рассеяния обеспечено за счет расположения секций управляющей обмотки снаружи основной обмотки 4. Эффект увеличения индуктивности рассеяния секции управляющей обмотки может быть получен иначе путем включения последовательно с ключами секций токоограничивающих дросселей 5 (фиг.2). Шунтирование токоограничивающих дросселей дополнительными ключами 6 (фиг.3) позволяет расширить диапазон регулирования тока основной обмотки реактора. Для экономии материалов во всех рассмотренных случаях управляющая обмотка может быть конструктивно совмещена с основной обмоткой реактора (фиг.4).

Управляемый реактор работает следующим образом.

При отсутствии тока в управляющей обмотке магнитное сопротивление стального сердечника минимально, а индуктивное сопротивление реактора максимально.

При замыкании накоротко одной из секций 2 управляющей обмотки 1 соответствующим ключом 3 в ней индуцируется ток, создающий встречно направленный магнитный поток. В результате магнитный поток основной обмотки 4 частично вытесняется из сердечника, сопротивление этому потоку возрастает и для создания магнитного потока, соответствующего приложенному напряжению, ток основной обмотки 4 увеличивается. Количество ступеней регулирования тока основной обмотки реактора соответствует числу замыкаемых накоротко независимых секций 2 управляющей обмотки 1. Режим замыкания всех секций управляющей обмотки соответствует наибольшему току основной обмотки 4 и минимальному индуктивному сопротивлению реактора. В рассмотренных режимах работы, если индукция холостого меньше индукции насыщения стального сердечника управляемого реактора, содержание высших гармонических в токе его основной обмотки минимально, поскольку замыкание секции управляющей обмотки приводит к уменьшению индукции в стальном сердечнике. Таким образом, при последовательном замыкании секции 2 управляющей обмотки 1 можно обеспечить ступенчатое изменение тока основной обмотки 4 реактора от холостого хода до номинального.

При необходимости плавного регулировании тока в основной обмотке 4 управляемого реактора внутри каждой секции 2 ключи 3 могут быть выполнены в виде тиристорных блоков, содержащих встречно-параллельные включенные или симметричные тиристоры. Изменяя угол отпирания тиристоров можно обеспечить плавное регулирование их среднего тока и, соответственно, действующего тока в основной обмотке 4 реактора. Наличие нескольких секций 2 управляющей обмотки 1 позволяет значительно уменьшить содержание высших гармонических по сравнению с прототипом. Это связано с тем, что, во-первых, регулирование тока тиристорами в секции, представляющей часть обмотки управления, уменьшает долю коммутируемого тока и, во-вторых, наличие хотя бы одной короткозамкнутой секции приводит к подавлению высших гармонических в магнитном потоке и, следовательно, в токе основной обмотки 4 реактора. Поэтому, во всем диапазоне регулирования от тока, соответствующего максимуму тока в первой секции 2 управляющей обмотки (5-10% номинального тока) и до номинального тока, содержание высших гармонических в кривой тока основной обмотки в несколько раз меньше, чем у прототипа.

При разбиении управляющей обмотки на равные М секций, при полном замыкании первой секции ток основной обмотки меняется не на 1/М от максимального тока, а на значительно большую величину. Напротив, при замыкании последующих секций ток основной обмотки возрастает на величину, меньшую 1/М, причем каждая последующая секция добавляет все меньшую долю тока основной обмотки. Выравнивание ступеней регулирования достигается при увеличении индуктивности рассеяния секций управляющей обмотки, включаемых первыми, по сравнению с индуктивностью рассеяния последующих секций, или включением последовательно с ключами или с тиристорными блоками токоограничивающих дросселей 5 с разной величиной индуктивности, расположенных, например, вне бака реактора. При этом индуктивность токоограничивающего дросселя секции, включаемой первой, должна быть наибольшей.

Данное изобретение является одним из простейших вариантов создания реактора с синусоидальным потребителем тока для электрических сетей и линий электропередач различного класса напряжений. Изобретение позволяет осуществить пофазное регулирование и полностью соответствует современной технологии производства трансформаторного и реакторного оборудования, при этом реактор может быть выполнен трехфазным или в виде группы однофазных, или однофазным. ЫЫЫ2

Использование: в области электротехники, в качестве плавнорегулируемого индуктивного сопротивления. Сущность: управляемый реактор содержит управляющую обмотку, выполненную в виде нескольких независимых секций с увеличенной индуктивностью рассеяния, причем каждая из секций содержит свой ключ. Увеличение индуктивности рассеяния обеспечено за счет расположения секций управляющей обмотки снаружи основной обмотки. Эффект увеличения индуктивности может быть получен и путем включения последовательно с ключами секций токоограничивающих дросселей. Шунтирование дросселей дополнительными ключами позволяет расширить диапазон регулирования тока основной обмотки реактора. 1 с. и 3 з.п.ф, 4 ил.

1. Управляймый реактор, содержащий магнитопровод, основную обмотку, соединенную с сетью, и управляющую обмотку с управляемыми ключами, отличающийся тем, что управляющая обмотка расщеплена на несколько независимых секций, каждая из которых снабжена своим ключом. 2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что управляющая обмотка совмещена с основной, причем в качестве независимых секций управляющей обмотки использованы части основной обмотки, замыкаемые ключами. 3. Реактор по пп. 1 или 2, или 3, отличающийся тем, что в секции управляющей обмотки включены токоограничивающие дроссели. 4. Реактор по пп. 1 или 2, или 3, отличающийся тем, что токоограничивающие один или несколько дросселей шунтированы дополнительными тиристорными управляемыми блоками.