ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК H01F29/02 

Изобретение относится к области электротехники и энергетики, к регуляторам реактивной мощности, в частности к регулируемым дугогасящим и компенсирующим реакторам с линейной вебер-амперной характеристикой для систем электроснабжения промышленных предприятий.

Особенностью регулируемых реакторов с линейно вебер-амперной характеристикой является отсутствие в их токе и напряжении высших гармоник, в отличие от управляемых реакторов с нелинейной вебер-амперной характеристикой (реакторов с подмагничиванием), поэтому использование таких реакторов не требует дополнительной установки в сетях дорогостоящих фильтров высших гармоник.

Известен электроиндукционный аппарат для регулирования реактивной мощности регулируемый реактор с линейной вебер-амперной характеристикой, содержащий броневой магнитопровод и обмотку, размещенную на плунжерном стержне, в котором регулирование индуктивности осуществляется изменением величины немагнитного зазора путем перемещения подвижной части стержня с помощью электропривода [1] аналог.

Благодаря наличию в магнитной системе регулируемого воздушного зазора вебер-амперная характеристика такого реактора линейная.

Мощность плунжерных реакторов обычно не превышает 2 мВА. На большую мощность такая конструкция становится экономически невыгодной, так как с увеличением мощности реактора увеличивается вес подвижности части стержня, и силы "магнитного тяжения" между подвижной и неподвижной частями стержня становятся настолько большими, что габариты и мощность электропривода становятся соизмеримы с габаритами и мощностью самого реактора. Известен также электроиндукционный аппарат для регулирования реактивной мощности с линейной вебер-амперной характеристикой, содержащий высоковольтную сетевую обмотку и коммутирующие устройства [2] аналог.

Такие электроиндукционные аппараты используются в статических компрессорах (СТК) реактивной мощности.

Регулирование индуктивности в них осуществляется коммутирующими устройствами на базе тиристорных ключей, включенных последовательно с высоковольтной сетевой обмоткой сухого реактора без стали, путем изменения углов зажигания тиристоров и тем самым величины тока в обмотке реактора.

Вебер-амперная характеристика такого электроиндукционного аппарата линейная, так как в нем используется реактор без стали.

Электроиндукционные аппараты для регулирования реактивной мощности с тиристорным управлением не содержит громоздких подвижных частей стержня, мощность их значительно выше плунжерных реакторов, они используются на напряжения до 35 кВ.

Недостатком этих регуляторов реактивной мощности является то, что в них тиристорные ключи, включаемые последовательно с высоковольтной сетевой обмоткой реактора находятся под напряжением сети и должны быть рассчитаны на соответствующее высокое напряжение.

В сетях с напряжением свыше 35 кВ регуляторы реактивной мощности известной конструкции не используются, поскольку их коммутирующие устройства становятся очень дорогими и громоздкими из-за усложнения системы управления, снижается надежность ее работы, а следовательно и электроиндукционного аппарата для регулирования реактивной мощности в целом.

Целью данного предложения является создание электроиндукционного аппарата для регулирования реактивной мощности с линейной вебер-амперной характеристикой, используемого как на напряжения 6, 10, 35 кВ, так и на напряжения 110 и 220 кВ с дешевыми и надежными низковольтными коммутирующими устройствами.

Для этого в электроиндукционном аппарате для регулирования реактивной мощности с линейной вебер-амперной характеристикой, содержащем высоковольтную сетевую обмотку и коммутирующие устройства, высоковольтная сетевая обмотка снабжена ферромагнитным стержнем, размещенным внутри ее, на котором расположен набор низковольтных обмоток регулирования, распределенных вдоль стержня симметрично относительно ее торцов, причем каждая обмотка регулирования подключена к собственному коммутирующему устройству и заземлена.

При этом низковольтные обмотки регулирования могут быть выполнены одновитковыми или с различным числом витков, причем число витков в обмотках увеличивается от торцов стержня к его центру.

Низковольтные обмотки могут быть выполнены из листового проводника или из многожильного кабеля.

На фиг. 1 схематично изображен электроиндукционный аппарат для регулирования реактивной мощностью; на фиг.2 вариант выполнения обмоток регулирования электроиндукционного аппарата.

Электроиндукционный аппарат для регулирования реактивной мощности содержит высоковольтную сетевую обмотку 1, внутри которой размещен ферромагнитный стержень 2, вдоль стержня симметрично относительно торцов расположены обмотки регулирования 3, каждая из которых подключена к собственному коммутирующему устройству 4 и заземлена.

Обмотки регулирования выполнены низковольтными. Они могут быть все одновитковыми или содержать различное число витков (от одного до трех - фиг. 2).

Обмотки регулирования могут быть выполнены из листового проводника или из многожильного кабеля.

В качестве коммутирующих устройств могут быть использованы тиристорные ключи, как в известной конструкции регулятора реактивной мощности, или низковольтные выключатели.

Регулирования индуктивности в данном индукционном аппарате осуществляется путем последовательного замыкания коммутирующими устройствами накоротко обмоток регулирования, начиная от торцов стержня к его середине.

При этом образуются короткозамкнутые контуры, в которых наводятся магнитные потоки, компенсирующие основной поток сетевой обмотки аппарата, изменяя ее индуктивность.

Потокосцепление обмоток регулирования с магнитным потоком сетевой обмотки у торцов и в средней части стержня неодинаково, поэтому, если есть необходимость выравнивать токи в короткозамкнутых контурах, обмотки регулирования выполняются с различным числом витков, при этом число витков в обмотках увеличивается от торца стержня к его середине.

Магнитные потоки короткозамкнутых контуров обмоток управления компенсируют основной поток стержня при последовательном замыкании обмоток накоротко, что эквивалентно изменению высоты стержня и, следовательно, индуктивности аппарата.

В регуляторах реактивной мощности с напряжением до 35 кВ регулирование индуктивности можно осуществлять ступенчато как выключателями, так и тиристорными ключами. В регуляторах реактивной мощности с напряжением 110 кВ и выше в целях выравнивания напряжения сетевой обмотки по высоте стержня предпочтительно регулирование осуществлять плавно углами зажигания тиристоров.

Вебер-амперная характеристика этого электроиндукционного аппарата линейная, поскольку магнитная система его разомкнута.

В предлагаемом электроиндукционном аппарате для регулирования реактивной мощности коммутирующие устройства находятся не под напряжением сети, как в известной конструкции, а под напряжением ЭДС наводимых в обмотках регулирования, которое не превышает 1 кВ, что позволяет использовать дешевые и надежные коммутирующие устройства, снизить стоимость и повысить надежность работы всего электроиндукционного аппарата.

Электроиндукционные аппараты для регулирования реактивной мощности с линейной вебер-амперной характеристикой предлагаемой конструкции могут быть использованы в статических тиристорных компенсаторах и в качестве регулируемых дугогасящих и компенсирующих реакторов при напряжениях до 220 кВ.

Для сетей с напряжением до 35 кВ электроиндукционный аппарат может быть выполнен с "сухом" исполнении (фиг. 1,2), при напряжениях 110-220 кВ аппарат размещается в баке с маслом (на чертеже не показано).

Использование: для систем электроснабжения промышленных предприятий. Сущность изобретения: аппарат содержит высоковольтную сетевую обмотку 1, внутри которой размещен ферромагнитный стержень 2, вдоль стержня симметрично относительно торцов расположены низковольтные обмотки регулирования 3, каждая из которых подключена к собственному коммутирующему устройству 4 и заземлена. Обмотки регулирования могут быть все одновитковыми или содержать различное число витков (от одного до трех), при этом число витков в обмотках увеличивается от торца стержня к его середине. Обмотки регулирования могут быть выполнены из листового проводника или из многожильного кабеля. В устройстве снижается стоимость и повышается надежность работы аппарата за счет использования дешевых надежных низковольтных коммутирующих устройств. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электроиндукционный аппарат для регулирования реактивной мощности с линейной вебер-амперной характеристикой, содержащий высоковольтную сетевую обмотку и коммутирующие устройства, отличающийся тем, что высоковольтная сетевая обмотка снабжена ферромагнитным стержнем, размещенным внутри нее, на котором расположен набор низковольтных обмоток регулирования, распределенных вдоль него симметрично относительно его торцов, причем каждая обмотка регулирования подключена к собственному коммутирующему устройству и заземлена. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что низковольтные обмотки регулирования выполнены одновитковыми. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что низковольтные обмотки регулирования выполнены с различными числами витков, причем число витков в обмотках увеличивается от торцов стержня к его центру. 4. Аппарат по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что низковольтные обмотки регулирования выполнены из листового проводника. 5. Аппарат по любому из пп. 1 3, отличающийся тем, что низковольтные обмотки регулирования выполнены из многожильного кабеля.