Устройство для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов

 

Изобретение относится к электротехнике и энергетике, в частности к конструкциям дугогасящих реакторов, предназначенных для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов замыканий фазы на землю в электрических сетях напряжением 6-35 кВ, Цель изобретения - снижение энергозатрат путем уменьшения величины тока подмагничивания и содержания высших гармоник в токе компенсации за счет разделения потоков от тока подмагничивания и тока компенсации по своим магнитопроводам. Устройство содержит трехстержневой магнитопровод 3 с воздушным зазором 6 в среднем стержне 4, который выполнен в виде Ш-образного магнитопровода с обмоткой подмагничивания 5 на его среднем стержне, рабочую и вторичную 2 короткозамкнутую обмотки, размещенные на разных крайних стержнях основного магнитопровода . Воздушные зазоры выполнены между ярмами основного магнитопровода с Ш-образным магнитопроводом потока подмагничивания . -При токе подмагничивания. равном нулю, переменный поток рабочей обмотки замыкается в основном через средний Ш-образный стержень. Воздушные зазоры обеспечивают линейную вольт-амперную характеристику. По мере увеличения тока в обмотке подмагничивания и потока подмагничивания. замыкающегося по Ш-образному магнитопроводу, происходит все большее вытеснение переменного потока из Ш-образного магнитопровода в ярма основного магнитопровода. В результате все возрастающая часть переменного потока тока компенсации замыкается по стержню с вторичной короткозамкнутой обмоткой. Ток компенсации при взаимодействии потоков рабочей и вторичной обмоток увеличивается в соответствии с теорией трансформаторов. Регулирование прекращается одновременно с насыщением Ш-образного магнитопровода потоком подмагничивания. Ток компенсации все время синусоидален, Ш-обрззный магнитопровод имеет меньшую длину магнитной линии известных управляемых устройств , что позволяет снизить величину тока подмагничивания и мощность источника постоянного тока. 5 ил. СО С 00 со ho

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796126/07 (22) 26.02.90 (46) 07,03.92. Бюл, N 9 (71) Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова (72) Ю.И.Злобин (53) 621,316,923(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 100382, кл. Н 02 Н 9/08, 1953.

Авторское свидетельство СССР

¹- 498681, кл. Н 02 Н 9/08, 1974, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОРЕГУЛИРУЕМОЙ КОМПЕНСАЦИИ ЕМКОСТНЫХ

ТОКОВ (57) Изобретение относится к электротехнике и энергетике, в частности к конструкциям дугогасящих реакторов, предназначенных для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов замыканий фазы на землю в электрических сетях напряжением 6-35 кВ, Цель изобретения — снижение энергозатрат путем уменьшения величины тока подмагничивания и содержания высших гармоник в токе компенсации за счет разделения по-. токов от тока подмагничивания и тока ком-. пенсации по своим магнитопроводам.

Устройство содержит трехстержневой магнитопровод 3 с воздушным зазором 6 в среднем стержне 4, который выполнен в:виде Ш-образного магнитопровода с обмот- . кой подмагничивания 5 на его среднем стержне, рабочую и вторичную 2 коротко„„. Ж ÄÄ 1718324 A l (я)5 .Н 02 Н 9/08, Н 01 F 29/14 замкнутую обмотки, размещенные на разных крайних стержнях основного магнитопровода. Воздушные зазоры выполнены между ярмами основного магнитопровода с

Ш-образным магнитопроводом потока подмагничивания..При токе подмагничивания. равном нулю, переменный поток рабочей обмотки замыкается в основном через средний Ш-образный стержень. Воздушные зазоры . обеспечивают линейную вольт-амперную характеристику. По мере увеличения тока в обмотке подмагничивания и потока подмагничивания, замыкающегося по Ш-образному магнитопроводу, происходит все большее вытеснение переменного потока из Ш-образного магнитопровода в ярма основного магнитопровода.

В результате все возрастающая часть переменного потока тока компенсации замыкается по стержню с вторичной короткозамкнутой обмоткой. Ток компенсации при вааимодействии потоков рабочей и вторичной обмоток увеличивается в соответствии с теорией трансформаторов. Регулирование прекращается одновременно с насыщением Ш-образного магнитопровода CA) потоком подмагничивания. Ток компенса- ) ции все время синусоидален, LLl-образный ф магнитопровод имеет меньшую длину магнитной линии известных управляемых устройств, что позволяет снизить величину тока подмагничивания и мощность источника постоянного тока. 5 ил.

1718324

55

Изобретение относится к электротехнике и энергетике, в частности к устройствам для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов в сетях напряжением 6 — 35 кВ.

Известны устройства для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов.

Однако наличие регулируемого зазора и электромеханического привода значительно снижает надежность работы реактора, увеличивает время регулирования, случаются заклинивания плунжеров.

Известны управляемые ДГР с подмагничиванием магнитопровода, Они обладают высоким быстродействием и простотой регулирования, надежны в работе. В энергосистемах эксплуатируются опытные образцы с продольным, поперечным и и родол ьно-поперечным подмагничиванием. Регулирование тока компенсации достигается за счет изменения магниткой проводимости на пути переменного магнитного потока. Проводимость магнитопровода изменяется подмагничиванием его постоянным потоком, создаваемым током в обмотках подмагничивания.

Однако известный способ регулирования тока компенсации, при котором по одному и тому же магнитопроводу или части его замыкаются магнитные потоки тока компенсации и тока подмагничивания, приводит к деформации кривой намагничивания и увеличению содержания высших гармоник до 2-10% (Kr = 0,02-0,1), Известные устройства требуют постоянного расхода электроэнергии на подмагничивание. Поэтому нужно уменьшать величины токов подмагничивания.

Наиболее близким к изобретению является трехстержневой магнитопровод, на среднем с зазором стержне которого размещена рабочая обмотка, а на крайних — обмотки для получения противодействующих намагничивающих сил и подмагничивания.

При появлении напряжения нейтрали противодействующие намагничивающие силы и поток от тока подмагничивания, насыщая магнитопровод, изменяют магнитную проводимость на пути переменного магнитного потока.

Однако в известном устройстве поток подмагничивания замыкается по пути с большой длиной магнитной линии. Поэтому для подмагничивания требуется большой величины ток подмагничивания. что вытекает из второго закона Кирхгофа для магнит ной цепи:

Z1 W=ХН В.

Наложение постоянного и переменного потоков деформирует кривую намагничивания магнитопровода и приводит к возникновению высших гармоник в токе компенсации (Кг > О).

Целью изобретения является снижение энергозатрат путем уменьшения величины тока подмагничивания и содержания высших гармоник в токе компенсации за счет разделения потоков тока компенсации и тока подмагничивания по разным магнитопро вода м.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для плавнорегулируемой компенсации емкосткых токов содержится трехстержневой магнитопровод с воздушным зазором в среднем стержне, выполненным в виде Ш-образного магнитопровода с обмоткой подмагничивания на ее среднем стержне; рабочая и вторичная короткозамкнутая обмотки, размещенные на разных крайних стержнях основного магнитоп ровода.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов; на фиг. 2 — схемы, поясняющие процесс разделения потоков; ка фиг. 3 — кривые изменения магнитной индукции предлагаемого устройства и известного в функции тока подмагничивания; на фиг, 4 — кривая зависимости тока во вторичной обмотке от тока подмагничивания; на фиг. 5 — изменение. коэффициента регулирования от тока подмагничивания.

Рабочая 1 и вторичная короткозамкнутая 2 обмотки размещены ка разных крайних стержнях основного магнитопровода 3.

Между ярмами основного магнитопровода установлен Ш-образный магнитопровод 4 с обмоткой 5 подмагничивания на его среднем стержне. Между ярмами и Ш-образным магнитопроводом предусмотрены немагнитные зазоры 6. Рабочая обмотка 1 подсоединяется между нейтрал ью заземлителем. Она имеет несколько отпаек . для настройки тока компенсации для условий разных сетей, Обмотка 2 всегда эакорочена. К обмотке 5 подсоединяется источник постоянного тока.

При появлении напряжения на нейтра-. ли ток обмотки 1 создает переменный ток, который замыкается по двум путям: большая часть — no пути среднего Ш-образного сердечника, а меньшая — Ilo пути стержня с вторичной короткозамкнутой обмоткой (фиг. 2,а). Воздушный зазор 6 позволяет работать на линейном участке кривой намагничивания при малом токе подмагничивания. Ток компенсации синусоидален. Ток подмагничивания, протекая по обмотке 5, создает поток подмагничивания

1718324 в магнитопроводе 4 Ш-образного сердечни-. ка, препятствуя протеканию переменного потока. Переменный поток тем самым вытесняется в ярма основного магнитопровода 3 и замыкается по пути через стержень-с 5 вторичной короткоэамкнутой обмоткой 2. 8 результате магнитная проводимость меняется, вызывая изменение тока компенсации. Этот ток сохраняет синусоидальную форму кривой благодаря взаимодействию 10 обмоток 1 и 2. По мере увеличения тока подмагничивания и вытеснения переменного потока происходит увеличение противодействующей намагничивающей силы обмотки 2 (тока в ней). Ответной реакцией 15 на это — увеличение тока компенсации обмотки 1 в соответствии с теорией трансформаторов. Так происходит до тех пор, пока не наступит насыщение магнитопровода 4 от. возрастающего тока подмагничивания об-,20 мотки 5. Переменный поток полностью вытесняется в ярма общего магнитопровода.3, настуйает полное взаимодействие обмоток

1 и 2, прекращается регулирование тока компенсации (фиг. 2,б). Ток компенсации до- 25 стигает ceoего максимального значения., Предлагаемое устройство позволяет воплотить новый способ регулирования тока компенсации. Минимальное его значение при токе подмагничивания равно нулю, 30 и весь переменный поток замыкается по пути среднего Ш-образного сердечника основного магнитопровода 3. Коэффициент регулирования равен отношению максимального тока к минимальному, значение 35 которого зависит от величины немагнитного зазора 6, от размеров основного и Ш-образ- ного магнитопроводов, магнитной индукции и числа витков обмоток.

Предлагаемое устройство имеет мень- 40 шую среднюю длину. магнитной линии потока подмагничивания по сравнению C известными. Поэтому появляется возможность уменьшить ток подмагничивания, что вытекает из второго закона Кирхгофа для 45 магнитной цепи.

Предлагаемое устройство реализовано в виде лабораторной установки. На одном и том же трехстержневом магнитопроводе реализованы известное и предлагаемое уст- 50 ройства. Число витков рабочей. обмотке прототипа, намотанной на средний Ш-об-. разный стержень, равно суммарному числу витков обмоток, размещенных на крайних 55 стержнях. Их используют в качестве обмо ток подмагничивания в известном и в каче- . стве рабочей и вторичной в предлагаемом устройствах. Напряжение устанавливают такой величины на рабочих обмотках, чтобы магнитная индукция в крайних стержнях была одинаковой, а ток компенсации был синусоидальным при токе .подмагничивания, равном нулю. Средняя длина магнитной линии потока подмагничивания 84,3 сМ у известного и 49,1 см у предлагаемого устройства.

О процессе разделения потоков можно судить по изменению магнитной индукции в стержне с рабочей обмоткой (кривая фиг.3) и в стержне Ш-образного магнитопровода (кривая 2, фиг.3) по изменению тока во вторичной обмотке. В стержне с рабочей обмоткой поток практически не изменяется, а в Ш-образном сердечнике переменный поток быстро уменьшается по,мере увеличения тока подмагничивания. При токе подмагничивания примерно 6 А; когда практически наступает максимум тока компенсации, индукция переменного потока составляет около,10 7ь индукции при токе подмагничивания, равном нулю. Переменный магнитный поток вытесняется в "свой" магнитопровод 3, вызывая увеличивающееся взаимодействие рабочей и вторичной обмоток. Это взаимодействие увеличивает ток во вторичной обмотке (фиг,4).

Разделение потоков переменного и постоянного по своим магнитопроводам обеспечивает синусоидальную форму кривой тока компенсации, При подмагйичивании индукция переменного потока в крайних стержнях заметно уменьшается (кривая 3, фиг.3). а в среднем стержне.— уменьшается в меньшей степени (кривая 4, фиг-,3), Форма кривой тока компенсации — искаженная синусоида, за исключением случаев, когда 1n =

=0 и при большом токе подмагничивания (1и

>10A). В последнем случае регулирование прекращается.

На фиг.5 даны кривые изменения коэффициента регулирования от тока подмагничивания. Одинаковый уровень регулирования достигнут при разных токах подмагничивания; у известного

10 А, у предлагаемого устройства 6 А.

Отношение этих токов примерно равно отношению длин пути потоков подмагничивания сравниваемых технических решений: 10/6 = 1,67 =84,3/9,1 = 1,71.

В предлагаемом устройстве разделение потоков переменного тока компенсации и тока подмагничивания и их циркуляции по разным магнитопроводам обеспечивает снижение энергозатрат за счет уменьшения величины тока подмагничивания и содержания высших гармоник в токе компенсации.

Это приводит к уменьшению потерь мощности, снижению установленной мощности источника постоянного тока, применению легких аппаратов в цепи постоянного тока.

1718324

Кроме того, технология изготовления остается простой, так как она разбивается на технологию изготовления известных устройств: двух- и трехстержневого остовов без зазоров, затем сочленение готовых из- 5 делий в общее устройство.

Формула изобретения

Устройство для плавнорегулируемой компенсации емкостных токов, содержащее основной трехстержневой магнитопровод с 10 воздушным зазором в среднем стержне и расположенные на его стержнях рабочую и вторичную обмотки и обмотку подмагничивания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения энергозатрат путем уменьшения величины тока подмагничивания и содержа- ния высших гармоник в токе компенсации, средний стержень выполнен в виде Ш-образного магнитопровода с обмоткой подмагничивания íà его среднем стержне, вторичная обмотка выполнена короткоэамкнутой, причем рабочая и вторичная обмотки размещены на разных крайних стержнях основного магнитопровода.

1718324 ос

Составитель Ю;Злобин

Техред M.Moðãåíòàë Корректор M.Äåì÷èê .

Редактор H.Ãóíüêo

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 887 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-36, Раушская наб., 4/5