Управляемый реактор с трехстержневым магнитопроводом

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано, например, в качестве шунтирующего реактора в статических компенсаторах реактивной мощности линий электропередачи. Техническим результатом изобретения является снижение уровня генерируемых гармоник без увеличения установленной мощности и инерционности реактора. Стержни трехстержневого магнитопровода (1) состоят из двух последовательных элементов (2) и (3), а каждый элемент разделен на две параллельные части (4) и (5). Часть (4) выполнена с зазором, а часть (5) - без зазора. Фаза сетевой обмотки состоит из двух секций (6), а фаза управляющей обмотки - из двух секций (7) и (8). Секции (7) и (8) охватывают части (5), не имеющие зазора. Каждая секция (6) охватывает один из элементов стержня (2) или (3) целиком. Секции (6) каждой фазы соединены параллельно, секции (7) разных фаз - в звезду, секции (8) разных фаз - в эквивалентный треугольник. К соединенным в звезду секциям (7) и к соединенным в треугольник секциям (8) подключены трехфазные управляющие ключи. Управляющие ключи могут быть выполнены на тиристорах и собраны по схеме звезда или треугольник. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано, например, в качестве шунтирующего реактора в статических компенсаторах реактивной мощности линий электропередачи.

Уровень техники

Регулирование напряжения на линии электропередачи осуществляют за счет компенсации ее реактивной мощности, для чего шунтируют линию управляемыми реакторами, функционирующими в качестве регуляторов реактивного тока.

Известен управляемый реактор, магнитопровод которого выполнен в виде двух стержней, на каждом из которых размещены первичная и вторичная обмотки, причем первичные обмотки соединены параллельно, а вторичные последовательно [US 4837497]. Для регулирования индуктивного сопротивления на первичной стороне включен двунаправленный ключ на тиристорах с фазовым управлением. Реактор обеспечивает плавное регулирование тока через первичную обмотку при низком уровне гармоник с порядковыми номерами 5, 7, 11, 13. Однако параметры ключа должны соответствовать напряжению первичной обмотки, что при напряжении более 100 кВ приводит к необходимости использовать большое число последовательно соединенных мощных тиристоров, существенно недогруженных по току.

Известен выбранный в качестве прототипа управляемый реактор, содержащий в каждой фазе магнитопровод, стержнь которого разделен на продольные части, одна из которых выполнена с зазором. На стержне магнитопровода размещены сетевая обмотка и управляющая обмотка. Управляющая обмотка охватывает часть стержня без зазора, а сетевая обмотка охватывает весь стержень. К управляющей обмотке подключен тиристорный ключ [RU 2297062].

Для компенсации гармоник, генерируемых при фазовом управлении тиристорным ключом, в прототипе применен многозвенный фильтр с использованием компенсационной обмотки, объединенной с дополнительной последовательной обмоткой, что существенно увеличивает установленную мощность реактора и его инерционность.

Сущность изобретения

Техническим результатом изобретения является снижение уровня генерируемых гармоник без увеличения установленной мощности и инерционности реактора.

Предметом изобретения является трехфазный управляемый реактор, содержащий трехстержневой магнитопровод, каждый стержень которого выполнен из двух последовательных элементов, на которых размещены секции фаз сетевой и управляющей обмоток, при этом каждый последовательный элемент стержня разделен на две параллельные части, одна из которых выполнена с зазором, секции фаз сетевой обмотки охватывают элемент стержня целиком и соединены параллельно, секции фаз управляющей обмотки охватывают не имеющую зазора часть каждого элемента стержня, три секции разных фаз управляющих обмоток соединены в звезду и подключены к первому трехфазному ключу управления, а три другие - в эквивалентный треугольник и подключены к второму трехфазному ключу управления.

Развитие изобретения предусматривает использование различных схем соединения трехфазных ключей управления: оба ключа могут быть собраны по схеме звезда или треугольник, первый ключ может быть собран по схеме звезда, а второй - по схеме треугольник.

Это позволяет выбрать для реализации ключей тиристоры с параметрами, подходящими в частных случаях.

Осуществление изобретения с учетом его развития

Фиг.1 иллюстрирует конструкцию магнитопровода трехфазного реактора, а фиг.2 - его электрическую схему.

На фиг.1 представлен магнитопровод трехфазного реактора. Фазные стержни магнитопровода выполнены из двух элементов 2 и 3 магнитной цепи, размещенных последовательно в магнитном потоке. Каждый элемент стержня разделен на две параллельные части 4 и 5. Часть 4 выполнена с зазором, а часть 5 - без зазора. На элементах 2 и 3 размещены секции фаз сетевых и управляющих обмоток. Фаза сетевой обмотки состоит из двух секций 6, а фаза управляющей - из секций 7 и 8. Секции 7 и 8 охватывают части 5 элементов 2 и 3 соответственно, не имеющие зазора. Каждая секция 6 охватывает элемент 2 или 3 целиком (т.е. обе его части 4 и 5).

На фиг.2 показано, что секции 6 каждой фазы соединены параллельно, секции 7 разных фаз - в звезду, секции 8 разных фаз - в эквивалентный треугольник. Все секции 6 имеют равное число витков. Отношение числа витков секции 7 к числу витков секции 8 определяется эквивалентным преобразованием звезды в треугольник и равно 3 . К соединенным в звезду секциям 7 подключен трехфазный управляющий ключ 9, а к соединенным в треугольник секциям 8 - трехфазный управляющий ключ 10. Управляющие ключи 9 и 10 могут быть выполнены на тиристорах и собраны по схеме звезда или треугольник.

Сетевые обмотки из параллельно соединенных секций 6 предназначены для подключения к трехфазной сети и могут быть собраны, например, по схеме звезда.

Реактор работает следующим образом.

Ток в каждой из параллельных секций 6 определяется величиной тока и числом витков, размещенных на том же элементе (2 или 3) секции (7 или 8) управляющей обмотки. В свою очередь, токи в секциях 7 и 8 регулируются фазой угла включения ключей 9 и 10 соответственно.

Если ключи 9 и 10 закрыты, ток в секциях 7 и 8 отсутствует и магнитный поток, формируемый напряжением на секциях сетевых 6 обмоток, проходит главным образом по частям 5 стержня, не имеющим зазора.

В случае если управляющий ключ 9 или 10 открыт и проводит ток, магнитный поток из части 5 соответствующего стержня переходит в часть 4 с немагнитным зазором. Это происходит за счет того, что намагничивающая сила, создаваемая током секции 7 или 8 управляющей обмотки в части 5 элемента 2 или 3 соответственно, уравновешивается намагничивающей силой, создаваемой током соответствующей секции 6 сетевой обмотки, а в части 4 того же элемента стержня намагничивающая сила секции 6 сетевой обмотки уравновешивается только магнитным сопротивлением, которое определяется величиной немагнитного зазора. Поэтому соотношение токов в секции 7 или 8 управляющей обмотки и в соответствующей секции 6 сетевой обмотки определяется отношением их числа витков, а величина тока - размером немагнитного зазора в части 5 того же элемента стержня.

Если ключи 9 и 10 находятся в открытом состоянии в течение всего периода переменного тока, магнитный поток из части 5 (без зазора) элемента 2 или 3 практически полностью вытесняется в часть 4 (с зазором), и вся намагничивающая сила прикладывается к немагнитному зазору.

В этом режиме падение напряжения на управляющих ключах близко к нулю в течение всего периода, поэтому магнитный поток в стержнях магнитопровода определяется напряжением сети и имеет форму основной гармоники. Соответственно такую форму имеют намагничивающие силы, создаваемые токами сетевой и управляющей обмоток, и поэтому токи в сетевых обмотках реактора имеют только основную гармонику и в них отсутствуют составляющие высших гармоник.

Если управляющие ключи включаются в фазе периода переменного тока, отличной от нуля, и проводят ток неполную часть периода, магнитный поток элемента из части 5 вытесняется в часть 4 с немагнитным зазором только на интервале открытого состояния соответствующего управляющего ключа, а на интервале его закрытого состояния магнитный поток стержня остается только в части 5. Соответственно, длительность тока в управляющей обмотке, его форма и величина основной гармоники определяется соотношением длительности проводящего и непроводящего состояний управляющего ключа, и чем меньше длительность проводящего состояния, тем меньше величина основной гармоники.

Если управляющий ключ проводит ток неполную часть периода, форма тока в нем отлична от синусоидальной формы, и соответственно в токах управляющих и сетевых обмоток присутствуют высшие гармоники. Величина их зависит от фазы включения управляющего ключа и может существенно превышать допустимый уровень в 3%. Наибольшую величину имеют пятая и седьмая гармоники, уровень которых к номинальному значению основной гармоники может достигать 7%.

В каждой из параллельных секций 6 токи имеют пятую и седьмую гармоники, причем амплитуды этих гармоник в параллельно соединенных секциях 6 одинаковые, а направления противоположные. При векторном сложении они компенсируют друг друга и не попадают в общий ток сетевой обмотки реактора.

Такой эффект достигается за счет того, что токи в разных параллельных секциях 6 сетевых обмоток определяются состоянием ключей 9 и 10, подключенных к секциям 7 и 8 управляющих обмоток, соединенным по разным схемам: в звезду и в эквивалентный треугольник.

При одинаковых формах токов в обмотках 7 и 8, задаваемых фазой включения управляющих ключей 9 и 10, в сетевых токах реактора пятая и седьмая гармоники отсутствуют полностью при симметрии геометрических параметров и напряжений сети. Суммарный показатель гармонических искажений THD (Total Harmonic Distortion) не превышает 2%. Основной вклад в него вносят одиннадцатая и тринадцатая гармоники. Остальные гармоники (семнадцатая и выше) влияют на этот показатель незначительно.

Суммарная установленная мощность управляющих ключей равна номинальной мощности трехфазного реактора. При одинаковых схемах трехфазного соединения требуемые параметры управляющих ключей одинаковы. Устройство малоинерционно: время изменения тока реактора от тока холостого хода (ключи 9 и 10 выключены весь период) до тока короткого замыкания (ключи 9 и 10 включены весь период) не превышает 10 мс.

1. Трехфазный управляемый реактор, содержащий трехстержневой магнитопровод, каждый стержень которого выполнен из двух последовательных элементов, на которых размещены секции фаз сетевой и управляющей обмоток, при этом каждый последовательный элемент стержня разделен на две параллельные части, одна из которых выполнена с зазором, секции фаз сетевой обмотки охватывают элемент стержня целиком и соединены параллельно, секции фаз управляющей обмотки охватывают не имеющую зазора часть каждого элемента стержня, три секции разных фаз управляющих обмоток соединены в звезду и подключены к первому трехфазному ключу управления, а три другие - в эквивалентный треугольник и подключены к второму трехфазному ключу управления.

2. Реактор по п.1, в котором первый и второй трехфазные ключи управления собраны по схеме треугольника.

3. Реактор по п.1, в котором первый и второй трехфазные ключи управления собраны по схеме звезда.

4. Реактор по п.1, в котором первый трехфазный ключ управления собран по схеме звезда, а второй - по схеме треугольника.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, а именно к устройствам подавления и компенсации высших гармоник в электрических сетях и коррекции коэффициента мощности.
Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение пропускной способности распределительных электрических сетей, надежности электроснабжения и безопасности однофазных потребителей электрического тока.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение потерь питающей линии.

Изобретение относится к системе бесперебойного электропитания и, в частности, к системе бесперебойного электропитания, имеющей упрощенную схему индикации наличия напряжения.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение точности.

Использование: в области электротехники. Технический результат - упрощение конструкции и уменьшение потери мощности.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при проектировании, монтаже, наладке и эксплуатации линий электропередачи (ЛЭП) при передаче электрической энергии к потребителю.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в энергетических системах. Технический результат заключается в улучшении управления сетями электроэнергетической системы. Интеллектуальная энергосистема для улучшения управления энергосистемой общего пользования включает в себя использование датчиков на различных участках энергосистемы общего пользования, с применением технологии передачи данных и компьютерной технологии, таких как дополнительные структуры шины, для обновления электроэнергетической системы таким образом, чтобы она могла работать более эффективно и надежно, и для поддержания дополнительных услуг для потребителей. Интеллектуальная энергосистема может включать в себя распределенное интеллектуальное средство в энергосистеме общего пользования (отдельное от интеллектуальных средств центра управления), включающее в себя устройства, которые генерируют данные на разных участках энергосистемы, анализируют сгенерированные данные и автоматически модифицируют работу участка электроэнергетической системы. 6 н. и 40 з.п. ф-лы, 37 ил.

Изобретение относится к управляющему устройству обеспечения параллельной работы для инверторного генератора. Управляющее устройство обеспечения параллельной работы для инверторного генератора А содержит первый, второй и третий инверторы (22а, 22b, 22с), соединенные, каждый, с тремя обмотками, намотанными вокруг генератора переменного тока с приводом от двигателя, и преобразующие переменный ток, который выдают обмотки, в постоянный и переменный ток, чтобы выдавать преобразованный переменный ток. Устройство также содержит первый, второй и третий контроллеры (ЦП 22а2, 22b2, 22с2) для управления переключениями ВКЛ/ВЫКЛ переключающих элементов, чтобы обеспечить возможность параллельной работы инверторного генератора А, по меньшей мере, с одним инверторным генератором В, который выполнен так же, как инверторный генератор А, для выдачи трехфазного переменного тока. Техническим результатом является обеспечение параллельной работы однофазных двухпроводных инверторных генераторов. 11 з.п. ф-лы, 20 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение компактности и универсальности устройства. Устройство содержит, по меньшей мере, один модуль (24) ввода/вывода. Модуль (24) содержит корпус (34), заключающий в себе монтажную плату, по меньшей мере, с одним блоком обработки сигнала, по меньшей мере, один шинный разъем (36, 38), который проходит через первую сторону корпуса, и набор клеммных блоков (40) для подключения полевых проводов к полевому оборудованию, причем клеммные блоки расположены на второй стороне корпуса. По меньшей мере, один блок обработки сигнала включает в себя, по меньшей мере, один блок для преобразования входных и выходных сигналов к/от полевого оборудования и осуществления связи по шине согласно протоколу связи по шине. 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при передаче электрической энергии потребителю по неоднородной несимметричной линии электропередачи четырехпроводного исполнения. Согласование неоднородной несимметричной четырехпроводной линии электропередачи с электрической нагрузкой достигается в результате выполнения определенных условий, заключающихся в сопоставлении действительных (присутствующих в реальном времени на объекте) и эталонных (определенных при помощи специальной программы) сопротивлений обобщенных нагрузок, напряжений в конце несимметричных однородных участков, входящих в состав неоднородной линии электропередачи, или токов, поступающих в обобщенные нагрузки. Исходные данные о напряжениях, токах и их частоте присутствующих на несимметричных однородных участках, входящих в состав неоднородной несимметричной четырехпроводной линии электропередачи, могут быть получены через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока, анализаторов спектра, частотомеров. В результате обработки исходных данных в процессоре формируются управляющие сигналы для корректирующих органов, в качестве которых могут быть использованы устройства РПН силовых трансформаторов, реакторы и трехфазные или однофазные устройства, генерирующие ток и напряжение, такие как конденсаторные батареи, трехпроводные (без четвертого проводника от нейтрали источника питания и нагрузки) обобщенные нагрузки, имеющие в своем составе понижающие трансформаторы, схемы соединения первичных и вторичных обмоток которых звезда/звезда с выведенным нулевым проводом или треугольник/звезда с выведенным нулевым проводом. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к противоаварийному управлению. Технический результат заключается в решении задач распределенного контроля загрузки элементов сети сложного энергообъединения, основным для предлагаемого способа является перераспределение перетоков мощности в сложном энергообъединении с целью снижения загрузки перегруженных элементов. Для этого в заявленном способе, включающем учет взаимного влияния перетоков мощности по элементам сети путем воздействия на электрические устройства, обладающих способностью изменять свое продольное сопротивление, сложную систему разбивают на совокупность контролируемых и неконтролируемых подсистем, оказывающих минимальное взаимное влияние, при этом контроль перегрузки элементов осуществляется циклически отдельно для каждой из подсистем, автоматика каждой подсистемы контролирует текущий режим, в случае возникновения перегрузки выполняется расчет управляющих воздействий путем решения линейной задачи оптимизации, перегрузка элементов сети предотвращается путем выдачи данных управляющих воздействий на устройства, которые способны изменять свое продольное сопротивление. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам регулирования напряжения в электрических трехфазных сетях. Технический результат заключается в повышении надежности работы, а также улучшении условий обслуживания заявленного устройства. Для этого заявленное устройство содержит регулятор, содержащий трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения, измерительный трансформатор для регистрации действительного значения напряжения, подлежащего регулированию, контроллер для сравнения измеренного действительного значения напряжения с предварительно установленным заданным значением и для формирования в зависимости от результата сравнения исполнительной команды на приведение в действие электропривода и тем самым переключателя ступеней обмоток трансформатора. Согласно изобретению первичная обмотка трансформатора, соединенная через реверсивный переключатель полярности с регулировочной обмоткой, установлена с возможностью взаимодействия с обмоткой измерительного трансформатора напряжения, устройство также содержит дополнительный регулятор, одинаковый с первым, причем оба регулятора включены в сеть трехфазного напряжения с образованием схемы подключения в виде неполного треугольника. 2 ил.

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - снижение емкостной составляющей тока отбора мощности. Устройство состоит из линии электропередачи, трансформаторов, конденсаторов и реакторов. Между каждой фазой линии электропередачи и ее нейтралью включены последовательно соединенные первичные обмотки трансформаторов, к вторичным обмоткам трансформаторов включены конденсаторы. К трансформатору, первичная обмотка которого одним концом присоединена к нейтрали, включена нагрузка. Между каждой фазой линии электропередачи и нейтралью включен реактор. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для автоматического регулирования вставкой постоянного тока на базе двух ведомых сетью преобразователей напряжения типа СТАТКОМ, управляемых способом широтно-импульсной модуляции (ВПТН). Технический результат заключается в повышении устойчивости работы ВПТН в электропередаче, соединяющей энергосистемы, работающие с разными частотами переменного тока, при аварийных ослаблениях ее электрических связей с энергосистемами путем изменении структуры системы автоматического регулирования режима работы ВПТН. Заявленное изобретения состоит в замене индивидуального регулирования режима работы преобразователей напряжения, образующих вставку в управляемую электропередачу, системой связного регулирования, в которой каждый регулятор управляет одновременно обоими преобразователями, обеспечивая устойчивость работы ВПТН при аварийных ослаблениях электрических связей ее с энергосистемами и при некорректном задании уставки автоматического регулятора мощности, а также исключение необходимости в быстродействующем снижении этой уставки. 1 ил.

Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кВ относится к области электрифицированных железных дорог и может быть использован для питания как тяговой, так и нетяговой нагрузки. Способ подключения тяговых трансформаторов в системе переменного тока 25 кВ заключается, по крайней мере, в двухразовом изменении порядка подключения вводов обмоток тягового трансформатора каждой тяговой подстанции в зависимости от износа изоляции обмоток тягового трансформатора в течение полного срока его службы. Первый раз переключение обмоток вводов тягового трансформатора осуществляют при достижении износа изоляции наиболее изношенных обмоток в диапазоне 0,30-0,40, второй раз - при достижении износа изоляции наиболее изношенных обмоток в диапазоне 0,55-0,70. При этом тяговую обмотку с наибольшим износом подключают к нейтральной вставке контактной сети, обмотку с наименьшим износом изоляции к плечу питания тяговой подстанции. Технический результат заключается в увеличении срока службы тягового трансформатора. 2 ил., 3 табл.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение наведенного напряжения. Согласно способу предварительно определяют расчетным путем или измерениями мощность источника наведенного напряжения, формируют автономный источник мощности с возможностью регулирования величины и фазы компенсирующего напряжения, соединяют заземляющими проводами фазные провода отключенной линии с контуром заземления опоры линии в месте производства работ, измеряют с помощью вольтметра величину наведенного напряжения на месте производства работ, подключают между контуром заземления опоры и заземляющими проводами регулируемый источник мощности с напряжением, равным по величине и находящимся в противофазе к наведенному напряжению, контролируют по показаниям вольтметра величину остаточного наведенного напряжения. 2 табл.,3 ил.

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики и может быть использовано, например, в качестве шунтирующего реактора в статических компенсаторах реактивной мощности линий электропередачи. Техническим результатом изобретения является снижение уровня генерируемых гармоник без увеличения установленной мощности и инерционности реактора. Стержни трехстержневого магнитопровода состоят из двух последовательных элементов и, а каждый элемент разделен на две параллельные части и. Часть выполнена с зазором, а часть - без зазора. Фаза сетевой обмотки состоит из двух секций, а фаза управляющей обмотки - из двух секций и. Секции и охватывают части, не имеющие зазора. Каждая секция охватывает один из элементов стержня или целиком. Секции каждой фазы соединены параллельно, секции разных фаз - в звезду, секции разных фаз - в эквивалентный треугольник. К соединенным в звезду секциям и к соединенным в треугольник секциям подключены трехфазные управляющие ключи. Управляющие ключи могут быть выполнены на тиристорах и собраны по схеме звезда или треугольник. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Наверх