CC BY
45
УДК: 621.3
Ю.И. Горелов, канд. техн. наук, доц., (487) 235-54-50, gor [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),
А.Р. Меликов, магистрант, 8(920)756-69-04, [email protected], (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРИМЕНЕНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ АДМИНИСТРАТИВНЫХ ЗДАНИЙ
Изложены характеристики и основные технические параметры УШРТ. Представлены варианты действий УШРТ при различных режимах работы линий электропередачи. Описаны преимущества УШРТ перед другими альтернативными устройствами. Перечислены функции системы автоматического управления данным реактором. Также рассмотрена возможность применения УШРТ в административных зданиях.
Ключевые слова: УШРТ, электроснабжение административных зданий, система автоматического управления, режимы работы линий электропередачи.
В настоящее время в электроэнергетике стран СНГ и зарубежных стран большое значение придается созданию управляемых или гибких линий электропередач. Для оптимального ведения режимов таких энергосистем необходимы высокоэффективные средства регулирования потоков как активной, так и реактивной мощности.
Для управления режимами по напряжению и реактивной мощности наряду с традиционным применением генераторов, синхронных и статических компенсаторов, коммутируемых реакторов и конденсаторных батарей в последнее десятилетие все более широко используются новые устройст-ва-управляемые шунтирующие реакторы (УШР). Трансформаторное исполнение для открытой установки на любой класс напряжения с возможностью плавного регулирования потребляемой реактивной мощности позволяет установить УШР в любой части энергосистемы и обеспечить стабилизацию напряжения, оптимизацию перетоков реактивной мощности, повышение пропускной способности электропередач, снижение потерь и числа коммутаций выключателей.
Целью настоящей статьи является описание технических параметров и режимных характеристик управляемых шунтирующих реакторов трансформаторного типа, а также анализ преимуществ и возможность использования УШРТ в системах электроснабжения административных зданий.
Первая модель управляемого реактора трансформаторного типа УШРТ усовершенствованной конструкции была создана на кафедре электрических и электронных аппаратов Санкт-Петербургского государственного политехнического университета (СПбГПУ). Несмотря на малую
Управление электроприводом ...
мощность (10 кВ, 100 квар), она позволила подтвердить возможность создания реакторов с приемлемыми характеристиками, а также внести необходимые поправки в расчетные формулы.
Следующий этап нового направления развития УШРТ состоялся в Индии в компании БИБЬ по инициативе крупного специалиста в области трансформаторостроения У.К.ЬакЫаш. В результате сотрудничества СПбГПУ и БИБЬ при огромном внимании к проекту со стороны д-ра У.Р.ЛЬЫ был создан трехфазный реактор 11 кВ, 2 Мвар. Испытания этого реактора полностью подтвердили справедливость теоретических разработок. Потери мощности в нем немного превышают потери в обмотках, а содержание высших гармонических не превышает 2 % от номинального то-ка[1].
Управляемый шунтирующий реактор является двухобмоточным трансформатором с напряжением короткого замыкания, равным фазному напряжению. Его первичная (сетевая) обмотка постоянно подключена к линии, а нейтраль заземлена. Вторичная обмотка замкнута управляющим блоком. При использовании в управляющем блоке тиристоров с регулируемыми углами зажигания предусматривается третья (компенсационная) обмотка КО - между сетевой обмоткой (СО) и обмоткой управления (ОУ). Эта обмотка нужна для подавления высших гармоник в токе реактора. Для подавления 3-, 5- и 7-й гармоник к КО подключены фильтры (рис.1) [1]. В зависимости от угла зажигания тиристоров (0.. .90 градусов) ток в обмотке управления изменяется от номинального до нуля, а в сетевой обмотке - от номинального индуктивного до емкостного тока, обусловленного фильтрами высших гармонических.
Данный реактор УШРТ является безынерционным. Путем быстрого изменения угла зажигания тиристоров его ток можно изменять за полпери-од промышленной частоты во всем диапазоне регулирования (например, от нуля до номинального тока). Потери мощности в таком реакторе такие же, что и в трансформаторе той же мощности.
Характеристики УШРТ позволяют подключать его непосредственно к линиям электропередачи, причём к любому классу напряжения, что, в свою очередь, даёт возможность использовать УШРТ в административных зданиях (например, в стенах ТулГУ), где задействованы токи и напряжения отнюдь не промышленных величин.
При нормальных режимах работы линий УШРТ компенсируют избыточную зарядную мощность, автоматически контролируя режим работы электропередачи.
При аварийных режимах (короткое замыкание, разрыв электропередачи и т.п.) УШРТ способны быстро изменять ток до необходимой величины, обеспечивая ограничение внутренних перенапряжений, быстрое гашение дуги короткого замыкания и т. п.
Говоря о преимуществах управляемого шунтирующего реактора перед другими альтернативными устройствами, стоит отметить следующие:
регулировочный диапазон составляет более 100 % номинальной мощности УШР, при этом обеспечивается плавное регулирование с неограниченным ресурсом возможных изменений;
отсутствие устройств РПН и других движущихся механических
частей;
возможность нормированной по времени перегрузки УШР до 130 % и кратковременной перегрузки до 200 %;
регулирование напряжения и реактивной мощности непосредственно в точке подключения реактора для любого класса напряжения сети;
использование для регулирования маломощных вентильных устройств с меньшими потерями и отсутствием необходимости в водяном охлаждении;
более низкий уровень потерь в эксплуатационных режимах; наружная установка основного силового оборудования для любой климатической зоны;
иФ
Рис.1. Принципиальная схема силовой части УШРТ: СО - сетевая обмотка, ОУ - обмотка управления, КО - компенсационная обмотка, ТБ - тиристорный блок управления, ВВ - вакуумный выключатель
Управление электроприводом ...
Стоит также отметить, что единственным элементом внутренней установки УШР, обеспечивающим его управление и контроль, является система автоматического управления (САУ). В ее функции входит реализация следующих задач и алгоритмов:
автоматическая стабилизация напряжения в точке подключения УШР к сети в соответствии с заданными уставками регулирования;
автоматическое поддержание заданного значения потребляемой реактивной мощности (или тока СО);
режим ручного управления оператором с лицевой панели САУ; возможность интеграции в АСУ ТП подстанции и дистанционного управления режимами работы УШР;
обеспечение и контроль тока подмагничивания при включении УШР в сеть;
индикация параметров режима, заданных уставок регулирования и состояния схемы.
Таким образом, применение УШРТ позволяет существенно улучшить всю систему регулирования напряжения в электрических сетях. Также, по мнению авторов, можно разработать и начать использование УШРТ для малых величин токов и напряжений, а также соответствующую систему управления и защиты (для применения в административных зданиях). Если говорить о стоимости изготовления, монтажа и эксплуатации тири-сторных ключей, то, возможно, она будет высока только в случае использования ключей большой мощности, в то время как в административных зданиях потребуются тиристорные ключи небольшой мощности и соответственно с невысокой стоимостью затрат.
Список литературы
1. Александров Г.Н., Лунин В.П. Управляемые реакторы. 3-е издание. Санкт - Петербург, 2005.
Y.I. Gorelov, A.R. Melikov
APPLICATION CONTROLLED SHUNT REACTORS OF TRANSFORMER TYPE IN POWER SUPPLY SYSTEMS OF OFFICE BUILDINGS
In this article there are some features and the basic engineering data of the controlled shunt reactor of transformer type (CSRT). Also you can find some examples of the CSRT operations in different modes of operation of power lines. The article describes advantages of the CSRT over others alternative equipments. There are some functions of the automatic control system of this reactor. Also it considers possibility of application of CSRT in office buildings.
Key words: controlled shunt reactor of transformer type (CSRT), power supply of office buildings, automatic control system, modes of operation ofpower lines.
Получено 19.06.12
