Управляемый шунтирующий реактор (варианты)
CONTROLLED SHUNTING REACTOR (VERSIONS)

Предложение относится к электротехнике и используется в электросистемах. Широко известная схема/1/, управляемого шунтирующего реактора (далее УШР), содержит силовые обмотки и обмотки подмагничивания, присоединенные к тиристорному выпрямителю. Недостаток такого устройства состоит в сложностиэлектромагнитной части.
Прототипом предложения к двум вариантам является УШР /2/, содержащий в каждой фазе первую и вторую сетевую обмотки, одними выводами соединенные вместе, а вторыми выводами четные и нечетные обмотки объединены в две точки, которые подключены к конденсатору, выпрямителю и баласту с заземленной средней точкой, компенсационная обмотка, соединенная в треугольник. Недостаток такого устройства состоит в относительно плохой форме сетевого тока из-за наличичия высших гармоник в нем. Причем высшие гармоники основного тока УШР и выпрямителя в некотрорых режимах могут складываться.
Техническая задача, решаемая данным предложением, состоит вснижении помех в сети и повышении к.п.д.
Поставленная задача решается в первом варианте за счет того, что УШР снабжен комплектом обмоток, подключенных к вершинам треугольника одними выводами, а вторые их выводы подключены к входу выпрямителя, так что этим обеспечивается дробная группа соединения (фазовый сдвиг), при котором низшая высшая гармоника входного тока выпрямителя находится в противофазе с аналогичной гармоникой основного тока.
Поставленная задача решается во втором варианте за счет того, что УШР снабжен промежуточным трансформатором, подключенным входом к вершинам треугольника, а выходом- к входу выпрямителя, так что он имеет дробную группу соединения и обеспечивает фазовый сдвиг, при котором низшая высшая гармоника входного тока выпрямителя находится в противофазе с аналогичной гармоникой основного тока. Дополнительно промежуточный трансформатор выполняется в виде фазорегулятора.
На фиг. 1, 2 приведены схемы УШР. Две группы силовых трехфазных обмоток 1 и 2 одними выводами соединены вместе и предназначены для подключения к сети. Обмотка 3 - компенсационная и предназначена для компенсации 3, 9 гармоник и для питания выпрямителя 4, полюса которого через дроссели 5 присоединены к конденсатору 6, балласту 7 и общим точкам обмоток 1 и 2. На фиг. 1 имеется дополнительная обмотка 8 со схемой соединения III, включаемая между выходом обмотки 3 и входом выпрямителя 4. На фиг. 2 такой обмотки 8 нет, но есть дополнительный трансформатор 9, который, как и выше, обеспечивает фазовый сдвиг.
УШР работает следующим образом. Он является плавно регулируемой трехфазной индуктивностью и подключается к высоковольтным линиям электропередач и сетям. Изменяя постоянный ток подмагничивания, подаваемый выпрямителем 4 в обмотки 1, 2 известным образом изменяют индуктивность УШР, а следовательно и реактивную мощность, потребляемую обмотками 1 и 2 УШР из сети. Как известно /3/, в токе УШР имеются высшие гармоники и наибольшие из них- 5 и 7 гармоники (6-4%). Но такие же гармоники и такого же порядка (после пересчета на обмотки 1 и 2) содержатся и во входном токе выпрямителя 4, который практически во всем диапазоне работает в режиме прерывистого тока. Покажем это на примере реактора 220 кВ, 200 А, в котором постоянный ток выпрямителя в номинальном режиме 250 А, а его переменный ток 200 А. Так как линейное напряжение выпрямителя (на входе) 11 кВ, то переменный ток выпрямителя на стороне 220 кВ будет 10 А, а его пятая гармоника (50% см. фиг. 3) 5А или 2,5%. Очевидно, что эта цифра увеличится в сети 110 кВ, 35 кВ. Дополнительная обмотка 8 (фиг.1) и дополнительный трансформатор 9 (фиг. 2) обеспечивают фазовый сдвиг тока выпрямителя 4 так, что бы его 5(или7) гармоника находилась в противофазе с такой же гармоникой в основном токе УШР. В этом случае они частично взаимокомпенсируются в обмотках 1, 2 и поэтому эта гармоника будет незначительной в сетевом токе. При использовании п. 3 можно обеспечить более точную фазовую компенсацию гармоник при меняющемся токе за счет изменяемого подбора угла сдвига. Таким образом уменьшаются помехи и потери в сети. Для типового случая угол регулирования выпрямителя 70 электроградусов в номинальном режиме и 110 электроградусов при 5% токе. Такой большой угол регулирования приходится устанавливать из-за необходимости иметь запас напряжения при форсировке с целью обеспечить высокое быстродействие. Диапазон 40 электроградусов на частоте 5-ой гармонике дает 200 электроградусов. То есть при этом возможно суммирование 5-ой гармоники. Но при правильном расположении фаз напряжений возможна взаимокомпенсации этих гармоник, что и обеспечивается изложенными выше решениями.
Источники информации:
1. Патент на изобретение РФ №2451353, кл. H01F 29/14, 27/26, 21.10.2010.
2. Патент на полезную модель РФ №136919, кл. Н01Р 29/14, Н02Р 13/00, 17.07.2013.
3. Управляемые подмагничиванием шунтирующие реакторы. Дмитриев М.В. и др., Под ред. проф. Евдокунина Г.А., С.Петербург, Изд. дом «Родная Ладога», 2013