Диссертация (Повышение эффективности применения УШР на ЛЭП 500 кВ и ПС 110 кВ электроэнергетической системы), страница 3

Основные типы управляемых шунтирующих реакторов их мощность, кем изготовлены и где внедрены,указаны в таблице 1.11Таблица 1.1 Характеристики управляемых шунтирующих реакторов различныхклассов напряжения внедренных в энергосистемах стран СНГ и ближнего зарубежья.Тип УШРРегулирование переключением отпаекТрансформаторноготипа (УШРТ) – мощностьтиристорных ключей дляуправления равна номинальноймощностиустройстваУправляемые подмагничиванием стержней магнитопровода, мощностьуправлениясоставляет около 1 % номинальноймощностиУШРИсполнение(схема)Одна обмоткас РПНТрансформаторс напр.к.з.100%и тиристорныеключи наноминальнуюмощность УШРС 2 обмотками,совмещ.СОиОУС однойобмоткойС 2 обмотками,совмещ.ОУиКОс 3 отдельнымиобмоткамиМощность,напряжение180 МВА,330 кВ50 МВА,420 кВ60 МВА,230 кВ25 МВА,110 кВ180 МВА,500 кВ3,3 МВА,6-10 кВ10-25 МВА,35 – 110 кВ63-180МВА110-500 кВПроизводителиЗападнаяЕвропаИндияЗапорожтрансф.Ансальдо-ВЭИРоссия иБеларусьМосковскийэлектрозаводРаменский з-д,ООО Энергия-ТОАО Запорожтрансформатор,ОАО ЭЛУР,ООО Энергия-ТГде введены, странаБеларусьКол-во1Индия1Ангола1Россия6Россия1Россия,МонголияРоссия,Казахстан,Беларусь,Литва33546По принципу действия трехфазные плавнорегулируемые реакторы для компенсации реактивной мощности можно разделить на три класса – управляемыеподмагничиванием магнитопровода, трансформаторного типа (УШРТ) и реакторыс переключением отпаек (аналогично РПН трансформаторов).Управляемые шунтирующие реакторы трансформаторного типа (УШРТ) разрабатывались в Санкт-Петербургском политехническом университете под руководством проф.

Александрова Г.Н. УШРТ представляет собой силовой трансформатор с напряжением короткого замыкания 100%, на вторичной обмотке которогоустановлены встречно-параллельные тиристорные ключи на полную мощностьреактора [49-51]. Аналогично известной схеме статического тиристорного компенсатора (СТК) [52-53] полностью открытые тиристоры закорачивают вторичную обмотку и обеспечивают максимальную потребляемую мощность УШРТ,при закрытых тиристорах его мощность соответствует холостому ходу трансформатора, а в промежуточных режимах потребляемая мощность плавно регулируется изменением угла управления вентилей с соответствующим появлением высших12гармоник в потребляемом токе.

Для снижения уровня этих гармоник со сторонынизшего напряжения устанавливаются фильтры.Таким образом, схема УШРТ сводится к схеме СТК, в электромагнитной части которого совмещены индуктивности фаз с трансформатором связи с высшимнапряжением. Это позволяет, в отличие от СТК, подключать УШРТ к любомуклассу напряжения, однако тиристорные ключи большой мощности предопределяют повышенную стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации. Опыт применения УШРТ в России пока ограничен четырьмя реакторами напряжением 110кВ, введенными в эксплуатацию менее трех лет назад.Управляемые подмагничиванием реакторы типа РТУ на напряжения от 35 до500 кВ более 15 лет выпускает ОАО «Запорожтрансформатор».

В комплектации,проектировании, поставке и наладке этих УШР принимают участие ОАО «Электрические управляемые реакторы», г. Москва и ООО «Энергия-Т», г. Тольятти.Прототипы этих реакторов были созданы в Алма-Атинском энергетическом институте более 20 лет назад. Первый промышленный образец УШР типа РТУ25000/110 был изготовлен в 1998 году и после испытаний на стенде ВЭИ в г. Тольятти введен в эксплуатацию в Северных электрических сетях Пермэнерго (головная подстанция 110 кВ в г. Кудымкар, сентябрь 1999 г.) [54].В настоящее время УШР аналогичного принципа действия осваивает Московский электротехнический завод [55-56]. Пилотный образец реактора напряжением 500 кВ поставлен на подстанцию «Нелым-500» в конце 2009 года. Основным отличием этого УШР от изделий ОАО «Запорожтрансформатор» являетсясовмещение в первичной сетевой обмотке функций потребления реактивноймощности и подмагничивания магнитопровода.

При этом тиристорный преобразователь выпрямленного напряжения подключается к нейтралям «звезд» расщепленной сетевой обмотки реактора, между секциями которой циркулируют постоянные составляющие тока подмагничивания. Наличие в расщепленных ветвях сетевой обмотки этого реактора основного потребляемого тока промышленной частоты, выпрямленного тока подмагничивания и высших гармоник обуславливает13дополнительные требования к конструкции, источнику подмагничивания, схемесоединений трансформаторов тока, алгоритмам релейной защиты и автоматики.В свою очередь номенклатура УШР, выпускаемых заводом «Запорожтрансформатор», имеет ряд схемотехнических исполнений в зависимости от классанапряжения, мощности реактора и требований Заказчика по составу оборудования, виду охлаждения, алгоритмам управления, числу встроенных трансформаторов тока, функциям мониторинга и т.д.

При одинаковом принципе действия основные отличия между модификациями УШР серии РТУ для разных классовнапряжения (35…110 кВ, 220…330 кВ, 500…750 кВ) заключаются в схеме электромагнитной части и в составе системы подмагничивания.Для УШР напряжением 35 или 110 кВ сравнительно небольшой мощности(10-25 МВА) технико-экономически более предпочтительным является исполнение электромагнитной части с двумя обмотками – сетевой обмоткой (СО) и обмоткой управления (ОУ) по схеме двойного разомкнутого треугольника, совмещающей в себе функции подмагничивания и компенсации в токе реактора высших гармоник, кратных трем. Силовая часть системы подмагничивания выполняется из двух однофазных преобразователей небольшой мощности, размещенныхна общей раме с питающими трансформаторами, подключенными к выводам ОУреактора через высоковольтные предохранители.

Как правило, такие УШР работают параллельно с БСК и могут по требованию заказчика иметь общую системуавтоматического управления (САУ) реактором и секционированной конденсаторной батареей.Реакторы 220 и 330 кВ мощностью 63-180 МВА (как и УШР 110 кВ с мощностью более 50 МВА) выполняются с тремя обмотками – сетевой (СО), компенсационной (КО) и управления (ОУ), каждая из которых выполняет свою функциюсоответственно потребления реактивной мощности, компенсации (замыкания в«треугольнике») основных высших гармоник и управления (подмагничиваниястержней магнитопровода). В комплект поставки входят два одинаковых трехфазных трансформатора с тиристорным преобразователем (ТМП), из которых основной подключается через выключатель 10 кВ к выводам компенсационной об14мотки реактора, а резервный – к распредустройству подстанции напряжением 6или 10 кВ.УШР напряжением 500 кВ и выше, устанавливаемые на шины или линиитранзитных электрических сетей СВН, имеют повышенные требования по быстродействию – время полного набора или сброса мощности за время не более 0,3сек., т.е.

не более чем за 15 периодов переменного тока (при частоте 50 Гц). Поэтому, при одинаковой схеме и том же составе обмоток электромагнитной части,в состав системы подмагничивания входит дополнительный третий ТМП, имеющий увеличенное максимальное выпрямленное напряжение. Этот ТМП подключается к внешнему питанию 6 или 10 кВ, обеспечивая форсированные режимынабора или сброса мощности, а также предварительное подмагничивание реактора при включениях. Кроме того, исполнение электромагнитной части этих реакторов может быть как трехфазным, так и однофазным для уменьшения транспортных габаритов и массы.Следует заметить, что устаревшие модификации УШР всех указанных вышеклассов напряжения теперь заводом не выпускаются.

Первые реакторы напряжением 110 кВ имели электромагнитную часть из трех однофазных магнитопроводов в общем баке и подмагничивание без резервирования от отдельно стоящеготрехфазного ТМП с внешним питанием. В современных УШР типа РТУ25000/110 (35) обеспечено самоподмагничивание с резервированием, а магнитнаясистема выполняется трехфазной, что привело к снижению габаритов и массы.Реакторы 220-330 кВ также подмагничивались от единственного ТМП свнешним питанием, а кроме того оснащались встроенными токоограничивающими дросселями (при напряжении к.з.

между СО и КО порядка 20%) и заземляющими фильтрами типа ФМЗО на выводах компенсационной обмотки. Теперьдроссели (при напряжении к.з. более 50%) и фильтры отсутствуют, а основноеподмагничивание обеспечивается непосредственно от реактора с полным резервированием ТМП.Первые УШР напряжением 500 кВ, установленные на ПС «Таврическая» и«Барабинская» МЭС Сибири, имели оригинальное двухобмоточное исполнение15электромагнитной части из трех фаз РОДУ-60000/500 с однофазными преобразователями в приставных баках на каждой фазе. Несмотря на компактную конструкцию и пятилетний опыт эксплуатации такие реакторы больше не выпускаются из-за присущих им недостатков – отсутствия резервирования и низкой ремонтопригодности системы подмагничивания, а также неудовлетворительнойсхемы предварительного подмагничивания [57].

Теперь все реакторы этого классанапряжения, как трехфазного, так и однофазного исполнения, имеют описаннуювыше трехобмоточную электромагнитную часть и систему подмагничивания изтрех трехфазных ТМП одинаковой мощности (1 МВА) и габаритов.1.2. Принцип действия управляемого подмагничиванием шунтирующего реактора.Основным назначением управляемых шунтирующих реакторов является регулирование напряжения и реактивной мощности. В УШР с подмагничиваниемдля плавного регулирования потребляемой реактивной мощности, а значит инапряжения в точке подключения, используется насыщение стали магнитопровода постоянным потоком, создаваемым выпрямленным током в специальной обмотке управления.