Електричний реактор з регульованим підмагнічуванням

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим реакторам, и может быть использовано для мощных шунтирующи х реакторов с регулируемой реактивной мощностью, устанавливаемых, например, в линиях электропередач для компенсации реактивной мощности. Целью изобретения является повышение надежности электрического реактора с регулируемым подмагничиванием путем снижения аварийных электродинамических сил и упрощения конструкции обмоток управления. Поставленная цель достигается тем, что в электрический реактор с регулируемым подмагничиванием, содержащий замкнутый магнитопровод со стержнями и ярмами, секционированную основную обмотку, секции которой размещены на разных стержнях, обмотку управления, состоящую из четырех секций, по две на каждом стержне, и управляемые межсекционные вентили, введен питающий трансформатор и секции обмотки управления, выполненные с одинаковым количеством витков, начала одной пары и концы другой пары секций расположенные на разных стержнях, попарно соединены между собой к концам первой пары и к началам другой пары подсоединены встречно включенные управляемые вентили, к концам и началам пар секций, расположенным на одном стержне, также подключены управляемые вентили - анодами к анодам вентилей, соединяющих секции разных стержней, а катодами - к катодам этих вентилей, первичная обмотка питающего трансформатора подключена к общим точкам секций обмотки управления, а вторичная - к одноименным электродам вентилей - анодам или катодам. Первичная обмотка питающего трансформатора может быть подключена также параллельно основной обмотке или к ответвлению от части витков этой обмотки, что позволяет упростить питающий трансформатор и монтажную схему его подсоединения в случае небольшого напряжения в сети. Питающий трансформатор может быть выполнен не с одной, а с двумя вторичными обмотками, каждая из этих обмоток подключена при этом к одноименным электродам вентилей - одна к анодам, а другая - к катодам, при этом компенсируется неблагоприятное влияние неизбежной магнитной несимметрии магнитопровода. Секции основной обмотки могут быть выполнены из четного числа частей, соединенных последовательно-параллельно с перекрещиванием соединений секций, расположенных на разных стержнях. Это обеспечивает возможность выполнения обмотки на большие токи и обеспечивает необходимое быстродействие регулирования мощности реактора. На фиг. 1 показана схема соединения частей и их секций обмоток реактора, управляемых вентилей: на фиг. 2 - схема питающего трансформатора с одной вторичной обмоткой на фиг. 3 - то же, с двумя вторичными обмотками. Электрический управляемый подмагничиванием реактор состоит из замкнутого магнитопровода t имеющего стержни 2 верхнее торцевое ярмо 3 нижнее 4 и боковые ярма 5. На стержнях размещена основная (сетевая) обмотка 6, состоящая из двух секций 7 и 8, соединенных между собой последовательно. Обмотка подключается к сети зажимами А и X. Обмотка управления 9 состоит из четырех секций - двух пар секций 10 и 11, размещенных на двух разных стержнях. Каждая пара секций имеет верхнюю и нижнюю секции с равным числом витков (пара секций 10-секции 12 и 13, пара секций 11 - секции 14-15). Начала и концы пар секций и секций обозначены буквами Η и К. Начала двух пар секций соединены в общую точку 16, концы - в точку 17. К концам первых (верхних) секций - 12 и 14 подключен один управляемый межсекционный вентиль 18, а к началам вторых (нижних) секций 13 и 14 другой, противоположно включенный вентиль 19. К концу секции 12 и начале секции 13 подключен первый секционный вентиль 20 анодом - к аноду межсекционного вентиля 18, а катодом - к катоду межсекционного вентиля 19. Соответственно второй секционный вентиль 21 подключен к секциям 14 и 15 анодом к аноду вентиля 19 и катодом к катоду вентиля 18. Питающий трансформатор 22 имеет первичную обмотку 23 и вторичную обмотку 24. В другом варианте устройства трансформатор имеет две вторичные обмотки 24 и 25, Первичная обмотка 23 подсоединяется к общим точкам секций обмоток управления 16 и 17. Вторичная обмотка 24 подсоединяется к анодам вентилей (к точкам 26 и 27) или к катодам (28 и 29). Для варианта с двумя обмотками 24 и 25 одна из них подсоединяется к анодам 26 и 27, другая - к катодам 28 и 29. "Первичная обмотка 23 подсоединяется в вариантах устройства к выводам сетевой обмотки (точки А и X или к части витков сетевой обмотки X и 1 Электрический реактор с регулируемым подмагничиванием работает следующим образом. При подключении реактора к сети переменного тока (к АХ) и отсутствии управляющих импульсов на вентилях 18-21 возникает режим наименьшего рабочего тока, т. е. режим минимальной мощности реактора. При этом в каждом стержне реактора возникает переменный магнитный поток, который наводит в секциях обмотки управления переменную ЭДС. Между точками 16 и 17 возникает переменное напряжение, которое подается на питающий трансформатор 22, а через него - к обмотке управления, например к узлам 26 и 27. При подаче управляющих импульсов на секционные вентили 20 и 21 в секциях обмотки управления возникает однонаправленный выпрямленный ток подмагничивания (показан на фиг. 1 стрелками): в первый полупериод этот ток протекает через вторичную обмотку 24 и вентиль 20 по секциям 13 и 15, а во второй через вторичную обмотку 24 и вентиль 21 по секциям 12 и 14. При отключении управляющих сигналов вентилей 20 и 21 ток подмагничивания, минуя обмотку 24, сохраняется, затухая с соответствующей постоянной времени, в двух контурах: секции 12, 14 и межсекционный вентиль 18; секции 13, 15 и вентиль 19 (на эти вентили 18 и 19 подаются управляющие сигналы, держащие их открытыми). Протекая ло секциям обмотки управления, выпрямленный ток подмагничивает стержни реактора 2. При этом индуктивность реактора со стороны основной обмотки 6 снижается. При полном (предельном) подмагничивании стержней индуктивность реактора может быть равна минимальной -когда имеется основная обмотка без стали. В этом режиме реактор имеет максимальный ток и максимальную реактивную мощность. Предлагаемая конструкция реактора обеспечивает и все промежуточные уровни намагничивания, т. е. регулирование мощности реактора. Изменяя углы зажигания вентилей (система регулирования не показана, так как она не содержит новых элементов), возможно осуществить- различные режимы работы реактора постоянная, наперед заданная мощность, форсированный сброс мощности; регулирование мощности по заданной программе, автоматическое поддержание напряжения на шинах реактора, т. е. в сети и т. д. Питание трансформатора может быть также осуществлено за счет подключения его первичной обмотки 23 к входу сетевой обмотки АХ или к части витков сетевой обмотки (X и к ответвлению Χ1 или к точке соединения секций 7 и 8 обмотки 6). Каждая из перечисленных схем включения первичной обмотки имеет свои преимущества при различных мощностях реактора и напряжения сети. С целью ликвидации возможного неблагоприятного влияния неизбежной магнитной несимметрии магнитопривода число вторичных обмоток трансформатора 22 может быть выбрано равным двум (обмотки 24 и 25). В этом случае одна обмотка должна быть подключена к узлам 26 и 27 (анодам вентилей), а другая - к узлам 28 и 29 (катодам). В отличие от рассмотренного первого варианта с одной вторичной обмоткой в двух контурах выпрямленный ток протекает каждый полупериод (двухполупериодное выпрямление). За счет некоторого усложнения питающего трансформатора получается дополнительное увеличение надежности работы реактора. В мощных высоковольтных реакторах секционированная основная обмотка должна быть рассчитана на большой ток и в ней необходимо предусмотреть возможность параллельного соединения ее частей. В этом случае число частей секций должно быть четным. Для обеспечения быстродействия регулирования мощности реактора в каждой секции и каждой части обмотки должно быть предусмотрено последовательное соединение частей, расположенных на различных стержнях. Поэтому в сложной сетевой обмотке необходимо последовательно-параллельное соединение частей с перекрещиванием соединений. Необходимы дополнительные пояснения работы предлагаемого реактора. Направление намотки всех частей обмоток реактора (основной и управления) может быть одинаковым (все левые или все правые), как это изображено на фиг. 1 (все волны обмоток - налево). Возможен второй вариант - выполнение всех частей обмоток одного стержня с левой намоткой, а другого стержня - с правой, В первом варианте по стержням 2 и боковым ярмам 5 замыкается перемещенный магнитный поток, а во втором варианте - подмагничивающий поток. В зависимости от применяемых мер по снижению добавочных потерь из-за паразитных магнитных потоков вне стали имеет преимущество либо первый, либо второй вариант. При аварийном выходе вентилей из строя тока короткого замыкания в обмотках управления не возникает, не возникает и электродинамических сил, т. е. достигается повышение надежности предлагаемого реактора по сравнению с прототипом, в котором при выходе вентилей из строя возникают токи К3 и электродинамические силы вчастях обмотки управления реактора. Таким образом, показано преимущество предложенного реактора по сравнению с прототипом. Преимуществом является тоже то, что секции обмоток управления с одинаковым числом витков более удобны в изготовлении, чем секции с разным числом витков. Следует заметить, что выход из строя вентилей можно привести к К3 на питающем трансформаторе 22. Однако, обеспечение электродинамической стойкости трансформатора небольшой мощности не представляет затруднений и много проще, чем стойкость мощного реактора. Питающий трансформатор может быть конструктивно расположен в одном масляном баке с реактором.