Введение к работе
Актуальность темы. Решение современных задач оптимального управления режимами энергосистем невозможно без автоматически регулируемых средств компеисации реактивной мошности. К числу наиболее широко используемых управляемых средств компенсации реактивной мощности, в настоящее время, относятся статические тиристорние омпенсатори, регулируемые эа счет изменения тока индуктивного сопротивления последовательно включенными тиристорними ключами.
В то же время, существует ряд проблем, ограничивающих возможности дальнейшего улучшения технико-экономических характеристик и расширения области применения этих устройств, поэтому задача создания автоматически управляемых средств компенсации реактивной мощности, работавших на иных принципах, является актуальной.
Исследования и опыт эксплуатации последних лет показывают, что электрические управляемые реакторы, работающие на принципе магнитного усиления, обладают высокой эффективностью и широким разнообразием возможностей применения - с целью повышения пропускной способности линий электропередач, регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности в электрических сетях, ограничения токов короткого замыкания и коммутационных перенапряжений.
Преимущества управляемых реакторов перед другими средствами компенсации реактивной мошности заключаются в относительно низких затратах на разработку и изготовление, сравнимых с затратами на изготовление силовых трансформаторов, отсутствии ограничений по классу напряжения и мощности, в надежности и простоте обслуживания.
Анализ разработанных к настоящему времени вариантов исполнений реакторов, управляемых подмагничиванием, показывает, что наиболее перспективными является конструкции управляемых реакторов магнитно-вентильного типа.
Улучшение функциональных и технико-экономических характеристик управляемых реактороз магнитно-вентильного типа в части снижения уровня нелинейных искажения в форме потребляемого тока и сокрадэкия расхода материалов кз исполнение позволит расширить область внедрения и повысить кок.чурзнтоспосоЗность этлх устройств а сравнении другими средствам:! компенсации реактивной козїіостн.
Цадьо работы ягляв-гсз рапокиэ зздзчи снкяэиия уровня нелинейкьк KCKSsoHxfl n {opus потребляемого тока управляемых рвактороп, етєря-
невая зона которых выполнена в виде двух последовательно насыщаемых участков магнитной цепи, сокращения расхода материалов на изготовление и повышения эффективности подмагничиаания реакторов.
Методика проведения исследований. При исследовании электромагнитных процессов использованы аналитические методы решения систем нелинейных уравнений с кусочно-линейной апроксимацией веОер-амперной характеристики стали.
Разработка рекомендаций по выбору геометрии стержневой зоны проводилась с помощью вычислительной техники численным методом последовательной вариации конструктивных параметров.
Вопросы потокораспределения в магнитной цепи изучались аналитически, численными методами, с использованием электронной вычислительной техники, и экспериментально.
Научная новизна работы заключается: - в разработке численного метода, позволяющего оценить влияние геометрических параметров стержневой зоны управляемого реактора на уровень проявления высших гармонических в форме потребляемого тока:
в создании математической модели электромагнитной цепи управляемого реактора, обладающей трехмерной топологией и учитывающей особенности конструкции магнитной системы;
в исследовании процессов в нелинейных электромагнитных цепях, обладающих сложной пространственной структурой.
Практическая ценность работы.
-
Выработаны рекомендации по выбору геометрии стержневой зоны управляемых реакторов однофазного и трехфазного исполнения, позволяющие обеспечить оптимальную совокупность технических и экономических характеристик в части снижения уровня нелинейных искажений в форме потребляемого тока и сокращения расхода материалов на активную часть.
-
Обоснована и предложена конструкция магнитопровода управляемого реактора с расширенным ярмом и накладными шунтами, позволяющая повысить эффективность использования стали за счет равномерного распределения магнитной индукции по сечению ярм.
-
разработана математическая модель магнитной цепи управляемого реактора, имеющая трехмерную топологию, позволяющая провести расчетное исследование электромагнитных процессов в активной части реактора на основе существующих программ расчетов цепей с магнитосвяэанны-ми элементами.
4. Разработана инженерная методика расчета параметров новой конструкции магнитопровола управляемого реактора, имеющего расширенные ярма и накладные магнитные шунты.
Внедрение результатов работы.
-
С использованием выводов, полученных в настоящей работе, изготовлена партия однофазных дугогасяших реакторов РЗДУОН -400 /10 (г.Москва АООТ ХК "Электрозавод"), имеющих сниженный до 5 t уровень нелинейных искажений в форм* потребляемого тока.
-
В проекте трехфазного управляемого реактора ТНВУР-5000/10 (г. Алмати, "казремэнерго") получен олновременныЯ эффект снижения коэффициента гармоник до 3 I и сокращения на 30 t расхода материалов
на активную часть, по сравнении с прототипом.
3. В управляемом реакторе РОУДЦ-60000/500 (г. Москва, АООТ ХК
"Электрозавод") реализована конструкция магнитопровола с расширенным
ярмом и накладными шунтами, имеющая сокращенный до 20 % расход
электротехнической стали и 10 % снижение потерь мощности.
Апробация и публикация работы. Диссертационная работа в полном объеме рассматривалась на кафедре "Электромеханики" Московского энергетического института и на кафедре "Теоретические основы электротехники" Алматкнского энергетического института. Основные положения работы и результаты исследований обсуждались на научно-технических семинарах, докладывались на конференциях, симпозиумах, таких как: симпозиум "Электротехника 2010", г. Москва, 1994, 1995 гг., "Конференция по шунтирующим реакторам и распределительным трансформаторам", г. Москва, 1994 г., конференция "Проблемы энергетики Казахстана", г. Павлодар, 1994 г., конференция "Энергетика, связь и высшее образование в современных условиях" , г. Алмати, 1994 г.
По результатам выполненных исследований а научно-технических изданиях опубликовано 10 печатних работ, в том числе в центральных отраслевых журналах "Электротехника" (Россия), "Энергетика и топливные ресурсы Казахстана" (Казахстан).
