Magneticky řízený směšovač - Magnetically controlled shunt reactor

A magneticky řízený bočník (MCSR, CSR) představuje elektrotechnické zařízení určené pro kompenzaci reaktivní síla a stabilizace napěťové hladiny ve vysokých napěťových (VN) elektrických sítích dimenzovaných pro napěťové třídy 36 - 750 kV. MCSR je statické zařízení bočního typu s plynulou regulací pomocí indukční reaktance.

Účel

Magneticky řízené bočníky jsou určeny k automatické kontrole reaktivní síla a stabilizace úrovní napětí; zajišťují následující:

Magneticky řízený směšovací reaktor 25 MVAr 110 kV

• Odstranění denních a sezónních kolísání napětí v energetické síti;^[1]
• Zlepšení kvality elektrické energie;
• Optimalizace a automatizace provozních režimů energetické sítě;
• Snížení ztrát elektrické energie v rámci přenos a rozdělení;
• Zlepšení stability energetického systému;
• Desítkrát vyšší podmínky provozu a prodloužení životnosti elektrického zařízení díky dynamické zkratce spínání nekontrolovaných zařízení pro kompenzaci jalového výkonu a omezení provozu méně spolehlivých zařízení - OLTC, transformátory a autotransformátory
• Zvýšení propustnosti přenosového vedení a zajištění spolehlivé automatické kontroly nad napěťovými hladinami při přetečení výkonu blízko mezních hodnot, jak je uvedeno ve statické stabilitě;
• Zamezení efektu kolapsu napětí v nouzových situacích v energetické síti (například nouzové vypnutí zátěže, generátor, přenosové vedení atd .;
• Zajištění provozních podmínek pro generátory elektráren v takovém rozsahu výroby reakční energie, který napomáhá nejpříznivějším provozním režimům.

Oblast použití

Za předpokladu úkolů, které mají být řešeny MCSR, a také s ohledem na stávající zkušenosti s jejich provozem, aplikační pole řízených reaktorů pokrývá (ale není omezeno) na následující oblasti energetických sítí:

• sítě s náhlými změnami zatěžovacích křivek;
• k regulaci napěťových hladin se často používaly sítě s opotřebovanými spínacími a transformačními zařízeními;
• sítě vytvořené pomocí dálkových tranzitů, které mají tendenci často kolísat hodnotu a / nebo směr energetických toků;
• sítě pro napájení spotřebitelů se zvýšenou poptávkou po stabilitě napětí;
• sítě se zvýšenými ztrátami;
• sítě s provozním režimem, který neumožňuje zajistit přípustné zatížení generátorů ve vztahu k jalovému výkonu.

Dostatek příležitostí MCSR zajišťuje účelnost jejich aplikace pro různé napěťové třídy. Očekávaný účinek by se dále mohl projevit jak na úrovni spotřebitelských sítí v místní oblasti, tak při řešení primárních úkolů národního energetického systému jako celku.

V souvislosti s budováním tržních vztahů v odvětví elektrické energie a zvyšováním investic do rozvoje energetických sítí nabízejí MCSR kompletní řadu významných výhod pro všechny ekonomické subjekty:

• na úrovni napájecích a distribučních elektrických sítí zajišťují MCSR výrazné snížení ztrát elektrické energie a zvýšení zisků provozovatele soustavy a distribučních společností;
• pokud jde o odběratele elektrické energie, MCSR jsou instalovány za účelem snížení poplatků za spotřebovaný jalový výkon (udržování cos (ɸ)), zajištění požadované kvality napětí v místě koncových zákazníků, stejně jako v kapacita požadovaných opatření pro připojení nových kapacit k síti.

Princip fungování

Magneticky řízený směšovací reaktor je zařízení typu transformátoru, které navíc poskytuje funkce polovodičového klíčového zařízení; to je zajištěno pomocí provozu magnetického systému reaktoru v oblasti hlubokého nasycení. Princip základny umožňoval optimální využití stávajících konstrukcí jak v průmyslu výroby transformátorů, tak v oblasti výkonové elektroniky. Magnetický systém jednofázového MCSR zahrnuje dvě jádra s vinutím, vertikální a horizontální třmeny. Na jádrech magnetického systému CST jsou uspořádána řídicí vinutí s opačným připojením a výkonová vinutí se sériovým (shodným) připojením. Jádra magnetického systému MCSR neobsahují nemagnetické mezery, a proto budou v případě připojení reaktoru k síti ve stavu bez zátěže. Tímto hodnota reaktivní síla spotřebované ze sítě nepřekročí 3% nominální velikosti. Pro zvýšení zátěže reaktoru, pokud jde o jalový výkon, by měl být jeho pracovní rozsah posunut do nelineární oblasti hysterezní charakteristiky; a toho je dosaženo z důvodu dalšího předpětí magnetického systému. Při připojení regulovaného zdroje stejnosměrného napětí k řídicím vinutím je zajištěno zvýšení předpětí.

Zjednodušené schéma připojení MCSR

Vzhledem k tomu, že střídavý tok výkonového vinutí je navrstven na předpětí, je čistý tok vyrovnán s doménou nasycení jader magnetického systému. Respektive nasycení jader má za následek výskyt proudu ve výkonovém vinutí. V případě vstupu energie do nebo výstupu z řídicího obvodu je zajištěn přechodný proces zvýšení nebo snížení síťového proudu, respektive jalového výkonu spotřebovaného reaktorem.

Procesy MCSR během zvyšování / uvolňování energie

Proud vinutí výkonu reaktoru je regulován podle režimu proporcionálního řízení, kdy se úhel řízení tyristorů zdroje usměrněného proudu mění podle režimu proporcionality v závislosti na nesouladu mezi předepsaným nastavením napětí a napětím v místě připojení reaktoru. V případě nutnosti implementace rychlého převodu reaktoru z jednoho kvazistáleného stavu do druhého je realizováno schéma přebuzení / poddimulace. V takovém případě je čas na získání plného výkonu počínaje stavem bez zátěže zkrácen až na 0,3 s. Konstruktivně je možné zajistit každou rychlost změny výkonu reaktoru. Na základě praktických zkušeností s aplikací MCSR však byla stanovena optimální rovnováha mezi provozní rychlostí reaktoru a kapacitou předpínacího systému: rychlost zvýšení / uvolnění výkonu za 0,3 - 1,0 s, kapacita předpínacího systému - 1 - 2% jmenovité kapacity reaktoru.

Nasycení elektrické oceli

V závislosti na požadovaných požadavcích je MCSR nastaven takovým způsobem, aby bylo možné realizovat buď stabilizaci úrovně napětí, nebo spotřebovanou hodnotu jalového výkonu nebo velikost spotřebovaného proudu. Řízené reaktory, stejně jako jejich neřízené analogy, se dělí na sběrnicové reaktory a linkové reaktory. Na základě tohoto principu by byl návrh MCSR doplněn o další prvek, který zajišťuje předpětí elektromagnetické části a následné setrvačné napájení reaktoru (s dobou zvýšení výkonu kratší než jeden cyklus výkonové frekvence). Podobně jako všechna transformátorová zařízení je MCSR schopna odolat dlouhodobému přetížení až 120 - 130% a také dlouhodobému přetížení až 200%. Kromě toho, s ohledem na další opatření a řídicí algoritmy, MCSR realizuje všechny funkce nekontrolovaného bočního reaktoru, včetně schopnosti pracovat v intervalu jednofázového automatického opětovného zapnutí.

Bibliografie

• Elektrické reaktory řízené předpětím. / Shromážděná díla editovaná doktorem technických věd, profesorem A.M. Bryantsev. - M .: „Znak“. 264 s. Il., 2004. -ISBN  5-87789-054-9.
• Shunt reaktory řízené předpětím / Monografie editovaná doktorem technických věd, profesorem G.A. Jevdokunin. - Nakladatelství „Rodnaya Ladoga“. 280 s., 2013. -ISBN  978-5-905657-07-8. .
• Statický kompenzátor jalového výkonu založený na CSR jako povinném zařízení pro energetickou účinnost v energetickém průmyslu / D.V. Kondratenko, A.G. Dolgopolov, T.A. Shibayeva, A.V. Vishtibeyev. - Electro magazin, №2., 2009 ..
• Nadzemní přenosová vedení vybavená CSR. Jednofázové automatické opětovné zapnutí. / A.G.Dolgopolov, D.V. Kondratenko, M.V. Dmitriyev, G.A. Yevdokunin, E.B. Sheskin. - Electro magazin, №4., 2012 ..
• Zkušenosti s aplikací liniově řízených bočních reaktorů. Možné problémy a přístupy k řešení. / K.V. Aristov, A.G. Dolgopolov, D.V. Kondratenko, Y.V. Sokolov. - Electro magazin, №4., 2012

Reference

externí odkazy