Type here the title of your Paper

SC A2 PS2
2014 Paris Session
http : //www.cigre.org
УШР 500 кВ, 180 МВА новой конструкция и опыт его эксплуатации
на ПС Нелым.
Л.МАКАРЕВИЧ, Л.МАСТРЮКОВ, В.ИВАКИН*, В.КОВАЛЕВ, Н.СУЛЬДИН
ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД»
Россия
АННОТАЦИЯ
Режим работы электроэнергетических систем России характеризуется высокими
уровнями напряжения в периоды минимальных нагрузок из-за избытков реактивной
мощности. Большая протяженность линий электропередачи от источников электрической энергии и переменный график нагрузки вызывает высокий уровень отклонений
напряжений от номинальных значений и высокие потери из-за перетоков реактивных
мощностей. Технико-экономические анализы и сравнение различных устройств показывают, что для целого ряда точек в электроэнергетических системах России наиболее
эффективным способом компенсации реактивной мощности, поддержания необходимого уровня напряжения на линиях передачи сверхвысокого напряжения и снижения
потерь является применение управляемых шунтирующих реакторов (УШР).
На ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД» разработан управляемый реактор мощностью 180
МВА напряжением 500 кВ принципиально новой конструкции, который в 2012 году
был включен в эксплуатацию на п/ст Нелым в регионе Западной Сибири России.
Трехфазный реактор конструктивно выполнен в виде трех однофазных реакторов, электрически объединенных в трехфазную группу. В трехфазной группе однофазные реакторы соединяются по схеме «звезда-звезда». Нейтрали трехфазных групп заземляются через активно-реактивное сопротивление. Однофазные реакторы снабжаются дополнительной компенсационной обмоткой. В трехфазной группе компенсационные обмотки соединяются по схеме «треугольник» для компенсации гармоник тока,
кратных трем.
К особенностям конструкции нового УШР следует отнести:
- принципиально новая электрическая схема, в которой постоянный ток подмагничивания подается непосредственно в сетевую обмотку реактора со стороны расщепленной
нейтрали. Отдельная обмотка управления отсутствует;
- специальная конструкция стержней с переменным сечением и зазорами;
- распределение переменных и постоянных составляющих магнитных потоков по
стержням и ярмам.
Новая конструкция УШР обеспечила снижение потерь холостого хода в реакторе почти в 2 раза, а потерь при номинальной мощности – в 1,5 раза по сравнению с потерями в УШР конструкции других изготовителей.
Регулирование мощности реактора осуществляется путем подмагничивания
стержней магнитной системы постоянным током от преобразователя системы подмагничивания. Питание преобразователя осуществляются от «треугольника» компенсационной обмотки через промежуточный трансформатор. Кроме этого, принципиальная
1
электрическая схема УШР предусматривает возможность питания системы подмагничивания от внешней сети переменного тока напряжением 10 кВ.
В состав системы подмагничивания входят: управляемый выпрямительный
мост, защитные реакторы и конденсаторная батарея в цепи постоянного тока. Наличие
конденсаторной батареи позволяет не только обеспечить высокое качество напряжения
подмагничивания, но и осуществить защиту преобразовательного моста в переходных
и аварийных режимах работы. Для нормального функционирования выпрямительного
моста, особенно в режиме максимальной мощности, используется система жидкостного
охлаждения полупроводниковых приборов.
Учитывая условия окружающей среды, для удобства обслуживания, вся аппаратура устройства подмагничивания устанавливается в контейнер, оснащенный устройствами поддержания температуры и обеспечения гарантированного питания собственных нужд. Охлаждение силовых полупроводниковых приборов выпрямительного моста
в контейнере обеспечивается жидкостной системой охлаждения с внешним теплообменником жидкость-воздух.
Реактор оснащен цифровой системой управления, обеспечивающей ручное и автоматическое регулирование, режимы местного и дистанционного управления по оптическим каналам связи, а также реализующей функции защиты силового оборудования и
контроля состояния элементов системы подмагничивания.
Управляемый шунтирующий реактор предназначен для управляемой компенсации реактивной мощности ЛЭП 500 кВ, стабилизации напряжения в точке присоединения, ограничения перенапряжений, гашения дуги при однофазном коротком замыкании в течение паузы ОАПВ. При коммутационных перенапряжениях на линии, реактор
может работать в режиме холостого хода как насыщающийся реактор благодаря специальной форме магнитной характеристики, допуская двойное перевозбуждение. Реактор
допускает кратковременное повышение нагрузки на 30% в течение 20 мин.
Применение управляемого шунтирующего реактора позволяет устранить суточные и сезонные колебания напряжения ЛЭП 500 кВ, повысить устойчивость и надежность работы линии, увеличить пропускную способность ЛЭП и срок службы коммутационного оборудования за счет сокращения числа коммутаций.
Новый управляемый реактор имеет более высокие технико-экономические показатели по сравнению с управляемыми реакторами, построенными на других принципах.
Благодаря специальной магнитной характеристике реактор практически не искажает
потребляемый из сети ток. Содержание высших гармоник в токе снижено до 2% без
применения силовых фильтров высших гармоник и специальных схем обмоток.
В докладе описаны принципы работы УШР и особенности конструкции.
Подробно описана система подмагничивания, входящая в состав УШР. Представлены
технические характеристики, результаты испытаний и опыта эксплуатации УШР, установленного на ПС 500 кВ Нелым. Представлены осциллограммы переходных процессов в ряде режимов работы УШР, иллюстрирующие особенности работы и его быстродействие. Рассмотрены возможные направления дальнейших разработок по улучшению
и расширению возможностей УШР.
КЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Управляемый шунтирующий реактор – конструкция - результаты испытаний.
ivakin@elektrozavod.ru
2
К настоящему времени разработаны и уже применяются в электроэнергетических системах многих стран целый ряд устройств, обеспечивающих возможность активного управления режимами работы электропередачи, т.е. предназначенные для создания гибких (управляемых) электропередач. Эти устройства основаны на применении
мощной преобразовательной техники и силовой электроники с использованием микропроцессорных систем управления, защиты и автоматики. Наибольший интерес у
энергетиков вызывают устройства, обеспечивающие компенсацию реактивной мощности, регулирование и стабилизацию напряжения в узлах электрической сети. В электрических сетях России наиболее активно развивается направление, связанное с применением управляемых шунтирующих реакторов (УШР), причем наибольшее применение
находят УШР, построенные на принципе подмагничивания магнитопровода. Для
улучшения технико-экономических показателей, разработчики и изготовители продолжают совершенствовать конструкцию УШР данного типа.
На ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД», разработан УШР мощностью 180 МВА напряжением 500 кВ принципиально новой конструкции, который в 2012 году был включен в
эксплуатацию на п/ст Нелым в регионе Западной Сибири России.
УШР выполнен в виде трех однофазных реакторов, объединённых в трёхфазную
группу. Каждый однофазный реактор содержит магнитопровод с боковыми ярмами и
двумя стержнями, на которых расположены сетевая и компенсационная обмотки. Сетевая обмотка каждой фазы УШР выполнена из двух обмоток, каждая из которых расположена на своем стержне, ввод высокого напряжения осуществляется в середины обмоток.
Компенсационные обмотки фаз выполнены в виде двух обмоток, расположенных на стержнях, соединенных последовательно. В трехфазной схеме УШР компенсационные обмотки фаз соединяются в треугольник для компенсации гармоник тока реактора, кратных трём.
Нейтральные выводы сетевых обмоток трех фаз реакторов соединяются по три,
образуя схему соединения сетевых обмоток трех фаз «двойная звезда с расщеплённой
нейтралью» (рис. 1). Нейтрали сетевых обмоток УШР заземлены через нейтральный
реактор.
Линейные вводы однофазных реакторов УШР присоединяются к соответствующим фазам шин подстанции или ЛЭП с помощью высоковольтных выключателей.
Между нейтральными выводами трёхфазного управляемого реактора включается трёхфазный управляемый тиристорный преобразователь (выпрямитель) который за
счет регулирования постоянного тока в контуре подмагничивания стержней магнитопровода обеспечивает изменение эквивалентного сопротивления сетевой обмотки реактора и, соответственно, мощности реактора.
Питание преобразователя осуществляется от треугольника компенсационной
обмотки УШР напряжением 18 кВ через преобразовательный трансформатор. Предусмотрена возможность питания преобразователя от внешней сети 10 кВ. Питание от
внешней сети 10 кВ используется как резервное.
Тиристорный преобразователь (выпрямитель) с системами управления, защиты,
автоматики, охлаждения, защитной и коммутационной аппаратурой образуют устройство управления реактора УП УШР (рис.2).
3
Рис. 1 - Принципиальная схема УШР.
1 – фаза реактора; 2,3 – сетевая обмотка; 4, 5 – компенсационная обмотка;
6 – нейтральный реактор; 7 – управляемый выпрямитель; 8 – система управления; 9 – преобразовательный трансформатор;
Основные параметры устройства подмагничивания:
- номинальное напряжение обмотки НН – 18 кВ, 50 Гц
- максимальная мощность, отбираемая от обмотки НН - 5,5 МВА,
- выпрямленное напряжение (длительный режим) – 900 В,
- выпрямленное напряжение (форсировка) – 14 850 В,
- выпрямленный ток – 400 А,
- время форсировки – 0.3 с,
- питание собственных нужд – 3х380В, 7500 Вт
Всё оборудование УП (за исключением трансформатора питания) размещается в
2-х специальных контейнерах. Большая часть оборудования располагается в блокконтейнере 1, оснащенном системами обогрева и вентиляции, обеспечивающими поддержание температуры внутри помещения в пределах 5…40°C. Защитные реакторы и
ёмкости располагаются в блок-контейнере 2, не имеющем обогрева и вентиляции. При
монтаже контейнеры соединяются вместе.
Охлаждение преобразователя – жидкостное (жидкость-воздух). Теплообменник
жидкость-воздух располагается на крыше блок-контейнера 1.
4
Рис.2. Структурная схема УП УШР.
QN – выключатель питания;
QM – разъединители;
Ld1, Ld2
–
заградительные реакторы;
Cd
–
заградительная ёмкость;
Ru
–
ограничители перенапряжений;
ВТУ
–
высоковольтное тиристорное устройство;
ШУ
–
шкаф управления;
БПВ
–
бокс питания вентилей;
ШСО
–
шкаф системы охлаждения;
ДН
–
делители напряжения;
ДТ
–
датчики тока;
АЦП
–
аналогово-цифровой преобразователь;
ПУВ
–
панель управления вентилями;
ПМ
–
процессорный модуль;
ПВДС
–
плата приёма и выдачи дискретных сигналов;
TN
трансформатор питания преобразователя;
БК1, БК2
блок-контейнеры 1 и 2.
Реактор оснащен цифровой системой управления, обеспечивающей ручное и автоматическое регулирование. Система управления построена на базе процессорного
модуля (ПМ), использующего процессор цифровой обработки сигналов (DSP) и набор
программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Управление преобразователем может осуществляться как с местной панели
управления расположенной в контейнере, так и дистанционно, с пульта управления
дежурного оператора подстанции через дистанционный канал управления по оптоволоконному кабелю.
Цифровая система автоматического управления обеспечивает следующие режимы работы УШР:
- поддержание заданного напряжения на шинах (Uш = const);
- поддержание заданной мощности реактора (Qр = const);
- поддержание заданного тока реактора (I р = const);
- поддержание заданного тока подмагничивания (Id = const).
5
При выборе режима работы предусмотрено введение ограничений по максимальным
значениям тока реактора (I р < I р макс ) и тока подмагничивания ( Id < Id макс ).
Кроме того, система управления реализует функции защиты и выявления неисправностей в работе оборудования преобразователя, обладает развитой системой осциллографирования, воспроизведения и дистанционной передачи информации в нормальных и аварийных режимах работы УШР.
На рис. 3 представлен внешний вид УП УШР на ПС Нелым.
Рис. 3 Внешний вид УП УШР на ПС Нелым.
Конструкция УШР разработки и производства ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД» существенно отличается от конструкций УШР других производителей.
Традиционно шунтирующие реакторы класса напряжения 500 кВ и выше выполняются однофазными по соображениям компоновки оборудования п/ст, а также изза ограничений транспортных габаритов. Требования к управляемым шунтирующим
реакторам во многом соответствуют требованиям к конструкции неуправляемых шунтирующих реакторов (ШР).
УШР подвергается таким же электрическим воздействиям, как и обычный шунтирующий реактор. В результате насыщения стержня постоянным потоком УШР превращается в обычный шунтирующий реактор броневой конструкции с немагнитным
стержнем. Технические требования, предъявляемые к конструкции шунтирующего реактора, вытекают из его функциональных особенностей. Шунтирующий реактор, как
электромагнитное устройство, представляет собой мощный индуктивный накопитель,
аккумулирующий энергию сети в процессе непрерывного обмена энергией с сетью.
Конструкция шунтирующего реактора должна обеспечить создание ограниченной области магнитного поля (активной зоны), в которой накапливается энергия, с высокой
6
плотностью энергии на единицу объёма при наименьшем расходе активных материалов
и уровне потерь на единицу мощности.
Конструкция шунтирующего реактора должна выдерживать воздействие напряжения сети и возникающих в сети перенапряжений на электрическую изоляцию обмотки, воздействие пульсирующих электромагнитных сил на магнитную систему, вызывающих механические колебания (вибрации) конструкции, а также воздействие переменных электромагнитных полей, вызывающих вихревые токи и, как следствие, дополнительные потери и нагрев проводов обмотки, пластин магнитной системы и элементов
конструкции реактора.
Поэтому было принято, что УШР должен строиться на основе конструкции
шунтирующего реактора, наиболее приспособленного для локализации электромагнитного поля, а не трансформатора. В мировой электротехнике сложилось два типа конструкции шунтирующих реакторов:
- реактор с броневым магнитопроводом и немагнитным стержнем;
- бронестержневой реактор, ферромагнитный стержень которого содержит немагнитные зазоры.
Электромагнитная схема УШР базируется на основе этих конструкций ШР и содержит магнитную систему с двумя радиальными стержнями, разделёнными на части
минимальными зазорами, с боковыми ярмами, с ярмом в виде прямоугольной рамы
прямоугольного сечения, с обмотками на стержнях, с плоскими магнитными экранами
(шунтами) между стержнями и ярмом, закрывающими торцы, края обмоток (рис. 4) и
осуществляющими магнитное экранирование потоков рассеяния. Использование магнитной системы с радиальными стержнями и плоскими магнитными экранами позволило локализовать рабочую область магнитного поля реактора и получить равномерное
распределение магнитного потока в сечении ярма.
Рис. 4. Магнитная система УШР.
Другой отличительной особенностью этого УШР является отсутствие отдельной
обмотки управления. Анализ работы схемы УШР с подмагничиванием показывает, что
стержни магнитной системы работают в течение периода частоты сети поочередно, но
в схеме с отдельной обмоткой управления, в ненасыщенном стержне сохраняется про7
цесс трансформации мощности, в обмотке управления протекает ток и, соответственно,
имеются потери мощности, в то время как в схеме УШР без отдельной обмотки управления в обмотке на ненасыщенном стержне тока нет, а соответственно нет и потерь.
Таким образом, в УШР без отдельной обмотки управления потери могут быть в 2 раза
ниже.
Направления намотки обмоток таково, что при наличии подмагничивания постоянный поток замыкается через стержни и боковые ярма; а переменный – через
стержни и горизонтальные ярма, в боковых ярмах переменный магнитный поток невелик, так как магнитное сопротивление боковых ярем много больше магнитного сопротивления горизонтальных ярем. Выбор такого направления постоянных и переменного
магнитных потоков позволяет значительно снизить потери холостого хода.
В УШР применен радиальный стержень с участками разного сечения и немагнитными зазорами (рис. 4). Применение стержней с участками разного сечения теоретически позволяет получить любую форму вебер-амперной характеристики.
Для данной конструкции УШР была принята вебер-амперная характеристика,
состоящая из трёх линеаризованных участков (рис. 5). Размер участков и координаты
точек перегиба характеристики специально рассчитываются. Практически это достигается штамповкой пластин со специальным профилем, из которых набираются радиальные части стержня. Участки меньшего сечения равномерно распределяются по длине
стержня, при насыщении стержня эти участки первыми превращаются в немагнитные
зазоры и формируют промежуточный участок вебер-амперной характеристики.
Рис. 5. Вебер-амперная характеристика стержня УШР.
Поскольку между кривой магнитной характеристики и профилем зазора существует простая однозначная связь ΔФ/ΔI = S/δ, Ф = В·S, динамическая индуктивность в
данной точке магнитной характеристики равна отношению сечения стержня к величине
зазора в соответствующей точке кривой S/δ.
Это явление используется для уменьшения высших гармоник в токе реактора.
Экспериментально достигнуто снижение пятой гармоники до 1,6%. В случае естественной магнитной характеристики величина 5 гармоники тока составила бы около
5%. Как упоминалось выше, для компенсации гармоник, кратных трем, конструкция
УШР содержит компенсационную обмотку, соединённую в треугольник. Однако предлагаемый способ формирования магнитной характеристики также позволяет снизить
8
содержание третьей гармоники тока до допустимой величины 3% без применения компенсационной обмотки.
Так как ярмо магнитопровода УШР рассчитано на прохождение суммы потоков:
постоянного и переменного, т.е. имеет двойной запас по отношению к переменному
потоку, на холостом ходу (без подмагничивания) реактор может работать как насыщающийся и ограничивать перенапряжения в течение паузы, пока мощность реактора не
достигнет номинальной величины при напряжении примерно 2Uф. Таким образом, в
предлагаемом реакторе реализована также идея насыщающегося реактора.
Конструкция УШР должна быть транспортабельной. Масса УШР большой мощности на сверхвысокие напряжения и его размеры не должны превышать допустимых
значений и ограничиваются транспортными средствами и железнодорожным габаритом. С точки зрения транспортировки предлагаемый реактор имеет значительные преимущества, так как мощность реактора разделена на два стержня и его поперечные
размеры значительно меньше, чем в конструкции УШР с расщеплённым стержнем и
отдельной обмоткой управления.
Активная часть фазы УШР помещается в маслонаполненный бак с нижним разъемом и устанавливается на поддоне бака на пружинных амортизаторах. Масло в баке
реактора защищено от соприкосновения с окружающей средой расширителем с пленочной мембраной. Охлаждение однофазных реакторов – естественная циркуляция
масла и принудительная циркуляция воздуха (ONAF). На крышке бака размещаются:
высоковольтный ввод 500 кВ, нейтральные вводы и вводы компенсационной обмотки
со встроенными трансформаторами тока. На стенке бака размещены 4 группы пластинчатых охладителей. Реактор оснащен контрольно-измерительной, защитной аппаратурой и подъемно-транспортными приспособлениями. На месте установки реактор перемещается по рельсам на поворотных каретках с ребордами. Климатическое исполнение
– для наружной установки в условиях умеренного и холодного климата (УХЛ1). Внешний вид фазы УШР на ПС Нелым показан на рис. 6.
В процессе разработки УШР были выполнены расчеты всех элементов и узлов
реактора, устройства подмагничивания (УП), а также расчеты совместной работы электромагнитной части реактора и устройства подмагничивания, промоделированы все
основные режимы при заводских испытаний и при сетевых испытаний на объекте заказчика.
Пилотный образец УШР успешно выдержал заводские и эксплуатационные испытания и введен в опытно-промышленную эксплуатацию на переключательном пункте 500 кВ Нелым МЭС Западной Сибири.
В ходе заводских испытаний выполнены все стандартные проверки: характеристик масла, сопротивления обмоток, коэффициента трансформации обмоток УШР, параметров изоляции обмоток и активной части, герметичности бака, испытаны встроенные трансформаторы тока и т.д. Проведены специальные испытания магнитопровода с
установленной обмоткой НН, без бака, при номинальной индукции. Измерена вибрация
магнитопровода. При помощи тепловизора исследована температурная картина магнитопровода с элементами конструкции. Проведены также испытания изоляции обмотки
полным и срезанным грозовыми импульсами, а также коммутационным импульсом. С
использованием статического преобразователя частоты (СПЧ) проведены испытания
реактора при номинальной мощности в синтетической (резонансной) схеме.
9
Рис. 6 Внешний вид фазы УШР на ПС Нелым.
Результаты измерений потерь холостого хода при заводских испытаниях у всех
трех фаз реакторов 50,9 - 54,1 кВт при заданной величине 55 кВт. При испытаниях длительным напряжением промышленной частоты (424 кВ) уровень частичных разрядов
составил 150 - 240 пКл при заданной величине не более 300 пКл. Напряжение и потери
КЗ у трех фаз УШР: Uк = 5,8%, потери КЗ 12,3 – 12,7 кВт при заданных значениях соответственно 6 % и 14 кВт.
На ПП Нелым были проведены следующие виды испытаний:
- испытание УШР при включении и длительной работе в режиме холостого хода.
- Испытание УШР совместно с устройством подмагничивания в режиме ручного
регулирования тока подмагничивания, снятие регулировочной характеристики, измерение гармонического состава тока и определение быстродействия УШР.
- Испытания УШР при длительной работе в режиме номинальной мощности.
При проведении испытаний контролировались следующие величины: напряжение на шинах 500 кВ, токи трех фаз УШР, уровни вибрации стенок баков и радиаторов,
уровни шума, температура частей УШР, концентрация растворенных в масле газов, ток
управления, напряжения подмагничивания. Измерения проводились как в установившихся, так и в переходных режимах.
Режим холостого хода обеспечивался подачей высокого напряжения со стороны
линии 500 кВ, ток подмагничивания при этом равен нулю (устройство подмагничивания УШР отключено). Длительность испытания составила 86 часов.
При включении реактора под напряжение амплитуда наибольшего пускового
тока составила 276 А, что практически равно амплитуде тока реактора при номинальной мощности (280 А).
10
Мощность реактора в режиме холостого хода равна 8,2 МВА (4,6 % от номинальной мощности). Следовательно, глубина регулирования мощности реактора от минимальной до максимальной составляет 21,7.
Нагревы реактора в режиме холостого хода:
- верхние слои масла до 41 ºС.
- бак, радиаторы, адаптер ВН до 35 ºС.
Вибрация и шум: максимальная вибрация стенок баков составила до 34 мкм,
охладителей до 24 мкм.
Уровень звукового давления на расстоянии 2 м при включенной системе охлаждения 86 дБА.
До испытаний и после были взяты пробы масла для проведения хроматографического анализа газов, растворенных в масле.
Испытания УШР совместно с устройством подмагничивания УШР в режиме ручного регулирования тока управления проводились при питании УШР от сети 500 кВ.
Напряжение сети во время проведения измерений составляло 503 – 512 кВ.
Снятие регулировочной характеристики производилось при напряжении отличном от номинального (525 кВ), поэтому результаты измерения при их обработке, приведены к номинальному напряжению.
В режиме ручного регулирования тока управления в диапазоне от 0 до 300 А,
мощность 180 МВА получается при токе управления 273 А, т.е. имеется запас регулирования мощности сверх номинальной: при токе управления 300 А мощность равна 194
МВА. Токи фаз симметричны: при мощности реактора от 20 до 100 % несимметрия
токов составила 0,3 – 0,8 %, т.е. находится в пределах погрешности измерения токов
фаз. Регулировочная характеристика УШР показана на рис. 7 . Она практически линейна.
На рис. 8 представлена измеренная зависимость гармонического состава фазного
тока УШР от мощности реактора в %. Из приведенного рисунка видно, что в токе УШР
преобладают 5-я и 7-я гармоники. Действующее значение токов высших гармоник, при
мощности ниже номинальной, составляет до 3,7 А, в основном за счет 5-й гармоники.
При номинальной мощности уровень высших гармоник гораздо ниже, всего 1,2 А.
Для сравнения - у однофазного неуправляемого реактора 60 МВА 500 кВ в токе
преобладает 3-я гармоника, её содержание составляет 0,57 %, т.е. 1,1 А, частота преобладающей высшей гармоники 150 Гц.
У управляемого реактора содержание высших гармоник в токе при номинальной
мощности практически такое же, как у неуправляемых, частота преобладающей высшей гармоники 250 Гц.
На рис. 9 показаны процессы форсировки и расфорсировки УШР по командам подстанционной автоматики (осциллограммы среднего и мгновенного фазного тока реактора). Процессы характеризуются как апериодические, с незначительным перерегулированием (при форсировке) и укладываются в заданную длительность 0,3 с.
Испытания УШР при длительной работе в режиме номинальной мощности проводились в течение 70 часов. Напряжение сети составляло 501 – 525 кВ, ток поддерживался системой управления автоматически на уровне 198 – 199 А. Во время испытаний
ночная температура окружающего воздуха составляла 14 ºС, а дневная до 33 ºС.
11
Рис. 7. Регулировочная характеристика УШР.
Рис. 8. Зависимость гармонического состава тока УШР от его мощности.
В конце испытания нагревы составили:
- верхние слои масла до 66 ºС
- обмотка до 72 ºС
- верх бака до 52 ºС
- радиаторы до 50 ºС.
12
Рис. 9. Осциллограммы процессов форсировки и расфорсировки УШР.
Вибрация стенок баков составила до 34 мкм. Максимальная вибрация на охладителях составила до 44 мкм. Уровень звукового давления на расстоянии 2 м при включенной системе охлаждения составил 86,3 дБА.
В таблице 1 приведены технические характеристики УШР
Таблица 1.
Изготовитель
Номинальное напряжение, кВ
УНШРТД 180000/500
ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД»
525/√3
Номинальный ток, А
198
Ток х.х., А
9,1
Потери х.х., кВт
Потери в режиме ном.
нагрузки, кВт
3х50
3х200
Масса активной части, т
80
Масса масла, т
27
Транспортная масса, т
115
Полная масса, т
132
Трансп. размеры в плане, мм
Трансп. высота, мм
Установочные размеры в плане, мм
Установочная высота, мм
2950х5990
4290
4040х6580
9980
Опыт эксплуатации показал, что основной режим работы УШР - поддержание
напряжения на шинах ПС Нелым.
13
В зависимости от нагрузки ОЭС Урала, изменения состава генерирующего оборудования Тюменского региона, сопровождающимся изменением перетока мощности
по ЛЭП, примыкающим к ПС Нелым, напряжение на шинах ПС меняется довольно в
широких пределах, от 495 до 525 кВ. При этом возможности УШР в части поддержания
напряжения ограничены его мощностью и составляет около 8 кВ. За период времени с
момента начала эксплуатации до конца 2013 года не было ни одного случая повреждения оборудования УШР, что говорит о его высокой надежности. Опыт эксплуатации
показал, что УШР точно поддерживает напряжение в том случае, если уставка напряжения, задаваемая диспетчером для шин ПС Нелым, соответствует режиму, при котором УШР находится в зоне своего регулирования (рис.10, зона 1). Отклонение напряжения на шинах ПС возрастают, если заданная уставка напряжения УШР находится
вне зоны регулирования (рис.10, зона 3). Это указывает на то, что при работе нескольких УШР в энергосистеме одного региона для повышения эффективности их работы по
поддержанию напряжения требуется координация уставок всех УШР.
Рис.10. График изменения напряжения, мощности и тока УШР за месяц.
Заключение.
В электроэнергетических системах России получили широкое применение
управляемые шунтирующие реакторы, построенные на принципе подмагничивания
магнитопровода постоянным током.
ОАО «ЭЛЕКТРОЗАВОД» (Россия) разработал УШР мощностью 180 МВА,
напряжением 500 кВ новой конструкции, которая обеспечивает:
1. Низкие потери (600 кВт при номинальной мощности):
2. Низкий уровень гармоник в токе реактора (2%).
3. Допускает двойное перевозбуждение реактора. В режиме холостого хода (при
отсутствии подмагничивания) реактор может работать как насыщающийся реактор.
4. Возможность создания УШР напряжением до 1200 кВ в допустимых транспортных габаритах (в однофазном исполнении).
14