(7232) 29-33-75 факс: (7232) 29-33-76

Сухие реакторы без магнитопровода

Усть-Каменогорский конденсаторный завод - эксклюзивный представитель
компании «COIL INNOVATION» на территории Республики Казахстан и Российской Федерации.

Общая информация

Реакторы без магнитопровода широко используются в системах передачи и распределения электроэнергии, а также в составе оборудования электростанций. Они устанавливаются в целях защиты, а также для повышения к.п.д. энергосистем. Кроме того, реакторы применяются в испытательных лабораториях научно-исследовательских организаций.

В связи с развитием технологий и появлением в энергосистемах полупроводниковых преобразователей в последние десятилетия произошло изменение требований к силовым реактором. Как следствие значительно расширилась область применения воздушных реакторов по сравнению с реакторами, имеющими магнитопровод (как сухими, так и масляными). Это связано с техническими и экономическими преимуществами сухих реакторов без магнитопровода.

Появление новых изоляционных материалов, устойчивых к атмосферным воздействиям, позволило начать внедрение сухих реакторов в технике сверхвысоких мощностей и напряжений.

В сухих реакторах не используется масляная изоляция. Это улучшает их экологичность и исключает проблемы с пожаробезопасностью. Кроме того, сухие реакторы практически не нуждаются в обслуживании.

Конструкция сухих реакторов без магнитопровода

На рисунке, приведенном ниже, показано устройство типичного реактора и даны названия его основных частей. Конструкция реакторов, поставляемых по конкретным заказам, может отличаться от показанной на рисунке.

 

Обобщенная конструкция воздушных реакторов 

Обмотки реакторов могут быть однослойными или состоять из нескольких слоев, включенных в параллель. По экономическим соображениям обмотки сухих воздушных реакторов, как правило, выполняются из алюминия. При этом может использоваться как гибкий, так и одножильный обмоточный провод прямоугольного сечения с пленочной изоляцией или витой изоляцией из стекловолоконных или полиэфирных лент.

Слои обмоток отделяются друг от друга распорками из стеклотекстолита, за счет чего образуются вертикальные каналы, обеспечивающие естественную вентиляцию. Кроме того, распорки используются для фиксации обмотки на металлических крепежных элементах со стороны ее торцов, лучах крестовин и их поперечинах.

Однослойные обмотки не содержат распорок, в связи с чем их стягивание производится с помощью лент из стеклоткани, зафиксированных на внешних сторонах обмотки. Между крестовинами и обмоткой, находящейся под напряжением, устанавливаются стеклотекстолитовые изолирующие вставки.

Механическая прочность обмотки достигается путем ее пропитки эпоксидным компаундом горячей сушки, имеющим отличные электроизоляционные свойства и высокую стойкость к атмосферным воздействиям. Кроме того, все поверхности обмотки, подвергающиеся воздействию солнечной радиации, покрываются краской, задерживающей ультрафиолетовые лучи.

Некоторые открытые электроустановки могут подвергаться воздействию промышленных загрязнителей, а также морской соли (солевого тумана). Обмотки реакторов, предназначенных для таких установок и рассчитанных на длительное воздействие высоких напряжений, покрываются дополнительным защитным покрытием на кремнийорганической основе. Указанное покрытие отличается высокими водоотталкивающими свойствами и препятствует образованию на поверхности обмотки токопроводящей водяной пленки.

Реакторы монтируются на опорную конструкцию, состоящую из нескольких алюминиевых или стальных опор и опорных изоляторов. Опоры рассчитаны на непосредственное крепление к бетонному фундаменту.

Крупные реакторы, рассчитанные на высокие напряжения или воздействие токов короткого замыкания, обычно представляют собой группы однофазных реакторов. Трехфазные реакторы имеют рядную конструкцию. Реакторы на умеренные напряжения и мощности могут иметь конструкцию с "этажным" расположением обмоток.

1. Диапазон технических параметров реакторов 

Ниже приведена таблица диапазонов параметров, в пределах которых проектируются, изготавливаются  и испытываются реакторы на сегодняшний день.

Основным параметром, определяющим физические размеры воздушного реактора, является его реактивная мощность. Для удобства использования этого параметра в таблице приводится эквивалентная реактивная мощность на частоте основной гармоники сети (либо 50 Гц → S50Hz, либо 60 Гц → S60Hz), рассчитываемая по следующим формулам:

 

где:

S50Hz эквивалентная реактивная мощность на частоте 50 Гц (вар)
S60Hz эквивалентная реактивная мощность на частоте 60 Гц (вар)
I номинальный длительный постоянный ток или действующее значение переменного тока (А)
L номинальное значение индуктивности (Гн)

 

Параметр реактора

Диапазон изменения

Максимальное напряжение в энергосистеме

 

  • Системы постоянного тока
  • Системы переменного тока

 


От низкого до 800 кВ
От низкого до 500 кВ
(до 800 кВ, если LIWL ≤ 1700 кВ)

Максимальное длительно допустимое напряжение на выводах реактора

145 кВ (действ.)

Стойкость к грозовым перенапряжениям (LIWL)

1700 кВ

Номинальный ток (длительный)

от 100 А до 10 кА

Номинальная индуктивность

от 10 мкГн до 1,5 Гн

Номинальная реактивная мощность (эквивалентная на частоте 50 Гц, S50Hz)
  • для реакторов постоянного тока
  • для реакторов переменного тока

от 50 квар до 250 Мвар
от 50 квар до 85 Мвар

Номинальная реактивная мощность (эквивалентная на частоте 60 Гц, S60Hz)
  • для реакторов постоянного тока
  • для реакторов переменного тока

   

от 60 квар до 300 Мвар
    от 60 квар до 102 Мвар

Максимальные габаритные размеры обмоток
  • внешний диаметр обмотки
  • высота/длина обмотки (без опор и изоляторов)  

до 4 м
до 4 м

Максимальная масса обмотки (без опор и изоляторов)

до 30 т

Температура окружающей среды

от минус 45 до +50 °С

 

2. Возможные применения сухих воздушных реакторов

2.1 Токоограничивающие  реакторы

Токоограничивающие реакторы (а) включаются последовательно с линиями электропередачи или фидерами для ограничения мощности короткого замыкания со стороны нагрузки. В  этом случае реактор ограничивает ток до уровня, который соответствует отключающей способности компонентов энергосистемы – выключателей или предохранителей. Благодаря линейности характеристики реактивное сопротивление реактора остается стабильным при аварийных режимах в системе.

 

Существуют и другие области применения токоограничивающих реакторов:

  • Уравнительные реакторы (b) для выравнивания токов в параллельных цепях
  • Секционные реакторы (с), включаемые между секциями шин электроустановок
  • Реакторы для ограничения зарядных токов и демпфирующие реакторы (d)

 

Токоограничивающие реакторы

 

2.2 Реакторы заземления нейтрали

Реакторы заземления нейтрали используются для заземления общей точки трехфазных сетей с ограничением токов короткого замыкания при повреждениях вида "фаза-земля" (при этом ток ограничивается на уровне, соответствующем межфазному короткому замыканию). Один вывод реактора подключается к общей точке трансформатора, а второй – заземляется. В нормальных режимах работы энергосистемы ток, протекающий через реактор, близок к нулю, поскольку он определяется лишь асимметрией трехфазной системы.

 

Реактор заземления нейтрали

 

2.3 Реакторы для фильтрокомпенсирующих устройств

Из-за нелинейных нагрузок в энергосистемах возникают высшие гармоники. Примером нагрузки, генерирующей гармоники, являются сварочное оборудование, системы электропривода и люминесцентные лампы.

Токи высших  гармоник негативно  сказываются на работе различных устройств, в  частности трансформаторов, выключателей, конденсаторных батарей, предохранителей и реле. При этом происходит увеличение потерь и температуры и/или ускоренное старение изоляции. Кроме того, электросетевые компании при превышении определенного уровня гармоник применяют штрафные санкции.

 

Для подавления токов гармоник используются специальные фильтры. Такие фильтры, как правило, состоящие из конденсаторных батарей и реакторов, обычно устанавливаются вблизи источников гармоник. Подавление гармоник происходит за счет шунтирования их источника цепью с низким импедансом. Чтобы получить такой эффект, реакторы включаются последовательно с конденсаторными батареями, в результате чего образуются резонансные цепи, настроенные на частоты гармоник. Если одновременно присутствуют несколько гармоник, к системе шин приходится подключать несколько LC-цепей (например, настроенных на частоты в 3, 5 и 7 раз выше частоты сети (50 или 60 Гц)). Для точной настройки фильтров могут применяться реакторы с отводами, позволяющими корректировать их индуктивность.

Типичный фильтр для компенсации гармоник

 

2.4 Реакторы параллельного включения (шунтирующие реакторы)

При нормальных режимах работы энергосистемы ток определяется в основном подключенными активными и индуктивными нагрузками. Однако в высоковольтных воздушных и кабельных ЛЭП всегда присутствует внутренняя емкость линий, что приводит к появлению емкостной составляющей тока и соответствующей реактивной нагрузки. В малонагруженных линиях наличие емкости приводит к повышению напряжения на одном из концов линии. Применение шунтирующих реакторов позволяет компенсировать емкостную составляющую тока и ограничить повышение напряжения на конце линии. При этом возрастает пропускная способность ЛЭП, поскольку увеличивается доля активной составляющей тока.

 

В системах высокого и сверхвысокого напряжения реакторы обычно подключаются к дополнительной обмотке силового трансформатора (напр. на напряжение 20 кВ для трансформаторов 400/110 кВ)(а). В системах с меньшими напряжениями (до 115 кВ и в некоторых случаях – до 245 кВ) реакторы могут подключаться к системе напрямую (b).

Реакторы параллельного включения

2.5 Реакторы для статических компенсаторов реактивной мощности (SVC)

 

Для повышения пропускной способности линий и повышения эффективности и устойчивости энергосистем в целом многими электросетевыми компаниями устанавливаются статические компенсаторы реактивной мощности (SVC).

Реакторы для статических компенсаторов

Основными компонентами статических компенсаторов являются так называемые "реакторы с тиристорным управлением" (TCR). Такие реакторы часто используются совместно с переключаемыми конденсаторными батареями, обеспечивающими ступенчатое регулирование реактивной мощности в соответствии с необходимостью в последней. Для ограничения зарядных токов батарей, последовательно с ними устанавливаются токоограничивающие реакторы (b). Cиловые полупроводниковые преобразователи, используемые в статических компенсаторах, сами по себе являются источниками определенных гармоник. Поэтому в системах с SVC обычно используются и реакторы, предназначенные для фильтров (с). Повышение требований к энергоэффективности производства и качеству электроэнергии делают компенсацию реактивной мощности на промышленных объектах еще одним выгодным полем для инвестиций. 

Типичным примером промышленных установок, создающих неудобства другим потребителям, подключенным к той же сети, являются дуговые печи, используемые на металлургических предприятиях. Резкие колебания нагрузки в процессе переплавки лома требуют динамической компенсации реактивной мощности как в целях стабилизации напряжения для самой печи, так и в целях минимизации возмущений в питающей сети. Статические компенсаторы реактивной мощности для дуговых печей и, в частности, реакторы с тиристорным управлением, представляют собой основную область применения реакторов для SVC.

 

2.6 Реакторы для линий электропередачи постоянного тока

Для передачи электроэнергии на большие расстояния по воздушным ЛЭП или подводным кабельным линиям может использоваться постоянный ток сверхвысокого напряжения. Кроме  того, подобная технология применяется для объединения энергосистем в случаях, когда объединение по переменному току реализовать проблематично. Такая ситуация возможна, если энергосистемы не синхронизированы (или  отличаются  по частоте.–  прим.  перев.)  или  в случаях, когда  традиционное  соединение энергосистем приведет к чрезмерной мощности короткого замыкания.

При передаче электроэнергии на постоянном токе сухие реакторы без магнитопровода используются для решения самых разных задач, что делает их одним из основных компонентов системы. В качестве примера ниже показана однолинейная схема типичной системы передачи энергии на постоянном токе. 

 

Реакторы в системах передачи электроэнергии на постоянном токе

Сглаживающие реакторы (а) включаются последовательно с ЛЭП постоянного то а или используются в качестве звена постоянного тока преобразовательных подстанций (вставок постоянного тока).

Назначение указанных реакторов – снижение уровня пульсаций на стороне постоянного тока, ограничение токов короткого замыкания и повышение устойчивости системы в переходных режимах. Фильтровые реакторы устанавливаются как со стороны переменного тока (с), так и со стороны постоянного тока (b) каждой преобразовательной подстанции.

При этом фильтры со стороны переменного тока используются не только для фильтрации гармоник, но и для компенсации реактивной мощности.

 

2.7 Реакторы для инверторов напряжения

 

В системах передачи электроэнергии на постоянном токе, как и в статических компенсаторах реактивной мощности широко используются инверторы напряжения. Для них специально разработаны новые типы сухих реакторов (преобразовательные реакторы, фазные реакторы), оптимизированные под специфические требования данной области применения.

 

2.8 Реакторы для управления перетоками мощности

Распределение потоков мощности в сложной энергосистеме определяется напряжениями в ее узлах и сопротивлениями (импедансами) линий связи. Для оптимизации указанных импедансов используются реакторы, включаемые последовательно с теми или иными ЛЭП.

Использование реакторов в сложных многоконтурных энергосистемах является одним из наиболее экономически эффективных способов балансирования потоков мощности, как в нормальных, так и в аварийных режимах работы.

 

Управление потоками мощности

2.9 Реакторы для включения последовательно с дуговыми печами

 

Реакторы устанавливаются в системе фидеров, питающих дуговую печь, на стороне первичной обмотки печного трансформатора. Это повышает коэффициент полезного действия печи, особенно вначале процесса плавления. Увеличение внутреннего сопротивления "источника", питающего печь, способствует более стабильному горению дуги, что позволяет уменьшить выгорание графитовых электродов и продолжительность плавки. Реакторы для включения последовательно с печами, как правило, имеют отводы, позволяющие изменять индуктивность в диапазоне от 40 до 100% максимального значения (обычно с шагом 15 или 20%). Это позволяет оптимизировать коэффициент мощности для условий конкретной плавки.

Включение реактора последовательно с дуговой печью

3. Система обозначений типов сухих воздушных реакторов 

Реакторы для конденсаторных батарей

CA1 Стандартные реакторы для использования с конденсаторными батареями (ограничение зарядных токов/демпфирование переходных процессов), однофазные, для рядной установки
CA3 Стандартные реакторы для использования с конденсаторными батареями (ограничение зарядных токов/демпфирование переходных процессов), 3 фазы друг над другом
CAH Высоковольтные реакторы для использования с конденсаторными батареями (напр. в качестве разрядных реакторов батарей последовательных устройств КРМ)
CV1 Реакторы для использования с конденсаторными батареями статических компенсаторов реактивной мощности (SVC)(реактор с тиристорным управлением), однофазные, для рядной установки
CV2 Реакторы для использования с конденсаторными батареями статических компенсаторов реактивной мощности (SVC)(реактор с тиристорным управлением), 3 фазы друг над другом

 

Реакторы для последовательного включения

CF1 Стандартные реакторы для выравнивания нагрузок, однофазные, для рядной установки
CF3 Стандартные реакторы для выравнивания нагрузок, 3 фазы друг над другом
CFH Реактор для выравнивания нагрузок в системах сверхвысокого напряжения
CL1 Стандартные токоограничивающие реакторы, однофазные, для рядной установки
CL3 Стандартные токоограничивающие реакторы, 3 фазы друг над другом
CLH Токоограничивающий реактор для систем сверхвысокого напряжения
AFR Реакторы для последовательного включения с дуговыми печами

 

Реакторы для фильтров

FR1 Стандартные реакторы для фильтров, однофазные, для рядной установки
FR3 Стандартные реакторы для фильтров, 3 фазы друг над другом
FV1 Реакторы для фильтров статических компенсаторов реактивной мощности, однофазные, для рядной установки
FV3 Реакторы для фильтров статических компенсаторов реактивной мощности, 3 фазы друг над другом
FH1 Реакторы для фильтров вставок постоянного тока, с одной обмоткой
FH2 Реакторы для фильтров вставок постоянного тока, с двумя обмотками друг на другом (напр. для подстройки индуктивности.

 

Реакторы для компенсации реактивной мощности

SH1 Реактор параллельного включения, однофазный, для рядной установки
SH3 Реактор параллельного включения, 3 фазы друг над другом
TC1 Реактор для тиристорных схем регулирования (параллельного включения), однофазный, для рядной установки
TC2 Реактор для тиристорных схем регулирования (параллельного включения), 2 обмотки на фазу друг над другом
TC3 Реактор для тиристорных схем регулирования (параллельного включения), 3 фазы друг над другом
PV1 Реактор для фазы SVC-Light (инверторного компенсатора фирмы ABB)
PH1 Реактор для фазы HVDC-Light (преобразовательных подстанций фирмы ABB)

 

Реакторы постоянного тока

DCR Стандартный реактор для работы на постоянном токе (высокого и сверхвысокого напряжения) DCHРеактор для вставок постоянного тока (HVDC)

 

Реакторы для нейтрали и средней точки

NGR Реактор для заземления нейтрали
MPH Реактор заземления средней точки HVDC

 

Реакторы для испытательных установок

TRC Реактор для испытательных установок (длительного режима работы)
TRS Реактор для испытательных установок (кратковременного режима работы)

 

 

Контактная информация
  • 070001. Республика Казахстан. ВКО.
    г. Усть-Каменогорск ул. Малдыбаева, 1
  • (7232) 29-33-75
    факс: (7232) 29-33-76
  • kvar@ukcp.kz
Официальное представительство в Москве
  • ООО «Усть-Каменогорский Конденсатор»
    107023 Москва, Барабанный переулок, д.4
  • Тел.: (495) 964-97-89