Меню

Источник реактивной мощности ирм



ИРМ — оптимальное решение актуальных задач

В соответствие с требованиями законодательства РФ принята политика инновационного развития, энергосбережения и повышения энергоэффективности. Перед компаниями стоит задача реализовать переход к электрической сети нового технологического уклада с качественно новыми характеристиками надежности, безопасности, эффективности, минимальными затратами на текущее обслуживание, доступности, управляемости и клиентоориентированности.

Деятельность компании «КПМ» направлена на работы, позволяющие обеспечить повышенную надежность и эффективность функционирования электросетевого комплекса в краткосрочной и среднесрочной перспективе. Мы соблюдаем все требования промышленной и экологической безопасности, внедряя инновационные принципы развития.

Наши разработки соответствуют технологическим приоритетам ПАО «Россети». Проекты «КПМ» направлены на сокращение совокупной стоимости владения оборудования и технологий, мы создаем интеллектуальные энергетические системы и внедряем «цифровые» элементы электрической сети.

Устройство и принцип действия ИРМ

Источник реактивной мощности – это комплекс электротехнического оборудования, который обеспечивает автоматическое управление оптимальными уровнями напряжения в распределительной сети. Основными элементами комплекса являются такие элементы, как управляемый подмагничиванием шунтирующий реактор 6-500 кВ (УШР), ФКУ и батарея статических конденсаторов (БСК).

ИРМ существенно улучшает качество электроснабжения и повышает его надежность: устраняет колебания напряжения, снижает потерю электроэнергии при транспортировке и распределении. Дополнительно комплекс способен повысить пропускную способность линий электропередач, а также избежать технологических сбоев в результате нарушения устойчивости энергосистемы, когда происходит резкое снижение напряжения.

Источники реактивной мощности на базе управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов 6–500 кВ, фильтрокомпенсирующих устройств и батарей статических конденсаторов (БСК):

Наименование Uном, кВ** Qр, Мвар** QФКУ, Мвар QБСК, Мвар***
ИРМ–6/3,6 (6,3)/3,6 6 3,6 3,6 (6,3)
ИРМ–6/6,3 (12,6)/6,3 6 6,3 6,3 (12,6)
ИРМ–6/10 (20)/10 6 10 10 (20)
ИРМ–10/3,6 (6,3)/3,6 10 3,6 3,6 (6,3)
ИРМ–10/6,3 (12,6)/6,3 10 6,3 6,3 (12,6)
ИРМ–10/10 (20)/10 10 10 10 (20)
ИРМ–35/10 (20)/10 35 10 10 (20)
ИРМ–35/16 (32)/16 35 16 16 (32)
ИРМ–35/25 (50)/25 35 25 25 (50)
ИРМ–110/25 (50)/25 110 50 2,5 25 (50)
ИРМ–110/50 (100)/50 110 50 5 50 (100)
ИРМ–220/30/100 220 100 10 30****
ИРМ–220/50 (100)/100 220 100 10 50 (100)
ИРМ–220/100 (200)/100 220 100 10 100 (200)
ИРМ–330/10/100 330 100 10
ИРМ–330/50/100 330 100 10 до 50****
ИРМ–330 (500)/18/180 330;
500
180 18
ИРМ–330 (500)/90/180 330;
500
180 18 до 90****

* Возможно применение других схем ИРМ.

** Возможно изготовление ИРМ любой номинальной мощности на любое номинальное напряжение (с 1 или 2 секциями БСК).

*** Номинальное напряжение БСК для ИРМ 6–220 кВ соответствует номинальному напряжению ИРМ (в скобках указана емкостная мощность ИРМ при двух секциях БСК).

**** Подключение БСК для указанных ИРМ осуществляется к компенсационной обмотке реактора с номинальным напряжением 10–35 кВ в зависимости от класса напряжения и мощности реактора ИРМ.

Область применения ИРМ

В ряде стран последние двадцать лет для регулирования напряжения и баланса реактивной мощности в электрических сетях 35 – 500 кВ успешно применяют ИРМ. Источники реактивной мощности, созданные на базе управляемых шунтирующих реакторов (УШР) магнитно-вентильного типа, в частности решают проблему управляемой компенсации реактивной мощности на тяговых подстанциях железных дорог.

Использование ИРМ снижает потери активной мощности, регулирует напряжение в контактной сети. Данные устройства позволяют соблюдать требования ЭСО по потреблению реактивной мощности.

В России и за рубежом специалисты на протяжении более двадцати лет проводят сравнительные анализы с оценками перегрузки, а также расчет эффективности экономических показателей. Сотрудники «КПМ» обладают богатым опытом в исследованиях электрической сети и готовы оказать содействие в необходимых расчетах. «КПМ» имеет все необходимые разрешения для строительства, монтажа и проектирования электросетевых объектов. Мы готовы провести следующие работы:

  • расчет потребности электрических сетей и систем в УШР и ИРМ (разработка технических требований и спецификаций ведется с учетом точки подключения, класса напряжения сети и класса электрической сети);
  • разработка технических решений;
  • индивидуальное сопровождение.
Читайте также:  Итальянские коробки отбора мощности

Источник

источник реактивной мощности

Использование: в высоковольтных электрических сетях напряжением 110. 750 кВ для компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, снижении стоимости установленного оборудования и установлении оптимального соотношения между мощностью управляемого подмагничиванием реактора и мощностью секций конденсаторной батареи. Источник реактивной мощности (ИРМ) содержит трехфазный управляемый подмагничиванием реактор, подключенный к сети высокого напряжения, трехфазную конденсаторную батарею с выключателями, выполненную из двух секций и подключенную параллельно фазам реактора, а также систему автоматического управления. ИРМ дополнительно снабжен выключателем, через который реактор и конденсаторная батарея подсоединены к сети высокого напряжения, а выключатели обоих секций конденсаторной батареи подсоединены к системе автоматического управления. Кроме этого, вводится оптимальное соотношение Q c =(0,8 ÷ 1,2)Q p , где Q c — мощность каждой секции конденсаторной батареи, Q p — мощность реактора. 1 ил.

источник реактивной мощности, патент № 2335056

Формула изобретения

Источник реактивной мощности, содержащий трехфазный управляемый подмагничиванием реактор, подключенный к сети высокого напряжения, трехфазную конденсаторную батарею с выключателями, выполненную из двух секций и подключенную параллельно фазам реактора, а также систему автоматического управления, отличающийся тем, что источник реактивной мощности дополнительно снабжен выключателем, через который реактор и конденсаторная батарея подсоединены к сети высокого напряжения, а выключатели обоих секций конденсаторной батареи подсоединены к системе автоматического управления, причем

где Q c — мощность каждой секции конденсаторной батареи; Q p — мощность реактора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники, в частности к высоковольтным регулируемым электротехническим комплексам, и может использоваться в высоковольтных электрических сетях напряжением 110. 750 кВ для компенсации реактивной мощности и стабилизации напряжения.

Известны традиционные средства компенсации и регулирования реактивной мощности в электрических сетях — синхронные компенсаторы (СК) и статические тиристорные компенсаторы (СТК).

СК являются вращающимися электрическими машинами, требующими закрытых помещений и постоянного квалифицированного обслуживания.

Аналогом предлагаемого изобретения по назначению и составу оборудования является СТК, содержащий трехфазную силовую индуктивность, регулируемую последовательно подключенными тиристорными ключами, и подключенную параллельно ей конденсаторную батарею [1]. В СТК отсутствуют подвижные элементы, однако они так же, как и СК, нуждаются в охлаждении, закрытом помещении, специальном обслуживании, поскольку средством регулирования в них являются высоковольтные тиристорные ключи на номинальную мощность, не допускающую неизбежных в эксплуатации кратковременных и аварийных перегрузок.

Кроме того, СТК (так же, как и СК) не могут быть выполнены на напряжение 110. 750 кВ, что требует подключения их к промежуточному трансформатору на полную мощность либо к третичной обмотке существующих автотрансформаторов (что возможно в существующих сетях далеко не всегда). И в первом, и во втором случае существенно снижается эффективность регулирования реактивной мощности на стороне высокого напряжения. Кроме того, в первом случае увеличивается стоимость оборудования, монтажа и эксплуатации.

В то же время существует новый тип регулируемой силовой индуктивности — управляемый подмагничиванием реактор [2], на базе которого можно создать статический компенсатор реактивной мощности, лишенный указанных выше недостатков и способный заменить СК и СТК в сетях напряжением 110-750 кВ.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения по назначению и составу оборудования (прототипом) является статический компенсатор реактивной мощности — источник реактивной мощности, состоящий из регулируемой индуктивности — управляемого подмагничиванием трехфазного реактора, который непосредственно подключен к сети высокого напряжения, а также конденсаторной батареи, также подключенной к сети высокого напряжения с секционированием через выключатели [3]. Прототип обеспечивает повышение эффективности регулирования реактивной мощности в высоковольтных электрических сетях, снижение стоимости установленного оборудования и повышение его надежности.

Читайте также:  Как считается мощность аэс

Прототип имеет следующие недостатки: невозможность плавного регулирования источника реактивной мощности (ИРМ) из-за необходимости коммутации одного или двух секционных выключателей, невозможность полной автоматизации работы ИРМ из-за необходимости ручной (оператором) коммутации одного или двух секционных выключателей, снижение быстродействия реагирования на изменения напряжения сети и надежности работы ИРМ по той же причине, увеличенную стоимость основного оборудования из-за не оптимального соотношения номинальной мощности управляемого подмагничиванием реактора и мощности секций конденсаторной батареи, наличие больших бросков тока при подключении к сети реактора и секций конденсаторной батареи.

Целью изобретения является ликвидация указанных недостатков — увеличение функциональных возможностей ИРМ и снижение стоимости установленного оборудования, входящего в комплектацию ИРМ, а также снижение бросков тока при подключении к сети.

Указанная цель достигается тем, что в источнике реактивной мощности, содержащем трехфазный управляемый подмагничиванием реактор, подключенный к сети высокого напряжения, трехфазную конденсаторную батарею с выключателями, выполненную из двух секций и подключенную параллельно фазам реактора, а также систему автоматического управления, источник реактивной мощности дополнительно снабжен выключателем, через который реактор и конденсаторная батарея подсоединены к сети высокого напряжения, а выключатели обеих секций конденсаторной батареи подсоединены к системе автоматического управления, причем

где Q c — мощность каждой секции конденсаторной батареи, Q p — мощность реактора.

Принципиальная схема источника реактивной мощности изображена на чертеже. Условно трехфазная схема для упрощения чертежа традиционно дана в виде однолинейной электрической схемы.

К шинам трехфазной сети 110. 750 кВ через общий выключатель 1 параллельно подсоединены трехфазный управляемый подмагничиванием реактор 2 и две секции трехфазной конденсаторной батареи 3 и 4 через секционные выключатели 5 и 6. Возможен также вариант схемы с разъединителем (или выключателем) между общим выключателем 1 и реактором 2 (не показан).

К системе автоматического управления САУ 7 подключен датчик напряжения 8 сети 110. 750 кВ — трехфазный трансформатор напряжения и датчик тока 9 реактора — трехфазный трансформатор тока. САУ 7 соединена с реактором 2 для автоматического регулирования тока подмагничивания и реактивной мощности реактора. К САУ 7 подсоединены секционные выключатели 5 и 6. Кроме этого, к САУ 7 подсоединен маломощный источник постоянного напряжения 10 для регулирования предварительного подмагничивания стержней реактора в режиме отключения ИРМ от сети.

Приведенный на схеме источник реактивной мощности работает следующим образом.

При работе ИРМ в сети и при полной нагрузке сети (в дневное время суток) включены общий выключатель 1 и секционные выключатели 5 и 6. Так как при полной нагрузке из-за падения напряжения возникает недостаток реактивной мощности, САУ 7, получив соответствующую информацию от трансформатора напряжения 8, вырабатывает и передает сигнал в управляемый выпрямитель реактора 2 (который питается автономно от одной из обмоток реактора) на снижение тока подмагничивания. В результате реактор 2 снижает свой ток до минимального (обычно несколько процентов от номинального), и сеть получает максимальную реактивную мощность от конденсаторной батареи 3 и 4 (в пределе до величины около 2Q c , где Q c — мощность каждой секции конденсаторной батареи). При изменении нагрузки в сети происходит изменение напряжения, регистрируемое трансформатором напряжения 8, и САУ 7, регулируя ток подмагничивания реактора, автоматически поддерживает напряжение сети в заранее установленных в САУ 7 пределах.

При снижении нагрузки сети потребность ее в реактивной мощности для стабилизации напряжения снижается, при этом САУ дает сигнал на автоматическое отключение сначала одного секционного включателя 3, а затем и второго 4.

При снижении нагрузки и ее отсутствии (например, в ночное время суток) в сети имеется избыточная реактивная мощность из-за наличия распределенной емкости сети на землю. В этом случае в сети может возникнуть повышенное напряжение, для снижения которого необходима работа ИРМ в режиме потребления реактивной мощности. В этом случае САУ автоматически обеспечивает работу в режиме плавного изменения потребляемой ИРМ реактивной мощности при отключенных секционных выключателях 5 и 6 в пределе до максимально допустимой мощности реактора 1,2Q p , где Q p — номинальная мощность реактора.

Читайте также:  Мощность связи обозначает число дочерних

Таким образом, ИРМ при помощи системы автоматического регулирования САУ 7 путем ступенчатого (коммутацией секционных выключателей 5 и 6) и плавного (подмагничиванием реактора 2) обеспечивает плавное автоматическое изменение реактивной мощности в пределах от -1,2Q p до +2Q c и автоматическую стабилизацию напряжения в сети на заданном уровне.

Сигнал САУ на коммутацию секционных выключателей зависит от достижения реактором максимально допустимой мощности 1,2Q p , о чем САУ получает информацию от трансформатора тока 9.

При включении ИРМ в сеть общим выключателем 1 (автоматически по управляющему сигналу от САУ 7, к которому поступает информационный сигнал от трансформатора напряжения 8, или по директивному сигналу оператора электрической сети) при отключенных по сигналу от САУ 7 секционных выключателях 5 и 6 начальное подмагничивание обеспечивает практически мгновенный выход ИРМ на потребление номинальной мощности реактора Q p .

ИРМ и сеть находятся в особых условиях при первом подключении и подключении после ревизии или ремонта.

В первый момент при подключении ИРМ к сети общим выключателем 1 (в интервале времени вблизи прохождения кривой напряжения через нулевое значение) в реакторе 2 и в секциях батареи 3 и 4 могут возникнуть большие броски тока. Однако в реакторе 2 (т.е. в индуктивности) и секциях 3 и 4 (т.е. в емкости) броски тока включения имеют противоположные знаки (фазы тока в параллельно соединенных индуктивности и емкости сдвинуты на 180°). Это приводит к тому, что бросок тока ИРМ через выключатель 1, т.е. бросок тока, представляющий опасность для оборудования подстанции, на которой установлен ИРМ, будет существенно снижен по сравнению с прототипом, в котором предложенный дополнительный общий выключатель 1 отсутствует. Это связано с тем, что в прототипе реактор и секции конденсаторной батареи коммутируются раздельно (при общей команде на включение три выключателя работают с разбросом времени включения), поэтому ИРМ — прототип более опасен для оборудования подстанции с точки зрения бросков тока включения.

Соотношение мощности реактора Q p и мощности каждой из двух секций конденсаторной батареи Q c составляет

При таком соотношении оптимально используются мощности всех трех силовых устройств ИРМ, обеспечивающие задаваемый диапазон изменения мощности ИРМ от 2Q c до -1,2Q p . При соотношении мощностей, выходящем за эти пределы, оказывается недоиспользованной мощность реактора или конденсаторных батарей, либо снижены пределы плавного регулирования мощности, что не обеспечивает задания точности стабилизации напряжения сети, либо оказываются возможными режимы с недопустимым длительным использованием реактора за пределами максимально допустимой мощности. Проделаны подробные расчеты на математической модели, подтверждающие предлагаемое соотношение мощностей, которые могут быть при необходимости дополнительно предоставлены.

Предлагаемый ИРМ по сравнению с прототипом имеет увеличенные функциональные возможности за счет расширения области автоматического регулирования и сниженную стоимость установленного оборудования, входящего в комплектацию ИРМ, за счет введения в электрическую схему нового элемента, установления новых связей между элементами и установления оптимального соотношения между мощностью управляемого подмагничиванием реактора и мощностью секций конденсаторной батареи.

Работоспособность предлагаемого источника реактивной мощности и его высокие технико-экономические показатели подтверждены расчетами, математическим моделированием, результатами испытаний аналогичных устройств. На ближайшее время намечено изготовление опытных образцов ИРМ для серийного производства.

1. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы. Сб. статей. Под ред. доктора тех. наук проф. A.M.Брянцева. — М.: «Знак». 2004.

2. Статические тиристорные компенсаторы для энергосистем и сетей электроснабжения. Бортник И.М. и др. Электричество, 1985, №2.

3. Патент на изобретение РФ №2282912 по заявке №2004121712, приоритет изобретения 16 июля 2004 года. Опубликовано: 27.08.2006 в Бюл. №24.

Источник