A2-08 1/8

, 2629 2004

M-r Rasim Salkoski EMO Transformatori DOOEL - Ohrid

PROEKTIRAWE I ISPITUVAWE NA VISOKONAPONSKI REAKTORI

KUSA SODR@INA

Vo referatot se razgleduva proektiraweto i ispituvaweto na visoko-naponski reaktori. Predstaveni se prednostite na konstrukcijata na magnetno jadro so radijalno lamelirani sekcii so mal broj na vozdu{ni zjaevi, koe rezultira vo poednostavna mehani~ka konstrukcija. Se sporeduvaat metodite na ispituvawe na transformatori i reaktori, so posebno posveteno vnimanie na mo}nosta na ispituvawe, mereweto na zagubite na mo}nost, to~nosta na mereweto, i specijalnite ispituvawa. Pokraj pove}eto razli~ni dielektri~ni ispituvawa {to se razgleduvaat, posebno e razgleduvano ispituvaweto so induciran napon i negovata nerealna reprezentacija vo normalni uslovi na rabota. Preporaka e ova ispituvawe da se zameni so ispituvawe so impulsen napon. Analizirana e potrebata za merewe na vibraciite kako proverka na mehani~koto odnesuvawe. Prika`an e izvedbeniot oblik na magnetnoto jadro i namotka na kompenzacioniot reaktor 3800 kVA, 66 kV, i regulacija na struja od 20 A do 100 A pod optovaruvawe.

Klu~ni zborovi: reaktor, magnetno jadro, namotka, transformator, vozdu{ni zjaevi, magnetski fluks, gustina na magnetniot fluks

ABSTRACT

The paper deals with the design and tests of high voltage reactors. The advantages of magnetic core construction with radial laminated sections) and a small number of air gaps, which result in a more simple mechanical construction, are outlined. The test methods of transformers and reactors are being compared, with a special reference to the test power, measurement of power losses, the accuracy of measurement and special type tests. Besides the different dielectric tests which are described, special attention is given to induced voltage test and its unreal representation under normal operating conditions. It is suggested that this test be replaced by impuls test. The need for vibration measurements as a check on mechanical behavior is stressed. "As built" form of the magnetic core and winding of the arc suppression reactor 3800 kVA, 66 kV, and current adjustment in the range 20A to 100 A on load are shown in the paper.

Keywords: reactor, magnetic core, coil, transformer, air gaps, magnetic flux, flux density

1 TIPOVI NA REAKTORI

Postojat dva osnovni tipa na konstrukcija na reaktori. Prviot tip, nema magnetno jadro vo namotkata ( tip na reaktor bez magnetno jadro ); vtoriot tip, ima magnetno jadro so vozdu{ni zjaevi ( tip na reaktor so vozdu{ni zjaevi vo magneto jadro ). Formite se razlikuvaat ne{to malku vo fizi~kata konstrukcija od transformator a ova zna~i deka proektantot mo`e da go koristi iskustvoto od konstrukcijata na transformator do

A2-08 2/8

ograni~en obem. Od druga strana, ako reaktorot se proizveduva od jadro koe se sostoi od paralelni lamelirani stolbni sekcii, mo`at da se koristat namotki sli~ni na onie kaj transformator. So ova konstrukcija sepak, mnogu mali vozdu{ni zjaevi se neophodni, {to predstavuva te{kotija da se konstruira mehani~ki jaka struktura koja poseduva dovolno visoka mehani~ka rezonantna frekvencija.

Konstrukcijata koja gi izbegnuva ovie te{kotii e ona vo koja sekciite na stolbot se radijalno lamelirani. Ova ovozmo`uva da se predvidat relativno mal broj na golemi vozdu{ni zjaevi, bez opasnost na pojava na golemi zagubi od viorni strui vo lamelite.

Me|unarodnite standardi za ispituvawe na transformatori ne mo`at celosno da se primenat za ispituvawe na reaktori. Zna~ajni te{kotii se javuvaat, so mo}nosta potrebna od ispitnata stanica, neophodnata to~nost na mereweto, i baraweto za specijalni ispituvawa.

2. PROEKTIRAWE NA REAKTORI

Reaktorot e energetski ured za skladirawe na energija Wm koja ja dobiva od snabduva~ot i ja vra}a, na snabduva~ot so brzina dvojna od ona na frkvencijata na snabduvawe.

2

0m

r

B VW

=

. ( 1 )

Nominalnata mo}nost na reaktorot e dadena so ravenkata

r mP W = . ( 2 )

Od gornata ravenka za energija Wm, evidentno e deka, namensko skladirawe na energijata, treba da se razgleduva samo za nemagneten materijal kade {to r =1. Za specificirana mo}nost zaraditoa, proizvodot B2V e fiksen. Postojat vo osnova dve mo`ni re{enija na ovoj proektanski problem.

2.1. Golem volumen so reducirana gustina na magnetniot fluks

Vo ovoj tip na reaktori pripa|aat reaktorite koi se izgradeni od vozdu{ni zjaevi vo magnetnoto jadro i magnetni jaremi za povratniot nadvore{en magneten fluks. Vo ovoj slu~aj gustinata na magnetniot fluks i gustinata na magnetniot napon se direkno zavisni eden od drug, vo soglasnost so pribli`nata ravenka

0FBl

= ( 3 )

Vo proektiraweto na golemi energetski transformatori grani~nata vrednost na gustinata na magnetniot fluks vo vozdu`nite zjaevi e 0.2 ... 0.25 Vs/m-2. Povisoki vrednosti te{ko e da se dobijat zaradi golemi zagubi na mo}nost od viorni strui. Za ekonomi~en proekt na reaktori so vozdu{ni zjaevi sepak se neophodni gustini na magnetniot fluks vo rang 0.6 Vs/m-2.

Ova doveduva do namotki so golemi radijalni, i relativno mali aksijalni dimenzii, kako i aran`man na namotki koj mnogu se razlikuva od onoj koi se koristi vo proektiraweto na transformatori.

2.2. Mal volumen i golema gustina na magnetniot fluks

Ova ne vodi kon reaktori so vozdu{ni zjaevi vo magnetnoto kolo. Stolbot na magnetnoto kolo e podeleno so relativno golem broj na vozdu{ni zjaevi vo koi e koncentrirana magnetnata energija. Prednosta na ovoj vid konstrukcija le`i vo faktot deka gustinata na magnetniot fluks i gustinata na magnetniot napon variraat pove}e ili pomalku nezavisno eden od drug. Slednava formula e aproksimativno primenliva

A2-08 3/8

0l FB

l=

. ( 4 )

So soodveten izbor na l/ mo`e da se postigne golema gustina na magnetniot fluks- gornata granica e fiksirana samo od specificiranite linearni barawa na reaktansata pri prenaponskite uslovi na rabota- simultano imaj}i gi vo predvid gustinata na magnetniot napon i aksijalnata dol`ina na namotkite koi se voobi~aeni vo konstrukcijata na transformatorite.

Vo voobi~aenite tipovi na konstrukcija, magnetnoto jadro so vozdu{ni zjaevi se sostoi od golem broj paralelno-lamelirani sekcii na stolbot. Pri upotreba na paralelni lamelirani limovi od magneten materijal, individualnite vozdu{ni zjaevi ne smeat da bidat mnogu golemi, zatoa {to dopolnitelniot magneten fluks, koj prodira na ivicite od sekciite mo`e da predizvika zgolemuvawe na lokalnoto greewe i viornite strui. Baraweto za mnogu mali vozdu{ni zjaevi ~esto, mnogu te{ko se ispolnuva. Elementite postaveni me|u individualnite sekcii treba da imaat visok modul na elasti~nost zatoa {to najniskata mehani~ka rezonantna frekvencija na kompletniot reaktor le`i {to e mo`no povisoko, vo bilo koj slu~aj, povisoko od dvojnata frekvencija na sistemot. Re{enie koe gi odstranuva ovie te{kotii e predstaveno vo naredniot paragraf.

2.3. Reaktori so razdeleni stolbovi sostaveni od radijalno lamelirani sekcii

Proektiraweto i konstrukcijata na ogrnat tip na transformatori koi imaat koncentri~en aran`man na namotki i centralni stolbovi sostaveni od radijalno lamelirani magnetni segmenti prilagodeni se za ovoj tip reaktori. Slika 1 ja prika`uva osnovnata konstrukcija. Osnovniot promenliv vozdu{en zjaj e aran`iran vo centralniot stolb a povratnata magnetna pateka e kompletirana so fiksni vozdu{ni zjaevi i U tip jaremi. Dopolnitelniot magneten fluks navleguva vo sekcijata radijalno bez da predizvika nedozvoleni zagubi na mo}nost od viorni strui.

a) magnetno jadro i namotka b) presek na stolb ( t, debelina na sekciite; R, radius na stolbot; n, broj na podlameli)

Slika 1 Reaktor so razdeleni stolbovi sostaveni od radijalno lamelirani sekcii

A2-08 4/8

Slika 2 Analogna {ema na reaktor so razdeleni stolbovi sostaveni od radijalno lamelirani sekcii

Kako rezultat na dominantnoto vlijanie na vozdu{niot zjaj, karakteristikite na impedansata na ovie reaktori e linearna i za naponi pogolemi od nominalniot. Na Slika 2 e prika`ana analogna {ema na ovoj tip reaktori.

Elektri~nata presmetka na ovie tipovi reaktori e predstavena kako sledi:

1. Opredeluvawe na magnetniot otpor so integralot na Schwarz-Christoffel

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

1 2

2

1 2

/ / /1 1 2 3

/ / /1 2

...... ,

......

n

n

w

nC

n

z C w a w a w a dw C

dz w a w a w adw

= +

=

(5)

2. Ravenka za elektri~na ramnote`a

/E R I U E U 4.44 f N 0.996+ = = (6) 3. Ravenka za magnetna ramnote`a

R 2 N I = (7)

4. Induktivnost na reaktorot

Lreaktor=Lmag.jadro+Lnamotka . (8)

A2-08 5/8

Slika 3 Izvedben oblik na reaktor so razdeleni stolbovi sostaveni od radijalno lamelirani sekcii ( 3800 kVAR, 66 kV, 20-100 A)

3. TESTIRAWE

Site vidovi specifikacii za ispituvawe se primenuvaat kako za transformatori taka i za reaktori. Sporedeno so barawata za ispituvawe na transformatori, postojat tri osnovni razliki {to treba da se napomenat, imeno

1) Te{kotii na merewe na zagubite na mo}nost so zadovolitelna to~nost

2) Barawa za specijalni ispituvawa , koi za transformatorite se neobi~ni i nepotrebni

3) Neophodnite barawa koi se rezultat na raspolo`livata mo}nost i naponot na izvorot za napojuvawe

Ovie te{kotii se razgleduvaat vo detali vo narednite tri sekcii.

4. MEREWE NA IMPEDANSA I ZAGUBI NA MO]NOST

Vkupnite zagubi na mo}nost na energetsk