Magnetic-Valve Controllable Transformer-Type Reactors with Phase-by-Phase Reactive Power Control
Keywords:
magnetic-valve controllable transformer-type reactors, phase-by-phase power control, electromagnetic part, inductive energy storage, control algorithm, monoblock design, electric power quality, digital substation, nonlinear asymmetrical load
Abstract
The article outlines the basic theory, operation principle, peculiarities of electromagnetic processes, and circuit and design solutions of a fundamentally new three-phase magnetic-valve controllable reactor, which combines increased response speed with high-precision stabilization of the current reactive power value. The advisability of a monoblock design with all power elements of the device placed in one transformer-type tank is substantiated. An example of the design of a magnetic-valve controllable transformer-type reactor for a capacity of 25 Mvar, and rated voltage of 35 kV is given along with an analysis of the effectiveness of its three-year operation as part of the Petrovsk-Zabaikalskaya 220/110/35 kV digital substation. It is shown that a reactive power source based on a new magnetic-valve controllable reactor is able---in addition to its main function of optimizing reactive power flows between power supply centers and load nodes---to normalize the voltage quality in a three-phase network with a nonlinear asymmetrical load in terms of such indicators as compensation of slow deviations of the three-phase voltage, symmetry of line-to-line voltages, and elimination of their waveform distortion.
References
1. СТО 56947007.29.180.03.198-2015. Управляемые шунтирующие реакторы для электрических сетей напряжением 110–500 кВ. Типовые технические требования. ОАО «ФСК ЕЭС», 2015, 45 с.
2. Smolovik S.V., Bryantsev A.M. Development of magnetically controlled shunt reactors in Russia. – Flexible AC Transmission Systems, pp. 401–421, DOI:10.1007/978-3-030-35386-5_28.
3. Электрические сети сверх- и ультравысокого напряжения ЕЭС России. Теоретические и практические основы. Т. 2. Электрические подстанции переменного тока. Средства и интеллектуальные системы управления / Под ред. А.Ф. Дьякова. М.: НТФ «Энергопрогресс» Корпорации «ЕЭЭК», 2012, 668 с.
4. Бики М.А. и др. Электромагнитные процессы в мощных управляемых реакторах. – Электричество, 1994, № 6, с. 1–10.
5. Брянцев А.М. Подмагничиваемые ферримагнитные устройства с предельным насыщением магнитной цепи. – Электричество, 1986, № 2, с. 24–27.
6. Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986, 528 с.
7. Пат. RU 2 418 332 C1. Электрический трёхфазный реактор с подмагничиванием / А.М. Брянцев, 2011.
8. Матинян А.М. и др. Быстродействующие управляемые шунтирующие реакторы для ЕНЭС России и за рубежом. – Энергия единой сети, 2017, № 3(32), с. 38–44.
9. Makarevich L., et al. Controlled shunt reactor 500 kV 180 MVA with new design. Filed experience at NELUM substation. – A2-206 – 2014, SIGRE, 2014.
10. Долгополов А.Г. и др. Международный проект установки шунтирующего реактора на Игналинской АЭС. – Электрические станции, 2009, № 3, с. 13–21.
11. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича. М.: ЭНАС, 2012, 376 с.
12. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Трёхфазно-однофазные системы электроснабжения с преобразователями Штейнмеца. – Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2018, т. 59, № 3, с. 98–107.
13. Брянцев А.М., Брянцев М.А., Макарова М.А. Модифицированная серия управляемых шунтирующих реакторов и источников реактивной мощности. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2018, № 4 (49), c. 94–100.
14. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Иванова Е.С. Анализ схем симметрирования на тяговых подстанциях железных дорог переменного тока. – Системы. Методы. Технологии, 2013, № 4(20), с. 68–73.
15. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
16. Коверникова Л., Тульский В., Шамонов Р. Качество электроэнергии в ЕЭС России. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2016, № 2(35), с. 41–51.
17. Коверникова Л.И. Активные мощности гармоник в узлах присоединения нелинейных нагрузок к сети высокого напряжения. – Электричество, 2017, № 3, с. 12–20.
18. Экономика и управление в современной электроэнергетике России / Под ред. Е.В. Аметистова. М.: НП «КОНЦ ЕЭС», 2019, 726 c.
#
1. SТО 56947007.29.180.03.198-2015. Upravlyaemye shuntiruyu-shchie reaktory dlya elektricheskih setey napryazheniem 110–500 kV. Tipovye tekhnicheskie trebovaniya (Controlled Shunt Reactors for Electric Networks with a Voltage of 110-500 kV. Typical Technical Requirements). ОАО «FSK EES», 2015, 45 p.
2. Smolovik S.V., Bryantsev A.M. Development of magnetically controlled shunt reactors in Russia. – Flexible AC Transmission Systems, pp. 401–421, DOI:10.1007/978-3-030-35386-5_28.
3. Elektricheskie seti sverh- i ul'travysokogo napryazheniya EES Rossii. Teoreticheskie i prakticheskie osnovy. T. 2. Elektricheskie podstantsii peremennogo toka. Sredstva i intellektual'nye sistemy upravleniya (Electric Networks of Super- and Ultra-High Voltage of the UES of russia. Theoretical and Practical Foundations. Vol. 2. Electrical Substations of Alternating Current. Tools and Intelligent Control Systems) / Under Ed. А.F. D'yakov. М.: NTF «Energoprogress» Korporatsii «EEEK», 2012, 668 с.
4. Biki М.А., et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1994, No. 6, pp. 1–10.
5. Bryantsev А.М. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1986, No. 2, pp. 24–27.
6. Tikhomirov P.М. Raschyot transformatorov (Calculation of Transformers). М.: Energoatomizdat, 1986, 528 p.
7. Pаt. RU 2 418 332 C1. Elektricheskiy tryokhfaznyy reaktor s podmagnichivaniem (Electric Three-Phase Reactor with Magnetization) / А.М. Bryantsev, 2011.
8. Matinyan А.М., et al. Energiya edinoy seti – in Russ. (Unified Grid Energy), 2017, No. 3(32), pp. 38–44.
9. Makarevich L., et al. Controlled shunt reactor 500 kV 180 MVA with new design. Filed experience at NELUM substation. – A2-206 _ 2014, SIGRE, 2014.
10. Dolgopolov A.G., et al. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Power Plants), 2009, No. 3, pp. 13–21.
11. Spravochnik po proektirovaniyu elektricheskih setey (Handbook on the Design of Electrical Networks) / Under Ed. D.L. Faybisovich. М.: ENAS, 2012, 376 p.
12. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie – in Russ. (Modern Technologies. System Analysis. Modeling), 2018, vol. 59, No. 3, pp. 98–107.
13. Bryantsev A.M., Bryantsev M.A., Makarova M.A. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and distribution), 2018, No. 4 (49), pp.94–100.
14. Zakaryukin V. P., Kryukov A.V., Ivanova E.S. Sistemy. Metody. Tekhnologii – in Russ. (Systems. Methods. Technologies), 2013, No. 4(20), pp. 68–73.
15. GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost' tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Electric Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Equipment. Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 16 p.
16. Kovernikova L., Tul'skiy V., Shamonov R. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and distribution), 2016, No. 2(35), pp. 41–51.
17. Kovernikova L.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 3, pp. 12–20.
18. Ekonomika i upravlenie v sovremennoy elektroenergetike Rossii (Economics and Management in the modern electric power industry of Russia) / Under Ed. Е.V. Ametistov. М.: NP «KONTS EES», 2019, 726 p.
2. Smolovik S.V., Bryantsev A.M. Development of magnetically controlled shunt reactors in Russia. – Flexible AC Transmission Systems, pp. 401–421, DOI:10.1007/978-3-030-35386-5_28.
3. Электрические сети сверх- и ультравысокого напряжения ЕЭС России. Теоретические и практические основы. Т. 2. Электрические подстанции переменного тока. Средства и интеллектуальные системы управления / Под ред. А.Ф. Дьякова. М.: НТФ «Энергопрогресс» Корпорации «ЕЭЭК», 2012, 668 с.
4. Бики М.А. и др. Электромагнитные процессы в мощных управляемых реакторах. – Электричество, 1994, № 6, с. 1–10.
5. Брянцев А.М. Подмагничиваемые ферримагнитные устройства с предельным насыщением магнитной цепи. – Электричество, 1986, № 2, с. 24–27.
6. Тихомиров П.М. Расчёт трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1986, 528 с.
7. Пат. RU 2 418 332 C1. Электрический трёхфазный реактор с подмагничиванием / А.М. Брянцев, 2011.
8. Матинян А.М. и др. Быстродействующие управляемые шунтирующие реакторы для ЕНЭС России и за рубежом. – Энергия единой сети, 2017, № 3(32), с. 38–44.
9. Makarevich L., et al. Controlled shunt reactor 500 kV 180 MVA with new design. Filed experience at NELUM substation. – A2-206 – 2014, SIGRE, 2014.
10. Долгополов А.Г. и др. Международный проект установки шунтирующего реактора на Игналинской АЭС. – Электрические станции, 2009, № 3, с. 13–21.
11. Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л. Файбисовича. М.: ЭНАС, 2012, 376 с.
12. Закарюкин В.П., Крюков А.В. Трёхфазно-однофазные системы электроснабжения с преобразователями Штейнмеца. – Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2018, т. 59, № 3, с. 98–107.
13. Брянцев А.М., Брянцев М.А., Макарова М.А. Модифицированная серия управляемых шунтирующих реакторов и источников реактивной мощности. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2018, № 4 (49), c. 94–100.
14. Закарюкин В.П., Крюков А.В., Иванова Е.С. Анализ схем симметрирования на тяговых подстанциях железных дорог переменного тока. – Системы. Методы. Технологии, 2013, № 4(20), с. 68–73.
15. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М.: Стандартинформ, 2014, 16 с.
16. Коверникова Л., Тульский В., Шамонов Р. Качество электроэнергии в ЕЭС России. – Электроэнергия. Передача и распределение, 2016, № 2(35), с. 41–51.
17. Коверникова Л.И. Активные мощности гармоник в узлах присоединения нелинейных нагрузок к сети высокого напряжения. – Электричество, 2017, № 3, с. 12–20.
18. Экономика и управление в современной электроэнергетике России / Под ред. Е.В. Аметистова. М.: НП «КОНЦ ЕЭС», 2019, 726 c.
#
1. SТО 56947007.29.180.03.198-2015. Upravlyaemye shuntiruyu-shchie reaktory dlya elektricheskih setey napryazheniem 110–500 kV. Tipovye tekhnicheskie trebovaniya (Controlled Shunt Reactors for Electric Networks with a Voltage of 110-500 kV. Typical Technical Requirements). ОАО «FSK EES», 2015, 45 p.
2. Smolovik S.V., Bryantsev A.M. Development of magnetically controlled shunt reactors in Russia. – Flexible AC Transmission Systems, pp. 401–421, DOI:10.1007/978-3-030-35386-5_28.
3. Elektricheskie seti sverh- i ul'travysokogo napryazheniya EES Rossii. Teoreticheskie i prakticheskie osnovy. T. 2. Elektricheskie podstantsii peremennogo toka. Sredstva i intellektual'nye sistemy upravleniya (Electric Networks of Super- and Ultra-High Voltage of the UES of russia. Theoretical and Practical Foundations. Vol. 2. Electrical Substations of Alternating Current. Tools and Intelligent Control Systems) / Under Ed. А.F. D'yakov. М.: NTF «Energoprogress» Korporatsii «EEEK», 2012, 668 с.
4. Biki М.А., et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1994, No. 6, pp. 1–10.
5. Bryantsev А.М. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1986, No. 2, pp. 24–27.
6. Tikhomirov P.М. Raschyot transformatorov (Calculation of Transformers). М.: Energoatomizdat, 1986, 528 p.
7. Pаt. RU 2 418 332 C1. Elektricheskiy tryokhfaznyy reaktor s podmagnichivaniem (Electric Three-Phase Reactor with Magnetization) / А.М. Bryantsev, 2011.
8. Matinyan А.М., et al. Energiya edinoy seti – in Russ. (Unified Grid Energy), 2017, No. 3(32), pp. 38–44.
9. Makarevich L., et al. Controlled shunt reactor 500 kV 180 MVA with new design. Filed experience at NELUM substation. – A2-206 _ 2014, SIGRE, 2014.
10. Dolgopolov A.G., et al. Elektricheskie stantsii – in Russ. (Electrical Power Plants), 2009, No. 3, pp. 13–21.
11. Spravochnik po proektirovaniyu elektricheskih setey (Handbook on the Design of Electrical Networks) / Under Ed. D.L. Faybisovich. М.: ENAS, 2012, 376 p.
12. Zakaryukin V.P., Kryukov A.V. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie – in Russ. (Modern Technologies. System Analysis. Modeling), 2018, vol. 59, No. 3, pp. 98–107.
13. Bryantsev A.M., Bryantsev M.A., Makarova M.A. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and distribution), 2018, No. 4 (49), pp.94–100.
14. Zakaryukin V. P., Kryukov A.V., Ivanova E.S. Sistemy. Metody. Tekhnologii – in Russ. (Systems. Methods. Technologies), 2013, No. 4(20), pp. 68–73.
15. GOST 32144-2013. Elektricheskaya energiya. Sovmestimost' tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya. Normy kachestva elektricheskoy energii v sistemakh elektrosnabzheniya obshchego naznacheniya (Electric Energy. Electromagnetic Compatibility of Technical Equipment. Power Quality Limits in the Public Power Supply Systems). M.: Standartinform, 2014, 16 p.
16. Kovernikova L., Tul'skiy V., Shamonov R. Elektroenergiya. Peredacha i raspredelenie – in Russ. (Electricity. Transmission and distribution), 2016, No. 2(35), pp. 41–51.
17. Kovernikova L.I. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 3, pp. 12–20.
18. Ekonomika i upravlenie v sovremennoy elektroenergetike Rossii (Economics and Management in the modern electric power industry of Russia) / Under Ed. Е.V. Ametistov. М.: NP «KONTS EES», 2019, 726 p.
