Разработка моделей и методики проектирования токоограничивающих реакторов из ленты

• Автор: Иванов, Александр Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.12, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ПРОИЗ 8 ВОДСТВА ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИХ РЕАКТОРОВ

1.1. Назначение, классификация и техникоэкономические 8 свойства токоограничивающих реакторов

1.2. Современное состояние проектирования токоограничи

вающих реакторов

1.3. Модели и методы, используемые в САПР реакторов

ВЫВОДЫ ПО ЕРВОЙ ГЛАВЕ

2. МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРУКТУРА

САПР ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА ИЗ ЛЕНТЫ БЕЗ СЕРДЕЧНИКА

2.1. Обоснование необходимости разработки специальной

модели для расчета реактора из ленты
2.2. Математическое ядро методики оптимального проектиро
вания реактора из ленты без сердечника
2.3 Методика оптимального проектирования и реактора из
ленты без сердечника
2.4 Обоснование структуры САПР реактора из лепты без
сердечника
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР ТОКОО
ГРАНИЧИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА
3.1. Комбинированная динамическая модель фазной катушки
реактора из ленты без сердечника
3.2. Комбинированная математическая модель многофазной
обмотки реактора из ленты
3.3. Тепловая модель фазной обмотки реактора
3.4.1. Уточненный расчет теплового состояния реактора
3.4.2. Математический аппарат упрощенного расчета теплового
состояния реактора
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИИ ТО
КООГРАНИЧИВАЮЩЕГО РЕАКТОРА
4.1. Поиск направлений совершенствования конструкции то
коограничивающего реактора из ленты
4.1.1. Исследование возможности создания транспонированных
обмоток реакторов из ленты
4.1.2. Разработка конструкции реактора с разнесенными фазами
4.1.3. Исследование влияния на индуктивность расстояния ме
жду фазными обмотками
4.2. Разработка подсистемы параметрической оптимизации
реактора из ленты
4.2.1 Постановка задачи оптимизации и алгоритм подсистемы
оптимизации реактора из ленты
4.2.2. Поиск оптимального решения
4.3. Организация опытного производства токоограничиваю
щего реактора
4.3.1 Технологическая подготовка опытного производства
4.3.2 Сертификационные испытания опытного образца
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ


Разработана комбинированная динамическая модель реактора из ленты, позволяющая рассчитывать распределение теплопотерь и механических усилий с учетом вытеснения тока в переходных режимах, в том числе и аварийных. Разработана САПР реактора из ленты. Рассчитаны оптимальные варианты реакторов разных типоисполнений, отличающиеся пониженным весом активных материалов. Разработана технологическая оснастка для производства реакторов из ленты. Изготовлен и испытан опытный образец реактора. Кроме того, методы электромагнитного расчета обмоток реакторов и трансформаторов из ленты, а также система моделирования электромагнитных процессов в обмотках из ленты внедрены в учебный процесс на кафедре электромеханики Ивановского государственного энергетического университета. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональной науч. Энергия» в и г. Современное состояние, проблемы и перспективы энергетики и технологии в энергостроении» (Бенардосовские чтения, Иваново, ИГЭУ) в г. России «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ) в и г. Список публикации. По результатам работы опубликовано 1 монография, 3 статьи в издании, рекомендованном ВАК, 1 статья в техническом журнале, 3 тезисов докладов на конференциях. Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы (2 наименования) и приложений, содержит 3 стр. В приложении приведено три акта внедрения результатов диссертационной работы в производство на ЗАО «Трансформер» (г. Подольск Московской области) и учебный процесс Ивановского государственного энергетического университета. При передаче и распределении электроэнергии возникает проблема ограничения токов короткого замыкания (КЗ), так как при больших токах КЗ процесс отключения электрических установок связан со значительными трудностями []. Токи КЗ вызывают электродинамические усилия и термические перегревы, приводящие к серьезным повреждениям электротехнического оборудования. Для защиты электротехнического оборудования от повреждений и надежного отключения с целью ограничения тока применяется токоограничивающий реактор. Применение реакторов также позволяет поддерживать в момент КЗ уровень напряжения неповрежденных соединений [1]. В зависимости от места установки реактора в схеме соединений различают линейные (рис. Линейные реакторы устанавливают после линейных выключателей. При этом линейный выключатель выбирается на меньшую мощность отключения. Рис. Схема включения токоогранн-чивающих реакторов. Секционные реакторы ограничивают токи КЗ на сборных шинах самой станции или распределительного устройства. По виду магнитной системы различают реакторы без стального сердечника, с магнитным сердечником, подмагничивасмые постоянным током, с замкнутой системой магнитопровода, с магнитопроводом с зазором, бронестержневые реакторы и т. По конструктивным особенностям обмотки, известны реакторы с кабельной намоткой, дисковой обмоткой из ленточного проводникового материала, а также встречаются реакторы, изготовленные из алюминиевой. По виду изоляции различают маслонаполненные и сухие. Классификация реакторов приведена на рис. В данной работе мы остановимся на рассмотрении только сухих токоограничивающих реакторов без стали, так как они получили самое широкое применение, благодаря линейным вольтамперным характеристикам и простой конструкции. Рис. В отечественной практике наибольшее распространение получили бетонные токоограничивающие реакторы (БТР). Конструкция БТР обеспечивала простую технологию изготовления, близкую к строительной, с низкими требованиями к культуре производства по сравнению с другими электрическими машинами и аппаратами. Рис. Повысить уровень автоматизации позволила сборная конструкция токоограничивающего реактора (рис. Рис. Способы установки реактора: а - ступенчатая установка; б - вертикальная установка; в - горизонтальная установка. По способу компоновки различают реакторы вертикальной, ступенчатой и горизонтальной установки (рис 1.