Масляные дугогасящие реакторы

Ударный ток короткого замыкания: что это?

Для чего нужен реактор токоограничивающий на 10 кВ и более? Дело в том, что при номинальном режиме питающая высоковольтная энергия расходуется на преодоление максимального сопротивления активной электросхемы. Она, в свою очередь, состоит из активной и реактивной нагрузки, обладающей емкостными и индуктивными связями. В результате создается рабочий ток, который оптимизируется при помощи полного сопротивления цепи, мощности и показателя напряжения.

При коротком замыкании происходит шунтирование источника посредством случайного подключения максимальной нагрузки в сочетании с минимальным активным сопротивлением, что характерно для металлов. При этом наблюдается отсутствие реактивной составляющей фазы. Короткое замыкание нивелирует равновесие в рабочей схеме, образуя новые типы токов. Переход от одного режима к другому происходит не мгновенно, а в затянутом режиме.

Во время этой кратковременной трансформации изменяются синусоидные и общие величины. После короткого замыкания новые формы тока могут приобретать вынужденную периодическую либо свободную апериодическую сложную форму.

Первый вариант способствует повторению конфигурации питающего напряжения, а вторая модель предполагает преобразование показателя скачками с постепенным убыванием. Формируется она посредством емкостной нагрузки номинального показателя, рассматриваемого как холостой ход для последующего короткого замыкания.

Принцип действия токоограничивающих реакторов

В основу конструкции входит катушечная обмотка, имеющая индуктивное сопротивление. Оно включено в разрыв главной питающей цепи. Характеристики этого элемента подбираются таким образом, чтобы при стандартных эксплуатационных условиях напряжение не падало выше 4% от общей величины.

Если в защитной схеме возникает аварийная ситуация, токоограничивающий реактор за счет индуктивности гасит преимущественную часть приложенного высоковольтного воздействия, одновременно сдерживая ударный ток.

Схема работы прибора доказывает тот факт, что при увеличении индуктивности катушки прослеживается снижение воздействия ударного тока.

Результирующее сопротивление цепи КЗ с учетом реактора

. Фактическое значение периодической составляющей тока КЗ за реактором . Проверим выбранный реактор на электродинамическую и  термическую стойкость: , т.е. реактор электродинамически стойкий.
Допустимое для реактора значение термического импульса  при  определяем по выражению (1.22). Таким образом т.е. выбранный реактор термически стойкий.
Определим потерю напряжения в реакторе по выражению (6.11) что меньше допустимого значения 1,5¸2,0 % . Остаточное напряжение на шинах ГРУ при КЗ за реактором согласно (6.12) составляет , что лежит в пределах нормы . Таким образом, выбранный реактор удовлетворяет всем предъявляемым требованиям.

Пример 6.2 Выбрать тип сдвоенных реакторов на вторичной стороне понижающих трансформаторов типа ТД-40000/110/10,5. Трансформаторы работают раздельно. В распределительном устройстве ток КЗ не должен превышать 12 кА. Коэффициент аварийной перегрузки трансформатора при отключении второго трансформатора 1,25 .

Рисунок 6.2-Схема подстанции

Номинальное напряжение реактора . Определим расчетный ток ветви сдвоенного реактора при отключении одного трансформатора.. Принимаем к установке реактор с номинальным током ветви . Сопротивление реактора определим из условия ограничения тока КЗ до величины . За базисные величины принимаем номинальный ток и номинальное напряжение реактор. Результирующее сопротивление цепи КЗ с учетом ограничения тока КЗ до значения  равно. Требуемое сопротивление реактора для ограничения тока К3 равно , где . Принимаем к установке сдвоенный реактор типа РБСД-10-2х1600-0,25У3 с параметрами  . Результирующее сопротивление цепи К3 с учетом реактора равно. Фактическое значение периодической составляющей тока К3 за реактором равно. Таким образом, выбранный реактор удовлетворяет условию ограничению тока К3.

Пример 6.3 Для схемы ТЭЦ, представленной на рисунке 6.3, выбрать секционные реакторы и определить потери напряжения в них в нормальном режиме работы. К шинам ГРУ подключено 4 генератора мощностью по 63 МВт. Графики нагрузок генераторов и потребителей ровные: . Расход электроэнергии на собственные нужды составляет 10% от мощности станции. Коэффициент мощности генераторов и потребителей равен 0,8. Нагрузка по секциям распределена равномерно. 

READ  Сила тока

Рисунок 6.3 – Схема ТЭЦ

Рассчитаем мощности, протекающие через реакторы в нормальном режиме, при отключении одного генератора, при отключении одного трансформатора и при разрыве кольца.
В нормальном режиме работы через каждый секционный реактор протекает мощность. При отключении одного генератора через каждый секционный реактор протекает мощность. При отключении одного трансформатора, например T1, через каждый секционный реактор протекает мощность,. При разрыве кольца, например, отключен реактор LR4, через секционные реакторы протекает мощность, . Расчетным режимом является режим отключения одного трансформатора:. Принимаем к установке реактор типа РБГ-10-2500-0,14УЗс параметрами .

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Основные данные и технические параметры приведены в таблице 1

Таблица 1 – Технические параметры

Наименование параметра Значение параметра Примечание
Класс напряжения, кВ 6, 10, 15, 20  
Наибольшее рабочее напряжение, кВ 7,2; 12; 17,5; 24 В соответствии с клас-сом напряжения
Частота, Гц 50  
Тип исполнения Одинарные; сдвоенные Способ присоединенияк сети
Номинальные токи, А 400; 630; 1000; 1600; 2500; 4000  
Номинальное индуктивное сопротивление, Ом 1) 0,14; 0,18; 0,20; 0,22; 0,25; 0,28; 0,35; 0,40; 0,45; 0,56  
Сочетание номинальных токов и индуктивных сопротивлений:– одинарные на 6 и 10 кВ– одинарные на 15 и 20 кВ– сдвоенные на 6 и 10 кВ 400-0,35; 400-0,45; 630-0,25;630-0,40; 630-0,56; 1000-0,14; 1000-0,22; 1000-0,28; 1000-0,35; 1000-0,45; 1000-0,56; 1600-0,14; 1600-0,20; 1600-0,25; 1600-0,35; 2500-0,14; 2500-0,20; 2500-0,25; 2500-0,35; 4000-0,10; 4000-0,181000-0,45; 1000-0,56; 1600-0,25; 1600-0,35; 2500-0,14; 2500-0,20; 2500-0,25; 2500-0,352×630-0,25; 2×630-0,40;2×630-0,56; 2×1000-0,14;2×1000-0,22; 2×1000-0,28;2×1000-0,35; 2×1000-0,45;2×1000-0,56; 2×1600-0,14;2×1600-0,20; 2×1600-0,25;2×1600-0,35; 2×2500-0,14;2×2500-0,20 Тип реакторасерия РБсерия РТсерия РТсерия РБ
Расположение фаз Вертикальное;ступенчатое (угловое);горизонтальное  
Допуск на номинальное значение,%:– индуктивное сопротивление– потери мощности– коэффициент связи от 0 до +15+15+10  
Класс нагревостойкости изоляции А; Е; Н* * для медного провода

Дополнительную информацию Вы можете найти в нашем коммерческом предложении.

Принцип работы дугогасящего реактора. Виды и особенности применения

В высоковольтных линиях передач при аварийном режиме возникают емкостные токи, происходит это, когда одна из фаз пробивает на землю. Эти емкостные токи образуют электрическую дугу при этом разрушая изоляцию подходящих кабелей и всю релейную защиту. Чтобы избежать этого, применяют дугогасящие реакторы. Они способствуют уменьшению действия электрической дуги.

Дугогасящий реактор

В современных схемах электроснабжения применяются многочисленные системы и аппаратура защиты. Чтобы избежать перебоев в электроснабжении потребителей, применяют одно из специальных средств защиты при однофазном замыкании на землю – дугогасящие реакторы. Они представляют собой электрические аппараты, предназначенные для компенсации емкостной составляющей тока при замыкании на землю.

Используются реакторы в основном в сетях с изолированной нейтралью напряжением от 6 до 35 кВ. В сетях напряжением от 110 до 750 кВ используют глухозаземленную нейтраль.

Виды и состав реакторов

Дугогасящие реакторы, как и любое специализированное оборудование, разделяют по некоторым категориям.

По точности регулировки реакторы разделяют на несколько видов:

  • неуправляемые – не имеют возможности регулирования, их изготавливают индивидуально по заданным параметрам;
  • реакторы со ступенчатой регулировкой, имеют несколько определенных программ настройки;
  • аппараты с плавной регулировкой – это самый практичный тип дугогасящих реакторов, позволяет подбирать оптимальные параметры для лучшей защиты.

По способу настройки выделяют:

  • со ступенчатой регулировкой с отпайками от основной обмотки; регулировка происходит ступенчато – в зависимости от числа витков;
  • плунжерные позволяют регулировать индуктивность в зависимости от расположения сердечника в катушке;
  • реакторы с дополнительным подмагничиванием имеют сторонний источник индуктивности усиливающий основной.
READ  Приказ министерства энергетики рф от 23 июня 2015 г. n 380 "о порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии"

По управлению реакторы разделяют на:

  • Без управления. Реакторы довольно сложны в обслуживании, настройка индуктивности в них – это обычно длительный процесс, который предусматривает отключение самого реактора от сети. В основном это ступенчатые реакторы.
  • С управляемым приводом. Они позволяют регулировать индуктивность дистанционно, не отключая их от сети.
  • С автоматизированным управлением. Данный вид позволяет автоматически регулировать индуктивность в зависимости от условий работы сети.

Дугогасящие реакторы представляют собой обычный трансформатор. В зависимости от условий, изготавливают сухие и маслонаполненные, с постоянным зазором между сердечником и катушкой, а также с изменяемым.

Принцип действия

Для того чтобы избежать перебоев в электроснабжении потребителей, применяют компенсацию активной составляющей путем выравнивания при помощи индуктивной составляющей.

На этом и основан принцип дугогасящего реактора. Индуктивный и емкостной токи противоположны по фазе, равны по значению, и по отношению к источнику энергии взаимно компенсируются в точке замыкания на землю, что приводит к затуханию электрической дуги.

Это позволяет сохранить токоведущие части в нетронутом состоянии, а также избежать выхода из строя оборудования при замыкании на землю.

Работа сети электрического тока с изолированной нейтралью не превышает 6 часов, чего вполне достаточно для того, чтобы найти и устранить неисправность на линии передач. Быстрое устранение неисправности – залог стабильной работы оборудования потребителей.

Устройство и принцип действия

Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В большинстве конструкций токоограничивающие реакторы не имеют ферромагнитных сердечников. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падение напряжения порядка 3—4 %, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания бо́льшая часть напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:

im=2,54IH100%Xp{\displaystyle i_{m}=2,54I_{H}{\tfrac {100\%}{X_{p}}}}

где IH — номинальный ток сети, Xp — реактивное сопротивление реактора.

Соответственно, чем выше будет реактивное сопротивление, тем меньше будет значение максимального ударного тока в сети.

Реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки. При больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то, что при этом, для поддержания такого же значения индуктивности, их приходится делать больших размеров и массы.
В случае если в линии электропередач 0,4—110 кВ имеются устройства передачи данных по технологии PLC, то реактор будет гасить эти частоты[источник не указан 1041 день].

Масляные варианты

Данное электротехническое оборудование оснащается проводниками с изолирующей кабельной бумагой. Устанавливается оно на специальных цилиндрах, которые находятся в резервуаре с маслом или аналогичным диэлектриком. Последний элемент также играет роль детали для отвода тепла.

Для нормализации нагрева металлического корпуса в конструкцию включают магнитные шунты или экраны на электромагнитах. Они позволяют уравновесить поля промышленной частоты, проходящие по виткам обмотки.

Шунты магнитного типа изготавливаются из стальных листов, размещающихся в середине масляного резервуара, непосредственно возле стенок. В результате образуется внутренний магнитопровод, который на себе замыкает поток, создаваемый обмоткой.

Экраны электромагнитного типа создаются в виде короткозамкнутых витков из алюминия или меди. Устанавливаются они около стенок емкости. В них происходит индукция встречного электромагнитного поля, уменьшающего воздействие основного потока.

Применение

Дугогасящие реакторы применяются для заземления нейтрали трёхфазных сетей 6, 10, 35 кВ.

Из-за распределённой по линии электропередачи или кабелю ёмкости, при ОЗЗ в месте повреждения изоляции возникает ёмкостный ток. Если он превышает 20—30 А, возникает электрическая дуга, горение которой разрушает изоляцию и проводник кабеля, что может приводить к переходу ОЗЗ в двух- или трёхфазное замыкание и отключению линии релейной защитой. Таким образом потребитель электроэнергии может временно лишиться электроснабжения.

READ  Датчики давления. виды и работа. как выбрать и применение

Этого не происходит, когда нейтраль сети заземлена через дугогасящий реактор, индуктивность которого во время ОЗЗ такова, что емкостная проводимость распределённой ёмкости сети и индуктивная проводимость реактора на промышленной частоте равны. Происходит компенсация ёмкостного тока. Ёмкостный ток суммируется в месте замыкания с равным ему и противоположным по фазе индуктивным, в результате остается только активная часть, обычно очень малая, это утечки через изоляцию кабельных линий и активные потери в ДГР (обычно не более 5 А), которой недостаточно для возникновения электрической дуги и шагового напряжения. Токоведущие цепи остаются неповреждёнными, потребители продолжают снабжаться электроэнергией. По действующим нормам допускается работа сети с изолированной нейтралью при ОЗЗ в течение 2 часов, предоставляемых персоналу для поиска и устранения повреждений изоляции.

Особенности

Рассматриваемый электрический аппарат оснащен обмотками, которые имеют магнитный провод из стальных пластин, служащий для повышения реактивных свойств. В таких агрегатах в случае прохождения больших токов по виткам наблюдается насыщение материала сердечника, а это приводит к снижению его токоограничивающих параметров. Следовательно, подобные приспособления не нашли широкого применения.

Преимущественно реакторы-токоограничители не оборудуются стальными сердечниками. Связано это с тем, что достижение необходимых характеристик индуктивности сопровождается значительным увеличением массы и габаритов приспособления.

ДГР, регулируемые без напряжения

Рис. 55. Схема ДГР. регулируемого без напряжения пересоединением зажимов.

Известны реакторы, регулируемые пересоединением зажимов ответвлений обмотки, изготовленные и эксплуатируемые в Харьковэнерго . Обмотка этого ДГР (рис. 55), кроме основного А, имеет девять ответвлений, выведенных через проходные изоляторы на крышку бака, одно из которых заземляется с помощью гибкой шины.

Эксплуатация реактора вследствие очевидных неудобств затруднена, поэтому они могут использоваться только в качестве базовых.
Из реакторов, регулируемых ступенчато без напряжения с помощью устройства переключения без напряжения (ПБН), в нашей стране наиболее распространены заземляющие реакторы однофазные масляные (ЗРОМ) или реакторы заземляющие дугогасящие ступенчатые однофазные масляные (РЗДСОМ) , составляющие 80 % эксплуатируемых ДГР. Реакторы выпускаются серийно ПО «Электрозавод» (Москва) для высоковольтных сетей напряжением до 35 кВ включительно с основными параметрами, указанными в табл. 2. Принципиальная электрическая схема и стилизованный разрез ЗРОМ (РЗДСОМ) приведены на рис. 56. Основная и регулировочная обмотки разделены на две половины, расположенные на двухстержневом магнитопроводе. Устройство ПБН барабанного типа обеспечивает пять ступеней переключения при глубине регулирования равной двум. Управление устройством ПБН выполняется на отключенном от сети реакторе вручную с помощью рукоятки, выведенной на крышу бака. Современным эксплуатационным требованиям реактор не соответствует. Отношение производной тока по регулируемой параметру к величине тока превышает 0,1, на четвертой ступени коэффициент расстройки доходит до 0,115 (v = 0,115).

Таблица 2. Основные напряжения, мощности и предельные токи реакторов со ступенчатым регулированием. Реактор имеет практически линейную вольт-амперную характеристику при увеличении напряжения до 1,1 U. Высшие гармоники в токе реактора отсутствуют (K = 0). Активные потери реактора не превышают 2,5 % номинальной мощности (р = 0,025). Для реакторов с максимальным током более 50 А остаточный ток превышает 5 А. Технология изготовления ЭРОМ и РЗДСОМ разработана сравнительно давно и полностью отвечает требованиям серийного производства. Рис. 56. Принципиальная схема (а) и стилизованный  разрез (б) реактора типа ЗРОМ (РЗДСОМ).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: