Дугогасящий реактор принцип работы - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Дугогасящий реактор принцип работы

Как устроены и работают токоограничивающие и дугогасящие реакторы в энергетике

Современные автоматические выключатели ликвидируют токи коротких замыканий с минимально возможной выдержкой времени. Но, они не могут противостоять действию электродинамических сил, которые развиваются в первоначальный момент аварии. Для ликвидации их ударного проявления используются другие технические решения, основанные на работе реакторов.

Термин «Реактор» используется для обозначения устройств, работающих за счет проявления сил различных реакций, когда создается ответное воздействие на протекание какого-то определенного процесса, например, биологического, химического, электрического. механического…

Если совершается какое-то действие (обозначаемое корнем слова «акция»), то техническое устройство контролирует этот процесс и осуществляет противодействие его развитию (определяется предлогом «ре»). Название «Реактор» обозначается термином, состоящим из этого корня и предлога. А его окончание завершает определение технического устройства.

Наиболее широко используются сухие реакторы в сетях 6 и 10 кВ. Они выполняются в виде обмотки из изолированного провода, закрепленной на бетонных колоннах. Монтируются с вертикальным, горизонтальным или ступенчатым расположением фаз, в отдельных камерах распределительного устройства. В сетях более высоких напряжений применяются реакторы с масляной изоляцией, с каркасом стержневой или тороидальной формы из изоляционного материала и стальным баком.

Реакторы различают: по исполнению — одинарные и сдвоенные, по месту включения — секционные и линейные, по характеристикам — с линейной или нелинейной характеристикой, управляемые и неуправляемые. Сухие бетонные реакторы относятся к неуправляемым реакторам с линейной характеристикой.

Виды реакторов в энергетике

В высоковольтных электрических системах реакторы работают на принципе контроля и ограничения аварийных токов, стихийно возникающих на оборудовании схемы.

По назначению конструкции они подразделяются на два вида:

1. уменьшающие величины токов коротких замыканий — токоограничивающие;

2. снижающих возникающую электрическую дугу — дугогасящие.

Первый вид электротехнических аппаратов создается для устранения действия ударного тока, образуемого при возникновении короткого замыкания.

Второй — дугогасящие реакторы увеличивают индуктивное сопротивление, противодействующее развитию дуги при аварийной ситуации, связанной с образованием однофазного замыкания на контур земли в сетях, использующих глухоизолированную нейтраль.

Оба вида этих электротехнических устройств при номинальном режиме работы оборудования вносят небольшую погрешность в выходные характеристики системы, но она лежит в пределах рабочих нормативов, вполне допустима.

Что такое ударный ток короткого замыкания

При номинальном режиме высоковольтная энергия питания расходуется на преодоление полного сопротивления подключенной электрической схемы, состоящего из активной и реактивной нагрузки с индуктивными и емкостными связями. При этом создается рабочий ток, сбалансированный приложенной мощностью, напряжением, полным сопротивлением цепи.

Во время короткого замыкания происходит шунтирование огромной мощности источника случайным подключением нагрузки с маленьким активным сопротивлением, характерным для металлов. В ней отсутствует реактивная составляющая.

Это КЗ устраняет созданное равновесие в рабочей схеме, формирует новые виды токов. При этом переход источника напряжения на режим короткого замыкания происходит не мгновенно, а слегка растянут по времени. Такой кратковременный период называют переходным. При его протекании токи нагрузки изменяют форму и величину от значения гармоничной синусоиды номинального режима до характеристик установившегося подключения к «металлическому замыканию».

В ходе протекания переходных процессов полный ток от КЗ представляет собой вид сложной формы, которую для упрощения расчетов и анализа разделяют минимум на две составляющие:

1. вынужденную периодическую;

2. свободную апериодическую.

Первая часть повторяет форму питающего напряжения, а вторая возникает скачком и постепенно убывает по величине. Она формируется за счет емкостной нагрузки номинального режима, который рассматривается как холостой ход для последующего короткого замыкания.

Обе составляющие, складываясь вместе, создают ток, изменяющийся во времени сложным видом. Его необходимо учитывать при создании защит для принятия действенных мер.

За основу расчета выбирается величина с максимальным мгновенным значением апериодической составляющей. Его и называют ударным током.

Как работает токоограничивающий реактор

Основу конструкции составляет обмотка катушки, обладающей индуктивным сопротивлением, включенным в разрыв основной цепи питания. Ее параметры подбирают таким образом, чтобы при нормальных условиях эксплуатации падение напряжения на ней не превышало четырех процентов от общей величины.

При возникновении аварийной ситуации в защищаемой схеме эта индуктивность гасит большую часть приложенного высоковольтного напряжения и таким образом ограничивает действие ударного тока.

Токоограничивающий реактор рассчитывают по величине максимального тока аварии Im, которому он может противостоять по выражению:

Im= (2,54 I н/Хр)х100%

В формуле Iн обозначает значение номинального тока, а Xр — величину реактивного сопротивления обмотки.

Приведенная закономерность наглядно показывает, что увеличение индуктивности катушки ведет к уменьшению ударного тока.

Реактивные свойства обмоток обычно повышают подключением магнитопровода из стальных пластин. В конструкциях подобных реакторов при протекании больших токов по виткам происходит насыщение материала сердечника, что ведет к потере его токоограничивающих свойств. Поэтому от таких конструкций в большинстве случаев отказываются.

Токоограничивающие реакторы, как правило, изготавливают без использования стальных сердечников. Из-за необходимости достижения требуемой индуктивности они обладают повышенными габаритами и весом.

Конструкции токоограничивающих реакторов

По внутреннему исполнению они бывают:

Реакторы из бетонных блоков

Такие конструкции эксплуатируются довольно долгое время в сетях с напряжением до 35 кВ. Их обмотку делают из эластичных проводов, демпфирующих динамические и температурные нагрузки несколькими параллельными цепочками, равномерно распределяющими токи. Этим способом разгружают механическое воздействие на стационарную бетонную конструкцию.

Витки обмоток подобных реакторов выполнены многожильными проводами круглого сечения с изоляцией. Их заливают специальным сортом высокопрочного бетона, смонтированного в вертикальные колонки. При необходимости дополнения в конструкцию металлических частей используют исключительно немагнитные материалы.

Способ включения фазных катушек выбирают таким, что бы магнитные поля от них направлялись встречно. Этим приемом ослабляют динамические усилия при ударных токах КЗ.

Открытое расположение обмоток в пространстве позволяет обеспечивать хорошие условия для естественного охлаждения атмосферным воздухом. Когда тепловые нагрузки при номинальном режиме или коротких замыканиях способны превысить допустимые пределы нагрева обмоток, то применяют принудительный обдув вентиляторами.

При эксплуатации следует учитывать, что при сырой погоде бетон накапливает влажность из воздуха.

Подобные устройства до сих пор массово работают в высоковольтных сетях энергетики, успешно справляются с аварийными ситуациями, но считаются уже морально устаревшими.

Реакторы сухого типа

Они стали появляться благодаря разработке новых изоляционных материалов, основанных на кремнийорганической структуре. Она позволяет создавать изделия, успешно работающие на электрооборудовании до 220 кВ включительно.

Катушка обмотки наматывается прямоугольным многожильным кабелем повышенной прочности и покрывается слоем кремнийорганического лака. Дополнительные эксплуатационные преимущества обеспечивает покрытие кремнийорганической силиконовой изоляцией.

В результате этих доработок сухие токоограничивающие реакторы по сравнению с бетонными аналогами обладают:

меньшими габаритами и весом;

повышенной механической прочностью;

бо́льшим ресурсом работы.

У них медная обмотка проводников изолируется пропитанной кабельной бумагой и монтируется на изоляционных цилиндрах, помещенных в емкость с маслом либо другим жидким диэлектриком, одновременно выполняющим функцию отвода тепла.

Чтобы исключить нагрев металлического корпуса емкости от протекающего по виткам обмотки переменного поля промышленной частоты в подобную конструкцию включают магнитные шунты или электромагнитные экраны.

Магнитный шунт создают из магнитомягких листов стали. размещенных внутри масляной емкости около ее стенок. Образованный таким методом внутренний магнитопровод замыкает на себя магнитный поток, создаваемый обмоткой.

Электромагнитные экраны изготавливают в виде алюминиевых либо медных короткозамкнутых витков, смонтированных у стенок бака. В них индуцируется встречное электромагнитное поле, снижающее действие основного.

Реакторы с броней

Создаются с сердечником. Учитывая возможность насыщения магнитопровода, такие изделия требуют точного расчета и тщательного анализа условий эксплуатации.

Броневые сердечники из электротехнических сортов стали позволяют снижать габариты и вес подобных конструкций реакторов, а заодно и стоимость.

Но при их использовании требуется обязательно учитывать то обстоятельство, чтобы ударный ток не превышал максимального возможного значения для этого типа устройств.

Защищают кабельную ЛЭП по другому принципу, чем их токоограничивающие аналоги.

Об опасности однофазных замыканий на контур земли в схеме с изолированной нейтралью

Энергетические сети с рабочим напряжением 6÷35 кВ создаются для работы на линиях электропередач с нейтралью, изолированной от земли. В этом случае между всеми проводниками образуется емкостное сопротивление, а они сами работают так же, как обкладки конденсатора, то есть накапливают заряды.

Читайте также:  Почему горят светодиоды при выключенном выключателе

При нарушении изоляции любой из фаз на контур земли создается замкнутая электрическая цепочка, через которую начинает стекать только емкостной ток. Он не создает короткое замыкание. Поэтому подобную неисправность допускается действующими документами устранять не мгновенно, а с выдержкой времени до двух часов. Она необходима оперативному персоналу как резерв на изменение схемы питания потребителей поврежденной линии без перерыва их электроснабжения.

С этой целью релейные защиты ЛЭП настраиваются в работу на сигнал, а не на отключение питания. Однако в такой ситуации проявляется двойная опасность:

1. попадания человека под действие шагового напряжения, оказавшегося в случайном месте возникновения неисправности;

2. возникновения электрической дуги, когда емкостной ток станет превышать величину в 20 ампер.

Горение дуги разрушает изоляцию проводов и кабелей, переводит однофазное замыкание в двух- или трехфазное КЗ со всеми негативными последствиями. Ее действие ограничивают защитными устройствами.

Назначение дугогасящих реакторов

Обмотка катушки L включается между нейтралью генератора и контуром земли. Она обладает индуктивным сопротивлением, которое можно регулировать посредством переключения числа витков. Измерительный трансформатор ТА позволяет контролировать проходящий ток для принятия действенных мер.

Такой способ подключения обмотки катушки позволяет создавать последовательную цепочку, состоящую из емкости и индуктивности, к которой приложено напряжение источника фазы с поврежденной изоляцией.

Емкостной и индуктивный токи находятся в противофазе, сдвинуты на общий угол 180 градусов. Действие емкостного тока ограничивается индуктивным, направленным встречно. В итоге суммарная величина, проходящая через поврежденную изоляцию, значительно уменьшается.

Дугогасящие реакторы могут создаваться под индивидуальные условия эксплуатации, не требующие специальных настроек для линий ограниченной длины или изготавливаться с возможностью регулировки индуктивного сопротивления катушки:

В первом случае изменение индуктивности осуществляется за счет переключения числа обмоток, подключенных к отпайкам.

Плавную регулировку выполняют:

плунжерные конструкции, регулирующие воздушный зазор магнитопровода;

реакторы с подмагничиванием постоянным током, использующие принципы магнитных усилителей.

Дугогасящие реакторы постоянной индуктивности создаются без систем управления.

Для регулирования индуктивности используются конструкции с:

ручным переключением числа работающих витков. Этот процесс не только трудоемкий, но и требует снятия напряжения с реактора;

приводом, работающим автоматически под нагрузкой сети;

измерителем емкости, позволяющим автоматически подстраивать индуктивность под результат замера за счет плавного регулирования тока.

Современные конструкции дугогасящих реакторов в управлении используют микропроцессорные технологии, облегчающие возможности эксплуатации предоставлением обслуживающему персоналу расширенной информации по статистике замыканий, поиску повреждений и другим полезным функциям.

Дугогасящие реакторы, их назначение и конструктивное исполнение

Дугогасящий реактор — электрический аппарат, предназначенный для компенсации емкостных токов в электрических сетях с изолированной нейтралью, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Применяются для заземления нейтрали трехфазных сетей 6-35 кВ.При замыкании на землю одной фазы реактор оказывается под фазным напряжении и через место замыкания протекает емкостной и индуктивный токи, которые компенсируют друг друга и дуга в месте замыкания не возникает.
Конструкция дугогасящего реактор похожа на конструкцию масленых трансформаторов и различается исполнением в магнитной системе.

Классификация:

По точности настройки:

2)Дугогасящие реакторы (ДГР) со ступенчатой регулировкой тока;

3)ДГР с плавной регулировкой тока.

По способу настройки:

1)Ступенчатые. Индуктивность ступенчато меняется в зависимости от числа рабочих витков;

2)Плунжерные ДГР с регулируемым воздушным зазором в магнитопроводе. Увеличение зазора уменьшает индуктивность;

3)ДГР с подмагничиванием.

1)Без систем управления. Индуктивность постоянна, либо меняется вручную персоналом распредустройства. Зачастую изменение индуктивности такого реактора – трудоемкий процесс, требующий отключения реактора. К таким ДГР относятся, в основном, ступенчатые.

2)С приводом. Привод позволяет менять индуктивность реактора не отключая его от сети.

3)С измерителем емкости сети. Индуктивность реактора настраивается системой управления при любом изменении емкости сети автоматически.

Преимущества и недостатки заземления через ДГР:

+уменьшает число переходов ОЗЗ в 2хи 3х фазн короткие замыкания

+улучшает условия электробезопасности в месте замыкания

-необходимость симметрирования сети до 0.75% фазного

-сложность и высокая стоимость систем автоматической подстройки ДГР

-отсутствие селективных защит от ОЗЗ для сети с заземление нейтрали через ДГР

KL=Xc/Xl –коэф.компенсации емкостного тока

Зависимость тока замыкания от степени компенсации

№30 Неуправляемые реакторы поперечной компенсации

Шунтирующие реакторы потребляют реактивную мощность. Вакуумно-реакторные группы применяются для ступенчатого автоматического регулирования напряжения, как правило, в узлах с повышенным напряжением. Шунтирующие реакторы компенсируют избыток реактивной мощности, снижают ее переток, при этом уменьшается ток в линиях и трансформаторах, соответственно снижаются активные потери. При снижении напряжения до нормальных значений увеличивается срок службы всего электротехнического оборудования на подстанции и примыкающих ЛЭП.

Для всех вариантов исполнения реакторов характерно применение плоскошихтованной магнитной системы и цилиндрических обмоток трансформаторного типа. В результате по конструкции и эксплуатационным характеристикам они мало чем отличаются от обычных силовых трансформаторов общего назначения.

Неуправляемый реактор не чувствует, перегружена сеть или напряжение упало. Он работает в одинаковом режиме и сильно уменьшает пропускную способность линии при ее максимальной загрузке, когда, собственно, реактивная мощность в ней минимальна. Кроме этого использование неуправляемых шунтирующих реакторов приводит к дополнительному износу генераторов.

В случае применения неуправляемых ШР изменение режима передачи мощности по ВЛ требует отключения части реакторов, т.е. отвечает весьма грубому регулированию реактивной мощности, генерируемой ВЛ, так как единичные мощности реакторов достаточно велики (180, 300 и 900 МВА для ВЛ 500, 750 и 1150 кВ соответственно).

Рис. 1. Конструкции однофазных реакторов 500 кВ: а — броневая конструкция, б — бронестержневая конструкция. 1 — обмотка, 2 — горизонтальные шунты, 3 — вертикальные шунты, 4 — диски горизонтальных шунтов, 5 — изоляционная опора, 6 — прессующие плиты и стяжные шпильки, 7— линейный ввод, 8 — экран ввода, 9 — линейный отвод, 10— бак, 11 — цилиндры главной изоляции, 12 — заземленный электростатический экран, 13 — электромагнитные экраны, 14 — амортизаторы, 15 — магнитные вставки стержня, 16 — немагнитные зазоры.

При проектировании и эксплуатации ВЛ ВН, оснащенных неуправляемыми шунтирующими реакторами, необходимо рассматривать не только нормальные режимы эксплуатации ВЛ, но и разного рода штатные и нештатные неполнофазные коммутации, неминуемо возникающие при эксплуатации, с тем чтобы не допускать возникновения квазистационарных резонансных режимов.

Кроме того, необходимо устанавливать силовые выключатели для подключения ШР к линиям. Наличие неуправляемых ШР ведет к возникновению коммутационных перенапряжений при коммутации реакторов и, соответственно, преждевременный износ изоляции высоковольтного оборудования и, прежде всего самих ШР, и ресурса выключателей.

Дата добавления: 2015-05-08 ; просмотров: 2665 | Нарушение авторских прав

Дугогасящие реакторы – как мера защиты в электрических сетях 6-35 КВ

Одной из наиболее широко распространенных проблем в электрических сетях являются внутренние перенапряжения в рабочих электрических сетях 6-35 Кв. Перенапряжения делятся на коммутационные – возникающие за счет технологических переключений, аварийные — например, при ударе молнии, резонансные вследствии резонанса контура и различные феррорезонансные.

80 % от всех видов аварий в электрических сетях связаны с однофазными замыканиями на землю.
70 % пробоев развиваются в междуфазные короткие замыкания.
90 % повреждений начинается с пробоя изоляции на землю.
60 % замыканий на землю носят характер дугового перенапряжения.

Вся вышеперечисленная статистика постоянно наносит значительный ущерб в том числе и экономический, повреждая электрооборудование с последующим его выходом из строя. Одной из наиболее эффективных мер по защите электрических сетей от перенапряжения является включение в нейтральную точку трехфазной сети — дугогасящего реактора (ДГР).
Дугогасящие реакторы (ДГР) – это электрические аппараты, которые позволяют компенсировать емкостные токи, возникающие при однофазном замыкании на землю в электросети с изолированной нейтралью. Аппараты используют для заземления нейтрали в трехфазных сетях мощностью 6,10, и 35 кВ.
При однофазном замыкании на землю возникает электрическая дуга, разрушающая как изоляционный материал, так и сам провод кабеля. Если емкостьбудет превышать показатель в 20-30 А, однофазное замыкание перейдет к двух-, или трехфазному, что приведет к отключению линии. В результате все подключенные к линии потребители останутся без электричества.
Чтобы избежать обесточивания электрической сети используют дугогасящий реактор, который во время заземления уравнивает показатели емкостной проводимости сети с показателями индуктивной проводимости реактора. В месте замыкания емкостные токи суммируются с индуктивными в равных долях, что приводит к устранению, максимальному гашению электрической дуги. Это позволяет не только избежать аварийных ситуаций, но и сохранить все токоведущие цепи (проводники электричества) в неприкосновенном состоянии. Работа электрической сети с изолированной нейтралью по нормам не должна превышать более 6 часов. Этого времени достаточно, для того, чтобы найти место замыкания и провести все необходимые ремонтные работы.
Дугогасящие реакторы делятся на три вида: неуправляемые ДГР, управляемые дугогасящие реакторы со ступенчатой и плавной регулировкой электрического напряжения.
Способы настройки аппарата делят дугогасящие реакторы на три категории:
Плунжерные дугогасящие реакторы. При увеличении зазора снижается индуктивность.
Дугогасящие реакторы с подмагничиванием. Функционируют на основе принципа работы магнитного усилителя.
Ступенчатые дугогасящие реакторы. Увеличение/ уменьшение индуктивности варьируется от количества рабочих витков.
Дугогасящие реакторы по способу управления:
Неуправляемые. Здесь индуктивность является величиной неизменной, поменять ее можно только в ручную. При этом процедура перенастройки технически сложная, и требует отключения аппарата.
Приводные реакторы. Перенастройку индуктивности у таких аппаратов можно делать, не прибегая к его выключению.
Дугогасящие реакторы с измерителем емкости. Такие аппараты способны автоматически проводить замер емкости в электрической сети, и изменять индуктивность, оптимально подгоняя ее под текущие показатели емкости.
Если обобщить, то можно сказать, что изменения в распределительной сети происходит постоянно, а значит изменять индуктивность реактора нужно также оперативно, приближая ее к текущим показателям емкости тока в сети. Сделать это возможно, как способом коммутационных операций, которые призваны уменьшить или увеличить количество витков/секций в реакторе, так и за счет постоянной настройки воздушного зазора, который напрямую влияет на индуктивность аппарата.
Дугогасящий реактор – сегодня, это современные с технологической точки зрения аппарат, который оснащается цифровыми системами управления. Их возможности значительно расширены, так как не ограничиваются простыми замерами емкости, и изменением показателей индуктивности. Теперь это полный сбор данных о замыкании, которые формируется в статистику, а также телеметрия, позволяющая специалистам, обслуживающим сеть в короткие сроки находить места замыкания и устранять их.
Важность дугогасящих реакторов измерить очень сложно, так как самой распространенной проблемой в электрических сетях является замыкание на землю. На сегодняшний день система компенсации сети – это единственная возможность грамотно и в короткие сроки устранить соответствующие нарушения. Даже пара часов без электроэнергии для любого предприятия отражается колоссальными финансовыми потерями. По сути, дугогасящие реакторы неоценимы по важности.
Сейчас очень распространены реакторы, который имеют втягивающий сердечник. Это вполне объяснимо, так как такие аппараты не требуют применения коммутационных операций. Применение такие реакторов предполагает, что в момент замыкания будет проведена настройка подачи тока до минимального уровня.
Самыми эффективными являются дугогасящие реакторы РЗДПОМ – однофазные масляные дугогасящие реакторы производимые ООО «Электромеханическим заводом» или сокращенно ООО «ЭМЗ», которые имеют плавное регулирование индуктивности. На рынке России реакторы ООО «ЭМЗ» давно себя зарекомендовали надежностью, увеличенным сроком эксплуатации и высоким качеством. Мало кто может похвастаться, что их реакторы безусловно способны обеспечит своевременное дугогашение, и обезопасить сохранность электрической сети в целом. Дугогасящий реактор РЗДПОМ функционирует по следующему принципу: емкость линии и индуктивность реактора образуют контур, который способен более, чем в три раза снизить неконтролируемый КЗ на землю.
Дугогасящие реакторы нашего завода – это современные, высокотехнологичные аппараты, которые перед отправлением заказчику проходят жесткую проверку на качество и функциональность.
Перед реализацией каждый реактор проходит проверку измерения тока на всем диапазоне регулировки, подвергается испытаниям при изменении показателей переменного тока промышленной частоты, также проверяется функциональность технического аппарата на способность своевременно изменять воздушный зазор. Устройство проходит ряд испытаний, в которых измеряются показатели коэффициентов трансформации между вторичной и основной обмоткой.
ООО “ЭМЗ” один из немногих заводов, который не только производит, но и проектирует все виды дугогасящих реакторов, в том числе по характеристикам зарубежных аналогов.
Связаться по вопросам заказа дугогасящих реакторов можно в разделе контакты.

Читайте также:  Как укрепить розетки выпадающие из стены

Сети с нейтралью заземленной через дугогасящий реактор

Сети с заземлением нейтрали через дугогасящий реактор решают одну проблему сетей с изолированной нейтралью, а именно, исключить или снизить вероятность появления опасных по величине дуговых перенапряжений. Это возможно в том случае, если ток в месте замыкания снизить. до такой величины, чтобы исключить или снизить вероятность появления перемежающейся дуги. В идеале, лучше ток в месте замыкания снизить до нуля. Тогда вообще не будет тока в месте замыкания, а следовательно, и электрической дуги.

Режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор используется в России с начала 60 – х годов 20-го века. В соответствии с ПУЭ и ПТЭЭП с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор в России работают сети 6-35 кВ, в которых токи однофазного замыкания на землю превышают значения, допустимые для сетей с изолированной нейтралью. Это в основном кабельные сети больших и средних городов и крупных промышленных предприятий. Использование компенсации возможно и при токах, меньших, чем это требуется по ПУЭ и ПТЭЭП, например, в сетях насосных и компрессорных станций.

Идея сетей с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор – в снижении тока в месте повреждения путем компенсации емкостного тока замыкания индуктивным током от специальной катушки индуктивности. По имени разработчика ее в первые годы называли катушкой Петерсена. Для снижения токов в месте замыкания в нейтраль одного из трансформаторов сети включается реактор, который называют дугогасящим реактором (ДГР) или дугогасящей катушкой (ДГК).

Дугогасящий реактор подключают к сети с помощью специального силового трансформатора (Т-ДГР на рисунке 7.17) с соединением обмоток звезда-треугольник. Нагрузка к трансформатору не подключается.

Рисунок 7.17 – Схема подключения ДГР

В нормальном режиме при симметричной сети напряжение нейтрали трансформатора Т-ДГР по отношению к земле равно нулю и по ДГР ток не протекает. В случае повреждения изоляции одной из фаз электрической сети и возникновения замыкания на землю, образуется замкнутый контур, содержащий ДГР, фазную обмотку трансформатора, поврежденную фазу и место повреждения (рисунок 7.18).

Рисунок 7.18 – Однофазное замыкание на землю в сети с компенсированной нейтралью

Напряжение поврежденной фазы при однофазных замыканиях на землю во всей сети снижается до нуля (рисунок 7.15). Например, при замыкании на землю фазы А снизится до нуля напряжение UА, и исчезнет напряжение в обмотке фазы А трансформатора Т-ДГР. При этом на нейтрали трансформатора Т-ДГР появится напряжение (смещение нейтрали) равное по величине фазному напряжению фазы А и противоположно ему направленное. Напряжение нейтрали по отношению к земле становится равным UNЗ = -UА

Под действием этого напряжения через ДГР и место повреждения будет протекать ток, который носит индуктивный характер. Пренебрегая сопротивление трансформатора Т-ДГР и продольными сопротивлениями линии для тока через ДГР, вследствие их малости, можно записать:

(7.9)

В результате в месте повреждения будет протекать сумма двух токов: индуктивного IL и емкостного Ic, обусловленного суммарной емкостью всей сети. При этом ток в месте повреждения будет равен векторной сумме токов IL и Ic,

(7.10)

где IС – емкостной ток замыкания на землю, для которого в соответствии с выражением (7.5) можно записать:

(7.11)

Рассмотрим векторную диаграмму токов (рисунок 7.19).

Рисунок 7.19 – Векторная диаграмма токов при однофазном замыкании на землю в сети с компенсированной нейтралью

Ток IL отстает по фазе от напряжения UNЗ на 90 0 . Так как токи IL и Ic сдвинуты по фазе на 180°, то ток в месте замыкания будет равен разности их абсолютных значений

(7.12)

Конструкция ДГР предусматривает возможность регулирования величины индуктивности. Регулирование выполняется либо изменением числа витков обмотки, либо изменение величины воздушного зазора в сердечнике. Так как реактор ДГР управляемый, то можно изменять величину индуктивного тока. Установив индуктивный ток равным емкостному току (IL=Ic), можно снизить ток замыкания до нуля IЗ=0. Такая настройка реактора называется резонансной. При этом сеть называют резонансно – скомпенсированной. Именно такая резонансная настройка ДГК рекомендуется в ПУЭ и ПЭЭП.

Однако компенсируется только емкостной ток частотой 50 Гц. Поэтому в месте замыкания протекают небольшой активный ток, обусловленный активным сопротивление ДГР, и могут протекать токи высших гармоник.

Читайте также:  ПМП при ударе электрическим током

В процессе работы сети возможно изменение схемы вследствие включения или отключения присоединений. Такие изменения приводят к изменению емкостного тока. Поэтому в процессе работы резонансная настройка может нарушаться. Для ее поддержания необходима автоматическая настройка ДГР. Но ее реализация достаточно сложная. Чаще используют ручную настройку по расчетному значению емкостного тока. При этом возможно нарушение резонансной настройки. Степень расстройки компенсации характеризуется коэффициентом:

Правильно используемая компенсация емкостных токов в сетях имеет следующие преиму­щества:

– уменьшается ток через место повреждения до минимальных зна­чений (в пределе до активных составляющих и высших гармоник), при этом снижается вероятность появления перемежающейся дуги, повышается вероятность самопогашения дуги и «заплывания» места повреждения, снижается напряжение шага при растекании токов в земле;

– при степени расстройки компенсации до 5 % ограничиваются перенапряжения, возникающие при дуговых замы­каниях на землю, до значений (2,5—2,6) Uф, безопасных для изоляции эксплуатируемого оборудования и линий;

– за счет большой индуктивности ДГР значительно снижается скорость восстанавливающегося напряже­ния поврежденной фазы в месте повреждения после пога­сания перемежающейся дуги; вследствие этого диэлек­трические свойства места повреждения успевают восстановиться, что снижает вероятность повторных зажиганий дуги.

Перечисленные преимущества компенсации проявляются только при резонансной настройке.

Недостатки.

В сетях с резонансно-компенсированной нейтралью решаются проблема снижения токов в месте повреждения, снижение напряжения шага (но полностью не исключается) и снижения луговых перенапряжений. Другие недостатки сетей с изолированной нейтралью остаются справедливыми и для сетей с резонансно – компенсированной нейтралью, в том числе: повышение напряжения неповрежденных фаз до линейного напряжения; и проблема селективной сигнализации и поиска места повреждения.

Таким образом, у сетей с компенсированной нейтралью можно выделить следующие недостатки.

1) Напряжения неповрежденных фаз при однофазном замыкании повышаются до линейного напряжения.

2) Из-за снижения токов в месте повреждения и в поврежденной линии усложняется проблема определения поврежденной линии (селективной сигнализации) и поиска места повреждения. Более того, компенсация емкостного тока исклю­чает возможность использования про­стого принципа выявления поврежденного фидера по величине и направлению тока нулевой последовательности промышленной частоты. Это создает дополнительные проблемы селективной сигнализации и обусловливает при­менение частот, отличных от промышленной.

3) На практике резонансной настройки не получается. Связано это как со сложностью плавного регулирования индуктивного сопротивления ДГР, так и сложностью выбора критерия автоматической настройки в резонанс. Нет удобной автоматической настройки резонанса. Нет удобных способов измерения емкостных токов. Поэтому на практике часто применяют ручное переключение ДГР, основанной на расчетной величине емкостного тока. Отсутствие резонансной настройки на практике снижает положительные эффекты компенсации.

4) Резонансная компенсация требует почти идеальной симметрии сети, иначе в нормальном режиме возможны значительные смещения нейтрали. Если сеть в нормальном режиме, то по методу двух узлов напряжение на нейтрали по отношению к земле будет:

, (7.13)

где – проводимость дугогасящего реактора; .- емкостные проводимости фаз А, В и С по отношению к земле.

Если сеть симметричная, то емкости, а, следовательно, и емкостные проводимости разных фаз равны между собой:

.

=0,

и напряжение нейтрали относительно земли будет равно нулю: .

Но на практике симметрии сети может не быть. При этом числитель выражения (7.13) не будет равен нулю: .

В то же время знаменатель выражения (7.13) при резонансной настройке будет близок к нулю:

При этом напряжение на нейтрали (смещение нейтрали) может быть достаточно большим и даже больше фазного напряжения, что . Это снижает качество электрической энергии и делает неприемлемым использование ДГР в несимметричных сетях. Практически приемлемой степенью симметрии обладают только КЛ. В воздушной сети из-за естественной несимметрии проводимостей фаз относительно земли для резонансной настройки могут потребоваться мероприятия по симметрированию сети.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

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.

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.

Характеристики

В соответствии с правилами технической эксплуатации электрооборудования дугогасящие реакторы применяют в сетях 6-20 кВ при установке на железобетонных, а также металлических опорах, и во всех сетях выше 35 кВ при токе 10 А. Применяют также в сетях, не имеющих железобетонных и металлических опор при напряжении для 6 кВ и токе 10 А, а также 10 кВ при токе 20 А.

Иногда допускается применять компенсацию емкостной составляющей при помощи индуктивной в сетях 6-10 кВ при токе ниже 10 А. Правилами также указывается, что при токе замыкания на землю более 50 А применяют не менее 2 реакторов.

Применение

Принцип работы дугогасящих реакторов является современным технологическим процессом, обеспеченным цифровыми системами управления. Это позволяет более точно и легко дистанционно регулировать необходимые параметры, собирать все данные о замыкании, архивировать их и вести статистику. Все это дает возможность обслуживающему персоналу проводить анализ и в кратчайшие сроки находить и устранять неисправность. Дугогасящие реакторы очень важны в системах защиты, так как замыкание на землю в сети электрического тока является самым распространенным видом неисправности.

Компенсация сети по емкостной составляющей при помощи индуктивной является необходимой и распространенной мерой. Простой предприятия по причине отключения электроснабжения выливается для него в большие финансовые потери. Поэтому применение данного вида защиты очень важно.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector