Sprijin pentru limitatoare de curent și reactoare de suprimare a arcului electric

Reactoarele de limitare a curentului sunt proiectate pentru a limita curenții de scurtcircuit și pentru a menține un anumit nivel de tensiune al barelor colectoare în cazul unei defecțiuni în spatele reactoarelor.

Reactoarele sunt utilizate în stații în principal pentru rețele 6-10 kV, mai rar pentru tensiune 35 kV. Reactorul este o bobină fără miez, rezistența sa inductivă nu depinde de curentul care curge. O astfel de inductanță este inclusă în fiecare fază a unei rețele trifazate. Rezistența inductivă a reactorului depinde de numărul de spire, dimensiunea, poziția relativă a fazelor și distanțele dintre ele. Rezistența inductivă se măsoară în ohmi.

În condiții normale, când curentul de sarcină trece prin reactor, pierderea de tensiune în reactor nu depășește 1,5-2%. Cu toate acestea, atunci când curge curentul de scurtcircuit, căderea de tensiune pe reactor crește brusc. În acest caz, tensiunea reziduală a magistralelor stației către reactor trebuie să fie de cel puțin 70% din tensiunea nominală.Acest lucru este necesar pentru a menține funcționarea stabilă a celorlalți utilizatori conectați la magistralele stației. Rezistența activă a reactorului este mică, prin urmare pierderea de putere activă în reactor este de 0,1–0,2% din puterea care trece prin reactor în modul normal.

La punctul de comutare, se face o distincție între reactoarele liniare și secționale conectate între secțiunile de bare colectoare. La rândul lor, reactoarele liniare pot fi individuale (Fig. 1, a) — pentru o linie și grup (Fig. 1, b) — pentru mai multe linii. Designul face distincția între reactoare simple și duble (Fig. 1, c).

Înfășurările reactorului sunt de obicei realizate din sârmă izolată - cupru sau aluminiu. Pentru curenți nominali de 630 A și mai sus, înfășurarea reactorului este formată din mai multe ramuri paralele. La fabricarea reactorului, înfășurările sunt înfășurate pe un cadru special și apoi turnate cu beton, ceea ce împiedică deplasarea spirelor sub acțiunea forțelor electrodinamice atunci când curg curenții de scurtcircuit. Partea de beton a reactorului este vopsită pentru a preveni pătrunderea umezelii. Reactoarele instalate în aer liber sunt supuse unei impregnari speciale.

Orez. 1. Scheme de includere a reactoarelor limitatoare de curent: a — reactor individual individual pentru o linie; b — reactor de unitate de grup; cu — reactor dublu al unui grup

Pentru a izola reactoarele de diferite faze unele de altele și de structurile împământate, acestea sunt montate pe izolatoare din porțelan.

Alături de reactoarele simple, reactoarele duble și-au găsit aplicație. Spre deosebire de reactoarele simple, reactoarele duble au două înfășurări (două picioare) pe fază. Înfășurările au un singur sens de rotație.Ramificațiile reactorului sunt făcute pentru aceiași curenți și au aceeași inductanță. O sursă de alimentare (de obicei un transformator) este conectată la borna comună și o sarcină este conectată la bornele de ramură.

Între ramurile fazei reactorului există un cuplaj inductiv caracterizat prin inductanță reciprocă M. În regim normal, când curg curenți aproximativ egali în ambele ramuri, pierderea de tensiune într-un reactor dublu datorată inducției reciproce este mai mică decât într-un reactor convențional cu aceeași rezistență de inductanță. Această împrejurare face posibilă utilizarea eficientă a unui reactor dublu ca reactor discontinuu.

Cu un scurtcircuit într-una dintre ramurile reactorului, curentul din această ramură devine mult mai mare decât curentul din cealaltă ramură nedeteriorată.În acest caz, influența inducției reciproce scade și efectul limitării curentului de scurtcircuit este determinată în principal de rezistenţa inductivă inerentă pe ramura reactorului.

În timpul funcționării reactoarelor, acestea sunt verificate. În timpul inspecției, se acordă atenție stării contactelor de la punctele de legătură ale magistralelor la înfășurările reactorului în funcție de culorile întunecate, filmele termice indicatoare, starea izolației înfășurării și prezența deformării spirelor, la gradul de praf și integritatea izolatoarelor de susținere și armarea acestora, la starea acoperirii betonului și lacului.

Umezirea betonului și reducerea rezistenței acestuia sunt deosebit de periculoase în caz de scurtcircuit și supratensiune în rețea din cauza posibilei suprapuneri și distrugeri a înfășurărilor reactorului. În condiții normale de funcționare, rezistența de izolație a înfășurărilor reactorului la masă ar trebui să fie de cel puțin 0,1 MΩ.Se verifică funcționalitatea sistemelor de răcire (ventilație) ale reactoarelor. Dacă se detectează o defecțiune a ventilației, trebuie luate măsuri pentru a reduce sarcina. Supraîncărcarea reactoarelor nu este permisă.

Reactoare de suprimare a arcului.

Una dintre cele mai frecvente defecțiuni ale rețelei electrice este împământarea părților sub tensiune ale unei instalații electrice. În rețelele de 6-35 kV, acest tip de daune reprezintă cel puțin 75% din totalul daunelor. La inchidere; la pământul uneia dintre fazele (Fig. 2) ale unei rețele electrice trifazate care funcționează cu un neutru izolat, tensiunea fazei deteriorate C față de pământ devine zero, iar celelalte două faze A și B cresc cu 1,73 ori (până la tensiunea rețelei). Acest lucru poate fi monitorizat de voltmetrele de monitorizare a izolației incluse în înfășurarea secundară a transformatorului de tensiune.

Orez. 2. Defecțiune fază-pământ într-o rețea electrică trifazată cu compensare a curenților capacitivi: 1-înfășurare a unui transformator de putere; 2 — transformator de tensiune; 3 — reactor de suprimare a arcului; H — releu de tensiune

Curentul fazei deteriorate C care trece prin punctul de împământare este egal cu suma geometrică a curenților fazelor A și B:

unde: Ic — curent de defect la pământ, A; Uf — tensiunea de fază a rețelei, V; ω = 2πf-frecvență unghiulară, s-1; C0 este capacitatea de fază relativă la pământ, pe unitatea de lungime a liniei, μF / km; L este lungimea rețelei, km.

Din formula se poate observa că, cu cât lungimea rețelei este mai mare, cu atât valoarea curentului de defect la pământ este mai mare.

O defecțiune între fază și masă într-o rețea cu un neutru izolat nu perturbă funcționarea consumatorilor, deoarece se păstrează simetria tensiunilor de linie.La curenți mari IC, defecțiunile la pământ pot fi însoțite de apariția unui arc de întrerupere la locul defectului. Acest fenomen, la rândul său, duce la faptul că în rețea apar supratensiuni de până la (2,2-3,2) Uf.

În prezența izolației slăbite în rețea, astfel de supratensiuni pot provoca defectarea izolației și scurtcircuit fază-fază. În plus, efectul de ionizare termică al unui arc electric rezultat dintr-o defecțiune la pământ creează un risc de defecțiuni fază la fază.

Ținând cont de pericolul defecțiunilor la pământ într-o rețea cu un neutru izolat, se utilizează compensarea curentului capacitiv de defect la pământ folosind reactoare de suprimare a arcului.

Cu toate acestea, cercetările și experiența operațională arată că este recomandabil să se utilizeze reactoare de suprimare a arcului în rețele de 6 și 10 kV chiar și cu curenți capacitivi de defect la pământ care ajung la 20 și, respectiv, 15 A.

Curentul care curge prin înfășurarea reactorului de suprimare a arcului electric apare ca urmare a acțiunii tensiunii de polarizare a neutrului. La rândul său, apare la neutru atunci când o fază este scurtcircuitată la masă. Curentul din reactor este inductiv și direcționat împotriva curentului capacitiv de defect la pământ. În acest fel, curentul este compensat la locul defectului la pământ, ceea ce contribuie la stingerea rapidă a arcului. În astfel de condiții, rețelele aeriene și de cablu pot funcționa mult timp cu o defecțiune fază-pământ.

Modificarea inductanței, în funcție de proiectarea reactorului de suprimare a arcului, se face prin comutarea ramurilor înfășurării, schimbarea golului în sistemul magnetic, deplasarea miezului cu curent continuu.

Reactoarele de tip ZROM sunt produse pentru tensiune 6-35 kV.Înfășurarea unui astfel de reactor are cinci ramuri. În unele sisteme de alimentare, sunt produse reactoare de suprimare a arcului, a căror inductanță este modificată prin schimbarea decalajului din sistemul magnetic (de exemplu, reactoare de tip KDRM, RZDPOM pentru tensiune 6-10 kV, cu o capacitate de 400 -1300). kVA)

Orez. 3. Schema înfășurărilor unui reactor de suprimare a arcului de tip RZDPOM (KDRM): A — X — înfășurare principală; a1 — x1 — bobina de control 220 V; a2 — x2 — bobină de semnal 100 V, 1A.

Reactoarele de suprimare a arcului de tip similar, fabricate în RDG, Cehoslovacia și alte țări, funcționează în rețelele electrice. Din punct de vedere structural, reactoarele de suprimare a arcului de tip KDRM, RZDPOM constau dintr-un circuit magnetic în trei trepte și trei înfășurări: alimentare, control și semnal. Diagrama de înfășurare este prezentată în fig. 3. Toate înfășurările sunt situate pe piciorul din mijloc al circuitului magnetic în trei trepte.

Orez. 4. Scheme pentru includerea reactoarelor de suprimare a arcului electric

Circuitul magnetic cu bobine este plasat într-un rezervor de ulei de transformator. Tija din mijloc este realizată dintr-o parte fixă ​​și două piese mobile, între care se formează două goluri de aer reglabile.

În bobina de putere, terminalul A este conectat la borna neutră a transformatorului de putere, terminalul X este împământat prin transformatorul de curent. Bobina de control a1 — x1 este proiectată pentru a conecta un regulator de suprimare a arcului electric (RNDC).

Bobina de semnal a2-x2 este utilizată pentru conectarea dispozitivelor de control și măsurare la aceasta. Reglarea reactorului de suprimare a arcului se face automat cu ajutorul unui antrenament electric. Limitarea mișcării părților mobile ale circuitului magnetic se face prin întrerupătoare de limită.Schemele de circuit pentru reactoarele de suprimare a arcului sunt prezentate în fig.

În fig. 4a prezintă un circuit universal care vă permite să conectați reactoare de suprimare a arcului la oricare dintre transformatoare. În fig. 4b, reactoarele de suprimare a arcului sunt incluse fiecare în propria secțiune. Puterea reactorului de suprimare a arcului este selectată pe baza compensării curentului capacitiv de împământare al rețelei furnizat de secțiunea de bare colectoare corespunzătoare.

Pe reactorul de suprimare a arcului este instalat un deconectator pentru a-l opri în timpul recuperării manuale. Este inacceptabilă utilizarea unui comutator în locul unui deconectator, deoarece închiderea eronată a reactorului de suprimare a arcului electric de către un comutator în timpul împământării în rețea va duce la o creștere a curentului la punctul de împământare, supratensiune în rețea, deteriorare a rețelei. izolarea înfășurării reactorului, scurtcircuit de fază.

De regulă, supresoarele de arc sunt conectate la neutrele transformatoarelor care au o schemă de conectare stea-triunghi, deși există și alte scheme de conectare (în partea neutră a generatoarelor sau compensatoarelor sincrone).

Puterea transformatoarelor care nu au sarcină în înfășurarea secundară și sunt utilizate pentru conectarea reactoarelor cu arc la neutru este aleasă egală cu puterea reactorului de suprimare a arcului. Dacă transformatorul pentru reactorul de suprimare a arcului este, de asemenea, utilizat pentru a conecta sarcina la acesta, puterea acestuia trebuie selectată de 2 ori puterea reactorului de suprimare a arcului.

Configurarea reactorului de suprimare a arcului.În mod ideal, poate fi ales astfel încât curentul de defect la pământ să fie complet compensat, de exemplu.

unde Ic și Ip sunt valorile reale ale curenților capacitivi de legare la pământ a rețelei și curentul reactorului de suprimare a arcului.

Această setare a reactorului de suprimare a arcului se numește rezonantă (rezonanța curenților are loc în circuit).

Reglarea reactorului cu supracompensare este permisă când

În acest caz, curentul de defect la pământ nu trebuie să depășească 5 A și gradul de detonare

nu depășește 5%.Este permisă configurarea reactoarelor de suprimare a arcului subcompensat în rețelele de cablu și aeriene, dacă orice dezechilibre de urgență în capacitățile de fază a rețelei nu conduc la apariția unei tensiuni de polarizare a neutrului mai mare de 0,7 Uph .

Într-o rețea reală (mai ales în rețelele aeriene) există întotdeauna o asimetrie a capacității de fază față de pământ, în funcție de amplasarea conductorilor pe suporturi și de distribuția condensatoarelor de cuplare a fazelor. Această asimetrie face să apară o tensiune simetrică pe neutru. Tensiunea de dezechilibru nu trebuie să depășească 0,75% Uph.

Includerea unui reactor de suprimare a arcului în neutru modifică semnificativ potențialele neutrului și ale fazelor de rețea. Pe neutru apare o tensiune de polarizare a neutrului U0 din cauza prezenței asimetriei în rețea. În absența împământării în rețea, tensiunea de abatere a neutrului nu este permisă mai mare de 0,15 Uph pentru o perioadă lungă de timp și 0,30 Uph timp de 1 oră.

Odată cu reglarea rezonantă a reactorului, tensiunea de polarizare a neutrului poate atinge valori comparabile cu tensiunea de fază Uf.Acest lucru va distorsiona tensiunile de fază și chiar va genera un semnal de masă fals. În astfel de cazuri, declanșarea artificială a reactorului de suprimare a arcului face posibilă reducerea tensiunii de polarizare a neutrului.

Reglajul rezonant al reactorului de suprimare a arcului este încă optim. Și dacă cu o astfel de setare tensiunea de abatere a neutrului este mai mare de 0,15 Uph și tensiunea de dezechilibru este mai mare de 0,75 Uph, trebuie luate măsuri suplimentare pentru egalizarea capacității fazelor rețelei prin transpunerea firelor și redistribuirea condensatoarelor de cuplare în rețea. faze.

În timpul funcționării, reactoarele de suprimare a arcului sunt verificate: în stațiile cu personal permanent de întreținere o dată pe zi, în stațiile fără personal de întreținere — cel puțin o dată pe lună și după fiecare defecțiune la pământ în rețea. La examinare, acordați atenție stării izolatoarelor, curățeniei acestora, absenței crăpăturilor, așchiilor, stării etanșărilor și absenței scurgerilor de ulei, precum și nivelului de ulei din rezervorul de expansiune; pe starea magistralei supresoare de arc, conectându-l la punctul neutru al transformatorului și la bucla de pământ.

În absența ajustării automate a reactorului pentru a suprima arcul la rezonanță, restructurarea acestuia se efectuează la ordinul dispecerului, care, în funcție de configurația rețelei în schimbare (conform unui tabel alcătuit anterior), instruiește datoria substației să comute. ramura la reactor.Ofițerul de serviciu, după ce s-a asigurat că nu există împământare în rețea, oprește reactorul, instalează ramura necesară pe el și îl pornește cu un deconectator.