Дгр что это в энергетике

Дгр что это в энергетике

Дугогосящие реакторы

Одно из основных достоинств сетей с изолированной нейтралью – возможность сохранения их в работе при наиболее частом виде повреждения в линиях электропередачи – однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Главным критерием, вынуждающим отключать потребителей в режиме ОЗЗ, является величина тока в месте замыкания, обусловленная емкостью фаз сети относительно земли, приводящая к возникновению устойчивой дуги и, как следствие, тяжелым авариям.
Постоянное развитие сетей ведет к росту этого емкостного тока, который может быть компенсирован специальными индуктивными (дугогасящими) аппаратами, вопрос правильного выбора и подключения которых каждый раз встает перед проектировщиками. Рассмотрению этого вопроса посвящена статья чебоксарских специалистов.

ДУГОГАСЯЩИЕ РЕАКТОРЫ В СЕТЯХ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
Компенсация емкостных токов замыкания на землю

Владимир Козлов, к.т.н., главный конструктор
Михаил Петров, к.т.н., главный специалист по режимам нейтрали
ООО «НПП Бреслер», г. Чебоксары

Один из вариантов решения проблем ликвидации ОЗЗ был предложен в 1916 году Петерсеном [1] и заключается в компенсации емкостных токов от места замыкания посредством специальных индуктивностей – дугогасящих катушек (ДГК) или дугогасящих реакторов (ДГР). Включение ДГР, кроме снижения тока в месте замыкания, приводит к увеличению времени восстановления напряжения на поврежденной фазе, что способствует восстановлению диэлектрических свойств изоляции в месте повреждения.

Одним из главных преимуществ сетей с компенсацией емкостных токов также является снижение кратности перенапряжений в случае дуговых замыканий до 2,4–2,6 U ф ( U ф – фазное напряжение сети) при резонансной настройке контура нулевой последовательности сети. В условиях развития сетей и изменения их конфигурации поддержание резонансной настройки требует новых подходов к автоматике управления ДГР [2].

Значения емкостных токов, при превышении которых требуется компенсация, и условия выбора дугогасящих аппаратов приведены в [3]. В настоящее время с целью повышения эффективности эксплуатации электрических сетей компенсацию применяют при токах, существенно меньших рекомендованных ПУЭ и ПТЭ.

В условиях современной тенденции замены кабелей с маслонаполненной изоляцией на кабели со СПЭ-изоляцией, увеличиваются емкости относительно земли и актуальность задачи компенсации емкостных токов постоянно нарастает. В частности, этот факт отражен в Положении о технической политике ФСК ЕЭС [4], в котором определено, что «при новом строительстве, расширении и реконструкции сетей напряжением 6–35 кВ необходимо рассматривать варианты проектных решений сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор с автоматической компенсацией емкостных токов».

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДГР

Принципиально ДГР должны быть установлены в каждой фазе сети (рис. 1). При таком техническом решении катушка, подключенная к конкретной фазе, компенсирует емкостный ток замыкания на землю этой фазы.

Рис. 1. Эквивалентная схема трехфазной сети 6–35 кВ с пофазной компенсацией емкостных токов

Высокая стоимость трехфазной системы компенсации емкостных токов, ее громоздкость и технические сложности в пофазной настройке ДГР привели к тому, что наибольшее распространение получило решение с установкой одного ДГР в нейтраль сети (рис. 2). Но оно требует наличия явно выраженной нейтрали сети, которая не всегда имеется. На рис. 2 ДГР подключен к сети посредством специального нейтралеобразующего трансформатора TN.

Рис. 2. Эквивалентная схема сети с одним компенсирующим устройством

Принципиально добиться компенсации емкостного тока сети можно как изменением индуктивности ДГР, так и изменением добавочной емкости С Д , установленной параллельно ДГР. Недостатком последнего варианта является наличие последовательного контура «емкость С Д – индуктивность рассеяния трансформатора TN», который может создать значительные перенапряжения на ДГР, а также сложности в управлении высоковольтными конденсаторными установками. Поэтому в настоящее время в основном применяются только управляемые дугогасящие реакторы.

Мощность ДГР в схеме рис. 2 должна быть не меньше суммарной реактивной мощности фазных емкостей С А , С В , С С сети.

Как правило, мощность ДГР выбирается с учетом перспективного развития сетей и возможности компенсации емкостных токов одним реактором при объединении секций шин (СШ) и выводе в ремонт реактора другой СШ. В [5] приводятся расчет мощности и выбор дугогасящих аппаратов. Многие положения этого документа устарели.

НЕЙТРАЛЕОБРАЗУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Трансформаторы, использующиеся для создания искусственной нейтрали с целью присоединения к ней ДГР, принято называть нейтралеобразующими, подземляющими, присоединительными или фильтрами нулевой последовательности. Последнее название подчеркивает тот факт, что реактор при ОЗЗ создает контур для протекания токов нулевой последовательности сети.

В качестве таких присоединительных трансформаторов могут применяться любые трехфазные трансформаторы соответствующей мощности. Первичные обмотки трансформатора должны быть соединены в звезду с выведенной нейтралью, к которой и подсоединяется ДГР. Кроме того, необходимо наличие вторичных обмоток, соединяемых в замкнутый треугольник, что обеспечивает малое сопротивление трансформатора токам нулевой последовательности сети.

Малого сопротивления токам нулевой последовательности сети можно также добиться соединением обмоток трансформатора в зигзаг [6]. Первичная обмотка такого трансформатора разбита на две равные части, которые соединяются последовательно, встречно с половинкой обмотки другой фазы (рис. 3). В результате такого соединения суммарное количество витков, приходящихся на одну фазу, в 1,15 раза больше, чем в аналогичной обмотке при соединении просто в звезду. Однако отсутствие необходимости во вторичной обмотке, соединяемой в замкнутый треугольник, делает такое решение экономически оправданным для задачи искусственного создания нейтрали. Такие трансформаторы получили название – фильтры нулевой последовательности (ФМЗО).

Рис. 3. Схема подключения ДГР посредством ФМЗО

Если силовые трансформаторы (T на рис. 4) или трансформаторы собственных нужд сети имеют подходящее соединение вторичных обмоток, ДГР может быть подключен непосредственно к их нейтрали. В этом случае мощность реактора не должна превышать 7–10% номинальной мощности трансформатора. В качестве нейтралеобразующих трансформаторов могут применяться силовые масляные трансформаторы серий ТМ, ТМА, ТМГ с выведенной нейтралью и соединенной в треугольник вторичной обмоткой (TN на рис. 4).

Рис. 4. Схема подключения ДГР к нейтрали сети 35 кВ и 6–10 кВ с помощью TN

При проектировании системы компенсации емкостных токов необходимо обратить внимание на влияние сопротивления TN на выбор величины тока ДГР [5]. Истинное значение тока реактора можно рассчитать по формуле:

где I_L – максимальное паспортное значение тока реактора;
X_L – минимальное значение индуктивного сопротивления ДГР в заданном диапазоне регулирования;
X_TN – эквивалентное сопротивление TN токам нулевой последовательности.
Последнее рассчитывается по формуле:

где U_K, U_НОМ и S_НОМ – соответственно напряжение КЗ трансформатора (паспортное значение в %) TN, номинальные напряжение и мощность трансформатора.

ДУГОГАСЯЩИЕ РЕАКТОРЫ

Дугогасящие реакторы выпускаются регулируемого и нерегулируемого исполнения.

Регулируемые ДГР нашли широкое применение в распределительных сетях 6–35 кВ. По принципу регулирования ДГР подразделяются на ступенчато- и плавнорегулируемые. К первому типу относятся катушки типа ЗРОМ, РЗДСОМ и эксплуатировавшиеся в СССР с 1950–60 гг. реакторы типа CEUF (ГДР). В настоящее время данный тип реакторов практически не выпускается.

Плавнорегулируемые ДГР представлены плунжерными реакторами, в которых регулирование индуктивности производится изменением немагнитного зазора сердечника, и ДГР с подмагничиванием сердечника, за счет которого изменяется рабочие точки на нелинейной характеристике магнитопровода, а следовательно, и индуктивность реактора.

Попытки избавиться от основного недостатка плунжерных реакторов – наличия механического привода – привели к появлению разнообразных ДГР с подмагничиванием от внешнего источника продольного, поперечного и смешанного возбуждения. Однако большая потребляемая мощность, малый диапазон регулирования тока компенсации, наличие высших гармонических в токе рабочей обмотки, сложность автоматического управления сделали этот тип ДГР неконкурентоспособным на рынке электрооборудования. Большая часть этих реакторов демонтирована, а остальные постепенно выводятся из эксплуатации.

• линейность регулировочной характеристики;
• линейность ВАХ, отклонение не более 2%;
• процент высших гармонических составляющих в токе реактора не более 2;
• добротность аппарата Q не менее 50;
• глубина регулирования не менее 3;
• возможность дистанционного управления без отключения от сети.

КОНСТРУКЦИЯ ДГР

Большинство ДГР, эксплуатируемых в электрических сетях России, выпускаются в двух- и трехстержневом исполнении. Двухстержневая конструкция характерна для ступенчато-регулируемых реакторов и реакторов серии РУОМ. Обе половинки рабочей обмотки реакторов соединяются параллельно. На стержнях дополнительно наматываются сигнальная обмотка и обмотка управления. Последняя рассчитывается на подключение активного сопротивления для снижения добротности контура нулевой последовательности сети.

Плунжерные дугогасящие реакторы в основном имеют трехстержневую конструкцию магнитопровода. Регулирование индуктивного тока осуществляется изменением высоты немагнитного зазора в центральном стержне. Для этого центральный стержень разрезается на 2 части. Возможны два варианта регулирования индуктивности катушки: симметричное, когда зазор изменяется одновременно в обе стороны относительно центральной оси сердечника, и несимметричное, когда подвижной является лишь одна часть сердечника. В первом случае характеристика регулирования ДГР более плавная, чем во втором.

Для снижения потерь в катушке и магнитопроводе мощные ДГР серии РЗДПОМ выполняются пятистержневыми (четырехлучевая звезда). Самые совершенные реакторы ASR и ZTC фирмы EGE выполняются по схеме – симметричная шестилучевая звезда. Такое конструктивное исполнение магнитопровода позволило минимизировать потери в стали, в том числе за счет упорядочения потоков рассеяния в немагнитных зазорах.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ ДГР

Плунжерные катушки, за исключением России и стран СНГ, выпускают в пяти странах мира: Чехии, Австрии, Канаде, Китае и Индии.

В СНГ ДГР плунжерного типа производят «Белэнергоремналадка» (Белоруссия), «ЭЛИЗ» (г. Запорожье, Украина), «Электрозавод» (г. Москва), филиал «Мосэнерго» ЦРМЗ (г. Москва), ВП «НТБЭ» (г. Екатеринбург) и «Свердловэлектроремонт» (г. Екатеринбург).

В табл. 1 приведен список изготовителей и поставщиков плавнорегулируемых ДГР для электроэнергетики России. Отметим, что единственным предприятием, поставляющим ДГР сухого исполнения для закрытых подстанций, является фирма TRENCH.

Табл. 1. Производители дугогасящих реакторов

Реакторы	РДМР	РЗДПОМ	РУОМ	ASR, ZTC	TRENCH
Производитель	«Свердлов-электроремонт», ВП «НТБЭ»	«Белэнергоремналадка», «ЭЛИЗ», Электрозавод, ЦРМЗ «Мосэнерго»	ОАО РЭТЗ «Энергия»	EGE (Чехия), ООО «ЭНЕРГАН» (дилер EGE)	TRENCH (Австрия), НПО «ТехноСервис-Электро» (дилер Trench)
Охлаждение	Масляное	Масляное	Масляное	Масляное	Масляное, сухое
Исполнение	Одинарное	Одинарное	Одинарное	Одинарное, комбинированное	Одинарное, комбинированное
Класс напряжения, кВ	6, 10	6, 10, 20, 35	6, 10	6, 10, 20, 35	6, 10, 20, 35
Кратность регулирования	8–25	5	10	10	10
Диапазон мощностей, кВА	300–820(1520)	120–1520	90–1520	50–8000	100–1000

EGE и TRENCH также предлагают потребителям дугогасящие аппараты комбинированного исполнения, представляющие собой нейтралеобразующий трансформатор (ФМЗО) и дугогасящий реактор, установленные в одном маслонаполненном баке. Однако их применение в отечественной практике не соответствует нормативным документам, поскольку в п. 6.1 Инструкции [5] говорится, что «включение или отключение трансформаторов, предназначенных для подключения дугогасящих реакторов, допускается производить только при отключенном дугогасящем реакторе (разъединитель в цепи реактора должен быть отключен)».

ВЫВОД

В настоящее время наиболее перспективным типом дугогасящих аппаратов в сетях 6–35 кВ являются плунжерные реакторы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Petersen W. Neutralizing of ground fault current and suppression of ground fault arcs through the ground fault reactor. E.T.Z., 1919.
2. Козлов В.Н., Петров М.И. Дугогасящие катушки и автоматика управления ими // Релейная защита и автоматизация. 2010. № 1.
3. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. СПб.: Изд-во «Деан», 2000. – 352 с.
4. Князев В., Боков Г. Техническая политика ФСК. Требования к распределительному электросетевому комплексу // Новости ЭлектроТехники. 2006. № 6(42).
5. Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6–35 кВ (РД 34.20.179). Утверждена Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 06.06.1987.
6. Каминский Е.А. Звезда, треугольник, зигзаг. М.: Энергия, 1973.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Дугогасящий реактор

Дугогасящий реактор — электрический аппарат, предназначенный для компенсации емкостных токов в электрических сетях с изолированной нейтралью, возникающих при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ).

Содержание

Применение

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

Из-за распределенной по линии электропередач или кабелю емкости, при ОЗЗ в месте повреждения изоляции возникает емкостной 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.

Этого не происходит, когда нейтраль сети заземлена через дугогасящий реактор, индуктивность которого во время ОЗЗ такова, что емкостная проводимость распределенной емкости сети и индуктивная проводимость реактора на промышленной частоте равны. Происходит компенсация емкостного тока, которая осуществляется включением в нейтральную точку трехфазной сети индуктивного сопротивления — дугогасящего реактора (ДГР) с регулируемым воздушным зазором магнитопровода или ступенчатым регулированием числа витков его обмотки. Нейтраль первичной обмотки одного из сетевых трансформаторов (трансформатора собственных нужд или специально установленного заземляющего трансформатора) со схемой соединения обмоток «звезда-треугольник» заземляется через ДГР. При этом во время ОЗЗ емкостной ток суммируется в месте замыкания с равным ему и противоположным по фазе индуктивным, что препятствует возникновению электрической дуги и шагового напряжения. Токоведущие цепи остаются неповрежденными, потребители продолжают снабжаться электроэнергией. По действующим нормам допускается работа сети с изолированной нейтралью при ОЗЗ в течение 6 часов, предоставляемых персоналу для поиска и устранения повреждений изоляции. [1]

Классификация

По точности настройки

• Неуправляемые;
• Дугогасящие реакторы (ДГР) со ступенчатой регулировкой тока;
• ДГР с плавной регулировкой тока.

По способу настройки

• Ступенчатые ДГР с отпайками от основной обмотки. Индуктивность ступенчато меняется в зависимости от числа рабочих витков;
• Плунжерные ДГР с регулируемым воздушным зазором в магнитопроводе. Увеличение зазора уменьшает индуктивность;
• ДГР с подмагничиванием. Работают по принципу магнитного усилителя.

По управлению

• 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.
• С приводом. Привод позволяет менять индуктивность реактора не отключая его от сети.
• С измерителем емкости сети. Индуктивность реактора настраивается системой управления при любом изменении емкости сети автоматически.

Современные ДГР оснащаются цифровыми системами управления, возможности которых намного шире, чем только измерение емкости сети и регулировка индуктивности реактора. Это и сбор статистики замыканий, и телеметрия, и помощь персоналу в поиске поврежденных линий и многое другое. Успешным оказался и опыт по производству реакторов без механических частей (с подмагничиванием), имеющих больший срок службы и надежность. Ими постепенно вытесняются устаревшие реакторы со ступенчатой регулировкой.

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.

Как устроены и работают токоограничивающие и дугогасящие реакторы в энергетике

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.

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.

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:

где I_H — 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.

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).