Дугогасящий реактор принцип работы

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

Дугогасящий реактор - фотография 2

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

Виды и состав реакторов - фото 3

Дугогасящие реакторы, как и любое специализированное оборудование, разделяют на несколько категорий.

По точности регулировки:

  • 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:

  • 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:

  • 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

Принцип действия - фотография 4

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.

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.

Дугогасящие реакторы, их назначение и конструктивное исполнение

Применение - фотография 6

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:

1)Ступенчатые.

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.

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

Дугогасящие реакторы, их назначение и конструктивное исполнение - фото 7

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).

Принцип работы дугогасящего реактора. Виды и особенности применения - фотография 8

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.

Принцип действия

Характеристики - изображение 12

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

Применение - изображение 13

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, 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.

Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор

Нейтраль, заземленная через дугогасящий реактор - фото 14

Этот способ заземления нейтрали находит применение в разветвленных кабельных сетях промышленных предприятий и городов. При этом способе нейтральную точку сети получают, используя специальный трансформатор (рис.2).

Дугогасящий реактор принцип работы - изображение 15

Рис. 2. Схема двухтрансформаторной подстанции с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.

Достоинства:

· отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;

· малый ток в месте повреждения (при точной компенсации – настройке дугогасящего реактора в резонанс);

· возможность самоликвидации однофазного замыкания, возникшего на воздушной линии или ошиновке (при точной компенсации – настройке дугогасящего реактора в резонанс);

· исключение феррорезонансных процессов, связанных с насыщением трансформаторов напряжения и неполнофазными включениями силовых трансформаторов.

Недостатки:

· возникновение дуговых перенапряжений при значительной расстройке компенсации;

· возможность возникновения многоместных повреждений при длительном существовании дугового замыкания в сети;

· возможность перехода однофазного замыкания в двухфазное при значительной расстройке компенсации;

· возможность значительных смещений нейтрали при недокомпенсации и возникновении неполнофазных режимов;

· возможность значительных смещений нейтрали при резонансной настройке в воздушных сетях;

· сложность обнаружения места повреждения;

· опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю в сети;

· сложность обеспечения правильной работы релейных защит от однофазных замыканий, так как ток поврежденного присоединения очень незначителен.

В России режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор применяется в основном в разветвленных кабельных сетях с большими емкостными токами. Кабельная изоляция в отличие от воздушной не является самовосстанавливающейся. То есть, однажды возникнув, повреждение не устранится, даже, несмотря на практически полную компенсацию (отсутствие) тока в месте повреждения. Соответственно для кабельных сетей самоликвидация однофазных замыканий как положительное свойство режима заземления нейтрали через дугогасящий реактор не существует. При дуговом характере однофазного замыкания скважность воздействия перенапряжений на изоляцию сети ниже, чем при изолированной нейтрали, но и здесь существует возможность возникновения многоместных повреждений. В последние десятилетия сети 6-10 кВ разрослись, а мощность компенсирующих устройств на подстанциях осталась той же, соответственно значительная доля сетей среднего напряжения сейчас работает с существенной недокомпенсацией. Это ведет к исчезновению всех положительных свойств сетей с компенсированной нейтралью. Отметим дополнительно, что дугогасящий реактор компенсирует только составляющую промышленной частоты тока однофазного замыкания. При наличии в сети источников высших гармоник последние могут содержаться в токе замыкания и в некоторых случаях даже усиливаться.

Применение режима с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, в таких странах, как Финляндия, Швеция, отличается от российского. В этих странах он применяется в сетях с воздушными линиями, где его применение наиболее эффективно. Кроме того, в этих странах существует значительное сопротивление грунта, состоящего в основном из скальных пород, и режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор позволяет обнаруживать однофазные замыкания через значительные переходные сопротивления 3-5 кОм. Применение режима заземления нейтрали через дугогасящий реактор в таких странах, как Германия, Австрия, Швейцария, носит в некоторой степени традиционный характер (выше уже говорилось о немецком инженере – изобретателе этого способа). Тем не менее, и в этих странах этот режим заземления нейтрали применяется в основном в сетях с воздушными линиями. В сетях среднего напряжения зарубежных промышленных предприятий используется резистивное заземление нейтрали.

Нейтраль, заземленная через резистор (высокоомный или низкоомный)

Этот режим заземления используется в России очень редко, только в некоторых сетях собственных нужд блочных электростанций и сетях газоперекачивающих компрессорных станций. В то же время, если оценивать мировую практику, то резистивное заземление нейтрали – это наиболее широко применяемый способ в мире.

Резистор в отечественных сетях 6-10 кВ может включаться так же, как и реактор, в нейтраль специального заземляющего трансформатора (рис. 3).

Дугогасящий реактор принцип работы - изображение 16 Рис. 3. Схема двухтрансформаторной подстанции с нейтралью, заземленной через резистор.

Возможны и другие варианты включения резистора, когда нейтраль заземляющего трансформатора наглухо присоединяется к контуру заземления, а резистор включается во вторичную обмотку, собранную в разомкнутый треугольник (рис. 4), либо используется однообмоточный трансформатор (фильтр нулевой последовательности) с соединением обмотки ВН в зигзаг (рис. 4).

Дугогасящий реактор принцип работы - изображение 17

Рис. 4. Варианты включения резистора в нейтраль сети 6-10 кВ.

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 602)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты