Программа проведения лабораторной работы

Изобразить конструктивные и электрические схемы одиночных и сдвоенных реакторов. Измерить и рассчитать параметры сдвоенного реактора.

Оборудование и принадлежности

Работа выполняется на стенде ЛС-2. Для работы необходимы: сдвоенный реактор (смонтирован на ЛС-2), реостаты нагрузки (5А, 30 Ом), ЛАТР - 9 м, вольтметры на напряжение - 5-30 В, соединительные провода, отвертка.

Порядок выполнения работы

Поочередно собираются схемы 1, 2, 3, 4 (рис. 6). Для каждой схемы поочередно производится установка заданных токов (ЛАТРом и реостатами нагрузки), замеряются соответствующие напряжения. Все результаты заносятся в табл. 1, 2, 3, 4, По результатам измерений рассчитываем параметры реактора, указанные в табл. 1, 2, 3, 4. Для схемы 1 (таблица 1).

(12)

Для схемы 2 (таблица 2):

Для схемы 3 (таблица 3):

(13)

(14)

(15)

М_ср = 0,01

L_{а ср} = 0,028

L_{в ср} = 0,03

Коэффициент связилабораторного сдвоенного реактора К_св = 0,346

0 < 0,346 < 1

Пример выбора токоограничивающих реакторов

Выбрать линейные реакторы для ограничения тока КЗ в распределительной сети 10 кВ, присоединенной к сборным шинам РУ ТЭЦ и представляющей собой сеть промышленного предприятия (рис. 1) с четырьмя распределительными подстанциями, с максимальной нагрузкой по 8,8 МВт и коэффициентом мощности 0,85. Потребители по надежности относятся к 1-й и 2-й категориям с продолжительностью использования максимальной нагрузки Т_мах = 5000 ч. Полное время отключения 1,5 с. Для питания каждой подстанции предусмотрены две кабельные линии, резервирующие друг друга (всего восемь линий). Расстояние от ТЭЦ до распределительных подстанций составляет около 2 км. Сборные шины ТЭЦ разделены выключателем на две секции. Эквивалентное сопротивление системы до этих шин составляет 0,05 Ом. Время отключения линий, присоединенных к шинам подстанций, равно 0,5с. Минимальное сечение кабелей к понижающим трансформаторам и электродвигателям на потребительских подстанциях – 70 мм² (алюминий). Сечение кабелей основных линий от ТЭЦ до подстанций подлежит выбору. Максимальные рабочие токи основных кабельных линий от ТЭЦ в нормальном режиме.

.

Эти же токи в утяжеленном режиме I_утяж составляют 600 А.

Линии к подстанциям могут быть выполнены из двух трехжильных кабелей сечением по 3∙150 мм. Допустимый ток для такой линии в нормальном режиме при прокладке кабелей в земле в одной траншее равен (см. табл. П2.2) [1] 275∙2∙0,9 = 495 А. Допустимый ток в утяжеленном режиме может быть определен из таблицы 19.3 [1]. При этом предшествующая нагрузка кабелей должна быть принята равной 0,5; продолжительность максимальной нагрузки принята равной 6 ч. В этих условиях коэффициент перегрузки равен 1,25 и допустимый ток в линии может быть принят равным 275∙2∙0,9∙1,25 = 619 А > 600 А. Таким образом сечение кабелей определяется нагрузкой в утяжеленном режиме.

Рассмотрим следующие варианты схем присоединения линий к сборным шинам ТЭЦ:

1) с одинарными реакторами с номинальным током 630 А и сопротивлением 0,56 Ом (рис. 1 а);

2) со сдвоенными реакторами с номинальным током 2∙630 А, сопротивлением 0,56 Ом и коэффициентом связи 0,53 (рис. 1 б).

Дальнейшее увеличение номинального тока сдвоенных реакторов до 2∙1600 А для присоединения четырех линий по две на ветвь, как показывает расчет, невозможно, поскольку сопротивление таких реакторов недостаточно, и составляет 0,56 Ом [3].

Определим допустимые значения тока КЗ в распределительной сети и на подстанциях. Ток термической стойкости кабелей сечением 150 мм² при полном времени отключения, к примеру, 1,5 с составляет

.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в точке К2 (рис. 1) принята равной 0,05 с [1].

Ток термической стойкости кабелей сечением 70 мм² при полном времени отклю­чения 0,5 с равен

.

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ при замыкании в точке КЗ принята равной нулю.

На подстанциях, а также в РУ ТЭЦ намечены к установке выключатели типа ВМП-10 с номинальным током отключения 20 кА. Следовательно, параметры реакторов определяются требованием термической стойкости кабелей.

Результирующее полное сопротивление цепи КЗ до точки КЗ следует определять исходя из допустимого значения тока КЗ 9,9 кА. Оно не должно быть меньше

.

Результирующее полное сопротивление до точки К2 из условия допустимого тока 12,05 кА равно

.

Индуктивное сопротивление Х_л кабельной линии из двух кабелей длиной 2 км составляет 0,08∙2/2 = 0,08 Ом; активное сопротивление кабельной линии R_л= 0,2 2/2 = 0,2 Ом.

Сопротивление одинарных и сдвоенных реакторов должно быть в соответствии с расчетным не меньше

.

Сопротивление намеченных к установке реакторов равно 0,56 Ом. Следовательно, они удовлетворяют требованиям.

Определим потери напряжения в нормальном и утяжеленном режимах. В одинарных реакторах в нормальном режиме

Потери напряжения в утяжеленном режиме составляют 2,96%. В сдвоенных реакторах в нормальном режиме

.

Потери напряжения в утяжеленном режиме составляют 1,39%.

Уточним значения токов Iкз и I_K2 применительно к параметрам выбранных реакторов — одинарных и сдвоенных.

Полное сопротивление до точки КЗ

.

Ток КЗ в точке КЗ

.

Полное сопротивление цепи до точки К2 Х_К2 = Х_С+ Х_Р = 0,05 + 0,56 = 0,61Ом, а ток КЗ в точке К2

.

Вывод: при применении сдвоенных реакторов число реакторов уменьшается, что упрощает РУ станции. Токоограничение в обоих вариантах одинаковое. Потери напряжения при установке сдвоенных реакторах приблизительно в 2 раза меньше.

Контрольные вопросы

1. Методы ограничения токов короткого замыкания в электроустановках.

2. Падение напряжения в реакторах одиночном и сдвоенном.

3. Остаточное напряжение на шинах при КЗ за реактором и при КЗ в той же точке при отсутствии реактора.

4. Конструктивное исполнение реакторов и расположение фаз реактора в распределительном устройстве.

5. Какие возможны режимы работы сдвоенных реакторов (СР).

6. Почему при КЗ на одной секции сдвоенного реактора (СР) на другой секции этого CР напряжение повышается и до каких пределов?

7. Что такое номинальное сопротивление одиночного и сдвоенного реакторов?

8. Схема замещения сдвоенного реактора.

9. Существующие типы реакторов, область их применения.

10. Схема включения токоограничивающих реакторов в электрических системах ЭС и ПС.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6