Выбор и установка дугогасящих реакторов

 

Выбор мощности и места установки дугогасящих реакторов для компенсации емкостных токов замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью производится с учетом конфигурации сети, возможных делений ее на части, возможных ее аварийных режимов, а также влияний ее линий электропередачи на линии связи и автоблокировочные цепи железных дорог.

Для сети, в которой предполагается использовать режим резонансного заземления нейтрали, прежде всего, определяют максимальный возможный емкостной ток однофазного замыкания на землю . Этот ток обычно определяют без учета емкостной асимметрии по выражениям (2.31) или (2.32), где рассчитывают по (2.13), а емкости фаз сети определяют, как сумму фазных емкостей всех входящих в сеть линий электропередачи:

, (2.51)

где ; соответственно удельные емкостные проводимости фаз сети на землю для участков линий без грозозащитного троса и с грозозащитным тросом (в мкФ/км);

длины участков линий без троса и с тросом (в км);

общее количество линий, участвующих в расчете.

Значения емкостных токов линий могут быть также определены и в соответствии со следующими приближенными формулами:

, (2.52)

где номинальное линейное напряжение сети, кВ;

удельный емкостной ток линии (в А на 1 км длины и 1 кВ линейного напряжения для й линии, А();

длина линий в км,

или

, (2.53)

где коэффициент, равный 350 для воздушных линий и 10 для кабельных, .

Расчетные емкостные токи однофазных замыканий на землю воздушных сетей уточняют, учитывая приближенные значения емкостных проводимостей на землю распределительных устройств и установленного на них электрооборудования, путем увеличения суммарного тока воздушных линий на 10 % (емкостной ток кабельных линий при этом не учитывается):

(2.54)

Полученное должно быть проверено практическим его измерением. Проведение измерений очень важно для уточнения режимов работы дугогасящих реакторов.

Решение о необходимости установки дугогасящих реакторов принимают на основании сопоставления максимального расчетного значения емкостного тока замыкания на землю с нормативно допустимой величиной этого тока для сети соответствующего назначения и конструкции.

Сеть, предназначенная для работы с компенсацией емкостного тока замыкания на землю, должна иметь степень относительной несимметрии менее 0,75 %. Поэтому следующим этапом подготовки решения об установке дугогасящего реактора в нейтрали сети должна быть проверка величины ее степени относительной несимметрии (2.5). Для этого обычно используется выражение (2.6), так как несимметрия, вносимая активными проводимостями (2.7), обычно мала, а неучет коэффициента демпфирования в (2.5) позволяет оценить максимальную возможную величину этого параметра.

Если степень относительной несимметрии превышает допустимую величину , то снижение ее достигается выравниванием емкостных проводимостей фаз сети на землю. Выравнивание осуществляется изменением положения фаз линий на шинах подстанций, вводах линий, опорах, где сделаны ответвления от линий, в пролетах между опорами с различным расположением проводов, а также перераспределением и с помощью дополнительной установки конденсаторов связи и конденсаторов для защиты вращающихся машин от грозовых перенапряжений. При симметрировании должна быть предусмотрена возможность деления сети на части и учтено наличие в сети двухцепных линий электропередачи, так как емкости на землю последних зависят от состояния цепей (выключены обе, одна отключена, одна отключена и заземлена).

Суммарная мощность устанавливаемых дугогасящих реакторов выбирается по величине максимального емкостного тока замыкания на землю:

, (2.55)

где номинальное напряжение сети, в которой подключаются реакторы;

коэффициент 1,25 учитывает ее развитие в ближайшие 5 лет.

Выбор мощности реакторов с большим запасом может привести к неполному их использованию и затруднить установку наиболее целесообразных настроек. Малый запас по мощности может привести к необходимости работы сети в режимах недокомпенсации, при которых возможно появление в сети опасных напряжений смещения нейтрали.

На выбор мощности дугогасящих реакторов и их числа оказывает также влияние возможность установки на них ступеней токов компенсации (ответвлений), обеспечивающих возможно полную компенсацию емкостного тока замыкания на землю в сети при различных возможных конфигурациях сети и отключениях отдельных ее участков и линий. Исходя из соображений гибкости и надежности осуществления компенсации, рекомендуется устанавливать не менее двух реакторов.

Следующим этапом подготовки режима работы сети с резонансно заземленной нейтралью является этап выбора места установки дугогасящих реакторов. Рекомендуется устанавливать их на питающих узловых подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее чем тремя линиями электропередачи. Установка их на тупиковых подстанциях недопустима, так как есть вероятность отключения подстанции с дугогасящим реактором, а также повышается возможность работы трансформаторов с дугогасящим реактором в нейтрали в аварийных неполнофазных режимах, когда напряжение смещения нейтрали сети может достигнуть опасных величин.

На подстанциях реакторы присоединяют к нейтралям питающих трансформаторов (рис. 2.15, а), трансформаторов собственных нужд или нейтралям трансформаторов, специально предназначенных для этой цели (рис. 2.15, б). Для присоединения дугогасящих реакторов на станциях используют нейтрали генераторов (рис. 2.15, в) или нейтрали обмоток генераторного напряжения трансформаторов собственных нужд.

в)

Рис. 2.15. Типовые схемы подключения дугогасящих реакторов к нейтралям

трансформаторов и вращающихся электрических машин:

а) дугогасящие реакторы, подключенные к нейтралям трансформаторов, при работе

одного из трансформаторов подключаются к работающему; б) Т1 не имеет нагрузки, Т2 имеет нагрузку, поэтому он подключается к шинам через выключатель Q;

в) дугогасящий реактор подключен к нейтрали генератора, работающего по схеме блока

 

Присоединение дугогасящих реакторов желательно осуществлять с помощью трансформаторов, имеющих обмотки, соединенные в треугольник. Сопротивление нулевой последовательности таких трансформаторов не велико по сравнению с сопротивлением реактора и мало влияет на его настройку. Не рекомендуется использовать для подключения дугогасящих реакторов трансформаторы с обмотками, соединенными по схеме звезда-звезда, так как их значительное сопротивление нулевой последовательности может затруднить настройку реактора.

С учетом того, что значение нагрузки обычно близко к единице, а активное сопротивление реактора мало, допустимая мощность трансформатора, к которому подключается реактор, может быть определена по выражению:

,

где максимальная мощность нагрузки;

коэффициент допустимой перегрузки трансформатора на время работы сети с однофазным замыканием на землю.

Номинальная мощность трансформатора с обмотками, соединенными в треугольник, должна быть не менее расчетной мощности реактора, если трансформатор предусмотрен непосредственно для подключения реактора, и не менее двухкратной, если трансформатор несет нагрузку. Если по ряду обстоятельств приходится использовать трансформатор с обмотками, соединенными по схеме звезда-звезда, то его мощность должна превышать расчетную мощность реактора не менее чем в 4–5 раз.

После выбора места установки реактора и мощности трансформатора, в нейтраль которого он подключается, определяют действительный ток компенсации:

, (2.56)

где и соответственно расчетные значения сопротивлений трансформатора и реактора;

, (2.57)

где и номинальное напряжения и мощность трансформатора;

его напряжение короткого замыкания;

. (2.58)

Затем, используя уточненное измерениями , определяют коэффициент расстройки компенсации:

. (2.59)

и степень относительного смещения нейтрали сети по (2.49).

Помимо указанных параметров необходимо также определить допустимость степени относительного смещения нетрали сети при аварийном разрыве одной фазы линии электропередачи, имеющей наибольшую длину. Для этого можно также воспользоваться (2.49).

В заключение на основании анализа , и делается вывод о их соответствии требованиям ПТЭ и возможности работы сети с выбранными настройками дугогасящего реактора. В случае, когда рекомендации ПТЭ по какой-либо причине не могут быть удовлетворены, то следует либо перейти на другое ответвление реактора, либо выбрать другой реактор, либо принять какие-либо другие меры.

В приложении 1 приведен пример выбора параметров дугогасящего реактора для компенсации емкостного тока замыкания на землю в сети с емкостным током, равным 12,9 А, питаемой от трансформатора мощностью 16 МВА.