Назначение токоограничивающих реакторов.
Максимальный уровень токов к. з. в сетях генераторного напряжения ТЭЦ, и на стороне низкого напряжения подстанций в распределительных сетях ограничивается параметрами электрических аппаратов, токопроводов и термической стойкостью кабелей отходящих линий. При близко расположенных мощных источниках токи кз могут быть очень большими, не позволяющими произвести оптимальный выбор аппаратов и токоведущих частей. Одним из приемлемых мероприятий для уменьшения токов кз в этом случае является применение токоограничивающих реакторов.
Токоограничивающие реакторы служат для искусственного увеличения сопротивления цепи кз, а, следовательно, для ограничения токов кз в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждениях за реакторами.
Основная область применения реакторов—электрические установки напряжением 6—10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используются и в установках 35 кВ.
Реактор представляет собой индуктивную катушку с индуктивностью L, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением xр=ωL.
Возможное расположение реакторов в схемах ТЭЦ и подстанций.
Возможные схемы включения реакторов на ТЭЦ показаны на рис.1. Для мощных и ответственных линий может применяться индивидуальное реактирование (реактор LR1 на рис.1 ). Когда через реактор питается группа линий, его называют групповым (LR2 на рис.1). Реактор, включаемый между секциями К1 и К2 распределительного устройства, называют секционным реактором (LRК на рис.1).
Рис. 1. Возможное расположение токоограничивающих реакторов LR на генераторном напряжении ТЭЦ
|
Рис. 2. Возможное расположение токоограничивающих реакторов LR на стороне низкого напряжения подстанции.
На подстанциях обычно применяют групповое реактирование, как это показано на рис.2.
Конструкции реакторов и способы их монтажа.
Токоограничивающие ректоры выполняются однофазными. С целью ограничения токов кз при всех видах кз их устанавливают во все три фазы. В настоящее время широкое применение получили токоограничивающие бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой марки РБ (рис. 3). Витки обмотки (1) изолированы друг от друга, намотаны на специальный каркас и укреплены в бетонных колоннах (2), которые предотвращают их смещение под действием собственной массы и электродинамических усилий при протекании токов КЗ. От заземленных конструкций, а при вертикальной установке — и от соседних фаз, реакторы изолируются с помощью опорных изоляторов (3). Бетонные реакторы выпускаются на номинальные токи до 4000 А и изготавливаются для вертикальной (рис.4,а), горизонтальной (рис.4,б) и ступенчатой установки (рис.4,а).
Рис. 3..Конструкция бетонного реактора серии РБ.
1 – обмотка реактора; 2 – бетонные колонны; 3 - опорные изоляторы
Рис.4. Способы монтажа реакторов
а – вертикальный монтаж; б – ступенчатый; в – горизонтальный
При больших номинальных токах в целях снижения потерь активной мощности в самих реакторах они выполняются с искусственным охлаждением.
Сдвоенные реакторы
Снижение тока кз и поддержание более высокого уровня остаточного напряжения благоприятно сказывается на потребителях электроэнергии, питающихся от того же источника, что и поврежденная цепь. С учетом этого в режиме кз. целесообразно иметь возможно большее значение индуктивного сопротивления xр.
|
Однако по условиям работы электроустановки в нормальном режиме чрезмерно увеличивать сопротивление реактора нельзя из-за одновременного увеличения потери напряжения в реакторе при протекании рабочего тока, которые уменьшат напряжение на нагрузке. Особенно это заметно при использовании реакторов в качестве групповых и индивидуальных. Потеря напряжения в реакторе с сопротивлением xр при протекании рабочего тока Iраб и заданном значении cosφ нагрузки определяется в процентах к номинальному из выражения:
Δu=√3Iрабxрsinφ 100/Uном;
Допустимая потеря напряжения в реакторе не должна превышать 1,5 – 2%. Потерю напряжения в реакторе в нагрузочном режиме можно снизить до допустимого уровня, если вместо обычных реакторов применить сдвоенные. Например, сдвоенные реакторы серии РБС, у которых имеется дополнительный вывод от средней точки обмотки. Средний вывод делит обмотку реактора на две ветви, намотанные согласно. Обе ветви рассчитывают на одинаковый номинальный ток, величина которого задается в каталоге. Средний вывод обычно подключают со стороны источника питания и рассчитывают на двойной номинальный ток (рис. 5, а).
Индуктивности L ветвей одинаковы, поэтому индуктивное сопротивление каждой ветви реактора при отсутствии тока в другой составляет хв=ω L и называется номинальным сопротивлением ветви хном в. Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями (взаимной индуктивности М ).
|
При эксплуатации стремятся к равномерной загрузке ветвей (I1=I2=I) (рис. 5, б). В нормальном режиме работы установки потеря напряжения в ветви реактора с учетом взаимной индукции ветвей определится как
Δu’=√3(IωL-IωM)sinφ100/Uном=√3IωL(1-kc)sinφ100/Uном,
где kc = M/L — коэффициент связи ветвей реактора.
Если хв = ωL, то индуктивное сопротивление ветви с учетом взаимной индукции x'B=xB(1—kc). Обычно коэффициент связи kc близок к 0,5, тогда х'в = 0,5хв, т. е. потеря напряжения в сдвоенном реакторе вдвое меньше по сравнению с обычным реактором.
При КЗ за одной из ветвей (рис. 5, в) ток в ней значительно превышает ток в неповрежденной ветви. Влияние взаимной индукции мало, и xр=xв, т. е. сопротивление реактора при КЗ вдвое больше, чем в нормальном режиме.
Рис.5. Сдвоенный реактор:
а – схема включения; б – нагрузочный режим; в – режим КЗ.
Параметры реакторов.
Реакторы характеризуются рядом параметров:
-номинальное напряжение Uном
-номинальный ток Iном (номинальный ток ветви для сдвоенного)
-индуктивное сопротивление реактора xр (для сдвоенного сопротивление ветви x и коэффициент связи ветвей k)
-ток динамической стойкости iдин
-ток термической стойкости Iтер и время его протекания tтер.