Файл: Условные обозначения и основные термины. Виды схем электроснабжения по назначению Электроустановка.docx

Схемы включения реакторов.

Для ограничения токов КЗ реакторы включают либо на вводах (групповой реактор), либо на отходящих линиях (индивидуальный реактор).

Схема включения реактора на ввозах приведена на рисунке 6.22.


Рисунок 6.22– Ограничение токов КЗ установкой реакторов на вводах
Рассмотрим порядок определения сопротивления реактора.

Пусть ток КЗ превышает номинальный ток отключения выключателя

I_К >I_{ОТКЛ.НОМ}.

Требуется ограничить ток КЗ так, чтобы можно было установить выключатель с номинальным током отключения I_{ОТКЛ.НОМ} (действующее значение периодической составляющей тока отключения).

При этом ток КЗ I_К.ОГР после ограничения не должен превышать значения номинального тока отключения. Для упрощения обычно принимают:

I_К.ОГР =I_{ОТКЛ.НОМ}.

Требуемое сопротивление цепи КЗ для обеспечения I_{по.треб}

.

Обозначим результирующее сопротивление в цепи КЗ до установки реактора Х_1.

Разность полученных значений сопротивлений даст требуемое сопротивление реактора



Далее по каталожным и справочным материалам выбирают тип реактора с ближайшим большим индуктивным сопротивлением.
Недостатки схем на рисунке 6.22 с одиночными реакторами на вводах.

1) Одиночные реакторы на вводах не ограничивают токи подпитки от электродвигателей смежной секции шин при включенном секционном выключателе (рисунок 6.22, б). Например, при КЗ в точках К1 или К3 реактор L2 не ограничивает ток подпитки от электродвигателя Д2.

2) В реакторах имеют место дополнительные потери

мощности ΔР_Р и

напряжения ΔU_Р

как в нормальном режиме, так и в режимах пуска и самозапуска электродвигателей. Особенно опасны повышенные потери напряжения в режимах пуска и самозапуска.

Для ограничения токов КЗ требуются реакторы с большим индуктивным сопротивлением. Однако при этом в реакторе будут значительные потери напряжения, что приведет к снижению напряжения на зажимах пускаемого электродвигателя, что снижает его пусковой момент и затрудняет разгон двигателя. Это может

---

привести как к увеличению времени пуска, так и к срыву самозапуска. Поэтому нецелесообразно устанавливать реактор с большим индуктивным сопротивлением. Это снижает эффективность реакторов и ограничивает область применения одиночных реакторов на вводах.

45 Ограничение токов КЗ сдвоенными токоограничивающими реакторами
Установка сдвоенных реакторами на вводах и секционирование шин РУ-6(10) кВ на четыре секции. Для снижения потерь напряжения в нормальных режимах вместо одиночных реакторов применяются сдвоенные реакторы (рисунок 6.23). По конструкции это обычные реакторы, имеющие ответвление от средней точки. Маркируются они – РБС, где «С» - означает «сдвоенный».



Рисунок 6.23 – Схема сдвоенного реактора

Сдвоенные реакторы имеют два достоинства. Во-первых, они позволяют организовать четыре секции шин в РУ-6(10) кВ и разнести четыре электродвигателя большой мощности по одному на каждую секцию. Схема ЗРУ-6(10) кВ с ограничением токов КЗ с помощью сдвоенных реакторов и секционированием шин 6(10) кВ на четыре секции показано на рисунке 6.24.


Рисунок 6.24 – Схема ЗРУ-6(10) кВ со сдвоенными реакторами
Во-вторых, сопротивление ветвей сдвоенного реактора зависит от направления и величины токов в ветвях. В каталожных данных указывается сопротивление одной ветви реактора Х_В при отсутствии тока в другой ветви.

В нормальном режиме, когда через каждую из ветвей реактора получает питание по одному электродвигателю, токи в ветвях направлены от средней точки в разные стороны и близки по величине.



При этом индуктивное сопротивление каждой из ветвей реактора за счет взаимоиндукции разнонаправленных токов уменьшается в два раза по сравнению с номинальным сопротивлением одной ветви Х_В, указываемым в каталожных данных

---

Х_Р = 0,5Х_В.

Это в два раза снижает потери напряжения в ректоре в рабочих режимах.

При КЗ в сети 6(10) кВ токи в ветвях сдвоенного реактора протекают в одном направлении;



По одной ветви ток протекает от средней точки реактора к шинам (ток КЗ от системы), а по другой ветви – от шин к средней точке реактора (ток подпитки от ЭД) (рисунок 6.23, б).

Если токи в ветвях реактора будут примерно одинаковой величины, то индуктивное сопротивление каждой из ветвей реактора увеличивается примерно в 1,5 раза по сравнению с номинальным сопротивлением ветви Х_В, указываемым в каталожных данных, и

Х_Р = 1,5Х_В.

При этом потери напряжения в нормальном режиме, по сравнению с одиночным реактором, снижаются в два раза, а ток КЗ ограничивается «эффективнее» в 1.5 раза

Таким образом, при нормальном режиме сопротивление каждой из ветвей сдвоенного реактора в два раза меньше номинального сопротивления, а при КЗ на одной из секций шин 6(10) кВ оно по сравнению с рабочим режимом увеличивается в три раза.

Кроме ограничения тока КЗ от энергосистемы сдвоенные реакторы дополнительно ограничивают токи подпитки точки КЗ от СД других секций шин. Ток подпитки от электродвигателей одной секции при КЗ на другой секции протекает через обе ветви реактора. При этом для тока подпитки сопротивление реактора равно сумме сопротивлений обеих ветвей и равно утроенному номинальному сопротивлению одной ветви X_P = 3X_В.

Преимущества сдвоенных реакторов проявляются в полной мере только при равных по величине токах в ветвях. При неравномерной нагрузке секций шин в нормальном режиме и при разных значениях токов в ветвях при самозапуске электродвигателей сопротивления ветвей реактора отличаются от значений, приведенных выше. При этом увеличивается падение напряжения в ветвях реактора в нормальном режиме

---

, а также в режимах пуска и самозапуска. При большой разнице токов в ветвях сдвоенный реактор в значительной мере теряет свои достоинства.

Таким образом реакторы без стального магнитопровода с линейной характеристикой, ограничивают ток КЗ, но в них в нормальном режиме теряются активная и реактивная мощности, а также возникают существенные потери и падение напряжения.
46 Ограничение токов КЗ при установке трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения
Применение трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения. При номинальной мощности трансформаторов 25 МВА и выше для ограничения токов КЗ при равномерной нагрузке секций шин на НПС широко применяются трансформаторы с расщепленной обмоткой низшего напряжения (рисунок 6.25). Это трансформаторы типа ТРДН, буква Р – означает расщепленная обмотка низшего напряжения.



Рисунок 6.25 – Схема ЗРУ-6(10) кВ при трансформаторах с расщепленной обмоткой низшего напряжения
У трансформаторов с расщепленной обмоткой мощность каждой из обмоток низшего напряжения в два раза меньше номинальной мощности трансформатора. При этом сопротивление каждой из обмоток низшего напряжения увеличивается в два раза по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности. Сопротивление трансформатора для сквозных токов КЗ по сравнению с двухобмоточным трансформатором такой же мощности при этом увеличивается примерно в 1,8-1,9 раза.

Также, как и сдвоенные реакторы, трансформаторы с расщепленной обмоткой позволяют организовать четыре секции шин и разнести ЭД большой мощности по одному на каждую из секций. При этом, кроме ограничения тока КЗ от энергосистемы трансформаторы с расщепленной обмоткой дополнительно ограничивают токи подпитки точки КЗ от СД других секций шин. Для тока подпитки сопротивление трансформатора равно сумме сопротивлений обмоток низшего напряжения.X_Т=2X_Н (Х_Н – сопротивление одной обмотки низшего напряжения).

С точки зрения ограничения токов КЗ применение трансформаторов с расщепленными обмотками предпочтительнее токоограничивающих реакторов, так как ограничение токов не зависит от соотношения токов в обмотках

---

. Кроме того, при установке реакторов в помещении необходимо обеспечивать достаточную вентиляцию помещений, не допуская их перегрева. Поэтому реакторы целесообразно применять только в случае недостаточного ограничения токов КЗ с помощью трансформаторов с расщепленными обмотками.

47 Резонансные способы ограничений токов КЗ
Резонансные ограничители тока КЗ.Принцип их действия основан на использовании эффекта резонанса напряжений при работе в нормальном режиме и расстройке резонанса в аварийном режиме.

К ним относятся резонансные реакторы с ферромагнитным сердечником и управляемые реакторы

Схема резонансного ограничителя с ферромагнитным сердечником приведена на рисунке 6.26. Схема содержит два реактора: реактор L1– это реактор с нелинейной характеристикой (со сталью) и L2 токоограничивающий реактор с линейной характеристикой.



Рисунок 6.26 –Ограничитель тока КЗ с насыщающимся реактором
Последовательно включённые реактор L2 и конденсаторная батареи C1, настроенных в резонанс на частоте сети. В нормальном режиме реактор L1 работает на линейном участке характеристики намагничивания. При этом он имеет большое сопротивление и ток нормального режима протекает по цепочке С1- L2. Так как они настроены в резонанс, то падение напряжения на устройстве практически равно нулю.

При КЗ реактор L1 насыщается, сопротивление его резко снижается. При этом ток протекает по пути реактор L1-L2. При этом реактор L2 ограничивает ток КЗ.

В последнее время начинают применяться токоограничивающие устройства на базе силовой электроники. Такое резонансное токоограничивающее устройство на базе силовой электроники представлено на рисунке 6.27.

Рисунок 6.27 – Полупроводниковый резонансный ограничитель тока КЗ
Полупроводниковый токоограничитель состоит из последовательно включённых реактора L2 и конденсаторной батареи C1, настроенных в резонанс на частоте сети. В нормальном режиме тиристорный ключ разомкнут. Падение напряжения на устройстве практически равно нулю. При КЗ тиристорный ключ включается и замыкает конденсаторную батарею С1. При этом реактор L2 ограничивает ток КЗ.

---