Защита сетей 6-35 кВ от перенапряжений - Дугогасящие реакторы

Дугогасящие реакторы являются одним из основных средств успешного гашения дуги токов однофазного замыкания на землю, а следовательно, предотвращения переброски дуги на другие - неповрежденные фазы. Они, кроме того, в значительной степени уменьшают число воздействий перенапряжений на изоляцию при дуговых замыканиях на землю.
Дугогасящие реакторы (ДГР) в целом подразделяются на реакторы со ступенчатой и плавной регулировкой. Электрические характеристики этих реакторов сведены в таблицы 5.7 и 5.8. На сегодняшний день наиболее перспективными являются управляемые подмагничиванием дугогасящие реакторы типа РУ ОМ, производимые Раменским электротехническим заводом “Энергия” [72].
Их технические данные сведены в таблицу 5.9.
Проблема компенсации емкостных токов замыкания на землю в сетях 6-35 кВ, работающих в режиме с незаземленной нейтралью, содержит три вопроса:

1. прогнозирование токов замыкания на землю (Iз);
2. настройка дугогасящих реакторов;
3. выбор мощности трансформаторов для подключения ДГР.

Таблица 5.7
Электрические характеристики ДГР со ступенчатой регулировкой

Примечания: 1) ДГР типа ЗРОМ имеют 5 отпаек, сигнальную обмотку 100-120 В. 2) ДГР типа GEUF - производства Германии, имеют 6 или 9 отпаек, снабжаются встроенными газовыми реле, трансформатором тока и сигнальной обмоткой 110 В.

Таблица 5.8
Электрические характеристики ДГР с плавной регулировкой

Продолжение Таблицы 5.8.

Примечания: 1) ДГР типа РДМР выпускаются ЦРМЗ “Мосэнерго”, ПКР - ЦРМЗ “Донбассэнерго”, ZTC - заводом ENERGOVOD, Чехия. 2) ДГР типа ПКР имеют сигнальную обмотку 100 В, РДМР - сигнальную обмотку 100 В и обмотку управления 220 В. 3) ДГР типа ZTC имеют электропривод, встроенные трансформаторы тока и газовое реле, измерительную обмотку 100 В.

Таблица 5.9
Основные технические данные управляемых подмагничиванием дуто гасящих реакторов типа РУОМ1

1 В кооперации с другими заводами-изготовителями Раменский электротехнический завод “Энергия” изготавливает также управляемые подмагничиванием дугогасящие реакторы 20 и 35 кВ мощностью до 1520 кВА
Вкратце рассмотрим эти вопросы. Величина Iз определяются расчетным путем или непосредственными измерениями в действующих сетях.
Расчет токов замыкания на землю может быть произведен по приближенной формуле

 
где I*Кi - удельный ток замыкания на землю i-ой кабельной линии (см. таблицу 5.10); lКi - протяженность lКi-ой кабельной линии; IВi - удельный ток замыкания на землю i-ой воздушной линии (см. таблицу 5.11); - протяженность i-ой воздушной линии.

Величины Iк (А/км) кабельных сетей 6-35 кВ

Таблица 5.10

Таблица 5.11
Удельные токи Iв (А/км) замыкания на землю для воздушных сетей 6-35 кВ

Однако расчеты, как правило, дают величину емкостного тока меньше действительной на 15-20%. Погрешность возникает из-за ориентировочных длин линий и из-за неучета емкости на землю электрооборудования подстанций. Для получения более точного представления о величине 1з необходимо проводить прямые измерения. Такие измерения проводятся следующими способами:

1. путем глухого однофазного замыкания на землю, причем для выделения активной составляющей тока в цепь вводится ваттметр, и далее определяется его емкостная составляющая;
2. методом “смещения нейтрали”, в котором последовательно с ДГР подключается специальный трансформатор. При появлении земли в сети в момент измерения этот трансформатор шунтируется автоматически магнитным пускателем. При этом ток 1з определяется по формуле

Iз=I0Uф/U0, где I0 - ток через ДГР, U0 - напряжение на нейтрали, Uф- фазное напряжение сети;

1. резонансная методика, в которой во вспомогательную обмотку ДГР подключается посторонняя э.д.с. (рис. 5.17), напряжение на вспомогательной обмотке поддерживается регулятором от 4 до 24 В. Индуктивность ДГР изменяется по отпайкам или плавно. По показаниям амперметра строится кривая тока во вспомогательной обмотке (рис. 5.18). Минимуму 1з соответствует фактический ток замыкания на землю.

Рис. 5.17. Схема измерения 1з: ВО - вспомогательная обмотка ДГР;
РНО - регулятор напряжения 250 В, 0,5 кВА; А - амперметр класса 1,5, 10 А;
V - вольтметр класса 1,5, 7,5 - 60 В; ТР - трансформатор 0,5 кВА, 380/36 В

Рис. 5.18. К определению тока замыкания на землю (Д)

По величине тока 13 из таблиц 5.7 или 5.8 выбирается отечественный или зарубежный ДГР.
При выборе реактора типа РУОМ в комплекте с электронной системой управления САНК (рис. 5.19) величина расчетного тока замыкания на землю 13 должна удовлетворять середине диапазона регулирования тока компенсации из таблицы 5.9.

Рис. 5.19. Схема присоединения реактора типа РУОМ к трехфазной сети

Для подключения ДГР к сети могут быть использованы трансформаторы со схемой соединения звезда/треугольник и с выведенной нейтралью энергохозяйства или специальные трансформаторы без нагрузки и служащие только для подключения ДГР. При выборе мощности трансформатора следует ориентироваться на данные таблицы 5.12. При этом исходят из расчета двухчасового режима работы ДГР.

Таблица 5.12 К выбору мощности трансформатора для подключения ДГР

Здесь, однако, необходимо иметь в виду, что токи нулевой последовательности в обмотках ненагруженного трансформатора, к которому подключается ДГР, распределяются равномерно по фазам. В каждой фазе протекает ток, равный 1/3 тока ДГР. При наличии же силовой нагрузки ток нулевой последовательности в какой-либо из обмоток может совпасть по фазе с током нагрузки, увеличив тем самым общий нагрев трансформатора.
Подключение реактора типа РУ ОМ к трехфазной сети может быть выполнено через трансформатор собственных нужд подстанции, двухобмоточный трансформатор с выведенным контрольным вводом или, как показано на рис. 5.19, через специальное трехфазное устройство со схемой соединения обмоток - неравноплечный зигзаг (ФМЗО). Данное устройство по своему назначению является фильтром присоединения нулевой последовательности (откуда и вытекает его обозначение). Для напряжения прямой и обратной последовательности оно обладает очень высоким сопротивлением, в несколько раз превышающем сопротивление холостого хода двухобмоточного трансформатора аналогичной мощности, а для напряжения нулевой последовательности его сопротивление незначительно. Под серию дугогасящих реакторов типа РУОМ Раменский электротехнический завод “Энергия” освоил производство таких фильтров мощностью 200, 310, 500 и 875 кВА на напряжение 6 и 10 кВ. По расходу материалов они примерно на 40% легче двухобмоточных трансформаторов аналогичного назначения.