ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ДУГОГАСЯЩИХ РЕАКТОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ОДНОФАЗНЫХ ТОКОВ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены вопросы характеристики дугогасящих реакторов, применяемых для компенсации емкостных токов замыкания на промышленных предприятиях, основные типы и технические данные дугогасящих реакторов, реакторы со ступенчатым регулированием, даны принципиальные схемы реакторов со ступенчатым регулированием.

ABSTRACT

The article deals with the characteristics of arc-suppressing reactors used to compensate for capacitive fault currents in industrial enterprises, the main types and technical data of arc-suppressing reactors, step-controlled reactors, schematic diagrams of step-controlled reactors are given.

Ключевые слова: дугогасящий реактор, компенсированная и изолированная нейтраль, надежность, бесперебойность, гашение дуги, режимы нейтрали, ступенчатое регулирование, принципиальная схема.

Keywords: Arc suppression reactor, compensated and isolated neutral, reliability, uninterrupted operation, arc extinction, neutral modes, step regulation, schematic diagram.

Дугогасящий реактор имеет большое индуктивное и незначительное активное сопротивление. Индуктивность ДГР может регулироваться путем изменения числа включенных витков, изменением величины воздушного зазора сердечника или его подмагничиванием.

Катушка индуктивности как средство гашения заземляющих электрических дуг впервые была предложена В. Петерсеном в Германии в 1916 г. по результатам проведенных им исследований процессов при однофазных замыканиях в электрических сетях [8].

Термин «катушка Петерсена» длительное время был у нас официальным названием ДГР, и лишь в последнем стандарте на электрические реакторы (ГОСТ 18624–2003) он не рекомендуется к применению.

Таблица 1.

Основные характеристики ДГР 

Существует несколько групп ДГР, принципиально мало отличающихся друг от друга: а) пофазно заземляющие реакторы; б) трехфазные ДГР; в) ДГР, включаемые в нейтраль сети. Пофазно заземляющие и трехфазные ДГР тока в практике эксплуатации, как правило, не встречаются. Наибольшее распространение получили ДГР, включаемые в нейтраль сети.

Основные характеристики ДГР (табл. 1), подключаемых к нейтрали сети и различающихся по способам регулирования индуктивности, приведены в [1; 3; 4; 7].

Рисунок 1. Принципиальная схема реактора ЗРОМ (РЗДСОМ)

Рисунок 2. Характеристики  для ЗРОМ–600/10, для ответвлений 3, 4, 5

Общими конструктивными элементами различных типов ДГР являются основная обмотка и магнитная система стрежневого или бронестержневого типа с зазорами. Наличие зазоров в магнитопроводе обеспечивает практическую линейность вольтамперной характеристики реактора при увеличении систем реакторов [3].

Как в нашей стране, так и при заземлении за рубежом в качестве компенсирующих устройств получили широкое распространение ДГР стержневой конструкции с распределенными зазорами в стержнях и со ступенчатым регулированием индуктивности путем ручного переключения ответвлений рабочей обмотки, т.е. переключателем вида ПБВ. В основном это реакторы серии соединения. Они обеспечивают достаточно высокую эффективность компенсации при правильной их настройке и незначительных изменениях проводимостей фаз сети [6; 2]. Под эффективностью компенсации понимается отношение количества самоликвидировавшихся и отключенных персоналом замыканий на землю к общему количеству замыканий. Однако анализ статистики показывает сильную зависимость эффективности компенсации от степени расстройки компенсации. Например, при расстройках сети 0,6; 0,238; 0,1–0,15; 0 коэффициенты эффективности равны соответственно 0,5; 0,7; 0,85; 0,95.

Опыт эксплуатации во многих энергосистемах в нашей страны сетей с компенсацией емкостных токов с применением ДГР серии ЗРОМ показывают, что уровень компенсации не удовлетворяет требованию надежности электроснабжения потребителей из-за неточности настройки [6; 2]. В табл. 1 приведены основные технические данные реактора типа ЗРОМ Московского ПО «Электрозавод».

В условиях динамического развития распределительных электрических сетей у ДГР со ступенчатым регулированием выявили ряд недостатков, которые обусловлены следующими причинами:

1) при ступенчатом регулировании невозможно обеспечить резонансные режимы;

2) для перестройки режима компенсации требуется отключение реактора от сети;

3) при оперативных переключениях в сети персоналу необходимо провести специальные расчеты для выбора оптимальных положений переключателя ДГР;

4) диспетчерский персонал не имеет полной информации о величине емкостной проводимости сети в связи с переключениями в абонентских сетях, электрически связанных с питающими подстанциями;

5) в условиях аварийных переключений дежурный персонал не всегда успевает перестроить режим компенсации, что в ряде случаев усугубляет аварийные повреждения [5].

Кроме того, промышленностью невыпускаются устройства выбора оптимального ДГР. Для этой цели требуется проведение специальных опытов по измерению проводимостей сети. Это связано с дополнительными затратами, снижением надежности электроснабжения и электробезопасности. К современным устройствам компенсации предъявляет ряд новых требований, которые увеличивают эффективность компенсации: а) обязательная настройка реакторов в резонанс с сетью (величина расстройки не должна превышать 5%, так как при больших расстройках сети полностью теряется эффект компенсации и появляется ряд отрицательных явлений, ухудшающих состояние сети [6; 2]; б) возможность дистанционной перестройки параметров реактора подстанции напряжением; в) линейность вольт-амперных и регулировочных характеристик реакторов; г) максимальная добротность и глубина регулирования при наименьших потерях мощности и энергии [7]; д) время регулирования всего диапазона номинального тока не должно превышать 1 с; е) суммарный остаточный ток замыкания на землю, обусловленный расстройкой компенсации, активными потерями и высшими гармониками реактора, не должен превышать 5 А.

Рисунок 3. Принципиальная схема реактора типа ZTC с изменяемым зазором магнитопровода (Чехия)

На характеристике (рис. 2)  токи ответвлений, указанные в скобках, соответствуют величинам токов (по техническим расчетам заводов), в которых насыщение стали магнитопроводов не учитывается.

Рисунок 4. Принципиальная схема управляемого реактора с продольным подмагничиванием магнитопровода

К ДГР, отвечающим перечисленным требованиям и способным дать необходимый эффект, относятся реакторы с плавным изменением индуктивности рабочей обмотки. На рис. 3 представлена принципиальная схема реактора типа ZТС.

Выводы

1. Режимы нейтрали в сетях 6–35 кВ влияют на целый ряд показателей их работы. Они должны быть приведены в соответствие с общими высокими требованиями, предъявляемыми к современному уровню эксплуатации энергетических установок.
2. Этим требованиям уже не удовлетворяет работа сетей с полностью изолированной нейтралью. При дуговых замыканиях на землю возможны 3–40-кратные перенапряжения, опасные для сети. Кратность и возможность длительности существования дуговых замыканий определяется величиной тока замыкания на землю.
3. При небольших емкостных токах замыкания на землю должно широко применяться заземление нейтрали через высокоомное сопротивление, причем создаваемый таким путем активный ток замыкания на землю должен составлять 50–100% емкостного тока.
4. Подавляющее распространение в электрических сетях 6–35 кВ получили реакторы со ступенчатым регулированием типа ЗРОМ и РЗДСОМ, составляющие 80–90% всех ДГР, находящих в эксплуатации.

Список литературы:

1. Беляков Н.Н. Исследования перенапряжений при дуговых замыканиях на землю в сетях 6 и 10 кВ с изолированной нейтралью // Электричество. – 1957. – № 5. – С. 31–37.
2. Гамазин С.И., Жобборов Т.К. Экономическая эффективность применения микро-ЭВМ для настройки ДГР в системах электроснабжения // Тезисы докл. респ. науч.-техн. конф. – Фрунзе, 1989. – С. 46–47.
3. Головчан В.Д., Бурак Н.В. Заземляющие дугогасящие реакторы с плавным регулированием индуктивности // Электротехника. – 1980. – № 7. – С. 21–24.
4. ГОСТ 19470–74. Реакторы масляные заземляющие дугогасящие. – Переиздат, 1979.
5. Дорожко А.И., Липкинд М.С. Реакторы с поперечным подмагничиванием. – М. : Энергия, 1977. – 63 с.
6. Жобборов Т.К. Разработка устройства автоматического управления ДГР с применением микропроцессорной техники // Тезисы респ. науч.-техн. конф. – Ташкент, 1989. – С. 78–79.
7. Режимы нейтрали в электрических распределительных сетях напряжением до 35 кВ // Тез. докл. научно-техн. конф. – Киев, 1980. – 103 с.
8. Petersen W. Erdschlusstrome in Hochspannunglagen. – ETZ, 1916.