1.3.2 Трехфазные сети с резонансно-заземленными нейтралями
Для компенсации емкостного тока на землю IC в нейтраль генераторов или трансформаторов включают дугогасящие реакторы (ДГР), индуктивное сопротивление которых соответствует емкостному сопротивлению сети: ωL = 1/ЗωС. При замыкании фазы на землю в месте повреждения протекают токи IL и IC, сдвинутые на 180° друг относительно друга (рис. 1.17), следовательно, результирующий ток (IL - Ic) будет недостаточен для поддержания дуги, и она не возникнет. Изоляция не будет подвергаться опасным перенапряжениям, приводящим к КЗ и отключению линий.
Настроить ДГР можно в резонанс (когда IL= IC), в режим недокомпенсации (когда IL< IC) и в режим перекомпенсации (когда IL> IC). Желательна настройка в резонанс.
В процессе эксплуатации сети часть линий может быть отключена, тогда емкость сети уменьшается, и первоначальная настройка ДГР нарушается. Чтобы сохранить настройку, необходимо регулировать индуктивное сопротивление ДГР.
Замыкание на землю в трехфазной сети с резонансно-заземленной нейтралью
а) замыкание на землю фазы C; б) векторная диаграмма (упрощенная) для поврежденной фазы С
Рис.1.17.
Конструктивно ДГР (Рис. 1.18) напоминает трансформатор: в бак, заполненный маслом, помещается магнитная система с обмоткой. Регулирование индуктивного сопротивления осуществляется:
изменением числа витков обмотки, тип РЗДСОМ — реактор заземляющий, дугогасящий, со ступенчатым регулированием, однофазный, масляный (после отключения от сети) (Рис. 1.18, а);
изменением магнитного сопротивления путем изменения ве личины воздушных зазоров в магнитопроводе (реактор плунжерного типа);
применением подмагничивания магнитопровода постоянным током, тип РЗДПОМ — реактор заземляющий, дугогасящий, с плавным регулированием, однофазный, масляный. (Рис. 1.18, б)
Устройство дугогасящих катушек (заземляющих реакторов)
а — типа РЗДСОМ; б — типа РЗДПОМ.
Рис. 1.18.
Дугогасящие катушки должны устанавливаться на узловых питающих подстанциях, связанных с компенсируемой сетью не менее чем тремя линиями. При компенсации сетей генераторного напряжения катушки располагают обычно вблизи генераторов. Наиболее характерные способы присоединения дугогасящих катушек показаны на рис. 1-19.
Размещение дугогасящих катушек в сети
Рис. 1-19.
Анализ работы этих устройств показал, что их использование не дает значительного эффекта. Это связано с тем, что существующие электрические сети имеют сложную структуру и снабжены автоматикой, поэтому трудно обеспечивать заданную настройку, близкую к резонансной с 5%-й перекомпенсацией. Кроме того, предварительно настроенные ДГР могут привести к возникновению перенапряжений:
а) при кратковременных несимметриях в нормальных режимах работы электрической сети;
б) при замыканиях на землю (из-за резонансных явлений в сети).
Альтернативными устройствами существующим типам ДГР являются управляемые дугогасящие реакторы. В настоящее время на Раменском электротехническом заводе "Энергия" серийно выпускаются дугогасящие реакторы серии РОУМ, управляемые подмагничиванием с помощью встроенных в бак реактора тиристоров(Рис.1.20)
Автоматически регулируемый дугогасящий реактор РУОМ
Рис.1.20
Управление реактором осуществляется системой автоматической настройки САНК, которая определяет ожидаемую величину емкостного тока замыкания на землю и вырабатывает командный сигнал, поступающий в полупроводниковый преобразователь РУОМ. Процесс настройки полностью автоматический, и при возникновении замыканий на землю реактор переключается в режим компенсации без участия эксплуатирующего персонала.
Реактор подключается к трехфазной сети через трансформатор собственных нужд, имеющий выведенную нейтраль, или через специальный заземляющий трехфазный реактор (трансформатор без вторичной обмотки) со схемой соединения обмоток в зигзаг (фильтр заземляющий нулевой последовательности типа ФМЗО), к нейтрали которого присоединен ограничитель перенапряжения ОПН.
Реакторы данного типа обладают двумя важными особенностями:
Встроенный в бак реактора преобразователь с тиристорами самоподмагничивания и нелинейными элементами выполняет функцию своеобразного ограничителя перенапряжения, что резко снижает число однофазных замыканий на землю;
Реализованный в РУОМ принцип самоподмагничивания обеспечивает два различных режима работы до и после возникновения однофазного замыкания на землю.
В нормальных режимах сети реактор РУОМ ненасыщен (нет подмагничивания реактора), его индуктивное сопротивление существенно выше требуемого в режиме компенсации, что исключает возможность резонансных перенапряжений в нейтрали.
При возникновении замыкания на землю система управления РУОМ обеспечивает уровень самоподмагничивания реактора, соответствующий его точной настройке в резонанс с емкостной проводимостью сети, что приводит к полной компенсации тока замыкания на землю.
Выбор дугогасящих реакторов производится в следующем порядке:
1) определяют суммарную мощность реакторов из условия пол ной компенсации:
|
(1.22) |
где n — коэффициент, учитывающий развитие сети; можно принять n = 1,25; Iс — полный ток замыкания на землю, А; Uф — фазное напряжение сети, кВ;
2) определяют число реакторов. Если IС> 50А, то для надежности применяют не менее двух реакторов;
3) выбирают место подключения реакторов. Рекомендуется устанавливать реакторы на узловых подстанциях. В сетях генераторного напряжения ДГР устанавливают, как правило, на станциях;
4) выбирают мощности трансформаторов для подсоединения ДГР.
Номинальная мощность трансформатора должна быть не менее расчетной мощности реактора SТ > QДГР. Если используется трансформатор собственных нужд станции или подстанции, то надо учесть максимальную мощность нагрузки Smax и допустимость перегрузки трансформатора на время работы сети с заземленной фазой:
|
(1.23) |
Для присоединения ДГР рекомендуется использовать транс форматоры, обмотки которых соединены по схеме звезда — треугольник, так как при схеме звезда — звезда индуктивное сопротивление трансформаторов при однофазных замыканиях на землю в 10 раз больше, чем при междуфазных, что затрудняет на стройку ДГР.
Достоинство компенсированных сетей состоит в том, что перенапряжения, возникающие при дуговых замыканиях на землю, ограничиваются до 2,6Uф (в сетях с изолированной нейтралью — до 3,2Uф). Работа в режиме заземленной фазы ограничивается так же, как в сетях с изолированной нейтралью.