5 Контрольні запитання

1. Коротко поясніть у чому мета і завдання аналізу конкретних ситуа­цій при оперативному перемиканні?

2. Які вимоги пред’являються до ВРП?

3. Які можливі варіанти ошиновки?

4. Переваги і недоліки ВРП перед ЗРП?

5. В якому оперативному стані може перебувати обладнання ВРП?

6. В чому відмінність між обладнанням, яке знаходиться в резерві і в автоматичному резерві?

7. Що повинно бути записано в бланк перемикань і ким він підписується?

8. Порядок проведення перемикань?

9. Які вмикання і вимикання дозволяється проводиш роз’єднувачем?

10. За якими ознаками визначається дійсне положення вимикання?

11. Які операції і в якій послідовності необхідно провести при вмиканні і вимиканні повітряних кабельних ліній?

12. Операції, необхідні при вмиканні і вимиканні двообмоткових трансформаторів?

13. Як проводиться перевід приєднань з робочої системи шин на резервну за допомогою шиноз’єднувального вимикача?

14. Як проводиться перехід частини приєднань однієї системи шин на іншу?

15. Які необхідно зробити перемикання при виводі обладнання в ремонт?

16. За що несе відповідальність особа, яка видає наряд і виконавець робіт?

Лабораторна робота № 7

Обмеження струмів короткого замикання

Мета: Дослідити рівень обмеження струмів короткого замикання (к.з.) за допомогою струмообмежувального реактора та роздільної роботи шин. Навчитись розраховувати та вибирати тип реактора.

1 Теоретичні положення

В процесі розвитку електроенергетики України зріс рівень струмів к.з. в електроустановках. Підвищення термічної та динамічної стійкості апаратів, для таких випадків створює економічні та технічні труднощі, що себе не оправдують. Тому найбільше поширення знайшли такі способи обмеження струмів к.з.:

• секціонування мережі (використовують на підстанціях, обмеження струмів к.з. 1,5-2 рази);

• струмообмежувальні реактори (одинарні та здвоєні);

• трансформатори із розщепленою обмоткою низької напруги (використовують на електростанціях);

• безінерційні струмообмежувальні пристрої (використовують тільки дуже великих струмах к.з., в склад входить реактор, ємність яка налаштована в резонанс із реактором і дросель із ненасиченим осердям).

Струморобмежувальний реактор - електричний апарат, призначений для обмеження ударного струму короткого замикання. Вмикається послідовно в лінію і працює як індуктивний додатковий опір, при к.з., що зменшує ударний струм, та збільшує стійкість генераторів і системи в цілому.

Застосування

При к.з. струм в електричному колі значно зростає в порівнянні із струмом нормального режиму. У високовольтних мережах струми к.з. можуть досягати таких величин, що підібрати установки, які змогли б витримати електродинамічні зусилля, що виникають у наслідок протікання цих струмів, стає можливо. Для обмеження ударного струму короткого замикання застосовують реактори.

Принцип дії

Реактор - це котушка з постійним індуктивним опором, включена в коло послідовно. У нормальному режимі на реакторі спостерігається спад напруги у розмірі 3-4 %, що цілком допустимо. У разі к.з. більша частина напруги припадає на реактор. Значення максимального ударного струму к.з. розраховується за формулою:

, (7.1)

де I_H - номінальний струм мережі, X_p - індуктивний опір реактора. Відповідно, чим вище буде індуктивний опір, тим менше буде значення максимального ударного струму в мережі. При великих струмах у котушках із сталевими сердечниками відбувається насичення сердечника, що різко знижує реактивність, як наслідок, реактор втрачає свої струмообмежувальні властивості. З цієї причини реактори виконують без сталевих сердечників, не дивлячись на те, що при цьому, для підтримки такого ж значення індуктивності, їх доводиться робити великих розмірів і маси.

Види реакторів

Бетонні реактори набули поширення напругою до 35 кВ. Бетонний реактор являє собою об’єкт з концентрично розташованими витками ізольованого багатожильного дроту, залитого в радіально розташовані бетонні колонки. Бетон випускається з високими механічними властивостями. Всі металеві деталі реактора виготовляються з немагнітних матеріалів. У разі великих струмів застосовують штучне охолодження. Фазні котушки реактора розташовують так, що при зібраному реакторі поля котушок розташовані зустрічно, що необхідно для подолання поздовжніх динамічних зусиль при короткому замиканні.

Масляні реактори застосовуються в мережах з напругою вище 35 кВ. Масляний реактор складається з обмоток мідних провідників, ізольованих кабельним папером, які укладаються на ізоляційні циліндри і заливаються маслом. Масло служить одночасно і ізолюючим і охолоджуючим середовищем. Для зниження нагріву стінок бака застосовують електромагнітні екрани або магнітні шунти. Магнітний шунт - це пакети листової сталі, розташовані усередині бака біля стінок, які створюють штучний магнітопровід з магнітним опором, меншим опором стінок бака, що примушує основний магнітний потік реактора замикатися по ньому, а не через стінки бака.

Для запобігання вибухам, пов'язаним з перегрівом масла в баку, згідно ПУЕ, всі реактори на напругу 500кВ і вище повинні бути обладнані газовим захистом.

Випускаються наступні типи сухих реакторів:

- вертикальні (котушки розташовані вертикально, одна на іншій, і між собою розділені ізоляторами);

- горизонтальні (з горизонтальним розташуванням котушок);

- ступінчасті(кутові) (дві фази розташовано вертикально і одна фаза розташована окремо).

Реактори випускаються на струми від 100А до 6000А і напруги 6 - 20 кВ. Індуктивний опір до 2,5 Ом. Магнітне поле, що створюється сухими реакторами, може привести до нагріву арматури залізобетонних конструкцій і, як наслідок, до руйнування бетону під дією механічних зусиль, що виникають при нагріві.

Вибір реакторів для обмеження струмів КЗ

Реактори служать для обмеження струмів КЗ у потужних електроустановках, що дозволяє застосовувати більш дешеві й легкі вимикачі, зменшувати переріз провідників. Основна область застосування реакторів – електричні мережі напругою 6 і 10 кВ. Рідше такі реактори використовують в установках напругою 35 кВ і при напрузі до 1000 В.

Основними параметрами реакторів є: номінальна напруга, номінальний струм, індуктивний опір, а також струм динамічної стійкості (амплітудне значення), припустимий час термічної стійкості.

Реактори вибирають за номінальною напругою і номінальним струмом:

, (7.2)

, (7.3)

де - відповідно напруга мережі та її максимальний розрахунковий струм, номінальні напруга та струм реактора.

Для шинних (секційних) реакторів:

, (7.4)

де - номінальний струм генератора.

Індуктивний опір реактора (індивідуального, групового, здвоєного чи секційного) вибирають виходячи з умов обмеження струму КЗ до рівня, зумовленого комутаційною здатністю вимикачів, які встановлені в даній мережі. Схема заміщення для визначення опору реактора наведена на рис. 3. З розрахунку струмів к.з. відоме значення періодичної складової I_п.о., яке за допомогою реактора необхідно зменшити. Результуючий опір кола к.з. до місця приєднання реактора можна визначити за виразом:

,Ом. (7.5)

Початкове значення періодичної складової струму за реактором повинне бути рівним струму відключення вимикача . Тому опір кола к.з. до точки К2 за реактором має бути:

,Ом. (7.6)

Рисунок 7.1 - Схема заміщення для визначення опору реактора

Різниця отриманих опорів дасть необхідний опір реактора:

(7.7)

Згідно із каталогом вибирають тип реактора з найближчим більшим значенням і розраховують дійсне значення періодичної складової струму КЗ за реактором.

,Ом. (7.8)

Обраний реактор перевіряють на електродинамічну стійкість;

, (7.9)

де – ударний струм к.з. за реактором та струм динамічної стійкості вибраного реактора.

Перевірку на термічну стійкість проводять за умовою

, (7.10)

де – розрахунковий імпульс квадратичного струму при к.з. за реактором. Коротке замикання за реактором можна вважати віддаленим, тому

, (7.11)

При цьому в значення t_відкл входить час дії релейного захисту відхідних ліній, складає 1–2 с. Необхідно також визначити втрату напруги в реакторі і залишкову напругу на шинах установки (%).

, (7.12)

. (7.13)

і порівняти отримані значення з припустимими

( £ 4¸6%(для секційних-8¸12%),

U_зал ³ 65¸70 % U_ном). (7.14)

Рисунок 7.2 - Встановлення вертикального реактора на підстанції