23 Область применения автотрансформаторов

Автотрансформаторы применяются как для понижения, так и для повышения напряжения. Широкое применение находят также и трехфазные автотрансформаторы. Автотрансформаторы мощностью до 1 кВ·А широко применяются в автоматике и бытовой технике. Более мощные автотрансформаторы используются для понижения напряжения при пуске мощных двигателей переменного тока. Силовые автотрансформаторы большой мощности находят применение для соединения между собой электрических сетей повышенных напряжений с близкими уровнями этих напряжений. Мощность таких автотрансформаторов достигает нескольких сотен мегавольт-ампер.

Силовые автотрансформаторы, как правило, имеют дополнительную обмотку НН (6-35 кВ), соединенную в треугольник. Эта обмотка не имеет электрической связи с основными обмотками автотрансформатора и служит для компенсации третьих гармонических составляющих потоков или потоков нулевой последовательности. Иногда ее используют для электроснабжения местных потребителей.

Все обмотки каждой фазы автотрансформатора (включая и дополнительную обмотку) располагаются на одном стержне в виде концентрических катушек одной высоты, что способствует уменьшению их индуктивных сопротивлений рассеяния. Ближе к стержню располагается обмотка НН.

Эти автотрансформаторы предназначаются для работы в трехфазной группе.

24 Способы ограничения тока короткого замыкания

Методы защиты

Для защиты от короткого замыкания принимают специальные меры:

Ограничивающие ток короткого замыкания:

устанавливают токоограничивающие электрические реакторы

пременяют расспаралеливание электрических цепей т.е. отключение секционных и шиносоединительных выключателей

используют понижающие трансформаторы с расщепленной обмоткой низкого напряжения

используют отключающее оборудование — быстродействуещее коммутационые аппараты с функцией ограничения тока короткого замыкания т.е. плавкие предохранители, автоматические выключатели

Применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи

25 Токоограничивающие реакторы

Реакторы служат для искусственного увеличения сопротивле­ния короткозамкнутой цепи, а следовательно, для ограничения токов КЗ и поддержания необходимого уровня напряжения при повреждениях за реакторами.

Реактор представляет собой индуктивную катушку без сердеч­ника, поэтому его сопротивление не зависит от протекающего тока.

Токоограничивающие реакторы применяются на станциях ти­па ТЭЦ:

а) между секциями ГРУ (секционные реакторы)  реактор LRK на рисунке 7.35,а;

б) для питания местных потребителей от сборных шин ГРУ (линейные LR1 или групповые LR2 реакторы)  рисунок 7.35,а;

в) для питания местных потребителей от блочных ТЭЦ через реактированные отпайки  рисунок 7.35,б.

Токоограничива­ющие реакторы могут устанавливаться в цепях вводов низшего напряжения понижаю­щих трансформаторов на подстанциях.

а  на ТЭЦ, имеющих ГРУ; б  на ТЭЦ блочного типа

Рисунок 7.35  Схемы подключения токоограничивающих реакторов

Витки обмотки изолированы друг от друга, на­мотаны на специальный каркас и укреплены в бетонных колон­нах, которые предотвращают их смещение под действием соб­ственной массы и электродинамических усилий при протекании токов КЗ. От заземленных конструкций, а при вертикальной уста­новке  и от соседних фаз, реакторы изолируются с помощью опорных изоляторов. Бетонные реакторы выпускаются на номи­нальные токи до 4000 А и изготовляются для вертикальной, горизонтальной и ступенчатой уста­новки. При больших номиналь­ных токах в целях снижения по­терь активной мощности в са­мих реакторах они выполняют­ся с искусственным охлаждени­ем (вентиляцией камер).

У сдвоенных реак­торов серии РБС имеется дополнительный вывод от средней точки обмотки. Сред­ний вывод делит обмотку реак­тора на две ветви, намотанные согласно. Обе ветви рассчитыва­ют на одинаковый номинальный ток, величина которого задает­ся в каталоге. Средний вывод обычно подключают к источнику питания и рассчитывают на двой­ной номинальный ток (рисунок 7.37,а).

Индуктивности L ветвей одинаковы, поэтому индуктивное со­противление каждой ветви реактора при отсутствии тока в другой составляет х_в= coL и называется номинальным сопротивлением вет­ви х_НОМ,В (задается в каталоге). Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями (взаим­ной индуктивности М).

а  схема включения; б  нагрузочный режим; в  режим КЗ

Рисунок 7.37  Сдвоенный реактор

Рассмотрим работу сдвоенного реактора в нагрузочном режи­ме (рисунок 7.37,б). В процессе эксплуатации стараются равномерно загрузить обе ветви реактора, тогда I_x = h-1, а сопротивление каж­дой ветви составит

(7.2)

где k_СВ = M/L  коэффициент связи обмоток реактора (обычно сдво­енные реакторы выполняются с k_СВ = 0,4... 0,6).

Если принять k_СВ = 0,5, то в нагрузочном режиме сопротивле­ние каждой ветви реактора уменьшится по сравнению с анало­гичным одинарным реактором и составит

(7.3)

Сдвоенный реактор позволяет уменьшить па­дение напряжения (снизить потери мощности) в каждой ветви реактора в нагрузочном режиме и сократить габаритные размеры распределительного устройства.

Рассмотрим режим КЗ за одной из ветвей реактора (рисунок 7.37,в).

Величина тока КЗ в этом режиме будет определяться индуктивным сопротивлением той ветви реактора, по которой он протекает, т.е.

(7.4)

В режиме КЗ сдвоенный реактор ограничивает ток КЗ так же, как и одинарный реактор с теми же номинальны­ми параметрами.

В настоящее время выпускают сухие одинарные токоограничи-вающие реакторы внутренней установки типа РТОС, рассчитан­ные на U_НОМ= 10 кВ, I_НОМ= 1600, 2500, 4000 А.

Реакторы выбирают в зависимости от места их установки, по номинальному напряжению, току и индуктивному сопротивлению.

Для установки в ГРУ ТЭЦ применяются реакторы внутренней установки, для питания местных потребителей на блочных ТЭЦ и на подстанциях  реакторы наружной установки, если они удов­летворяют всем условиям проверки.

Номинальное напряжение реактора должно соответствовать но­минальному напряжению установки, кВ,

(7.5)

Номинальный ток реактора (или ветви сдвоенного реактора) не должен быть меньше максимального длительного тока нагруз­ки цепи, в которую он включен, А,

(7.6)

где для секционного реактора LRK на ГРУ ТЭЦ (рисунок 7.35, а) ток, А,

(7.7)

для линейных, групповых реакторов на ТЭЦ, реакторов, устанав­ливаемых на ПС (рисунок 7.33, а, б, в), ток, А,

(7.8)

где S_max  максимальная мощность нагрузки, подключенной че­рез реактор, MBА.

По каталогу намечается реактор для заданной цепи, но основ­ным параметром реактора является его индуктивное сопротивле­ние x_hom,LR=L, которое еще предстоит выбрать.

С точки зрения ограничения тока КЗ и поддержания более вы­сокого уровня остаточного напряжения на шинах потребителя, целесообразнее иметь возможно большее сопротивление реакто­ра, но в нагрузочном режиме это приведет к увеличению потерь напряжения и мощности в самом реакторе. Исходя из этого, вы­бор индуктивного сопротивления реактора производится следую­щим образом.

При выборе сопротивления секционного реактора, установ­ленного на ГРУ ТЭЦ, принимают наибольшее значение из ука­занных в каталоге для намеченного типа реактора.

32