支持限流器和消弧電抗器

支持限流器和消弧電抗器限流電抗器旨在限制短路電流,並在電抗器後面發生故障時維持一定水平的母線電壓。

電抗器主要用於 6-10 kV 網絡的變電站,較少用於 35 kV 電壓。電抗器是一個沒有鐵芯的線圈,它的電感電阻不取決於流過的電流。這種電感包含在三相網絡的每一相中。電抗器的感應電阻取決於它的匝數、尺寸、相間的相對位置和它們之間的距離。感應電阻以歐姆為單位測量。

正常情況下,負載電流通過電抗器時,電抗器內的電壓損失不超過1.5-2%。然而,當短路電流流過時,電抗器兩端的電壓降急劇增加。在這種情況下,變電站母線對電抗器的剩餘電壓必須至少為標稱電壓的 70%。這對於維持連接到變電站總線的其他用戶的穩定運行是必要的。電抗器的有功電阻很小,因此電抗器中的有功功率損耗為正常模式下通過電抗器的功率的0.1-0.2%。

在切換點,連接在母線段之間的線性電抗器和分段電抗器之間存在區別。反過來,線性反應器可以是單獨的(圖 1,a)——用於一條線路和組(圖 1,b)——用於多條線路。該設計區分單反應器和雙反應器(圖 1,c)。

電抗器繞組通常由多股絕緣線——銅線或鋁線製成。對於 630 A 及以上的額定電流,電抗器繞組由多個並聯支路組成。在電抗器的製造中,將繞組繞在一個特殊的框架上,然後用混凝土澆注,這樣可以防止短路電流流過時在電動力的作用下匝數發生位移。反應器的混凝土部分塗漆以防止水分滲透。安裝在室外的反應器經過特殊浸漬處理。

限流電抗器接線圖

米。 1、加入限流電抗器方案: a——單線單電抗器; b——組單元電抗器; with — 一組雙反應器

為了將不同相的反應器相互隔離並與接地結構隔離,它們安裝在瓷絕緣體上。

與單反應器一起,雙反應器也得到了應用。與單電抗器不同,雙電抗器每相有兩個繞組(兩條腿)。繞組具有一個匝數方向。電抗器支路是為相同的電流製造的,並且具有相同的電感。電源(通常是變壓器)連接到公共端子,負載連接到分支端子。

在電抗器相的支路之間存在以互感 M 為特徵的電感耦合。在正常模式下,當兩個支路中流動的電流大致相等時,雙電抗器中由於互感引起的電壓損失小於傳統電抗器中的電壓損失相同的電感電阻。這種情況使得可以有效地使用雙反應器作為間歇式反應器。

電抗器其中一個支路發生短路時,該支路中的電流遠高於另一條未損壞支路中的電流。在這種情況下,互感的影響減小,限制短路電流的效果為主要由電抗器支路上的固有感性電阻決定。

在反應堆的運行期間,它們被檢查。在檢查過程中,根據變暗的顏色、指示熱膜、繞組絕緣狀況和匝變形的存在,注意母線與電抗器繞組連接點處的觸點狀況,灰塵的程度和支撐絕緣子及其鋼筋的完整性,混凝土和漆塗層的狀況。

由於電抗器繞組可能重疊和損壞,在網絡短路和過電壓的情況下,混凝土的潤濕及其電阻的降低特別危險。在正常運行條件下,電抗器繞組對地絕緣電阻至少應為 0.1 MΩ。檢查反應堆的冷卻(通風)系統的功能。如果檢測到通風故障,則必須採取措施降低負荷。不允許反應器超載。

消弧反應器。

電氣網絡中最常見的故障之一是電氣裝置的帶電部分接地。在 6-35 kV 網絡中,此類損壞至少佔所有損壞的 75%。關閉時;將中性點隔離的三相電網的其中一相(圖 2)接地,損壞的 C 相相對於地的電壓變為零,而其他兩相 A 和 B 增加1.73倍(至電網電壓)。這可以通過包含在電壓互感器次級繞組中的絕緣監測電壓表進行監測。

具有電容電流補償的三相電網中的相對地故障

米。 2. 具有電容電流補償的三相電網中的相接地故障:電力變壓器的 1 繞組; 2——電壓互感器; 3——消弧電抗器; H——電壓繼電器

流過接地點的損壞C相電流等於A、B相電流的幾何和:

 

式中:Ic——接地故障電流,A; Uf——網絡相電壓,V; ω = 2πf-角頻率,s-1; C0為相對於地的相電容,單位長度線路,μF/km; L為網絡長度,km。

由公式可知,網絡長度越大,接地故障電流值越大。

具有隔離中性點的網絡中相線和地線之間的故障不會干擾用電設備的運行,因為線電壓的對稱性得以保留。在大 IC 電流下,接地故障可能伴隨故障位置出現中斷電弧。這種現象反過來導致網絡中出現高達 (2.2-3.2) Uf 的過電壓。

在網絡中存在弱絕緣的情況下,這種過電壓會導致絕緣擊穿和相間短路。此外,由接地故障引起的電弧的熱電離效應會產生相間故障的風險。

考慮到帶有隔離中性點的網絡中發生接地故障的危險,使用消弧電抗器補償容性接地故障電流。

然而,研究和運行經驗表明,即使容性接地故障電流分別達到 20 和 15 A,建議在 6 kV 和 10 kV 網絡中使用消弧電抗器。

流過消弧電抗器繞組的電流是中性偏壓作用的結果。當一個相位對地短路時,它又發生在中性點。電抗器中的電流是感性的並且針對容性接地故障電流。這樣,電流在接地故障位置得到補償,這有助於電弧的快速熄滅。在這種情況下,天線和電纜網絡可以在相對地故障的情況下長時間運行。

根據消弧電抗器的設計,電感的變化是通過切換繞組分支、改變磁系統中的間隙、用直流電移動鐵芯來完成的。

ZROM 型電抗器適用於 6-35 kV 電壓。這種電抗器的繞組有五個分支。在某些電力系統中,生產消弧電抗器,其電感量通過改變磁系統中的間隙來改變(例如,KDRM 電抗器,電壓為 6-10 kV 的 RZDPOM 型電抗器,容量為 400 -1300千伏安)

RZDPOM(KDRM)型消弧電抗器繞組圖

米。 3、RZDPOM型(KDRM)消弧電抗器繞組方案:A——X——主繞組; a1——x1——控制線圈220V; a2 — x2 — 信號線圈 100 V,1A。

在東德、捷克斯洛伐克和其他國家製造的類似類型的消弧反應器在電網中運行。在結構上,KDRM、RZDPOM 型消弧電抗器由三級磁路和三個繞組組成:電源、控制和信號。繞組圖如圖所示。 3、所有繞組都位於三級磁路的中腳上。

消弧電抗器電路圖

米。 4. 包含消弧電抗器的示意圖

帶有線圈的磁路放置在變壓器油箱中。中桿由一固定兩活動件組成,中間有兩個可調節的氣隙。

在電源線圈中,A端接電源變壓器的中性線端,X端通過電流互感器接地。控制線圈 a1_x1 設計用於連接消弧電抗器 (RNDC) 調節器。

信號線圈 a2-x2 用於連接控制和測量設備。消弧電抗器的調整是使用電力驅動自動完成的。限制磁路運動部件的運動是通過限位開關完成的。消弧電抗器的電路圖如圖 1 所示。

在圖。圖 4a 顯示了一個通用電路,允許您將消弧電抗器連接到任何變壓器。在圖。在圖 4b 中,消弧電抗器各自包含在它們自己的部分中。消弧電抗器的功率根據相關母線段提供的容性網絡接地電流的補償來選擇。

消弧電抗器上裝有隔離開關,用於手動恢復時將其關閉。不能用開關代替隔離開關,因為電網接地時開關誤關斷消弧電抗器,會導致接地點電流增大,電網過電壓,損壞電網。電抗器繞組絕緣,相間短路。

通常,消弧器連接到具有星形-三角形連接方案的變壓器的中性點,儘管還有其他連接方案(在發電機或同步補償器的中性部分)。

在次級繞組中沒有負載並且用於將電弧電抗器連接到它們的中性點的變壓器的功率被選擇為等於消弧電抗器的功率。如果兼用消弧電抗器用變壓器接負載,其功率應選擇消弧電抗器功率的2倍。

消弧反應器設置。理想情況下,可以選擇它以使接地故障電流得到完全補償,即

其中Ic和Ip為電網接地電容電流和消弧電抗器電流的實際值。

消弧電抗器的這種設置稱為諧振(電流的諧振發生在電路中)。

允許使用過度補償調節電抗器

在這種情況下,接地故障電流不應超過 5 A,失諧程度

不超過5%,允許在電纜和架空網絡中配置欠補償消弧電抗器,如果網絡相容量的任何緊急不平衡不會導致出現高於0.7 Uph 的中性偏壓。

在實際網絡中(尤其是在天線網絡中),相電容相對於地面總是不對稱的,這取決於導體在支架上的位置和相耦合電容器的分佈。這種不對稱導致中性線上出現對稱電壓。不平衡電壓不應超過 0.75% Uph。

在中性線中加入消弧電抗器會顯著改變中性線和電網相的電勢。由於網絡中存在不對稱性,中性線偏壓 U0 出現在中性線上。在電網未接地的情況下,中性線偏壓允許長期不高於0.15Uph,1小時不高於0.30Uph。

通過電抗器的諧振調諧,中性點偏壓可以達到與相電壓Uf相當的值。這會使相電壓失真,甚至會產生錯誤的接地信號。在這種情況下,人為地使消弧電抗器跳閘可以降低中性點偏壓。

消弧電抗器的諧振調諧仍然是最佳的。如果採用這樣的設置,中性點偏差電壓大於 0.15 Uph,不平衡電壓大於 0.75 Uph,則必須採取額外措施,通過調換電線和在網絡中重新分配耦合電容器來均衡網絡相位的容量階段。

在運行期間,對消弧電抗器進行檢查:在有固定維護人員的變電站中,每天一次,在沒有維護人員的變電站中——至少每月一次,並在網絡中每次接地故障後檢查。檢查時,注意絕緣子的狀況、清潔度、有無裂紋、缺口、密封狀況和有無漏油情況,以及膨脹水箱中的油位;根據消弧母線的狀態,將其連接到變壓器的中性點和接地迴路。

在沒有自動調節電抗器以抑制電弧諧振的情況下,它的重組是根據調度員的命令進行的,調度員根據不斷變化的網絡配置(根據先前編制的表格)指示變電站切換反應堆的分支。值班人員在確保網絡中沒有接地後,關閉反應堆,在其上安裝必要的分支並用隔離開關將其打開。

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