Supporto di limitatori di corrente e reattori di soppressione dell'arco

I reattori limitatori di corrente sono progettati per limitare le correnti di cortocircuito e mantenere un certo livello di tensione della sbarra collettrice in caso di guasto dietro i reattori.

I reattori sono utilizzati nelle sottostazioni principalmente per reti 6-10 kV, meno spesso per tensione 35 kV. Il reattore è una bobina senza nucleo, la sua resistenza induttiva non dipende dalla corrente che scorre. Tale induttanza è inclusa in ogni fase di una rete trifase. La resistenza induttiva del reattore dipende dal numero delle sue spire, dalla dimensione, dalla posizione relativa delle fasi e dalle distanze tra loro. La resistenza induttiva è misurata in ohm.

In condizioni normali, quando la corrente di carico passa attraverso il reattore, la perdita di tensione nel reattore non supera l'1,5-2%. Tuttavia, quando scorre la corrente di cortocircuito, la caduta di tensione attraverso il reattore aumenta bruscamente. In questo caso, la tensione residua dei bus della sottostazione al reattore deve essere almeno il 70% della tensione nominale.Questo è necessario per mantenere il funzionamento stabile degli altri utenti collegati ai bus di sottostazione. La resistenza attiva del reattore è piccola, quindi la perdita di potenza attiva nel reattore è pari allo 0,1–0,2% della potenza che passa attraverso il reattore in modalità normale.

Al punto di commutazione, viene fatta una distinzione tra reattanze lineari e sezionali collegate tra sezioni di sbarre. A loro volta, i reattori lineari possono essere individuali (Fig. 1, a) - per una linea e gruppo (Fig. 1, b) - per più linee. Il design distingue tra reattori singoli e doppi (Fig. 1, c).

Gli avvolgimenti del reattore sono generalmente realizzati con filo isolato a trefoli: rame o alluminio. Per correnti nominali di 630 A e oltre, l'avvolgimento del reattore è costituito da diversi rami paralleli. Nella fabbricazione del reattore, gli avvolgimenti vengono avvolti su un telaio speciale e poi colati di cemento, che impedisce lo spostamento delle spire sotto l'azione delle forze elettrodinamiche durante il flusso di correnti di cortocircuito. La parte in calcestruzzo del reattore è verniciata per impedire la penetrazione dell'umidità. I reattori installati all'aperto sono sottoposti a un'impregnazione speciale.

Riso. 1. Schemi per l'inclusione di reattori limitatori di corrente: a — singolo reattore singolo per una linea; b - reattore di unità di gruppo; con — doppio reattore di un gruppo

Per isolare i reattori di fasi diverse l'uno dall'altro e dalle strutture messe a terra, sono montati su isolatori in porcellana.

Insieme ai singoli reattori, i doppi reattori hanno trovato applicazione. A differenza dei singoli reattori, i doppi reattori hanno due avvolgimenti (due gambe) per fase. Gli avvolgimenti hanno una direzione delle spire.I rami del reattore sono realizzati per le stesse correnti e hanno la stessa induttanza. Una fonte di alimentazione (solitamente un trasformatore) è collegata al terminale comune e un carico è collegato ai terminali di derivazione.

Tra i rami della fase del reattore vi è un accoppiamento induttivo caratterizzato dalla mutua induttanza M. In modalità normale, quando correnti approssimativamente uguali scorrono in entrambi i rami, la perdita di tensione in un doppio reattore dovuta alla mutua induzione è minore che in un reattore convenzionale con la stessa resistenza di induttanza. Questa circostanza consente di utilizzare efficacemente un doppio reattore come reattore discontinuo.

Con un cortocircuito in uno dei rami del reattore, la corrente in questo ramo diventa molto più alta della corrente nell'altro ramo non danneggiato.In questo caso, l'influenza dell'induzione reciproca diminuisce e l'effetto della limitazione della corrente di cortocircuito è determinato principalmente dalla resistenza induttiva intrinseca sul ramo del reattore.

Durante il funzionamento dei reattori, vengono controllati. Durante l'ispezione, viene prestata attenzione allo stato dei contatti nei punti di connessione dei bus agli avvolgimenti del reattore in base ai colori scuriti, alle pellicole termiche dell'indicatore, allo stato dell'isolamento dell'avvolgimento e alla presenza di deformazione delle spire, al grado di polverosità e all'integrità degli isolanti di supporto e del loro rinforzo, allo stato del rivestimento in calcestruzzo e vernice.

La bagnatura del calcestruzzo e la riduzione della sua resistenza sono particolarmente pericolose in caso di cortocircuito e sovratensione nella rete per possibile sovrapposizione e distruzione degli avvolgimenti del reattore. In condizioni operative normali, la resistenza di isolamento degli avvolgimenti del reattore verso terra dovrebbe essere di almeno 0,1 MΩ.Viene verificata la funzionalità dei sistemi di raffreddamento (ventilazione) dei reattori. Se viene rilevato un malfunzionamento della ventilazione, è necessario adottare misure per ridurre il carico. Il sovraccarico dei reattori non è consentito.

Reattori di soppressione dell'arco.

Uno dei guasti più comuni nella rete elettrica è la messa a terra delle parti sotto tensione di un impianto elettrico. Nelle reti 6-35 kV, questo tipo di danno rappresenta almeno il 75% di tutti i danni. Alla chiusura; a terra di una delle fasi (Fig. 2) di una rete elettrica trifase funzionante con neutro isolato, la tensione della fase C danneggiata rispetto a terra si annulla e le altre due fasi A e B aumentano di 1,73 volte (fino alla tensione di rete). Questo può essere monitorato dai voltmetri di monitoraggio dell'isolamento inclusi nell'avvolgimento secondario del trasformatore di tensione.

Riso. 2. Guasto fase-terra in una rete elettrica trifase con compensazione delle correnti capacitive: 1 avvolgimento di un trasformatore di potenza; 2 - trasformatore di tensione; 3 - reattore di soppressione dell'arco; H — relè di tensione

La corrente della fase danneggiata C che scorre attraverso il punto di messa a terra è uguale alla somma geometrica delle correnti delle fasi A e B:

dove: Ic — corrente di guasto a terra, A; Uf — tensione di fase della rete, V; ω = 2πf-frequenza angolare, s-1; C0 è la capacità di fase rispetto al suolo, per unità di lunghezza della linea, μF / km; L è la lunghezza della rete, km.

Dalla formula si evince che maggiore è la lunghezza della rete, maggiore è il valore della corrente di guasto a terra.

Un guasto tra fase e terra in una rete con neutro isolato non disturba il funzionamento delle utenze, poiché viene preservata la simmetria delle tensioni di rete.A grandi correnti IC, i guasti a terra possono essere accompagnati dalla comparsa di un arco di interruzione nella posizione del guasto. Questo fenomeno, a sua volta, porta al fatto che nella rete compaiono sovratensioni fino a (2,2-3,2) Uf.

In presenza di isolamento indebolito nella rete, tali sovratensioni possono causare interruzioni dell'isolamento e cortocircuito fase-fase. Inoltre, l'effetto termoionizzatore di un arco elettrico derivante da un guasto a terra crea un rischio di guasti tra fasi.

Tenendo conto del pericolo di guasti a terra in una rete con neutro isolato, viene utilizzata la compensazione della corrente di guasto a terra capacitiva mediante induttanze di soppressione dell'arco.

Tuttavia, la ricerca e l'esperienza operativa mostrano che è consigliabile utilizzare reattori di soppressione dell'arco in reti da 6 e 10 kV anche con correnti di guasto a terra capacitive che raggiungono rispettivamente 20 e 15 A.

La corrente che fluisce attraverso l'avvolgimento del reattore di soppressione dell'arco nasce come risultato dell'azione della tensione di polarizzazione neutra. A sua volta, si verifica a neutro quando una fase è in cortocircuito a terra. La corrente nel reattore è induttiva e diretta contro la corrente di guasto a terra capacitiva. In questo modo la corrente viene compensata nel punto del guasto a terra, contribuendo alla rapida estinzione dell'arco. In tali condizioni, le reti aeree e via cavo possono funzionare a lungo con un guasto fase-terra.

La modifica dell'induttanza, a seconda del design del reattore di soppressione dell'arco, viene eseguita commutando i rami dell'avvolgimento, modificando lo spazio nel sistema magnetico, spostando il nucleo con corrente continua.

I reattori del tipo ZROM sono prodotti per tensione 6-35 kV.L'avvolgimento di un tale reattore ha cinque rami. In alcuni sistemi di alimentazione vengono prodotti reattori di soppressione dell'arco, la cui induttanza viene modificata modificando lo spazio nel sistema magnetico (ad esempio, reattori del tipo KDRM, RZDPOM per tensione 6-10 kV, con una capacità di 400 -1300 kVA)

Riso. 3. Schema degli avvolgimenti di un reattore di soppressione dell'arco del tipo RZDPOM (KDRM): A - X - avvolgimento principale; a1 — x1 — bobina di controllo 220 V; a2 — x2 — bobina di segnale 100 V, 1A.

I reattori di soppressione dell'arco di tipo simile, fabbricati nella RDT, in Cecoslovacchia e in altri paesi, operano nelle reti elettriche. Strutturalmente, i reattori di soppressione dell'arco dei tipi KDRM, RZDPOM sono costituiti da un circuito magnetico a tre stadi e tre avvolgimenti: alimentazione, controllo e segnale. Il diagramma di avvolgimento è mostrato in fig. 3. Tutti gli avvolgimenti si trovano sulla gamba centrale del circuito magnetico a tre stadi.

Riso. 4. Schemi per l'inclusione dei reattori di soppressione dell'arco

Il circuito magnetico con bobine è posto in un serbatoio di olio per trasformatori. L'asta centrale è composta da una parte fissa e due parti mobili, tra le quali si formano due traferri regolabili.

Nella bobina di potenza, il terminale A è collegato al terminale neutro del trasformatore di potenza, il terminale X è collegato a terra attraverso il trasformatore di corrente. La bobina di controllo a1 — x1 è progettata per collegare un regolatore del reattore di soppressione dell'arco (RNDC).

La bobina di segnale a2-x2 viene utilizzata per il collegamento di dispositivi di controllo e misurazione. La regolazione del reattore di soppressione dell'arco viene eseguita automaticamente utilizzando un azionamento elettrico. La limitazione del movimento delle parti mobili del circuito magnetico viene effettuata mediante finecorsa.Gli schemi elettrici per i reattori di soppressione dell'arco sono mostrati in fig.

Nella fig. 4a mostra un circuito universale che consente di collegare i reattori di soppressione dell'arco a qualsiasi trasformatore. Nella fig. 4b, i reattori di soppressione dell'arco sono inclusi ciascuno nella propria sezione. La potenza dell'induttanza di soppressione dell'arco viene scelta in base alla compensazione della corrente capacitiva di terra della rete fornita dalla relativa sezione di sbarra.

Sul reattore di soppressione dell'arco è installato un sezionatore per spegnerlo durante il ripristino manuale. È inaccettabile utilizzare un interruttore invece di un sezionatore, poiché l'arresto errato del reattore di soppressione dell'arco da parte di un interruttore durante la messa a terra nella rete comporterà un aumento della corrente nel punto di messa a terra, sovratensione nella rete, danni al isolamento dell'avvolgimento del reattore, cortocircuito di fase.

Di norma, i soppressori d'arco sono collegati ai neutri dei trasformatori che hanno uno schema di connessione stella-triangolo, sebbene esistano altri schemi di connessione (nella parte neutra dei generatori o dei compensatori sincroni).

La potenza dei trasformatori che non hanno carico nell'avvolgimento secondario e sono utilizzati per collegare i reattori ad arco al loro neutro è scelta uguale alla potenza del reattore di soppressione dell'arco. Se si utilizza anche il trasformatore per il reattore di soppressione dell'arco per collegare il carico ad esso, la sua potenza dovrebbe essere selezionata 2 volte la potenza del reattore di soppressione dell'arco.

Installazione del reattore di soppressione dell'arco.Idealmente, può essere scelto in modo che la corrente di guasto a terra sia completamente compensata, cioè

dove Ic e Ip sono i valori effettivi delle correnti capacitive di messa a terra della rete e della corrente del reattore di soppressione dell'arco.

Questa impostazione del reattore di soppressione dell'arco è chiamata risonante (la risonanza delle correnti si verifica nel circuito).

La regolazione del reattore con sovracompensazione è consentita quando

In questo caso, la corrente di guasto a terra non deve superare i 5 A e il grado di scordatura

non supera il 5% È consentito configurare reattori di soppressione dell'arco sottocompensati nelle reti in cavo e aeree, se eventuali squilibri di emergenza nelle capacità di fase della rete non comportano la comparsa di una tensione di polarizzazione del neutro superiore a 0,7 Uph .

In una rete reale (soprattutto nelle reti aeree) c'è sempre un'asimmetria della capacità di fase rispetto a terra, in funzione della posizione dei conduttori sui supporti e della distribuzione dei condensatori di accoppiamento delle fasi. Questa asimmetria fa apparire una tensione simmetrica sul neutro. La tensione di squilibrio non deve superare lo 0,75% Uph.

L'inclusione di un reattore di soppressione dell'arco nel neutro modifica in modo significativo i potenziali del neutro e delle fasi di rete. Una tensione di polarizzazione neutra U0 appare sul neutro a causa della presenza di asimmetria nella rete. In assenza di messa a terra nella rete, la tensione di deviazione del neutro è consentita non superiore a 0,15 Uph per lungo tempo e 0,30 Uph per 1 ora.

Con la sintonia risonante del reattore, la tensione di polarizzazione del neutro può raggiungere valori paragonabili alla tensione di fase Uf.Ciò distorcerà le tensioni di fase e genererà persino un falso segnale di terra. In tali casi, l'attivazione artificiale del reattore di soppressione dell'arco consente di ridurre la tensione di polarizzazione del neutro.

La messa a punto risonante del reattore di soppressione dell'arco è ancora ottimale. E se con tale impostazione la tensione di deviazione del neutro è maggiore di 0,15 Uph e la tensione di squilibrio è maggiore di 0,75 Uph, è necessario adottare ulteriori misure per equalizzare la capacità delle fasi di rete trasponendo i fili e ridistribuendo i condensatori di accoppiamento attraverso la rete fasi.

Durante il funzionamento, i reattori di soppressione dell'arco vengono controllati: nelle sottostazioni con personale di manutenzione permanente una volta al giorno, nelle sottostazioni senza personale di manutenzione — almeno una volta al mese e dopo ogni guasto a terra nella rete. Durante l'esame prestare attenzione allo stato degli isolatori, alla loro pulizia, all'assenza di crepe, scheggiature, allo stato delle guarnizioni e all'assenza di perdite d'olio, nonché al livello dell'olio nel vaso di espansione; sullo stato del bus spegniarco, collegandolo al centro stella del trasformatore e all'anello di terra.

In assenza di regolazione automatica del reattore per sopprimere l'arco alla risonanza, la sua ristrutturazione viene eseguita per ordine del dispatcher, il quale, a seconda della modifica della configurazione della rete (secondo una tabella precedentemente compilata), incarica la sottostazione di commutare il ramo al reattore.L'ufficiale di turno, dopo essersi accertato che non vi sia messa a terra nella rete, spegne il reattore, vi installa il ramo necessario e lo accende con un sezionatore.