Obsługa ograniczników prądu i dławików gaszących łuk

Dławiki ograniczające prąd mają na celu ograniczenie prądów zwarciowych i utrzymanie określonego poziomu napięcia szyn zbiorczych w przypadku zwarcia za dławikami.

Dławiki stosowane są w stacjach elektroenergetycznych głównie dla sieci 6-10 kV, rzadziej dla napięcia 35 kV. Reaktor jest cewką bez rdzenia, jego rezystancja indukcyjna nie zależy od przepływającego prądu. Taka indukcyjność jest zawarta w każdej fazie sieci trójfazowej. Rezystancja indukcyjna dławika zależy od liczby jego zwojów, wielkości, względnego położenia faz i odległości między nimi. Rezystancję indukcyjną mierzy się w omach.

W normalnych warunkach, gdy prąd obciążenia przepływa przez dławik, spadek napięcia w dławiku nie przekracza 1,5-2%. Jednak gdy płynie prąd zwarciowy, spadek napięcia na dławiku gwałtownie wzrasta. W takim przypadku napięcie szczątkowe szyn podstacji do dławika musi wynosić co najmniej 70% napięcia znamionowego.Jest to niezbędne do utrzymania stabilnej pracy pozostałych użytkowników podłączonych do magistrali podstacji. Rezystancja czynna dławika jest niewielka, dlatego strata mocy czynnej w dławiku wynosi 0,1–0,2% mocy przechodzącej przez dławik w trybie normalnym.

W punkcie przełączania rozróżnia się dławiki liniowe i sekcyjne połączone między sekcjami szyn zbiorczych. Z kolei dławiki liniowe mogą być pojedyncze (ryc. 1, a) — dla jednej linii i grupy (ryc. 1, b) — dla kilku linii. W projekcie rozróżnia się reaktory pojedyncze i podwójne (ryc. 1, c).

Uzwojenia reaktora są zwykle wykonane z izolowanego drutu wielodrutowego — miedzianego lub aluminiowego. Dla prądów znamionowych 630 A i większych uzwojenie dławika składa się z kilku równoległych gałęzi. Podczas produkcji reaktora uzwojenia są nawijane na specjalną ramę, a następnie zalewane betonem, co zapobiega przemieszczaniu się zwojów pod działaniem sił elektrodynamicznych podczas przepływu prądów zwarciowych. Betonowa część reaktora jest malowana, aby zapobiec przenikaniu wilgoci. Reaktory instalowane na zewnątrz poddawane są specjalnej impregnacji.

Ryż. 1. Schematy włączenia dławików ograniczających prąd: a — indywidualny pojedynczy dławik dla jednej linii; b — reaktor jednostki grupowej; z — podwójnym reaktorem grupy

Aby odizolować reaktory różnych faz od siebie i od uziemionych konstrukcji, montuje się je na izolatorach porcelanowych.

Obok reaktorów pojedynczych zastosowanie znalazły reaktory podwójne. W przeciwieństwie do pojedynczych dławików, podwójne dławiki mają dwa uzwojenia (dwie nogi) na fazę. Uzwojenia mają jeden kierunek zwojów.Gałęzie reaktora są wykonane dla tych samych prądów i mają taką samą indukcyjność. Źródło zasilania (zwykle transformator) jest podłączone do wspólnego zacisku, a obciążenie jest podłączone do zacisków rozgałęźnych.

Pomiędzy gałęziami fazy reaktora występuje sprzężenie indukcyjne charakteryzujące się indukcyjnością wzajemną M. W trybie normalnym, gdy w obu gałęziach płyną w przybliżeniu równe prądy, strata napięcia w dławiku podwójnym na skutek wzajemnej indukcji jest mniejsza niż w konwencjonalnym dławiku z ta sama rezystancja indukcyjna. Ta okoliczność umożliwia efektywne wykorzystanie podwójnego reaktora jako reaktora okresowego.

W przypadku zwarcia w jednej gałęzi dławika prąd w tej gałęzi staje się znacznie większy niż w drugiej nieuszkodzonej gałęzi.W takim przypadku zmniejsza się wpływ wzajemnej indukcji i efekt ograniczenia prądu zwarciowego jest zależy głównie od wrodzonej rezystancji indukcyjnej na gałęzi reaktora.

Podczas pracy reaktorów są one sprawdzane. Podczas oględzin zwraca się uwagę na stan styków w punktach łączenia szyn z uzwojeniami dławików wg przyciemnionych kolorów, folie termiczne wskaźnika, stan izolacji uzwojeń oraz obecność odkształceń zwojów, od stopnia zapylenia i integralności izolatorów wsporczych i ich zbrojenia, od stanu betonu i powłoki lakierniczej.

Zamoczenie betonu i obniżenie jego rezystancji są szczególnie niebezpieczne w przypadku zwarć i przepięć w sieci ze względu na możliwe zachodzenie na siebie i zniszczenie uzwojeń dławika. W normalnych warunkach pracy rezystancja izolacji uzwojeń dławika względem ziemi powinna wynosić co najmniej 0,1 MΩ.Sprawdzana jest funkcjonalność systemów chłodzenia (wentylacji) reaktorów. W przypadku wykrycia usterki wentylacji należy podjąć działania w celu zmniejszenia obciążenia. Niedopuszczalne jest przeciążanie reaktorów.

Reaktory tłumiące łuk.

Jedną z najczęstszych usterek w sieci elektrycznej jest uziemienie części instalacji elektrycznej pod napięciem. W sieciach 6-35 kV tego typu uszkodzenia stanowią co najmniej 75% wszystkich uszkodzeń. przy zamknięciu; do masy jednej z faz (rys. 2) trójfazowej sieci elektrycznej pracującej z izolowanym punktem neutralnym, napięcie uszkodzonej fazy C względem ziemi wynosi zero, a pozostałe dwie fazy A i B rosną o 1,73 razy (do napięcia sieciowego). Można to monitorować za pomocą woltomierzy monitorujących stan izolacji, znajdujących się w uzwojeniu wtórnym przekładnika napięciowego.

Ryż. 2. Zwarcie faza-ziemia w trójfazowej sieci elektrycznej z kompensacją prądów pojemnościowych: 1-uzwojenie transformatora mocy; 2 — przekładnik napięciowy; 3 — dławik gaszący łuk; H — przekaźnik napięciowy

Prąd uszkodzonej fazy C płynący przez punkt uziemienia jest równy sumie geometrycznej prądów faz A i B:

gdzie: Ic — prąd zwarcia doziemnego, A; Uf — napięcie fazowe sieci, V; ω = 2πf-częstotliwość kątowa, s-1; C0 to pojemność fazowa względem ziemi na jednostkę długości linii, μF / km; L to długość sieci, km.

Ze wzoru widać, że im większa długość sieci, tym większa wartość prądu ziemnozwarciowego.

Zwarcie między fazą a ziemią w sieci z izolowanym punktem neutralnym nie zakłóca pracy odbiorników, ponieważ zachowana jest symetria napięć liniowych.Przy dużych prądach IC zwarciom doziemnym może towarzyszyć pojawienie się łuku przerywającego w miejscu zwarcia. Zjawisko to z kolei prowadzi do tego, że w sieci pojawiają się przepięcia do (2,2-3,2) Uf.

W przypadku osłabienia izolacji w sieci takie przepięcia mogą spowodować przebicie izolacji i zwarcie międzyfazowe. Ponadto termiczny efekt jonizujący łuku elektrycznego powstałego w wyniku zwarcia doziemnego stwarza ryzyko zwarć międzyfazowych.

Biorąc pod uwagę niebezpieczeństwo wystąpienia zwarć doziemnych w sieci z izolowanym punktem neutralnym, stosuje się kompensację pojemnościowego prądu ziemnozwarciowego za pomocą dławików gaszących.

Z badań i doświadczeń eksploatacyjnych wynika jednak, że celowe jest stosowanie dławików łukowych w sieciach 6 i 10 kV nawet przy pojemnościowych prądach ziemnozwarciowych sięgających odpowiednio 20 i 15 A.

Prąd płynący przez uzwojenie dławika gaszącego powstaje w wyniku działania napięcia polaryzacji przewodu neutralnego. To z kolei występuje w stanie neutralnym, gdy faza jest zwarta do masy. Prąd w dławiku jest indukcyjny i skierowany przeciwko pojemnościowemu prądowi ziemnozwarciowemu. W ten sposób następuje kompensacja prądu w miejscu zwarcia doziemnego, co przyczynia się do szybkiego wygaszenia łuku. W takich warunkach sieci napowietrzne i kablowe mogą działać przez długi czas z doziemieniem.

Zmiana indukcyjności, w zależności od konstrukcji dławika gaszącego, odbywa się poprzez przełączenie gałęzi uzwojenia, zmianę szczeliny w układzie magnetycznym, przesunięcie rdzenia prądem stałym.

Dławiki typu ZROM produkowane są na napięcie 6-35 kV.Uzwojenie takiego reaktora ma pięć rozgałęzień. W niektórych systemach elektroenergetycznych produkowane są dławiki gaszące łuk, których indukcyjność zmienia się poprzez zmianę szczeliny w układzie magnetycznym (np. kVA)

Ryż. 3. Schemat uzwojeń dławika gaszenia łuku typu RZDPOM (KDRM): A — X — uzwojenie główne; a1 — x1 — cewka sterująca 220 V; a2 — x2 — cewka sygnalizacyjna 100 V, 1 A.

W sieciach elektroenergetycznych pracują dławiki łukowe podobnego typu, produkowane w NRD, Czechosłowacji i innych krajach. Strukturalnie dławiki łukowe typu KDRM, RZDPOM składają się z trójstopniowego obwodu magnetycznego oraz trzech uzwojeń: zasilającego, sterującego i sygnalizacyjnego. Schemat uzwojenia pokazano na ryc. 3. Wszystkie uzwojenia znajdują się na środkowej odnodze trójstopniowego obwodu magnetycznego.

Ryż. 4. Schematy włączenia dławików gaszących łuk

Obwód magnetyczny wraz z cewkami umieszczony jest w zbiorniku oleju transformatorowego. Pręt środkowy składa się z jednej części stałej i dwóch ruchomych, pomiędzy którymi tworzą się dwie regulowane szczeliny powietrzne.

W cewce zasilającej zacisk A jest podłączony do zacisku neutralnego transformatora mocy, zacisk X jest uziemiony przez przekładnik prądowy. Cewka sterująca a1 — x1 jest przeznaczona do podłączenia regulatora dławika tłumiącego łuk (RNDC).

Cewka sygnalizacyjna a2-x2 służy do podłączenia do niej urządzeń kontrolno-pomiarowych. Regulacja dławika gaszenia łuku odbywa się automatycznie za pomocą napędu elektrycznego. Ograniczenie ruchu ruchomych części obwodu magnetycznego odbywa się za pomocą wyłączników krańcowych.Schematy obwodów dławików gaszących pokazano na ryc.

na ryc. 4a przedstawia uniwersalny obwód, który umożliwia podłączenie dławików gaszących do dowolnego z transformatorów. na ryc. 4b, każdy z dławików tłumiących łuk znajduje się w swojej własnej sekcji. Moc dławika gaszącego dobierana jest na podstawie kompensacji pojemnościowego prądu doziemnego sieci dostarczanego przez odpowiednią sekcję szyn zbiorczych.

Odłącznik jest zainstalowany na dławiku gaszenia łuku, aby go wyłączyć podczas ręcznego przywracania. Niedopuszczalne jest stosowanie wyłącznika zamiast odłącznika, gdyż błędne wyłączenie dławika gaszącego wyłącznikiem podczas uziemiania w sieci doprowadzi do wzrostu prądu w punkcie uziemienia, przepięcia w sieci, uszkodzenia izolacja uzwojenia dławika, zwarcie fazowe.

Z reguły tłumiki łuku są podłączane do neutralnych transformatorów, które mają schemat połączeń gwiazda-trójkąt, chociaż istnieją inne schematy połączeń (w części neutralnej generatorów lub kompensatorów synchronicznych).

Moc transformatorów, które nie są obciążone w uzwojeniu wtórnym i służą do podłączenia dławików łukowych do ich przewodu neutralnego, jest dobierana jako równa mocy dławika gaszącego. Jeżeli transformator do dławika gaszenia łuku jest również używany do podłączenia do niego obciążenia, jego moc powinna być dobrana na 2-krotność mocy dławika gaszenia łuku.

Konfiguracja reaktora tłumiącego łuk.Idealnie można go wybrać tak, aby prąd ziemnozwarciowy był w pełni skompensowany, tj.

gdzie Ic i Ip to rzeczywiste wartości prądów pojemnościowych uziemienia sieci oraz prądu dławika gaszącego.

Takie ustawienie dławika tłumiącego łuk nazywamy rezonansowym (w obwodzie występuje rezonans prądów).

Regulacja reaktora z nadkompensacją jest dozwolona, ​​gdy

W takim przypadku prąd ziemnozwarciowy nie powinien przekraczać 5 A i stopnia rozstrojenia

nie przekracza 5% Dopuszcza się konfigurowanie dławików gaszących niedokompensowanych w sieciach kablowych i napowietrznych, jeżeli jakiekolwiek awaryjne nierównowagi pojemności fazowych sieci nie prowadzą do pojawienia się napięcia polaryzacji przewodu neutralnego wyższego niż 0,7 Uph .

W rzeczywistej sieci (zwłaszcza w sieciach napowietrznych) zawsze występuje asymetria pojemności fazowej względem ziemi, zależna od ułożenia przewodów na wspornikach oraz rozmieszczenia kondensatorów sprzęgających faz. Ta asymetria powoduje pojawienie się symetrycznego napięcia na przewodzie neutralnym. Napięcie niezrównoważenia nie powinno przekraczać 0,75% Uph.

Włączenie dławika gaszącego łuk w przewodzie neutralnym znacząco zmienia potencjały przewodu neutralnego i fazy sieci. Na przewodzie neutralnym pojawia się neutralne napięcie polaryzacji U0 z powodu obecności asymetrii w sieci. W przypadku braku uziemienia w sieci dopuszczalne jest odchylenie napięcia neutralnego nie wyższe niż 0,15 Uph przez długi czas i 0,30 Uph przez 1 godzinę.

Przy rezonansowym dostrojeniu dławika napięcie polaryzacji przewodu neutralnego może osiągnąć wartości porównywalne z napięciem fazowym Uf.Spowoduje to zniekształcenie napięć fazowych, a nawet wygenerowanie fałszywego sygnału uziemienia. W takich przypadkach sztuczne wyzwolenie dławika gaszącego umożliwia zmniejszenie napięcia polaryzacji przewodu neutralnego.

Strojenie rezonansowe dławika tłumiącego łuk jest nadal optymalne. A jeśli przy takim ustawieniu odchylenie napięcia neutralnego jest większe niż 0,15 Uph, a napięcie niezrównoważenia jest większe niż 0,75 Uph, należy podjąć dodatkowe działania w celu wyrównania pojemności faz sieci poprzez transpozycję przewodów i redystrybucję kondensatorów sprzęgających w sieci fazy.

W czasie eksploatacji dławiki gaszące są sprawdzane: w stacjach ze stałym personelem obsługi raz dziennie, w stacjach bez personelu obsługi przynajmniej raz w miesiącu oraz po każdym zwarciu doziemnym w sieci. Podczas badania należy zwrócić uwagę na stan izolatorów, ich czystość, brak pęknięć, wiórów, stan uszczelek i brak wycieków oleju, a także poziom oleju w zbiorniku wyrównawczym; od stanu szyny tłumika łuku, łącząc ją z punktem neutralnym transformatora i pętlą uziemienia.

W przypadku braku automatycznego dostosowania dławika do wytłumienia łuku do rezonansu, jego przebudowę przeprowadza się na polecenie dyspozytora, który w zależności od zmieniającej się konfiguracji sieci (zgodnie z wcześniej opracowaną tabelą) wydaje dyżurnemu podstacji polecenie przełączenia gałąź przy reaktorze.Oficer dyżurny, upewniwszy się, że w sieci nie ma uziemienia, wyłącza reaktor, instaluje na nim niezbędną gałąź i włącza go za pomocą odłącznika.