Методика выбора числа и мощности компенсирующих аппаратов
После определения емкостного тока замыкания на землю электрически соединенных частей системы решается вопрос выбора числа компенсирующих катушек.
Задача выбора числа компенсирующих катушек является многовариантной и зависит от сложности системы и от эксплуатационных требований.
В небольших системах чаще рассматривается вариант установки одного компенсирующего аппарата (КА) с подключением его к подходящей нейтрали трансформатора и если нет подходящей нейтрали трансформатора применяют заземляющий трансформатор.
В более сложных системах рекомендуется применять несколько катушек. При этом учитываются возможности разделения системы (автоматически или оперативными переключениями). Катушки должны быть установлены так, чтобы автоматически сохранялась удовлетворительная компенсация отдельных частей системы в этих случаях.
Иногда распределение компенсирующей мощности между отдельными аппаратами целесообразно по эксплуатационным соображениям. В данном случае это решение будет более важным, чем некоторая экономия, получаемая при концентрации всей мощности в одной единице.
Мощность КА определяется минимальной и максимальной величиной компенсирующего тока, который зависит от изменения конфигурации системы и учета будущего развития системы.
Дугогасящие катушки выпускаются регулируемые (с переключением отпаек и с непрерывным регулированием тока) и нерегулируемые. Ранее отдельные катушки выполнялись с соотношением минимального и максимального значений токов 1:2 и интервалом между отпайками примерно 10%. Сейчас выпускаются катушки с соотношением 1:4 и более. В данный момент в распределительных сетях используются такие реакторы как:
1. Чешские плавнорегулируемые дугогасящие реакторы (ДГР) ZTC. Эти ДГР отличаются следующими качествами:
Точной настройкой на емкостный ток сети;
Высоким качеством исполнения узлов и механизмов;
Широким диапазоном регулирования токов.
2. Наряду с ДГР типа ZTC применяются в эксплуатации отечественные плавнорегулируемые ДГР типа РЗДПОМ. Однако диапазон токов регулирования отечественных ДГР значительно меньше, а учитывая значительные колебания емкостных токов в течение суток, это является сдерживающим фактором их применения.
3. Также в энергосистемах применяются дугогасящие реакторы с под- магничиванием типа РУОМ с соответствующими устройствами автоматики САНК. По эксплуатации этих ДГР можно отметить следующее:
- отследить правильную работу САНК и соответственно РУОМ крайне затруднительно, если вообще это возможно в эксплуатации, в отличие от плавнорегулируемых плунжерных ДГР и соответствующих устройств автоматики, работающих на «фазовом принципе»;
- каких-либо данных о генерировании РУОМ высших гармоник, описанных в различной литературе, нет, т.к. исследования в сети, в которой они установлены, не проводилось;
Целесообразно рассматривать вариант установки двух дугогасящих катушек в различные номинальные точки, но с суммарным значением полного тока.
Реакторы с плавным регулированием тока устанавливаются только в узловых точках, где контролируется настройка всей системы и тем самым полностью используется преимущества плавного регулирования.
Мощность дугогасящих катушек оценивается временем работы с номинальной нагрузкой, т.е. временем работы системы с заземленной фазой.
В Европе часто рассчитывают на двухчасовую продолжительность, имея ввиду, что только в редких случаях замыкание на землю не ликвидируется за это время.
Если работа с устойчивым замыканием на землю не предполагается, обычно принимается 10-минутная продолжительность, которая дает достаточный запас термической устойчивости, даже если замыкания на землю повторяются через короткие промежутки времени.
По европейским стандартам номинальная мощность катушек определяется условием длительной и двух часовой работой с полной нагрузкой, предполагая при этом возможность появления максимальной допустимой температуры нагрева, но с принятием мер чтобы такие случаи были редкими и непродолжительными. Так по стандарту IEC289 тепловой режим определяют по условиям работы ДГР с номинальной мощностью не более 90 дней в году. Поэтому допустимая граница температур принимается выше чем для трансформаторов работающих длительно с номинальной нагрузкой Европейская практика устанавливает верхние границы температуры +70°С для масла и +80°С для меди, а окружающая температура не должна превышать +35°С.
Дугогасящая аппаратура, как правило, выполняется с естественным масляным охлаждением. Для непродолжительного режима работы ДА с большой нагрузкой выполняют интенсивное охлаждение при помощи вентиляторов, которые включают, когда система находится в работе с замыканием на землю. Это специализированные дугогасящие аппараты большой мощности.
По Европейским стандартам работа ДГР с номинальной нагрузкой установлена в 10 минут для систем, снабженных средствами для обнаружения места замыкания на землю и отключения поврежденного участка. Определение мощности по более короткому времени работы не рекомендуется, во-первых, потому, что дугогасящий аппарат должен выдерживать несколько следующих друг и другом замыканий на землю, во-вторых, потому, что возможна работа такого аппарата в системе, имеющей смещение нейтрали до 15 % номинального фазного напряжения. Это постоянно действующее напряжение вызывает протекание тока через ДГР. Дугогасящая катушка, которая может продолжительно пропускать 3% ее номинального тока на любой отпайке без превышения допустимой температуры, будет автоматически пригодна для работы со 100%-ным током в течение 10 мин. Предельные температуры при этом имеют следующие величины: для масла превышение 55-60°С (в зависимости от сорта масла); для меди - до 125°С над температурой окружающей среды. В нормальном режиме (до замыкания на землю) температура обмоток ДГР не должна превышать 55°С. Это исходная температура учитывается при расчетах 10-минутной мощности. Опыт эксплуатации показывает, что эти температуры обеспечивают нормальный срок службы аппаратов, если в среднем аппарат работает с полной нагрузкой 5 раз в год.
Мощность заземляющих и других вспомогательных аппаратов рассчитываются исходя из выше описанных режимов работы ДГР, с учетом дополнительных увеличений токов при использовании шунтирующих резисторов для надежного срабатывания защиты от замыканий на землю. Обычно это время не превышает нескольких секунд, но с учетом возможных ряда последовательных замыканий на землю на различных линиях расчетное время действия повышенных токов принято 1 минута.
Класс изоляции дугогасящего аппарата должен соответствовать линейному напряжению системы, а заземляющего вывода компенсирующего устройства для систем напряжения ниже 25 кВ не менее 8,66 кВ, а для систем UH > 25 кВ не ниже 15 кВ.
Мощность реакторов должна выбираться по значению емкостного тока сети с учетом ее развития в ближайшие 10 лет.
При отсутствии данных о развитие сети мощность реакторов следует определять по значению емкостного тока сети, увеличенному на 25%.
Расчетная мощность реакторов QK (кВхА) определяется по формуле
Qk = Ic (3.1)
где Uном - номинальное напряжение сети, кВ
1С - емкостный ток замыкания на землю, А.
При применении в сети дугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием тока количество и мощность реакторов следует выбирать с учетом возможных изменений емкостного тока сети с тем, чтобы ступени регулирования тока позволяли устанавливать настройку, близкую к резонансной при всех возможных схемах сети.
При емкостном токе замыкания на землю более 50 А рекомендуется применять не менее двух реакторов.
Вспомогательное оборудование (линейные выключатели, шунтирующие сопротивления, трансформаторы напряжения, разъединители, шины и др.) должны иметь ту же изоляцию, что и дугогасящий аппарат.
Схема включения компенсирующих устройств и вспомогательного оборудования.
Подключение дугогасящих катушек осуществляется двумя способами:
- К нейтрали силовых трансформаторов или к нулевой шине на которую подключены нулевые выводы одного или нескольких силовых трансформаторов.
- По схеме с использованием заземляющего трансформатора с соединением обмоток в зигзаг или звезда-треугольник.
3.2 Выбор схемы и оборудования комплекса заземления нейтрали
В соответствии с «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации режим заземления нейтрали сетей 6-35 кВ через дугогасящие реакторы четко прописан. Так в пункте 5.11.10 четко сказано:
«Дугогасящие аппараты должны иметь резонансную настройку. Допускается настройка с перекомпенсацией, при которой реактивная составляющая тока замыкания на землю должна быть не более 5 А, а степень расстройки не более 5%. Работа с недокомпенсацией емкостного тока, как правило, не допускается».
А в п. 5.11.12 ПТЭ сказано, что: «В сетях 6-10 кВ, как правило, должны применяться плавнорегулируемые дугогасящие реакторы с автоматической настройкой компенсации.
При компенсации дугогасящих реакторов с ручным регулированием тока показатели настройки должны определяться по измерителю расстройки компенсации».
На основании этого и рекомендаций по результатам исследования приведенных ранее для условий рассматриваемой подстанции выбираем дугогасящие реакторы плунжерного типа обеспечивающие плавное регулирование компенсируемого тока ASR чешского производства, которые хорошо себя зарекомендовали при эксплуатации в условиях распределительных сетей России.
Так как в распределительной сети нет точки возможного подключения к нейтрали сети 35 кВ, т.к. питающий трансформатор имеет схему соединения «звезда-треугольник», трансформаторы собственных нужд со схемой соединения «звезда-звезда с нулем» не имеет вывода нейтрали на стороне 35 кВ и имеет ограниченную мощность, то предусматриваем установку дополнительного трансформатора для подключения дугогасящей катушки. Наиболее полно отвечает требованиям к этому трансформатору конструкция со схемой соединения «зигзаг» с выведенным нулем. Поскольку наша промышленность не выпускает таких трансформаторов то выбираем трансформатор типа TEGE фирмы EGE, т.к. эта же фирма выпускает комплект оборудования по компенсации емкостных токов, включая и автоматический регулятор типа REG-DP немецкой фирмы a-eberle, обеспечивающий автоматическую настройку ДГК в резонанс с емкостным током замыкания на землю.
Подключение ДГК к нейтрали с использованием трансформатора осуществляется кабелем марки ПвВнг.
Заземление ДГК выполняется путем присоединения заземляющего проводника от общего контура заземления подстанции к болтам заземления ДГК через кабельную вставку кабелем марки ПвВнг.
Дугогасящий реактор и вспомогательный трансформатор в соответствии с требованиями ПУЭ должны иметь сплошное сетчатое ограждение высотой не менее 2 м, расстояние от элементов конструкции комплекса до ограждения должно быть не менее указанного в ПУЭ. При этом ДГК и трансформатор должны устанавливаться на фундаменте с небольшим превышением над уровнем планировки.
Присоединительный трансформатор ДГК включается на резервные ячейки РУ-6 кВ, оборудованные выключателями, с помощью кабелей марки ПвВнг, докладываемого в кабельных каналах подстанции или открыто в лотках. Для подключения привода ДГК, автоматического регулятора и связей и контактных цепей ДГК, трансформатора, регулятора осуществляется контрольными кабелями марки ПвВнг.
Мощность дугогасящего реактора должна быть не менее:
SДГК=Ic.Uн/√3=16,97.35/√3=343 кВА.
Выбираем плавнорегулируемый автоматический дугогасящий реактор ASR1.0 35 кВ:
Таблица 3.1
|
Тип реактора |
Мощность реактора, кВА |
Номинальное напряжение сети, кВ |
Номинальное напряжение реактора, кВ |
Диапазон тока компенсации, А |
|
ASR 1.0 |
500 |
35 |
20,2 |
2-21 |
Измерительный трансформатор тока:
Трансформатор тока обеспечивает измерение тока через дугогасящий реактор. Он размещен на заземляемом выводе главной обмотки и подключен к проходным изоляторам на крышке бака. (обозначены k, I). Параметры трансформатора тока:
• номинальный ток 5 A или 1 A
• класс 1
• мощность 30 ВА
Реле Бухгольца
Реле Бухольца предназначено для контроля состояния оборудования с жидкой изоляцией (трансформаторы, дугогасящие реакторы), оснащенного расширительным бачком. Реле реагирует на газообразование (разложение изоляции) внутри защищаемого оборудования. Реле Бухольца, установленное на реакторе, изготовлено согласно DIN 42566.
Таблица 3.2
|
Номинальное напряжение |
12В ... 250В перем. или пост. ток |
|
Номинальный ток |
0,05A до 2,00A перем. или пост. ток |
|
Температура окружающей среды |
-45°С до +55°С |
|
Степень защиты |
IP 54 |
|
Отзыв отключающей системы в случае |
Накопления газа: 200 см3 ... 300 см3 |
|
Поток изолирующей жидкости: 0,65 м/с ± 15% ... 3,00 м/с ± 15% |
Мощность присоединительного трансформатора
Как ранее установлено, присоединительный трансформатор со схемой соединения «зигзаг» выбирается мощностью 1,15 SДГК, т.е.
S3T=1,15 SДГК =1,15. 343=394,5 кВА
По каталогу фирмы EGE выбираем трансформатор типа TEGE-500 кВА Технические характеристики.
Масляный трансформатор TEGE мощностью 500 кВА на напряжение 35 кВ. Предназначен для эксплуатации:
в районах с умеренным климатом;
при температуре окружающего воздуха в диапазоне от - 40 °С до + 40 °С;
на открытом воздухе;
при относительной влажности воздуха до 80%;
на высоте не выше 1000 м над уровнем моря;
в окружающей среде, не содержащей токопроводящей пыли и агрессивных газов и паров в концентрациях, вызывающих разрушение изоляции и металлических частей. Габаритные размеры представлены на рис. 3.1
Рис. 3.1 Габаритные размеры заземляющего трансформатора.
Выбор сечения кабелей соединения ДГК и вспомогательного трансформатора.
Сечения кабелей выбираем по допустимому току и условию Iд> IР. За расчетный ток принимаем номинальный ток присоединительного трансформатора для кабеля подключающего трансформатор к РУ-35кВ:
SH = 394,5 кВА
Iнт= = 6,5А
По стойкости к Iк.з.
Iкз===113 А
По табл. 1.3.6 ПУЭ принимаем кабель ПвВнг 3x25 с 1д = 140 А, с учетом устойчивости токам КЗ.
Для подключения ДГК к трансформатору и к заземляющему устройству подстанции принимается одножильный кабель по расчетному току равному номинальному току дугогасящей катушки:
Ip= SДГК /Uф=343. = 17 А
По табл. 1.3.6 ПУЭ принимаем кабель ПвВнг 1x1,5 с 1д =23 А > 1Р.
Схема подключения компенсирующих аппаратов и вспомогательного оборудования представлена на рисунке 3.2.
Выбранный по проекту реактор дугогасящий плунжерный с плавным регулированием ASR-10/500 кВА с диапазоном регулирования емкостного тока 2-21 А может быть использован в сетях 35 кВ.
Рис 3.2 Схема подключения компенсирующих аппаратов и вспомогательного оборудования
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
