Теоретический материал. В процессе развития современной энергетики повышается уровень тока

В процессе развития современной энергетики повышается уровень тока

короткого замыкания. Применение электрических аппаратов, соответствующим этому уровню токов КЗ, приводит к экономическим и техническим трудностям, которые не оправдывают себя.

Наиболее распространенными и действенными способами ограничения токов короткого замыкания являются: секционирование электрических сетей, установка токоограничивающих реакторов, использование трансформаторов с расщепленной обмоткой низшего напряжения.

Токоограничивающие реакторы относятся к специальным техническим средствам ограничения токов КЗ. Они применяются для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а так же позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждении за реактором. Поддержание более высокого уровня остаточного напряжения в режиме КЗ требует значительного увеличения индуктивного сопротивления реактора. Однако в нормальном режиме работы установки чрезмерное увеличение сопротивления реактора приводит к увеличению потери напряжения в реакторе при протекании рабочего тока. Особенно это заметно при использовании реакторов в качестве групповых и индивидуальных.

Основная область применения реакторов – электрические сети U = 6 – 10 кВ. иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 36 кВ и выше, а так же при напряжении ниже 1000 В.

Реактор представляет собой индуктивную катушку без сердечника из магнитного материала. На рисунке 4.1 изображена фаза реактора серии РБ.

Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением, не зависящим от протекающего тока.

Рисунок 4.1 – фаза реактора серии РБ

1 – обмотка реактора;

2 – бетонные колоны;

3 – опорные изоляторы.

В зависимости от схемы включения реактора различают:

индивидуальное реактирование – для подключения мощных и ответственных линий;

групповые реакторы – через реактор питается группа линий;

секционные реакторы – реактор включается между секциями распределительных устройств.

В электроустановках нашли применение сдвоенные реакторы. Преимуществом сдвоенного реактора является то, что благодаря наличию

взаимной индуктивности между ветвями каждой фазы реактора потеря напряжения в нем меньше, чем в случае обычного реактора с таким же индуктивным сопротивлением. Это обстоятельство позволяет эффективно использовать сдвоенный реактор в качестве группового.

Порядок выполнения работы:

- повторение теоретического материала; [2, с.143-151] - определение варианта задания; - внимательное изучение задания на практическую работу; - изучение алгоритма решения задачи.

В результате выполнения практической работы студент должен

знать:

- назначение реакторов в электроустановках; - возможные схемы включения реакторов; - типы реакторов, используемых в качестве групповых; - необходимые сведения для выбора и последующей проверки выбранного реактора;

уметь и иметь навык:

- по заданным параметрам установки и схеме включения определять серию установленного реактора; - расчета по заданному алгоритму конкретной задачи;

Исходные данные: индивидуальное задание согласно варианта, (определяется по таблице 4.1)

Таблица 4.1 Исходные данные для решения практической работы

Номер варианта
Количество отходящих линий n
Максимальный рабочий ток каждой линии Imax (А)
Суммарное начальное значение периодической составляющей тока к.з. в К-2 Iп0 (кА)	60,5	54,8		48,5		45,9	59,5		55,2
Тип установленного выключателя	ВМПЭ-10	ВК-10	ВВЭ-10	ВВЭ-10	ВМП-10	ВВЭ-10	ВК-10	ВВЭ-10	ВК-10	ВМПЭ-10
Номинальный ток отключения Iотк.ном (кА)			31,5			31,5	31,5	31,5
Полное время отключения к.з. tотк (с)	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12	0,12

К-2

ЛЭП

G LR Q

Рисунок 4.2- расчетная схема

Алгоритм решения

1 Определить максимальный рабочий ток каждой ветви реактора, с учетом распределения линий на каждую ветвь реактора

I_{max р}= n*I_max, А (4.1)

где n - число линий, подключенных к одной ветви реактора; I_max – максимальный ток каждой линии (определяется по заданию)

Проверить условие I_ном > I_{max р} (4.2) где I _ном – номинальный ток реактора, А

2 Определить результирующее сопротивление цепи к.з. при отсутствии реактора

Х_рез. = U_ср./ √3 *I_п0; Ом. (4.3)

3 Определить требуемое сопротивление короткозамкнутой цепи

Х^треб = U_ср./ √3*I_{отк ном}; Ом, (4.5)

где I_{отк ном}– номинальный ток отключения выключателя установленного в цепи.

4 Определить требуемое сопротивление реактора

Х_р ^треб = Х^треб - Х_рез ,Ом (4.6)

5 По каталогу выбрать тип реактора [3, П.4.1]

Х_р ≥ Х_р^треб (4.7)

6 Определить результирующее сопротивление короткозамкнутой цепи с учетом реактора

Х ¹_рез = Х_рез + Х_р , Ом (4.8)

7 Определить фактическое начальное значение периодической составляющей тока к.з.

I_п0 =U_ср./( √3*Х¹ _рез), кА. (4.9)

8 Произвести проверку выбранного реактора на электродинамическую стойкость

i_уд ≤ i_дин (4.10)

8.1 Определить ударный ток трёхфазного к.з.

i_уд=√2 * I_п0 * k_уд, кА (4.11)

где I_по - фактическое значение периодической составляющей тока к.з, кА,

k_уд- ударный коэффициент [3, т. 2.3]

i_дин – электродинамическая стойкость реактора, гарантируемая заводом изготовителем, кА [3, П.4.1]

9 Произвести проверку реактора на термическую стойкость

В_к ^зав ≥ В_к ^расч

9.1 Завод- изготовитель гарантирует время термической стойкости t_тер,С;

и квадратичный ток термической стойкости I_тер , кА. [3, П.4.1]

В_к^зав = I_тер ² *t_тер, кА²*С (4.12)

9.2 Определить расчётный импульс квадратичного тока к.з за реактором:

В_к ^расч = I_п0² * (t_откл+T_а); кА²*С (4.13)

где I_п0 – фактическое значение периодической составляющей тока к.з, кА

T_а – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з,

[3, т. 2.3]

t_откл=0,3 с - время, определенное по расчетной зоне при КЗ за реактором

[3, с. 57]

10 Определить остаточное напряжение на шинах при к.з. за реактором

U_ост=Х_р*√3 * I_п0 *100%/ U_ном

Значение U_ост по условиям работы потребителей должно быть не менее

65 – 70%