ВКР Бушуев А.А. (Подстанция Ургал 220-110-35 кВ с компенсацией ёмкостных токов в сети 35 кВ), страница 3

(5.10)

Приведем расчет для ввода 220 кВ автотрансформатора. Проверим выключатель МВ-220:

_{- по напряжению:}

_{- по току:}

_{- по номинальному току отключения:}

- по току термической стойкости:

_{- по току электродинамической стойкости}

- по полному току отключения

,

по определяем

Все необходимые условия выполняются, значит, проверку прошел. Результаты расчетов приведены в приложении Б.

5.2. Проверка разъединителей

Выбор разъединителей производится по следующим параметрам:

– по номинальному напряжению:

, (5.11)

– по номинальному длительному току:

, (5.12)

Проверка разъединителей производится по следующим параметрам:

– на электродинамическую стойкость:

(5.13)

– на термическую стойкость:

_. (5.14)

Приведем расчет для питающего ввода 220 кВ. Выбираем тип разъединителя РНДЗ 2-220.

Проверка:

– по номинальному напряжению: ;

– по номинальному длительному току: ;

– на электродинамическую стойкость: ;

– на термическую стойкость: .

Все необходимые условия выполняются, значит, выключатель проверку проходит. Результаты расчетов приведены в приложении В.

6 КОМПЕНСАЦИЯ ЕМКОСТНЫХ ТОКОВ В СЕТИ 35 кВ

6.1. Анализ проблемы компенсации емкостных токов

Подавляющее большинство нарушений нормальной работы сетей с изолированной нейтралью связано с повреждением изоляции относительно земли, то есть с однофазным замыканием на землю (рисунок 6.1). Существование однофазных замыканий может быть длительным. Симметрия линейных напряжений при этом не нарушается, а вот фазные напряжения, двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. Наглядно такое перераспределение напряжений можно увидеть на векторной диаграмме треугольника напряжений (рисунок 6.2). При уменьшении вектора напряжения, к примеру , вектора напряжений и стремятся к векторам напряжений   и  . Величина тока, протекающего в месте замыкания, находится в прямой пропорциональной зависимости от величины емкости линии. Емкость линии зависит от ее протяженности и разветвленности. Этот ток имеет небольшие значения, однако опасность такого режима, заключается в периодическом зажигании перемежающейся дуги.

Рисунок 6.1. Процесс протекания однофазного

замыкания на землю

а) векторная диаграмма симметричной сети;

б) векторная диаграмма сети с замыканием на

землю фазы А

Рисунок 6.2. Векторная диаграмма

При горении дуги, во-первых, увеличивается фазное напряжение, во-вторых в силу малых токов замыкания горение дуги является нестабильным. При длительном горении более 60 % замыканий из-за сложных переходных процессов с большой кратностью перенапряжений развиваются в многоместные пробои изоляции, приводя к многоместным междуфазным коротким замыканиям. Принято считать, что порядка 30 % из них возникают вследствие воздействия на изоляцию нестабильного горения дуги, а более 50 % вследствие появления перенапряжений высокой кратности.

Установившееся значение тока в месте повреждения, определяется емкостью фаз на землю. Для обеспечения максимально возможной надежности работы сети необходимо, чтобы ток замыкания был настолько мал, чтобы в течение достаточно длительного времени (времени, необходимого для поиска и устранения повреждения) можно было бы обойтись без отключения потребителей. Согласно, РД 34.20.179 и правилам технической эксплуатации электростанций и сетей [6,7], допустимыми токами замыкания, не требующими немедленного отключения таких поврежденных присоединений считаются токи: в воздушных сетях 35 кВ - не более 10 А; в воздушных сетях, не имеющих железобетонных или металлических опор, при напряжении 6 кВ - не более 30 А, при напряжении 10 кВ - не более 20 А, при напряжении 15-20 кВ - не более 15 А. Если токи превышают приведенные значения, то требуется компенсация емкостного тока замыкания на землю.

Компенсация емкостного тока замыкания на землю является бесконтактным средством дугогашения. В сравнении с сетями, ра­ботающими с изолированной нейтралью, а также с эффективным и неэффективным заземлением нейтрали эффективно используемая компенсация емкостных токов обладает следующими выгодными для эксплуатации качествами:

• уменьшает ток через место повреждения до минимальных зна­чений (в пределе до активных составляющих и высших гармоник), обеспечивает надежное дугогашение (предотвращает длительное воздействие заземляющей дуги) безопасность при растекании токов в земле;

• облегчает требования к заземляющим устройствам;

• ограничивает перенапряжения, возникающие при дуговых замы­каниях на землю, до значений 2,5—2,6 (при степени расстройки 0—5%), безопасных для изоляции оборудования и линий;

• значительно снижает скорости восстанавливающихся напряже­ний на поврежденной фазе, способствует восстановлению диэлектри­ческих свойств места повреждения в сети после каждого погасания перемежающейся заземляющей дуги

• предотвращает набросы реактивной мощности на источники пи­тания при дуговых замыканиях на землю, чем сохраняется качество электроэнергии у потребителей ( при резонансной на­стройке);

• предотвращает развитие в сети феррорезонансных процессов (в частности, самопроизвольных смещений нейтрали), если учитываются несимметрии емкостей фаз сети, возникающие при неполно­фазных перегораниях плавких предохранителей, установленных на линиях электропередачи;

• обеспечивает высокую надежность работы высоковольтных ли­ний без грозозащитного троса.

При компенсации емкостных токов воздушные и кабельные сети могут длительно работать с замкнувшейся на землю фазой. В этих сетях не требуется релейная защита от замыкания на землю, дей­ствующая на отключение линий, трансформаторов, генераторов, ра­ботающих в блочных схемах или непосредственно на распредели­тельную сеть, а также электродвигателей, питающихся непосредст­венно от сети.

B сети достаточно иметь селективную сигнализацию замыкания на землю, при которой не нарушаются настройки компенсации. Исключением являются сети 3-35 кВ с повышенной опасностью обслуживания оборудования, в которых замыкания на землю должны селективно отключаться.

Компенсация емкостных токов замыкания на землю путем применения дугогасящих реакторов имеет неоспоримые преимущества, в случаях разветвленной сети, труднодоступности сети для ремонта, отсутствии автоматического резервирования поврежденной линии. В таких случаях немедленное отключение повреждения нецелесообразно, ввиду нарушения электроснабжения потребителей. При этом необходимо уменьшить объем повреждения оборудования при протекании тока однофазного замыкания на землю и обеспечить безопасность при работе поврежденного элемента [8]. Компенсация емкостного тока замыкания на землю в сетях 6-35 кВ применяется для уменьшения тока замыкания на землю, снижения скорости восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения заземляющей дуги, уменьшения перенапряжений при повторных зажиганиях дуги и создания условий для ее самопогасания [8]. Правила технической эксплуатации электростанций и сетей допускают для компенсации емкостных токов замыкания на землю применять заземляющие дугогасящие реакторы с ручным или автоматическим регулированием. Дугогасящие реакторы должны быть настроены на ток компенсации равный емкостному току замыкания на землю. Допускается настройка с перекомпенсацией или недокомпенсацией, с расстройкой не превышающей – 5% [7]. В силу изменения конфигурации электрической сети в процессе эксплуатации, в результате плановых или аварийных переключений, происходит изменение величины емкости сети. В результате чего нарушается резонансная настройки дугогасящего реактора. В случае ручного регулирования необходимо выполнить переключение ступени настройки реактора, если учесть что ступени имеют определенный шаг, а количество переключений в сети могут достигать нескольких десятков в сутки, то применение ступенчатых дугогасящих реакторов для компенсации емкостных токов является неэффективным, в силу невозможности настройки в резонанс, и достаточно трудоемким. Поэтому для точной настройки дугогасящего реактора необходимо использовать плавнорегулируемые дугогасящие реакторы с автоматическими регуляторами. В настоящее время большинство применяемых дугогасящих реакторов в электрических сетях являются ступенчатыми дугогасящими реакторами, почти в основном типов ЗРОМ или РЗДСОМ, имеющих всего 5 ответвлений [8]. Учитывая, что дугогасящие реакторы имеют малый износ, по сравнению с трансформаторами, то такие дугогасящие реакторы могут работать и дальше. Необходимо только обеспечить постоянную резонансную настройку таких реакторов, для того чтобы обеспечить эффективную их работу. Учитывая тот факт, что в предыдущих редакциях правил технической эксплуатации электростанций и сетей мощность дугогасящих реакторов всегда выбиралась с учетом перекомпенсации. Можно предложить следующее техническое решение для обеспечения постоянной подстройки мощности дугогасящего реактора к величине емкостного тока замыкания на землю [11]. Последовательно к существующему ступенчатому реактору необходимо подключить плавнорегулируемый реактор плунжерного типа и управляемую конденсаторную установку малой мощности, по сравнению с мощностью существующего ступенчатого реактора (рисунок 6.3).

Рисунок 6.3. Схема подключения регулируемой

конденсаторной установки и плавнорегулируемого

реактора к ступенчатому реактору

Для точной настройки в резонанс при различных режимах работы сети, необходимо оснастить предложенную установку автоматическим регулятором, который будет одновременно управлять плавнорегулируемым реактором и регулируемой конденсаторной установкой. В такой конструкции ступенчатый реактор работает на каком-либо конкретном ответвлении, ближайшем к середине предела изменения емкостного тока в сети, регулируемая конденсаторная установка осуществляет грубую настройку, путем переключения на ближайшую степень к необходимой мощности резонансной настройки, а плавнорегулируемый реактор осуществляет точную подстройку.

Схема регулирования реактивной мощности, изображенная на рисунке 6.3, по сравнению со схемой включения к существующему ступенчатому регулятору только плавно- регулируемого реактора позволяет производить регулирование как в сторону увеличения мощности существующего ступенчатого реактора, так и в сторону уменьшения (предел регулирования зависит от выбранных мощностей реактора и конденсаторной установки). В случае же применения только плавнорегулируемого реактора совместно с существующим, происходит увеличение суммарной мощности, и если в сети с существующим реактором имелась перекомпенсация или резонансная настройка (при определенной конфигурации сети), то подключение дополнительного реактора приведет к еще большей перекомпенсации. Подключение же управляемой конденсаторной установки позволяет избежать данного негативного фактора. Для управления мощностями управляемой конденсаторной установки и плунжерного дугогасящего реактора может использоваться схема автоматического регулятора, приведенная на рисунке 6.4.