ВКР Бушуев А.А. (Подстанция Ургал 220-110-35 кВ с компенсацией ёмкостных токов в сети 35 кВ), страница 5

Для подключения реакторов должны использоваться силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток "звезда с выведенной нейтралью - треугольник". Но так как на ПС «Ургал» на трансформаторах 3Т и 4Т нейтрали не стоят, необходимо либо произвести замену трансформатора, либо воспользоваться оборудованием для компенсации емкостных токов замыкания на землю нейтралеобразующие трансформаторы TEGE с соединением обмоток Z-0 и дугогасящие реакторы ZTC(ASR) с шунтирующим резистором (производство ООО «ЕГЭ-Энерган») [14].

Рисунок 6.5. Понижающая подстанция с нейтралью
заземленной через дугогасящий реактор

На рис. 6.5 приведена типовая двухтрансформаторная подстанция с нейтралью на стороне 6-10 кВ заземленной через дугогасящий реактор.

В этом режиме на секцию шин 6-10 кВ через специально выделенную ячейку подключается трансформатор вывода нейтрали (с соединением обмоток Y-0/D или Z-0) и дугогасящий реактор.

При однофазном замыкании на землю в сети дугогасящий реактор создает в месте повреждения индуктивную составляющую тока, равную емкостной. При этом суммарный ток в месте повреждения становится равным практически нулю и первое возникшее в сети однофазное замыкание на землю можно не отключать.

Низковольтный шунтирующий резистор напряжением 500 В подключается через специальный контактор во вторичную силовую обмотку 500 В дугогасящего реактора. Такое техническое решение имеет следующие преимущества:

• отсутствие необходимости в немедленном отключении однофазного замыкания на землю и соответственно потребителя;

• малый остаточный ток в месте повреждения (не более 1-2А);

• самоликвидация однофазных замыканий (особенно на воздушных линиях);

• возможность организации селективной автоматически действующей релейной защиты от однофазных замыканий на землю

• исключение повреждений измерительных ТН из-за феррорезонансных процессов.

Структурная схема технического решения по заземлению нейтрали сети 6-10 кВ через дугогасящий реактор с шунтирующим низковольтным резистором приведена на рис.6.6.

Рисунок 6.6. Структурная схема заземления нейтрали
сети 10 кВ через дугогасящий реактор

В существующих российских сетях 6-35 кВ с заземлением нейтрали через дугогасящие реакторы старой конструкции с ручным регулирование и реакторы с подмагничиванием, но без шунтирующего резистора существует проблема организации селективной защиты от однофазных замыканий на землю. В этих сетях не могут использоваться как простые токовые защиты от замыканий на землю (код ANSI 51G), так и направленные защиты (код ANSI 67N). Первые в связи с тем, что дугогасящий реактор компенсирует ток однофазного замыкания (ток 3I₀) в поврежденном присоединении практически до нуля. Вторые в связи с совпадением направления тока 3I₀ в поврежденном и неповрежденных фидерах по направлению. В поврежденном фидере в направлении «от шин» течет индуктивный ток 3I₀ по величине равный собственному емкостному току фидера, а в неповрежденных фидерах собственные емкостные токи в направлении «к шинам».

Режим заземления нейтрали через дугогасящий реактор с шунтирующим низковольтным резистором, подключаемым во вторичную силовую обмотку напряжением 500В, позволяет реализовать селективную защиту от замыканий на землю как с использование простых токовых защит (код ANSI 51G), так и более сложных направленных защит по направлению тока 3I₀ (код ANSI 67N) или активной мощности нулевой последовательности («ваттметрические», код ANSI 32). Как правило, защиты от замыканий на землю в этом случае действуют на сигнал (ток в месте повреждения мал и его немедленное отключение не требуется).

При наличии шунтирующего низковольтного (500В) резистора логика использования дугогасящих реакторов следующая. До момента возникновения однофазного замыкания дугогасящий реактор настроен в резонанс, а шунтирующий резистор отключен. В начальной стадии замыкания дуга обычно неустойчива и возникают повторные зажигания и гашения. При этом реактор действует, как дугогасящее устройство и позволяет не отключать поврежденный фидер.

Рисунок 6.7. Организация селективной релейной

защиты от однофазных замыканий

При наличии шунтирующего низковольтного (500В) резистора логика использования дугогасящих реакторов следующая. До момента возникновения однофазного замыкания дугогасящий реактор настроен в резонанс, а шунтирующий резистор отключен. В начальной стадии замыкания дуга обычно неустойчива и возникают повторные зажигания и гашения. При этом реактор действует, как дугогасящее устройство и позволяет не отключать поврежденный фидер.

В том случае, если замыкание перешло в устойчивое, с определенной выдержкой времени, задаваемой в регуляторе REG-DPA реактора, подключается шунтирующий резистор (на время от 1 до 3 секунд). Цифровой регулятор REG-DPA реактора дает команду на включение контактора шунтирующего резистора напряжением 500В, который подключается к вторичной силовой обмотке реактора 500В (см. рис. 6.6). Подключение шунтирующего резистора на 1-3 секунды создает только в поврежденном фидере активный ток 3I₀, величина которого определяется сопротивлением резистора и может составлять от 5 до 50 А. Этого тока достаточно для селективного срабатывания даже обычной токовой защиты от замыканий на землю поврежденного присоединения. Уставка простых токовых защит (код ANSI 51G) от замыканий на землю по току 3I₀ на фидерах выбирается, исходя из собственного емкостного тока присоединения (или суммарного тока присоединения и питаемого им РП). Для современных цифровых защит с фильтрацией входного сигнала можно рекомендовать уставку на уровне 1,5 собственных емкостных тока присоединения. Уставка по времени защит от замыканий на землю при действии на сигнал может приниматься в диапазоне от 0 до 0,5 сек в зависимости от необходимости отстройки от переходных процессов.

В нормальном режиме низковольтный шунтирующий резистор SR дугогасящего реактора отключен и не влияет на точность настройки компенсации. Резистор подключается только на время, требуемое для срабатывания защит от замыканий на землю (1-3 сек). Термическая стойкость резистора, как правило, от 6 до 60 секунд. Подключение шунтирующего резистора регулятор REG-DPA реактора может выполнять как по факту перехода замыкания в устойчивое, так и просто через определенную выдержку времени (например, через 5 с после возникновения перемежающегося замыкания). Если замыкание в течение выдержки времени не перешло в устойчивое, то подключение шунтирующего резистора увеличивает активную составляющую в месте повреждения, тем самым, способствуя стабилизации дуги (переходу замыкания в устойчивое). Если замыкание самоустранилось за время менее 5 с, резистор не подключается и сеть продолжает работать в нормальном режиме.

Для ПС «Ургал» выбираем плавнорегулируемый автоматический дугогасящий реактор ZTC 250.

Плунжерные плавнорегулируемые дугогасящие масляные реакторы (ДГР) ZTC для сетей 6–35 кВ производятся чешской фирмой EGE с 1950 г. и применяются для компенсации тока однофазного замыкания (емкостного тока) в электрических сетях 6-35 кВ.

Дугогасящие реакторы ZTC и ASR рекомендованы к применению в ТИ 34-70-070-87 «Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6–35 кВ». Это означает, что оборудование соответствует необходимым техническим требованиям.

Плавнорегулируемые автоматические дугогасящие масляные реакторы типов ZTC (ASR) мощностью от 100 до 2500 кВА на напряжения от 6 до 35 кВ, серийно выпускаемые фирмой EGE (Чехия) прошли экспертизу в ОАО «ФСК ЕЭС» на соответствие требованиям государственных и отраслевых стандартов России, условиям применения и дополнительным требованиям потребителя.

Типовая серия реакторов:

• Номинальное напряжение сети 6, 10, 15, 20, 35 кВ

• Номинальная мощность от 100 до 8000 кВА (в том числе нестандартные значения по заказу потребителя)

• Длительность работы в режиме с однофазным замыканием в сети 24 часа

• Плавное регулирование тока компенсации в диапазоне от 10 до 100% номинального тока

• Диапазон рабочих температур от -45ºС до +40ºС (при более низких температурах возможно исполнение в контейнере)

• Высота установки над уровнем моря не более 1000 м.

Характеристики выбранного реактора представлены в таблице 6.3.

Таблица 6.3. Технические характеристики дугогасящего реактора

Рассчитаем ток компенсации по формуле:

(6.4)

Мощность трансформатора для подключения дугогасящего реактора выбирается равной или большей мощности реактора. Поэтому, выбираем трансформатор TEGE мощностью 480 кВА и на напряжение 10 кВ. Трансформатор подключается в ячейку КРУН 10 кВ. Производитель аппарата не требует установку выключателей и разъединителей.

6.5. Установка дугогасящего реактора в нейтраль трансформатора

Альтернативой решения проблемы компенсации емкостного тока будет установка дугогасящего реактора в нейтраль трансформатора. Но так как на ПС «Ургал» трансформаторы без изолированной нейтрали, то необходимо произвести замену этих трансформаторов.

Необходим двухобмоточный трансформатор 35/10 кВ номинальной мощностью 4000 кВА, со схемой обмоток «звезда-треугольник» с изолированной нейтралью. Выберем трансформатор, производства «Тольятинский трансформатор» ТМН-4000/35-У1, СТО 15352612-012-2011. Его характеристики представлены в таблице 2.4.

Таблица 6.4. Технические характеристики трансформатора ТМН-4000/35

Для данного варианта выберем дугогасящий реактор РЗДПОМА-700/35. Реактор масляный заземляющий дугогасящий. Его технические характеристики приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5. Технические характеристики дугогасящего реактора

Рассчитаем ток компенсации [6]:

(6.5)

Рассчитаем степень расстройки компенсации ν (%). Определяется по формуле: