Сторінка 11 з 12
6 ВИБІР струмообмежувального РЕАКТОРІВ
6.1 Розрахункові умови для вибору і перевірки токоограничивающих реакторів
Реактори служать для обмеження струмів К3 в електроустановках напругою 6-10 кВ, а також дозволяють підтримувати на шинах підстанції або електростанції певний рівень напруги при пошкодженнях за реакторами [14]. В електроустановках застосовуються як лінійні, так і секційні реактори. Як лінійних реакторів можуть застосовуватися як одинарні, так і здвоєні реактори, схеми включення реакторів наведені на малюнку 6.1.
Малюнок 6.1 - Схеми включення лінійних реакторів
Лінійні реактори широко застосовуються на електростанціях як для живлення споживачів власних потреб на ТЕЦ, так і живлення споживачів промислових підприємств. На підстанціях лінійні реактори застосовуються для живлення споживачів.
Секційні реактори застосовуються на ТЕЦ для обмеження струму К3 на шинах генераторної розподільного пристрою напругою 6-10 кВ.
Струмообмежувальним реактори вибираються по номінальній напрузі, номінальному струму, номінальній індуктивному опору. Номінальна напруга реактора вибирається таким чином, щоб виконувалася умова
. (6.1)
Номінальний струм одинарного реактора або однієї гілки здвоєного реактора, використовуваного в якості лінійного, повинен бути таким, щоб виконувалася умова
. (6.2)
Номінальний струм секційного реактора повинен відповідати найбільшій потужності, що передається від секції до секції в наступних режимах: нормальному або аварійному, при відключенні одного трансформатора зв'язку або найпотужнішого генератора, підключеного до шин ГРУ. Зазвичай приймають.
Індуктивний опір лінійного реактора визначається виходячи з таких двох умов: обмеження струму К3 до величини номінального струму відключення вимикача або струму термічної стійкості кабелю. приєднаного до збірних шин ГРУ електростанції або підстанції. Опір реактора має бути таким, щоб виконувалися умови
(6.3)
або
, (6.4)
де - перетин кабелю, приєднаного до шин ГРУ електростанції або підстанції.
З двох значень визначаються виразами (6.3) і (6.4) слід вибрати менше значення.
Необхідний опір ланцюга для обмеження струму К3 до величини одно
. (6.5)
Необхідний опір реактора одно
, (6.6)
де - результуючий опір ланцюга К3 до установки реактора, яке визначається за виразом
.
Після розрахунку вибирають тип реактора з великим найближчим індуктивним опором і розраховують дійсне значення періодичної складової струму К3 за реактором.
Опір секційного реактора вибирається з умов найбільш ефективного обмеження струмів КЗ [1,5]. Зазвичай опір секційного реактора приймається таким, щоб падіння напруги на реакторі при протіканні по ньому номінального струму було не більше, тобто
. (6.7)
Обраний реактор необхідно перевірити на електродинамічну і термічну стійкість при протіканні через нього струму КЗ.
Реактор буде Електродинамически стійким, якщо виконується умова
. (6.8)
де - ударний струм трифазного КЗ за реактором;
- ток електродинамічної стійкості реактора.
Перевірка реактора на термічну стійкість проводиться за умовою
, (6.9)
де - розрахунковий імпульс квадратичного струму при КЗ за реактором;
- допустимий імпульс квадратичного струму КЗ для перевіряється реактора, який визначається за формулами (1.21) або (1.22).
Необхідно також визначити втрату напруги в реакторі в нормальному і обважнення режимах і залишкову напругу на шинах ГРУ електростанції або підстанції при КЗ за реактором.
Втрата напруги в реакторі визначається за виразами:
для одинарного реактора
, (6.10)
для здвоєного реактора
, (6.11)
де - струм, що протікає через реактор;
- коефіцієнт зв'язку здвоєного реактора;
- номінальну напругу установки, де використовується реактор.
Допустима втрата напруги в нормальному режимі не повинна перевищувати 1,5 # 184; 2,0%, а в обважнення режимі - 3 # 184; 4%.
Залишкова напруга на шинах генераторної розподільного пристрою при КЗ за реактором визначається за формулою:
, (6.12)
де - періодична складова трифазного струму КЗ за реактором.
Залишкова напруга на шинах ГРУ при КЗ за реактором повинно бути не менше 65 # 184; 70% від номінального значення.
6.2 Приклади вибору і перевірки токоограничивающих реакторів
Приклад 6.1 Вибрати груповий лінійний реактор для обмеження струму КЗ в розподільній мережі 10 кВ, приєднаної до збірних шин ТЕЦ. Розподільна мережа складається з шести кабельних ліній перетином 3'150 мм2 кожна. Максимальний струм тривалого режиму роботи для кожної лінії. Струм КЗ на шинах ГРУ становить. На відхідних кабельних лініях встановлені вимикачі типу ВМП-10К з струмом відключення. Повний час відключення КЗ. Коефіцієнт потужності споживача.
Намічаємо до установки здвоєний реактор на номінальну напругу 10 кВ. До кожної гілки реактора підключено по три лінії і тому струм кожної гілки становить
Вибираємо реактор на номінальний струм гілки 1000 А
.
Визначаємо результуючий опір ланцюга КЗ при відсутності реактора
.
Визначаємо допустиме значення струму КЗ в розподільній мережі. Струм термічної стійкості кабелю перетином 3'150 мм2 при повному часу відключення становить відповідно до (6.4)
,
де відповідно до таблиці 4.2;
- для гілок, захищених реакторами з номінальним струмом 1000 A і вище, згідно з таблицею 1.1.
У ланцюзі кабельних ліній встановлені вимикачі типу ВМП- 10К з номінальним струмом відключення. Отже, параметри реактора визначаються вимогою термічної стійкості кабелю.
Необхідну результуючий опір ланцюга КЗ, виходячи з допустимого значення струму КЗ 11,4 кА, має бути не менше
.
Необхідний опір реактора для обмеження струму КЗ
.
Вибираємо остаточно реактор типу РБСГ- 10 2x1000- 0,45У3 з параметрами,,.
Результуючий опір ланцюга КЗ з урахуванням реактора
.
Фактичне значення періодичної складової струму КЗ за реактором
.
Перевіримо обраний реактор на електродинамічну і термічну стійкість:
,
тобто реактор Електродинамически стійкий.
Допустиме для реактора значення термічного імпульсу при визначаємо за виразом (1.22). Таким чином
тобто обраний реактор термічно стійкий.
Визначимо втрату напруги в реакторі за виразом (6.11)
що менше допустимого значення 1,5 # 184; 2,0%.
Залишкова напруга на шинах ГРУ при КЗ за реактором згідно (6.12) становить
,
що лежить в межах норми.
Таким чином, обраний реактор задовольняє всім вимогам, що пред'являються.
Малюнок 6.2-Схема підстанції
Номінальна напруга реактора. Визначимо розрахунковий струм гілки здвоєного реактора при відключенні одного трансформатора.
.
Приймаються до установки реактор з номінальним струмом гілки.
Опір реактора визначимо з умови обмеження струму КЗ до величини. За базисні величини приймаємо номінальний струм і номінальна напруга реактор.
Результуючий опір ланцюга КЗ з урахуванням обмеження струму КЗ до значення одно
.
Необхідний опір реактора для обмеження струму К3 одно
,
де.
Приймаємо щодо встановлення здвоєний реактор типу РБСД-10-2х1600-0,25У3 з параметрами.
Результуючий опір ланцюга К3 з урахуванням реактора одно
.
Фактичне значення періодичної складової струму К3 за реактором одно
.
Таким чином, обраний реактор задовольняє умові обмеження струму К3.
Приклад 6.3 Для схеми ТЕЦ, представленої на малюнку 6.3, вибрати секційні реактори і визначити втрати напруги в них в нормальному режимі роботи. До шин ГРУ підключено 4 генератора потужністю по 63 МВт. Графіки навантажень генераторів і споживачів рівні:. Витрата електроенергії на власні потреби складає 10% від потужності станції. Коефіцієнт потужності генераторів і споживачів дорівнює 0,8. Навантаження по секціях розподілена рівномірно.
Малюнок 6.3 - Схема ТЕЦ
Розрахуємо потужності, що протікають через реактори в нормальному режимі, при відключенні одного генератора, при відключенні одного трансформатора і при розриві кільця.
У нормальному режимі роботи через кожен секційний реактор протікає потужність
.
При відключенні одного генератора через кожен секційний реактор протікає потужність
.
При відключенні одного трансформатора, наприклад T1, через кожен секційний реактор протікає потужність
,
.
При розриві кільця, наприклад, відключений реактор LR4, через секційні реактори протікає потужність
.
.
Розрахунковим режимом є режим відключення одного трансформатора:
.
Приймаються до установки реактор типу РБГ-10-2500-0,14УЗс параметрами.
Струм через реактори в нормальному режимі дорівнює
.
Втрата напруги в реакторі в нормальному режимі, відповідно до (6.10) дорівнює
,
що менше допустимого значення втрат.