Сдвоенный реактор
Преимуществом сдвоенного реактора является также то, что в зависимости от применяемой схемы включения и направления токов реактивное сопротивление его может увеличиваться или уменьшаться. Это свойство сдвоенного реактора обычно используют для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при коротком замыкании ( см. гл.
Преимуществом сдвоенного реактора является то, что в зависимости от схемы включения и направления токов в обмотках индуктивное сопротивление его может увеличиваться или уменьшаться.
Преимуществом сдвоенного реактора является то, что в зависимости от схемы включения и направления токов в обмотках индуктивное сопротивление его может увеличиваться или уменьшаться. Это свойство сдвоенного реактора обычно используется для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при КЗ.
Для сдвоенного реактора номинальный ток и реактивность отнесены к одной ветви реактора.
Применение сдвоенных реакторов вместо обычных позволяет уменьшить потери напряжения при нормальном режиме, габариты распределительных устройств ВН и получить большую экономию в капитальных затратах и в потерях электроэнергии.
| Схемы сдвоенных реакторов.| Схемы присоединения источников питания к трем выводам сдвоенного реактора. |
Недостатком сдвоенного реактора является повышение напряжения на неповрежденной ветви при к.
Выбор сдвоенных реакторов производится по номинальному тону, номинальному напряжению, индуктивному сопротивлению; проверка производится на электродинамическую и термическую устойчивость, остаточное напряжение, потери напряжения.
Для сдвоенных реакторов в каталогах указывают сопротивление одной ветви при отсутствии тока в другой.
| Реактор наружной установки типа РБАН-10-2500.| Вентильный разрядник типа РВО. |
Преимуществом сдвоенного реактора является также то, что в зависимости от применяемой схемы включения и направления токов реактивное сопротивление его может увеличиваться или уменьшаться. Это свойство сдвоенного реактора обычно используют для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при коротком замыкании.
Недостатком сдвоенного реактора является повышение напряжения на неповрежденной ветви при к.
В сдвоенных реакторах источник питания может быть присоединен к средней точке, а потребители — к крайним или наоборот.
| Принципиальные схемы включения токоограничивающих реакторов. в цепи отходящей линии ( а, в цепи трансформатора ( б, между шин генераторного напряжения ТЭЦ ( в. |
ОЗЗ. Компенсация емкостных токов замыкания на землю
- РТОС — Однофазные внутренней установки;
- РОСА — Однофазные внутренней установки;
- РТОСА — Однофазные наружной установки;
- РТСТ — Трехфазные внутренней установки;
- РТСА — Трехфазные наружной установки;
- РТОСС — Cдвоенные внутренней установки.
Устройство ядерного реактора.
В настоящее время существует два типа ядерных реакторов ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор) и РБМК (реактор большой мощности канальный). Отличие в том, что РБМК – кипящий реактор, а ВВЭР использует воду под давлением в 120 атмосфер.
Реактор ВВЭР 1000. 1 — привод СУЗ; 2 — крышка реактора; 3 — корпус реактора; 4 — блок защитных труб (БЗТ); 5 — шахта; 6 — выгородка активной зоны; 7 — топливные сборки (ТВС) и регулирующие стержни;
Каждый ядерный реактор промышленного типа представляет собой котел, сквозь который протекает теплоноситель. Как правило это обычная вода (ок. 75% в мире), жидкий графит (20%) и тяжелая вода (5%). В экспериментальных целях использовался берилий и предполагался углеводород.
ТВЭЛ – (тепловыделяющий элемент). Это стержни в циркониевой оболочке с ниобийным легированием, внутри которых расположены таблетки из диоксида урана.
ТВЭЛ раквтора РБМК. Устройство твэла реактора РБМК: 1 — заглушка; 2 — таблетки диоксида урана; 3 — оболочка из циркония; 4 — пружина; 5 — втулка; 6 — наконечник.
Также ТВЭЛ включает в себя пружинную систему удержания топливных таблеток на одном уровне, что позволяет точнее регулировать глубину погружения/выведения топлива в активную зону. Они собраны в кассеты шестигранной формы, каждая из которых включает в себя несколько десятков ТВЭЛов. По каналам в каждой кассете протекает теплоноситель.
Активная зона реактора состоит из сотен кассет, поставленных вертикально и объединенных вместе металлической оболочкой – корпусом, играющим также роль отражателем нейтронов. Среди кассет, с регулярной частотой вставлены управляющие стержни и стержни аварийной защиты реактора, которые в случае перегрева призваны заглушить реактор.
| Количество топливных кассет | 349 шт |
| ТВЕЛов в кассете | 126 шт |
| Диаметр ТВЕЛа | 9,1 мм |
| Диаметр активной зоны | 2880 мм |
| Высота активной зоны | 2500 мм |
Управляющие могут перемещаться вверх и вниз погружаясь или наоборот, выходя из активной зоны, где реакция идет интенсивнее всего. Это обеспечивают мощные электромоторы, в совокупности с системой управления.Стержни аварийной защиты призваны заглушить реактор в случает нештатной ситуации, упав в активную зону и поглотив больше количество свободных нейтронов.
Каждый реактор имеет крышку, через которую производится погрузка и выгрузка отработавших и новых кассет.
Электродинамическое и термическое действие токов КЗ. Ограничение токов КЗ.
В электрических установках могут возникать различные виды коротких замыканий , которые сопровождаются резким увеличением тока.
Все установленное электрооборудование в системах электроснабжения должно быть устойчивым к токам короткого замыкания и выбираются с учетом этих токов.
Электродинамические действия токов К.З.
При к.з. в результате возникновения наибольшего ударного тока к.з. в шинах и других конструкциях распред устройств возникают электродинамические усилия, которые в свою очередь создают изгибающий момент, а следовательно, механическое напряжение в металле, которое должно быть меньше допустимого напряжения для данного металла.
Электродинамическое действие ударного тока к.з. при трехфазном к.з. определяется наибольшей силой F(3) (кГ), действующей на шину средней фазы при условии расположения проводников в одной плоскости:
Где l,a-длинна и расстояние между токоведущими частями (см)
–коэффициент, учитывающий несовпадение и неодинаковое значение ударного тока в фазах.
Рассматривая шину как равномерно нагруженную многопролетную балку, изгибающий момент, создаваемый ударным током :
Токоведущие части в том числе и кабели при к.з. могут нагреваться до температуры значительно большей, чем при нормальном режиме. Что бы токоведущие части были термически устойчивы к токам к.з., величина расчетной температуры tрасч должна быть ниже температуры допустимой tдоп для данного материала.
За действительное время протекания тока к.з. принимается суммарное время действия защиты tз и выключающей аппаратуры tв
При проверки токоведущих частей на термич. Устойчивость обычно пользуются понятием приведенного времени Tпр, в течение которого установившийся ток к.з. I∞ выделяется то же кол.во тепла что и изменяющийся во времени ток к.з. за действительное время t.
Приведенное время определяется составл. времени апериодической слагающих тока к.з. :
При действительном времени t>5 сек величина tпр.п= tпр.5+(t-5) где tпр.5-приведенное время для t=5сек. Приведенное время апериодической слагающей
Расчет на термическую устойчивость токоведущих частей производится по кривым нагрева разл. Металлов, представляющих зависимость рис. 3.15 где -плотность тока а/мм2
При питании электроустановок пром. Предприятий от мощных энергосистем приходится значительно повышать сечение токоведущих частей и габариты аппаратов, выбирать их по условиям как нормального так и динамич. и термич. устойчивости.
Наиболее распростр. Способами ограничения токов к.з. являются:
В) применение трансформаторов с защищенной обмоткой
Наиболее целесообразна и эффективна установка реакторов на линиях потребителей, подключаемых непосредственно на шины электрический станций, а так же на районных подстанциях большой мощности, питающих маломощные заводские подстанции.
РД 34.20.176 Руководящие указания по ограничению токов однофазных коротких замыканий в электрических сетях 110 — 220 кВ энергосистем, скачать текст, статус, информация о документе
Методы ограничения токов короткого замыкания
Основные способы ограничения токов короткого замыкания:
– раздельная работа трансформаторов и питающих линий;
– применение трансформаторов с расщепленными обмотками;
Выбор того или иного способа ограничения токов короткого замыкания определяется местными условиями конкретной электроустановки и технико-экономическим сопоставлением вариантов.
Раздельная работа трансформаторов и питающих линий.
Раздельная работа трансформаторов и питающих линий, при Sc= , xc=0, позволяет снизить ток КЗ в 2 раза:
Необходимо отметить, что мощность трансформаторов и пропускная способность каждой линии, с учетом возможной перегрузки, должна быть достаточно для питания полной нагрузки электроустановки. С целью обеспечения бесперебойного питания потребителей на секционном выключателе предусматривается установка автоматического ввода резерва (АВР).
Применение трансформаторов с расщепленными обмотками.
Применение трансформаторов с расщепленными обмотками и раздельной работе обмоток низшего напряжения. Сопротивление обмотки низшего напряжения (хн) в 2 раза больше индуктивности сопротивления двухобмоточного трансформатора без расщепления обмоток. Поэтому, при Sc= , xc=0 и расщеплении обмоток ток КЗ на стороне низшего напряжения можно снизить в 2 раза.
Во всех электроустановках при рассмотрении вопроса ограничения токов КЗ и неудовлетворительных результатах рассмотренных выше способов возникает необходимость включение дополнительных сопротивлений (реакторов).
Активное сопротивление реактора незначительно, поэтому при расчетах токов КЗ его не учитывают.
Все реакторы выбираются по номинальному напряжению, по номинальному току и индуктивному сопротивлению.
выбираем в соответствии с номинальным напряжением установки. При этом предполагается, что реакторы должны длительно выдерживать максимальные рабочие напряжения.
реактора (ветви сдвоенного реактора) недолжен быть меньше максимального длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен:
Для шинных (секционных) реакторов номинальный ток должен соответствовать мощности, передаваемой от секции к секции при нарушении нормального режима.
Рассмотрим порядок определения сопротивления индивидуального реактора. Требуется ограничить ток КЗ так, чтобы можно было в данной цепи установить выключатель с номинальным током отключения Iном.отк (действующее значение периодической составляющей тока отключения)
По значению Iном.отк определяется значение периодической составляющей тока КЗ, при котором обеспечивается коммутационная способность выключателя. Для упрощения обычно принимают Iпо.треб =Iном.отк
Результирующее сопротивление [Ом] в цепи КЗ до установки реактора можно определить по выражению:
Требуемое сопротивление цепи КЗ для обеспечения Iпо.треб
Разность полученных значений сопротивлений даст требуемое сопротивление реактора
Далее по каталожным и справочным материалом выбирают тип реактора с ближайшим большим индуктивным сопротивлением.
РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СПОСОБЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКОВ ОДНОФАЗНЫХ КЗ
2.1. До внедрения в эксплуатацию аппаратов и оборудования, серийно выпускаемых и рассчитанных на воздействие существующих значений токов однофазных КЗ в электрических сетях 110-220 кВ, рекомендуется применять следующие способы их ограничения:
2.2. При выборе способа ограничения токов однофазных КЗ следует исходить из следующих основных факторов:
— допустимых уровней повышения напряжения промышленной частоты на неповрежденных фазах сети;
— допустимых уровней напряжения на нейтралях трансформаторов и автотрансформаторов;
— допустимых параметров восстанавливающегося напряжения при отключении токов КЗ;
— обеспечения селективности и чувствительности защит;
— технических параметров, габаритных размеров и технико-экономических характеристик устройств для ограничения токов КЗ;
— наличия на стороне низшего напряжения трансформаторов на подстанциях, выполненных отпайками от ВЛ, генерирующих источников и электродвигателей большой мощности;
2.3. Деление сети (стационарное и автоматическое) для ограничения токов КЗ должно выполняться в следующих случаях:
— деление существенно не снижает надежности работы сети, не увеличивает сквозных токов однофазного КЗ через автотрансформаторы свыше кратности, указанной в п.1.2, и не вызывает увеличения параметров восстанавливающегося напряжения более значений, указанных в ГОСТ 687-78;
— ограничение тока однофазного КЗ в сочетании с опережающим делением при двух- и трехфазных КЗ неэффективно.
2.4. Частичное разземление нейтралей трансформаторов 110 кВ подстанций, выполненных на отпайках от ВЛ, допустимо при отсутствии на стороне низшего напряжения трансформатора генерирующих источников и электродвигателей большой мощности.
Разземленные нейтрали трансформаторов должны быть защищены вентильными разрядниками в соответствии с существующими нормативными документами, стандартами и техническими условиями на трансформаторы.
2.5. Заземление нейтралей трансформаторов 110-220 кВ и автотрансформаторов через реакторы рекомендуется осуществлять в распределительных устройствах электростанций и подстанций с автотрансформаторами, а также при отсутствии автотрансформаторов, если по условиям надежности частичное разземление нейтралей недопустимо.
Новости Электротехники №3(33) Сверхпроводниковый токоограничитель
ВЫБОР ТОКООГРАНИЧИВАЩИХ РЕАКТОРОВ И МЕСТ ИХ УСТАНОВКИ
3.1. До проведения мероприятий по ограничению токов КЗ в электрической сети 110-220 кВ должен быть выполнен расчет токов однофазного КЗ для нормального (максимального) режима и выявлены точки, в которых необходимо ограничение токов с учетом перспективы развития сети.
3.2. Расчет токов однофазного КЗ должен производиться для нормальной схемы сети. При расчете токов КЗ в сети, где выполнено деление КЗ, последнее не должно предусматриваться.
3.3. При выборе токоограничивающих реакторов необходимо руководствоваться следующим:
— уровень напряжения на нейтрали трансформатора или автотрансформатора при включении в нейтраль реактора в указанных ниже режимах (пп.3.4, 3.5) не должен превышать приведенного в приложении 1 допустимого уровня напряжения с учетом его продолжительности;
— за расчетное время воздействия тока однофазного КЗ на реактор и длительность повышения напряжения частоты 50 Гц на нейтрали, на оборудовании и изоляции неповрежденных фаз должно приниматься время действия первых ступеней резервных токовых защит нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов;
— реактор, включаемый в нейтраль, должен длительно выдерживать прохождение тока естественной несимметрии сети, ограничивать ток КЗ до заданного значения, выдерживать воздействие токов КЗ, а также токов при неполнофазных режимах в сети в течение расчетного времени;
— при включении в нейтраль реактора для ограничения грозовых перенапряжений на нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов параллельно реактору должна быть включена резисторная установка с номинальным значением сопротивления 850±150 Ом (приложение 1).
3.4. Расчетным режимом для определения значения сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 220 кВ, и уровня напряжения на нейтрали является режим включения (трехфазного) автотрансформатора со стороны высокого напряжения на однофазное КЗ на стороне среднего напряжения.
3.5. Расчетным режимом для определения значения сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 110 или 150 кВ, и уровня напряжения на нейтрали является сохранение эффективного заземления нейтрали автотрансформатора при отключении его со стороны среднего напряжения.
3.6. Значение индуктивного сопротивления токоограничивающего реактора, включаемого в нейтраль силового (блочного) трансформатора электростанции, выбирается из условия сохранения эффективного заземления нейтрали автотрансформаторов и рассматриваемого блочного трансформатора, а также ограничения напряжения на их нейтралях до уровня, не превышающего указанный в приложении 1.
3.7. Расчетные формулы и схемы замещения для определения значения индуктивного сопротивления токоограничивающих реакторов приведены в приложении 2.
ВЫБОР ТОКООГРАНИЧИВАЩИХ РЕАКТОРОВ И МЕСТ ИХ УСТАНОВКИ
3.1. До проведения мероприятий по ограничению токов КЗ в электрической сети 110 — 220 кВ должен быть выполнен расчет токов однофазного КЗ для нормального (максимального) режима и выявлены точки, в которых необходимо ограничение токов с учетом перспективы развития сети.
3.2. Расчет токов однофазного КЗ должен производиться для нормальной схемы сети. При расчете токов КЗ в сети, где выполнено деление КЗ, последнее не должно предусматриваться.
3.3. При выборе токоограничивающих реакторов необходимо руководствоваться следующим:
— уровень напряжения на нейтрали трансформатора или автотрансформатора при включении в нейтраль реактора в указанных ниже режимах (пп. 3.4, 3.5) не должен превышать приведенного в приложении 1 допустимого уровня напряжения с учетом его продолжительности;
— за расчетное время воздействия тока однофазного КЗ на реактор и длительность повышения напряжения частоты 50 Гц на нейтрали, на оборудовании и изоляции неповрежденных фаз должно приниматься время действия первых ступеней резервных токовых защит нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов;
— реактор, включаемый в нейтраль, должен длительно выдерживать прохождение тока естественной несимметрии сети, ограничивать ток КЗ до заданного значения, выдерживать воздействие токов КЗ, а также токов при неполнофазных режимах в сети в течение расчетного времени;
— при включении в нейтраль реакторов должно сохраняться эффективное заземление нейтрали автотрансформаторов (напряжение на неповрежденных фазах при однофазном КЗ, а также напряжение «фаза-земля» при неполнофазных режимах не должно во всех случаях превышать значения 1,37 Uф.н.р, соответствующего напряжению гашения вентильных разрядников);
— при включении в нейтраль реактора для ограничения грозовых перенапряжений на нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов параллельно реактору должна быть включена резисторная установка с номинальным значением сопротивления 850 ± 150 Ом (приложение 1).
3.4. Расчетным режимом для определения значения сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 220 кВ, и уровня напряжения на нейтрали является режим включения (трехфазного) автотрансформатора со стороны высокого напряжения на однофазное КЗ на стороне среднего напряжения.
3.5. Расчетным режимом для определения значения сопротивления реактора, включаемого в нейтраль автотрансформатора со средним напряжением 110 или 150 кВ, и уровня напряжения на нейтрали является сохранение эффективного заземления нейтрали автотрансформатора при отключении его со стороны среднего напряжения.
3.6. Значение индуктивного сопротивления токоограничивающего реактора, включаемого в нейтраль силового (блочного) трансформатора электростанции, выбирается из условия сохранения эффективного заземления нейтрали автотрансформаторов и рассматриваемого блочного трансформатора, а также ограничения напряжения на их нейтралях до уровня, не превышающего указанный в приложении 1.
