8.10. Реакторы

В качестве источников реактивной мощности в электрических сетях используются реакторы. В простейшем виде реактор — это катушка индуктивности, потребляющая реактивный ток индуктивного характера.

Однофазные заземляющие реакторы служат для компенсации токов замыкания линий электропередач на землю. Токи замыкания имеют емко­стный характер, поэтому реактор, обладающий индуктивностью, компен­сирует емкостный ток. Реакторы такого рода называют шунтирующими. Реакторы также служат для ограничения токов короткого замыкания, что дает возможность ограничить ток отключения линейных выключателей и обеспечить термостойкость отходящих кабелей. Такие реакторы называ­ются токоограничивающими.

Управление реакторами может осуществляться выключателями или тиристорными ключами. В случае выполнения реакторов на стальных сердечниках подобно трансформаторам регулирование их индуктивного сопротивления может осуществляться подмагничиванием постоянным током.

В России разработана серия управляемых шунтирующих реакторов для электрических сетей 35—500 кВ. Они представляют собой уникаль­ный комплекс стабилизации напряжения, снижения потерь и повышения надежности линий электропередачи и распределительных сетей.

Контрольные вопросы:

1. Объясните назначение главных элементов трансформатора.

2. На каком физическом явлении основано действие трансформатора? Что такое коэф­фициент трансформации?

3. Назовите варианты схем соединений трансформатора.

4. Объясните понятия групп трансформатора.

5. В чем преимущества и недостатки автотрансформаторов?

6. Опишите конструкцию трансформатора.

7. Объясните природу волновых явлений в трансформаторе.

8. Каковы виды потерь мощности в трансформаторе? Что такое КПД трансформатора?

9. Назовите главные способы охлаждения трансформатора.

10. Каково назначение и конструкции трансформаторов тока и напряжения?

11. Объясните назначение и виды реакторов.

Литература для самостоятельного изучения

8.1. Сергеенков Б.Н., Киселев В.М., Акимова Н.А. Электрические машины. Трансфор­маторы: учеб. пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1989.

8.2. Электротехнический справочник. Т.2. Электротехнические изделия и устройства. М.: Издательство МЭИ, 2003.

8.3. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. Т. 1,2: учебник для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2004.

8.4. Управляемые подмагничиванием электрические реакторы: Сб. статей / под ред. A.M. Брянцева. М.: Знак, 2004.

Глава девятая

Коммутационные и защитные аппараты высокого напряжения. Силовые конденсаторы

 

Содержание лекции:
9.1.	Назначение и классификация аппаратов
9.2.	Условия работы аппаратов высокого напряжения и общие требования, предъявляемые к ним
9.3.	Выключатели высокого напряжения   9.3.1. Воздушные выключатели   9.3.2. Элегазовые выключатели   9.3.3. Масляные выключатели   9.3.4. Электромагнитные выключатели   9.3.5. Вакуумные выключатели
9.4.	Разъединители, отделители, короткозамыкатели
9.5.	Комплектные распределительные устройства   9.5.1. Комплектные РУ 10-35кВ   9.5.2. Герметизированные комплектные РУ на основе элегаза (КРУЭ)
9.6.	Защитные и токоограничивающие аппараты
9.7.	Силовые конденсаторы   9.7.1. Основные характеристики силовых конденсаторов   9.7.2. Электротехнические материалы, применяемые в силовых конденсаторах   9.7.3. Конструкции и области применения силовых конденсаторов
9.8.	Перспективы развития коммутационных аппаратов в мире
	Контрольные вопросы
	Литература для самостоятельного изучения

 

9.1. Назначение и классификация аппаратов

По функциональному признаку электрические аппараты высокого напряжения (АВН) подразделяются на следующие виды:

• коммутационные аппараты (выключатели, разъединители, короткозамыкатели, отделители);

• защитные и ограничивающие аппараты (предохранители, токоограничивающие реакторы, разрядники, нелинейные ограничители перенапряжений);

• комплектные распределительные устройства (КРУ).

Коммутационные аппараты используются для формирования необходимых схем передачи энергии от ее источника (электростанции) к потребителю.

Рассмотрим наиболее важные аппараты.

Выключатели предназначены для оперативной и аварийной коммутации в энергосистемах, т.е. выполнения операций включения и отключения отдельных цепей при ручном или автоматическом управлении. Во включенном состоянии выключатели должны беспрепятственно пропускать токи нагрузки. Характер режима работы этих аппаратов несколько необычен: нормальным для них считается как включенное состояние, когда они обтекаются током нагрузки, так и отключенное, при котором они обеспечивают необходимую электрическую изоляцию между разомкнутыми участками цепи. Коммутация цепи, осуществляемая при переключении выключателя из одного положения в другое, производится нерегулярно, время от времени, а выполнение им специфических требований по отключению возникающего в цепи короткого замыкания чрезвычайно редко. Выключатели должны надежно выполнять свои функции в течение срока службы (25 лет), находясь в любом из указанных состояний, и одновременно быть всегда готовыми к мгновенному эффективному выполнению любых коммутационных операций, часто после длительного пребывания в неподвижном состоянии. Отсюда следует, что они должны иметь очень высокий коэффициент готовности: при малой продолжительности процессов коммутации (несколько минут в год) должна быть обеспечена постоянная готовность к осуществлению коммутаций.

Секционные выключатели применяются в сборных шинах. В распределительных устройствах (РУ) электростанций секционные выключатели при нормальной работе обычно замкнуты. Они должны автоматически отключаться только при повреждении в зоне сборных шин. Вместе с ними должны отключаться и другие выключатели поврежденной секции. Таким образом, поврежденная секция РУ будет отключена, а остальная часть останется в работе.

Разъединители применяются для коммутации обесточенных при помощи выключателей участков токоведущих систем, для переключения РУ с одной ветви на другую, а также для отделения на время ревизии или ремонта силового электротехнического оборудования и создания безопасных условий от смежных частей линии, находящихся под напряжением. Разъединители способны размыкать электрическую цепь только при отсутствии в ней тока или при весьма малом токе. В отличие от выключателей разъединители в отключенном состоянии образуют видимый разрыв цепи. После отключения разъединителей с обеих сторон объекта, например выключателя или трансформатора, они должны заземляться с обеих сторон либо при помощи переносных заземлителей, либо специальных заземляющих ножей, встраиваемых в конструкцию разъединителя.

Отделитель служит для отключения обесточенной цепи высокого напряжения за малое время (не более 0,1 с). Он подобен разъединителю, но снабжен быстродействующим приводом.

Короткозамыкатель служит для создания искусственного короткого замыкания (КЗ) в цепи высокого напряжения. Конструкция его подобна конструкции заземляющего устройства разъединителя, но снабженного быстродействующим приводом.

Короткозамыкатели и отделители устанавливаются на стороне высшего напряжения РУ малоответственных потребителей, когда в целях экономии площади и стоимости РУ выключатели предусмотрены только на стороне низшего напряжения.

Ограничивающие аппараты подразделяются на аппараты ограничения тока и напряжения.

К токоограничивающим аппаратам относятся предохранители и реакторы высокого напряжения. Плавкие предохранители предназначены для защиты силовых трансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения, воздушных и кабельных линий, конденсаторов.

Токоограничивающие реакторы представляют собой катушку индуктивности без стали и служат для ограничения тока короткого замыкания (КЗ) и поддержания напряжения на сборных шинах РУ. Применение их позволяет существенно снизить требования к выключателям по электродинамической, термической стойкости и отключающей способности в сетях с реакторами по сравнению с аналогичными сетями, не защищенными реакторами.

В качестве ограничителей грозовых и внутренних перенапряжений используются разрядники и ограничители перенапряжения. Они должны быть установлены вблизи силовых повышающих трансформаторов и вводов воздушных линий в РУ. Они позволяют снизить требования к прочности электрической изоляции аппаратов и оборудования РУ, уменьшить габаритные размеры электрической установки и значительно снизить ее стоимость.

Комплектные распределительные устройства (КРУ) составляются из полностью или частично закрытых шкафов или блоков со встроенными в них АВН, устройствами защиты, автоматики, контрольно-измерительной аппаратуры и поставляемых в собранном на заводе или полностью подготовленном для сборки виде. Различают распределительные устройства внутренней и наружной установки. Комплектные распределительные устройства становятся наиболее распространенным типом РУ. В последнее время начали широко применяться герметизированные РУ (ГРУ), в которых все токоведущие элементы и весь комплекс аппаратуры (выключатели, разъединители) расположены внутри герметичной оболочки, заполненной сжатым газом (элегазом). Наиболее эффективно ГРУ будут применяться в крупных городах, что даст значительную экономию городских площадей и повысит надежность энергосистем.