Бетонные реакторы назначение и устройство

Обновлено: 07.07.2024

Конструкции бетонных реакторов

Реактором является катушка с малым активным сопротивлением. Витки катушки изолированы друг от друга, а вся катушка в целом изолирована от заземленных частей. Промышленностью выпускаются бетонные и масляные реакторы.

Бетонные реакторы.Катушка укрепляется на каркасе из изолирующего материала, рис. 2. Концы обмоток снабжены зажимами для последовательного включения реактора в сеть. В трёхфазных установках применяют реакторы, состоящие из трех катушек.

Многожильный провод 1 соответствующего сечения с помощью шаблона наматывается в виде катушки. После этого в специальные формы заливается бетон. Застывая, бетон образует вертикальные стойки-колонны 2, которые скрепляют между собой отдельные витки.

Торцы колонн имеют шпильки, с помощью которых укрепляются изоляторы 3 и 4.

Для получения необходимой прочности электрической изоляции после затвердения бетона реактор подвергают интенсивной сушке в вакууме. Затем реактор дважды пропитывается влагостойким изоляционным лаком.

Между отдельными витками в ряду и между рядами выдерживается значительный зазор, что улучшает охлаждение отдельных витков реактора и повышает электрическую прочность изоляции.

При больших номинальных токах (более 400 А) применяется несколько параллельных ветвей. Равномерное распределение тока по ветвям обеспечивается транспозицией витков.

В качестве обмоточного материала используется многожильный медный или алюминиевый кабель большого сечения. Кабель покрывается несколькими слоями кабельной бумаги. Поверх бумаги делается хлопчатобумажная оплётка.

Помещения, в которых устанавливают реакторы, должны хорошо вентилироваться, и наивысшая температура в них не должна превышать +35°С. Колебания температуры в помещении не должны быть настолько резкими, чтобы наблюдалось покрытие реакторов инеем, росой и т.п.

Катушки бетонных реакторов изолируют от земли при помощи нескольких опорных изоляторов 3. Трёхфазный комплект реактора состоит из катушек, устанавливаемых в горизонтальной плоскости рядом (хорошее охлаждение витков) или в вертикальной плоскости одна над другой, при этом ухудшаются условия охлаждения витков катушек, особенно верхней.

Рисунок 2 – Бетонный реактор

Реакторы охлаждаются, как правило, за счет естественной вентиляции. Ввиду выделения большой мощности в реакторе распределительное устройство должно предусматривать специальные каналы для охлаждения воздуха, особенно при больших номинальных токах.

Реакторы, предназначенные для вертикальной установки в комплектах, имеют маркировку В (верхний), С (средний), Н (нижний). В последнем случае катушки реактора изолируют друг от друга также при помощи опорных изоляторов 4.

При вертикальной установке направление обмотки катушки средней фазы берут обратным по сравнению с направлением обмоток катушек верхней и нижней фаз. Делается это для того, чтобы при протекании по двум соседним катушкам двухфазного ударного тока короткого замыкания катушки притягивались под действием возрастающих электродинамических усилий, а не отталкивались, как это было бы при одинаковом направлении обмоток всех катушек (легче выполнить надежное крепление катушек).

При установке сухих реакторов в распределительных устройствах необходимо соблюдать указываемые заводом монтажные расстояния до стальных конструкций и железобетонных частей здания. При невыполнении этих требований возможен опасные нагрев стальных конструкций и стальной арматуры железобетона токами, наведенными в них магнитным потоком реактора; кроме того, близость стальных конструкций вызывает дополнительные потери электроэнергии.

Бетонные реакторы хорошо себя зарекомендовали при работе в закрытых распределительных устройствах при напряжении до 35 кВ, например, реактор для внутренней установки РБУ 10-630-0,56УЗ- Р -реактор, Б - бетонный, У - ступенчатая установка фаз, на номинальное напряжение 10 кВ, длительно допустимый ток при естественном охлаждении 630 А, номинальное индуктивное сопротивление 0,56 Ом, У - для работы в районах с умеренным климатом, 3 - для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией.

Основные недостатки бетонных реакторов - большой вес и значительные габариты. Например, высота трехфазного комплекта реактора горизонтальной установки на напряжение 10 кВ составляет 1040 мм, а вертикальной - 3600 мм. Этот же комплект весит 3 х 723 кГ.

Обслуживание токоограничивающих и дугогасящих реакторов

Токоограничивающие реакторы предназначены для ограничения токов КЗ и поддержания на шинах определенного уровня напряжения при повреждениях за реакторами.

Реакторы применяются на подстанциях в основном для сетей 6—10 кВ, реже на напряжение 35 кВ. Реактор представляет собой обмотку без сердечника, его индуктивное сопротивление не зависит от протекающего тока. Такая индуктивность включается в каждую фазу трехфазной сети. Индуктивное сопротивление реактора зависит от числа его витков, размеров, взаимного расположения фаз и расстояний между ними. Измеряется индуктивное сопротивление в омах.

В нормальных условиях при протекании через реактор тока нагрузки потеря напряжения в реакторе не превышает 1,5— 2 %. Однако при протекании тока КЗ падение напряжения на реакторе резко возрастает. При этом остаточное напряжение на шинах подстанции до реактора должно быть не менее 70 % номинального. Это необходимо для сохранения устойчивой работы остальных потребителей, присоединенных к шинам подстанции. Активное сопротивление реактора невелико, поэтому потери активной мощности в реакторе составляют 0,1—0,2 % мощности, проходящей через реактор в нормальном режиме.

По месту включения различают реакторы линейные и секционные, включаемые между секциями сборных шин. В свою очередь линейные реакторы могут быть индивидуальные (рис. 1, а) — для одной линии и групповые (рис. 1,б) — для нескольких линий. По конструкции различаются реакторы одинарные и сдвоенные (рис. 1, в).

Обмотки реакторов выполняются, как правило, из многожильного изолированного провода — медного или алюминиевого. На номинальные токи 630 А и более обмотка реактора состоит из нескольких параллельных ветвей. При изготовлении реактора обмотки наматывают на специальный каркас, а затем заливают бетоном, что предотвращает смещение витков под действием электродинамических сил при протекании токов КЗ. Бетонная часть реактора окрашивается во избежание проникновения влаги. Реакторы, устанавливаемые на открытом воздухе, подвергаются специальной пропитке.

Рис. 1. Схемы включения токоограничивающих реакторов: а — индивидуальный одинарный реактор для одной линии; б — групповой одинарный реактор; в — групповой сдвоенный реактор

Для изоляции реакторов различных фаз между собой и от заземленных конструкций их устанавливают на фарфоровые изоляторы.

Наряду с одинарными реакторами нашли применение сдвоенные реакторы. В отличие от одинарных реакторов сдвоенные реакторы имеют две обмотки (две ветви) на фазу. Обмотки имеют одно направление витков. Ветви реактора выполняются на одинаковые токи и имеют одинаковые индуктивности. К общему выводу присоединяется источник питания (чаще трансформатор), к выводам ветвей — нагрузка.

Между ветвями фазы реактора существует индуктивная связь, характеризуемая взаимной индуктивностью М. В нормальном режиме, когда в обеих ветвях протекают примерно равные токи, потеря напряжения в сдвоенном реакторе за счет взаимной индукции меньше, чем в обычном реакторе с таким же индуктивным сопротивлением. Это обстоятельство позволяет эффективно применять сдвоенный реактор в качестве группового.

При КЗ на одной из ветвей реактора ток в этой ветви становится значительно больше тока в другой неповрежденной ветви. При этом влияние взаимной индукции снижается, и эффект ограничения тока КЗ определяется в основном собственным индуктивным сопротивлением ветви реактора.

В процессе эксплуатации реакторов производят их осмотр. При осмотре обращают внимание на состояние контактов в местах присоединения шин к обмоткам реактора по цветам побежалости, индикаторным термопленкам, на состояние изоляции обмотки и наличие деформации витков, на степень запыленности и целость опорных изоляторов и их арматуры, на состояние бетона и лакового покрытия.

Увлажнение бетона и снижение его сопротивления особенно опасны при КЗ и перенапряжениях в сети из-за возможных перекрытий и разрушений обмоток реактора. В нормальных условиях эксплуатации сопротивление изоляции обмоток реактора относительно земли должно быть не менее 0,1 МОм. Проверяют исправность систем охлаждения (вентиляции) реакторов. При обнаружении неисправности вентиляции должны быть приняты меры к снижению нагрузки. Перегрузка реакторов не допускается.

Одним из наиболее часто встречающихся повреждений в электрической сети является замыкание на землю токоведущих частей электроустановки. В сетях 6—35 кВ этот вид повреждений составляет не менее 75% всех повреждений. При замыкании; на землю одной из фаз (рис. 2) трехфазной электрической сети, работающей с изолированной нейтралью, напряжение поврежденной фазы С относительно земли становится равным нулю, а двух других фаз А и В возрастает в 1,73 раза (до линейного напряжения). Это можно наблюдать по вольтметрам контроля изоляции, включенным во вторичную обмотку трансформатора напряжения.

Рис. 2. Замыкание фаз на землю в трехфазной электрической сети с компенсацией емкостных токов: 1 — обмотка силового трансформатора; 2 — трансформатор напряжения; 3 — дугогасящий реактор; Н — реле напряжения

Ток поврежденной фазы С, протекающий через точку замыкания на землю, равен геометрической сумме токов фаз А и В:

Из формулы видно, что чем больше длина сети, тем больше значение тока замыкания на землю.

Замыкание фазы на землю в сети с изолированной нейтралью не нарушает работы потребителей, так как симметрия линейных напряжений сохраняется. При значительных токах IС замыкания на землю могут сопровождаться появлением в месте повреждения перемежающейся дуги. Это явление в свою очередь приводит к тому, что в сети появляются перенапряжения до (2,2—3,2) Uф.

При наличии ослабленной изоляции в сети такие перенапряжения могут вызвать пробой изоляции и междуфазные КЗ. Кроме того, тепловое ионизирующее воздействие электрической дуги, возникающей при замыкании на землю, создает опасность возникновения междуфазных КЗ.

Учитывая опасность замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, применяют компенсацию емкостного тока замыкания на землю с помощью дугогасящих реакторов.

Однако исследования и опыт эксплуатации показали, что в сетях 6 и 10 кВ целесообразно применять дугогасящие реакторы уже при значениях емкостных токов замыкания на землю, достигающих соответственно 20 и 15 А.

Ток, протекающий по обмотке дугогасящего реактора, возникает в результате воздействия напряжения смещения нейтрали. Оно в свою очередь возникает на нейтрали при замыкании фазы на землю. Ток в реакторе носит индуктивный характер и направлен встречно емкостному току замыкания на землю. Таким образом, в месте замыкания на землю происходит компенсация тока, что способствует быстрому погасанию дуги. При таких условиях воздушная и кабельная сети могут длительно работать с замыканием фазы на землю.

Изменение индуктивности в зависимости от конструкции дугогасящего реактора выполняется путем переключения ответвлений обмотки, изменением зазора в магнитной системе, подмагничиванием сердечника постоянным током.

Выпускаются реакторы типа ЗРОМ на напряжение 6—35 кВ. Обмотка такого реактора имеет пять ответвлений. В некоторых энергосистемах изготавливаются дугогасящие реакторы, изменение индуктивности которых происходит путем изменения зазора в магнитной системе (например, реакторы типа КДРМ, РЗДПОМ на напряжение 6-10 кВ, мощностью 400 – 1300 кВА)

Рис. 3. Схема обмоток дугогасящего реактора типа РЗДПОМ (КДРМ): А – Х – главная обмотка; а1 – х1 – обмотка управления 220 В; а2 – х2 – обмотка сигнальная 100 В, 1А.

В электрических сетях находятся в эксплуатации дугогасящие реакторы подобного типа производства ГДР, ЧССР и других стран. Конструктивно дугогасящие реакторы типов КДРМ, РЗДПОМ состоят из трехстержневого магнитопровода и трех обмоток: силовой, управления, сигнальной. Схема обмоток приведена на рис. 3. Все обмотки расположены на среднем стержне трехстержневого магнитопровода.

Рис. 4. Схемы включения дугогасящих реакторов

Магнитопровод с обмотками помещен в бак с трансформаторным маслом. Средний стержень выполнен из одной неподвижной и двух подвижных частей, между которыми образуются два регулируемых воздушных зазора.

В силовой обмотке вывод А присоединяется к нулевому выводу силового трансформатора, вывод X через трансформатор тока заземляется. Обмотка управления а1—х1 предназначена для подключения регулятора настройки дугогасящего реактора (РНДК).

Сигнальная обмотка а2—х2 используется для подключения к ней контрольно-измерительных приборов. Настройка дугогасящего реактора производится автоматически с помощью электропривода. Ограничение хода подвижных частей магнитопровода осуществляется конечными выключателями. Схемы включения дугогасящих реакторов приведены на рис.4.

На рис. 4 а показана универсальная схема, позволяющая подключать дугогасящие реакторы к любому из трансформаторов. На рис. 4,б дугогасящие реакторы включаются каждый на свою секцию. Мощность дугогасящего реактора выбрана из расчета компенсации емкостного тока замыкания на землю сети, питающейся от соответствующей секции шин.

Разъединитель устанавливается на дугогасящем реакторе для его отключения на время перестройки вручную. Применять вместо разъединителя выключатель недопустимо, так как ошибочное отключение дугогасящего реактора выключателем в период замыкания на землю в сети приведет к увеличению тока в месте замыкания на землю, перенапряжению в сети, повреждению изоляции обмотки реактора, междуфазному КЗ.

Как правило, дугогасящие реакторы присоединяются к нейтралям трансформаторов, имеющих схему соединения обмоток звезда — треугольник, хотя существуют и другие схемы включения (в нейтраль генераторов или синхронных компенсаторов).

Мощность трансформаторов, не имеющих нагрузки во вторичной обмотке и используемых для подключения к их нейтрали дугогасящих реакторов, выбирается равной мощности дугогасящего реактора. Если трансформатор для дугогасящего реактора используется и для подключения к нему нагрузки, его мощность должна выбираться в 2 раза больше мощности дугогасящего реактора.

Настройка дугогасящих реакторов. В идеальном случае она может быть выбрана такой, что ток замыкания на землю будет полностью компенсирован, т.е.

где Iс и Iр — действительные значения емкостных токов замыкания на землю сети и тока дугогасящего реактора.

Такая настройка дугогасящего реактора называется резонансной (в контуре возникает резонанс токов).

Допускается настройка реактора с перекомпенсацией, когда

Ток замыкания на землю при этом не должен превышать 5 А, а степень расстройки

не превышает 5%. Допускается настройка дугогасящих реакторов с недокомпенсацией в кабельных и воздушных сетях, если любые аварийно возникающие несимметрии емкостей фаз сети не приводят к появлению напряжения смещения нейтрали выше, чем 0,7Uф.

В реально существующей сети (особенно в воздушных сетях) всегда имеется несимметрия емкости фаз относительно земли, зависящая от расположения проводов на опорах и распределения конденсаторов связи по фазам. Эта несимметрия вызывает появление на нейтрали напряжения симметрии. Напряжение несимметрии не должно превышать 0,75 % Uф.

Включение в нейтраль дугогасящего реактора существенно изменяет потенциалы нейтрали и фаз сети. На нейтрали появляется напряжение смещения нейтрали U0, обусловленное наличием в сети несимметрии. При отсутствии замыкания на землю в сети допускается напряжение смещения нейтрали не выше 0,15 Uф длительно и 0,30 Uф в течение 1 ч.

При резонансной настройке реактора напряжение смещения нейтрали может достигнуть значений, соизмеримых с фазным напряжением Uф. Это приведет к искажению фазных напряжений и даже появлению ложного сигнала «земля в сети». В таких случаях искусственной расстройкой дугогасящего реактора удается снизить напряжение смещения нейтрали.

Оптимальной является все же резонансная настройка дугогасящего реактора. И если при такой настройке напряжение смещения нейтрали будет больше 0,15 Uф, а напряжение несимметрии больше 0,75 Uф, необходимо выполнять дополнительные мероприятия по выравниванию емкости фаз сети путем транспозиции проводов и по перераспределению конденсаторов связи по фазам сети.

В процессе эксплуатации производят осмотр дугогасящих реакторов: на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом 1 раз в сутки, на подстанциях без обслуживающего персонала — не реже 1 раза в месяц и после каждого замыкания на землю в сети. При осмотре обращают внимание на состояние изоляторов, их чистоту, на отсутствие трещин, сколов, на состояние прокладок и отсутствие течи масла, а также на уровень масла в расширительном бачке; на состояние ошиновки дугогасящего реактора, присоединяющей его к нулевой точке трансформатора и к контуру заземления.

При отсутствии автоматической настройки дугогасящего реактора в резонанс перестройка его производится по распоряжению диспетчера, который в зависимости от изменяемой конфигурации сети (по заранее составленной таблице) дает указание дежурному подстанции о переключении ответвления на реакторе. Дежурный, убедившись в отсутствии замыкания на землю в сети, отключает реактор, устанавливает на нем необходимое ответвление и включает его разъединителем.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Билет №4. Бетонный реактор типа рб10

Эти аппараты применяют в электроустановках для ограничения токов короткого замыкания. Они представляют собой многовитковые катушки без сердечника, обладающие большим индуктивным и малым активным сопротивлением. При коротких замыканиях реактор ограничивает ток короткого замыкания в цепи из-за своего значительного индуктивного сопротивления и этим облегчает условия работы электрооборудования и аппаратов подстанции или распределительного устройства. Таким образом, размещаемые за реактором аппараты (трансформаторы тока, разъединители, выключатели) могут иметь характеристики, рассчитанные на меньшие термические и динамические действия токов короткого замыкания.

Установка реактора значительно упрощает конструктивное исполнение электрического оборудования и аппаратов распределительных устройств и, кроме того, снижает их стоимость.

Воздушные реакторы применяют на напряжение 6 и 10 кВ с медными (РБ) и алюминиевыми (РБА) обмотками.

Сухой реактор с воздушным охлаждением РБ устанавливают на опорные фарфоровые изоляторы 5. Он состоит из трех обмоток 1,2,3 и десяти вертикальных радиально расположенных колонок 4, в каждую из которых вставлено по два сквозных стержня с резьбой на концах. К верхним концам стержней крепят фланцы изоляторов вышележащей фазы, а нижние концы ввернуты в головки изоляторов 5. Обмотка с концентрическими витками закреплена в бетонных колонках. Начало и конец обмотки присоединены к контактным зажимам , которые заделаны в колонки.

По исполнению реакторы могут быть сухие (сухая изоляция и воздушное охлаждение) и масляные (масляная изоляция и масляное охлаждение обмоток), по назначению - шинные (включаемые между секциями шин и ограничивающие общий ток короткого замыкания всей электроустановки) и линейные (ограничивающие ток короткого замыкания в защищаемой линии и поддерживающие напряжение на определенном уровне в частях электроустановки, расположенных до реактора).

Основными показателями реакторов являются индуктивное сопротивление, номинальное напряжение на фазу, номинальная проходная мощность, динамическая и термическая устойчивость.

Реактор имеет заводскую маркировку фаз по вертикали: В - верхняя, С - средняя и Н - нижняя. Подведенные к реактору шины присоединяют в соо-ветствии с заводскими обозначениями: А1, В1, С1- входные зажимы и А2, В2, С2 - выходные зажимы. Направления витков обмотки средней фазы и витков обмоток верхней и нижней фаз должны быть противоположными, при этом электродинамическое усилие будет уравновешено.

Учитывая, что реактор создает мощное магнитное поле в помещении, где его устанавливают, предусматривают следующие меры безопасности: расстояние от края реактора до стальных конструкций в камере должно быть не менее половины его диаметра; стальные конструкции и проводники не должны создавать замкнутый контур; опорные изоляторы следует армировать немагнитными материалами, а болты для контактных соединений изготовлять из немагнитной стали или латуни.

Устройство бетонного реактора типа РБ-10 показано на рисунке:

1-обмотка фазы "А"

2-обмотка фазы "В"

3-обмотка фазы "С"

4-бетонные колонки

5-опорные изоляторы

РБА-10-500-10 – реактор бетонный с обмоткой алюминиевого провода на номинальное напряжение 10 кВ и номинальный рабочий ток 500 А, реактивность 10%.

Схема пуска и управления асинхронным эл.двигателем с фазным ротором.

Пуск АД с фазным ротором

В силовые цепи входят выключатель S, предохранители F, силовые контакты магнитного пускателя КМ1, через которые питание и подается к обмотке статора, а также воспринимающая часть электротеплового реле КК. К ротору эл.двигателя подключены резисторы R.

До включения выключателя S питание к цепям управления не поступает, поэтому магнитный пускатель КМ1 и реле времени КТ1-КТ3 отключены. После включения выключателя S подводится питание к цепям управления. При этом по замкнутой контактом КМ1:2 магнитного пускателя КМ1 цепи 2 будет проходить ток через катушку реле времени КТ1, которое сработает, замкнув контакт КТ1:1 и разомкнув контакт КТ1:2 соответственно в цепях 3 и 5. После срабатывания реле времени КТ1 окажется замкнутой цепь катушки реле времени КТ2, которое сработает, замкнув контакт КТ2:1 и разомкнув контакт КТ2:2 соответственно в цепях 4 и 6.

После срабатывания реле времени КТ2 окажется замкнутой цепь катушки реле времени КТ3, которое сработает и разомкнет свой контакт КТ3:1 в цепи 7. Таким образом, после включения выключателя цепи управления перейдут в состояние готовности к пуску эл.двигателя М:

-реле времени КТ1, КТ2, КТ3 будут включены

-контакты КТ1:1, КТ2:1 будут замкнуты

-контакты КТ1:2, КТ2:2, КТ3:1 будут разомкнуты

Для пуска двигателя М нажимают кнопку SB2, замыкающую цепь 1 магнитного пускателя КМ1, который включается, замыкая свои силовые контакты, подводящие питание к двигателю, а также блок- контакт КМ1:1 шунтирующий кнопку SB2 и блок-контакт КМ1:3 подготавливающий цепи 5-7. Одновременно размыкается контакт КМ1:2 в цепи 2 и дальнейший процесс увеличения частоты вращения эл.двигателя до номинальной происходит автоматически.

Реле времени КТ1 вследствие размыкания цепи его катушки контактом КМ1:2 магнитного пускателя КМ1 через заданное время возвращается в исходное положение, замкнув контакт КТ1:2 в цепи 5 и разомкнув контакт КТ1:1 в цепи 3. Так как цепь 5 катушки контактор КМ2 оказывается замкнутой, контактор срабатывает, замыкая свои силовые контакты и частично уменьшая сопротивление резисторов в цепи ротора двигателя М, который начнет вращаться с большей частотой.

Размыкание контакта КТ1:1 в цепи 3 катушки реле времени КТ2 приводит к тому, что реле через заданное время возвращается в исходное положение, замкнув контакт КТ2:2 и разомкнув контакт КТ2:1 соответственно в цепях 6 и 4. При этом срабатывает контактор КМ3, который замыкает свои силовые контакты, что приводит к дальнейшему уменьшению сопротивления резисторов в цепи ротора и увеличению частоты вращения двигателя.

Размыкание контакта КТ2:1 в цепи 4 катушки реле времени КТ3 вызывает возврат этого реле в исходное положение через заданное время. При замыкании контакта КТ3:1 срабатывает контактор КМ4, его силовые контакты замыкают обмотку ротора и его частота вращения возрастает до номинальной. Контакт КМ4:1 контактора КМ4 размыкает цепи 5 и 6 контакторов КМ2 и КМ3 и они отключаются.

На этом пуск электродвигателя заканчивается. Включенными оказываются только магнитный пускатель КМ1 и контактор КМ4. Отключается двигатель при срабатывании электротеплового реле КК или нажатии кнопки SB1, вследствие чего размыкается цепь 1 катушки магнитного пускателя КМ1, вспомогательные контакты КМ1:3 которого разрывают цепь катушки контактора КМ4 и он отключается, а вся схема приходит в начальное состояние.

В обмотках электродвигателей могут возникать замыкания на землю одной фазы статора, замыкания между витками и многофазные КЗ, перегрузка. Замыкания на землю и многофазные КЗ могут также возникать на выводах электродвигателей, в кабелях, муфтах и воронках. Короткие замыкания в электродвигателях сопровождаются прохождением больших токов, разрушающих изоляцию и медь обмоток, сталь ротора и статора. Электродвигатели защищаются от КЗ всех видов (в том числе и от однофазных) с помощью плавких предохранителей или быстродействующих электромагнитных расцепителей автоматических выключателей. Защита от витковых замыканий на электродвигателях не устанавливается. Ликвидация повреждений этого вида осуществляется другими защитами электродвигателей, поскольку витковые замыкания в большинстве случаев сопровождаются замыканием на землю или переходят в многофазное КЗ. Защита от перегрузки – тепловое реле, защита минимального напряжения – магнитный пускатель.

Правила эксплуатации заземляющих устройств, сроки проведения осмотров и на что необходимо обращать внимание.

При повреждении изоляции металлические части электроустановок и оборудования, обычно не находящиеся под напряжением, могут оказаться под полным рабочим напряжением. Прикосновение к ним человека связано с опасностью поражения электрическим током.

Одной из мер защиты людей в этих случаях является заземление, т. е. преднамеренное присоединение к земле (через заземляющую проводку и заземлитель).

Последовательное включение в заземляющий проводник заземляемых элементов установки не допускается, так как при изъятии какого-либо элемента установки для ремонта, замены и т. п. произойдет разрыв цепи заземления со всеми вытекающими отсюда последствиями.

При параллельном присоединении (т. е. посредством отдельных ответвлений) в этом случае сохраняется непрерывность цепи заземления (заземляющей магистрали). Заземление присоединенных к ней элементов установки не нарушается
2.7.2. Заземляющие устройства должны соответствовать требованиям государственных стандартов правил устройства электроустановок, строительных норм и правил и других нормативно-технических документов, обеспечивать условия безопасности людей, эксплутационные режимы работы и защиту электроустановок.

2.7.4. Присоединение заземляющих проводников к заземлителю и заземляющим конструкциям должно быть выполнено сваркой, а к главному заземляющему зажиму, корпусам аппаратов, машин и опорам ВЛ – болтовым соединением (для обеспечения возможности производства измерений). Контактные соединения должны отвечать требованиям государственных стандартов.

2.7.6. Каждая часть электроустановки, подлежащая заземлению или занулению, должна быть присоединена к сети заземления или зануления с помощью отдельного проводника. Последовательное соединение заземляющими (зануляющими) проводниками нескольких элементов электроустановки не допускается. Сечение заземляющих и нулевых защитных проводников должно соответствовать правилам устройства электроустановок.

2.7.7. Открыто проложенные заземляющие проводники должны быть предохранены от коррозии и окрашены в черный цвет

2.7.9. Визуальные осмотры видимой части заземляющего устройства должны производиться по графику, но не реже 1 раза в 6 месяцев ответственным за электрохозяйство Потребителя или работником, им уполномоченным.

При осмотре оценивается состояние контактных соединений между защитным проводником и оборудованием, наличие антикоррозионного покрытия, отсутствие обрывов.

Результаты осмотров должны заносится в паспорт заземляющего устройства.

2.7.10. Осмотры с выборочным вскрытием грунта в местах, наиболее подверженных коррозии, а также вблизи мест заземления нейтралей силовых трансформаторов, присоединений разрядников и ограничителей перенапряжений должны производиться в соответствии с графиком планово-профилактических работ (далее – ППР), но не реже одного раза в 12 лет. Величина участка заземляющего устройства, подвергающегося выборочному вскрытию грунта (кроме ВЛ в населенной местности – см. п. 2.7.11), определяется решением технического руководителя Потребителя.

2.7.12. В местности с высокой агрессивностью грунта по решению технического руководителя Потребителя может быть установлена более частная периодичность осмотра с выборочным вскрытием грунта. При вскрытии грунта должна производится инструментальная оценка состояния заземлителей и оценка степени коррозии контактных соединений. Элемент заземлителя должен быть заменен, если разрушено более 50% его сечения.
Результаты осмотров должны оформляться актами.

2.7.18. Использование земли в качестве фазного или нулевого провода в электроустановках до 1000 В не допускается.

Проверка отсутствия напряжения в РУ и на ВЛ. Требования к указателям напряжения.

В электроустановках напряжением выше 1000 В пользоваться указателем напряжения необходимо в диэлектрических перчатках.

В комплектных распределительных устройствах заводского изготовления (в том числе с заполнением элегазом) проверку отсутствия напряжения допускается производить с использованием встроенных стационарных указателей напряжения.

В электроустановках напряжением 35 кВ и выше для проверки отсутствия напряжения можно пользоваться изолирующей штангой, прикасаясь ею несколько раз к токоведущим частям. Признаком отсутствия напряжения является отсутствие искрения и потрескивания. На одноцепных ВЛ напряжением 330 кВ и выше достаточным признаком отсутствия напряжения является отсутствие коронирования.

3.3.2. В РУ проверять отсутствие напряжения разрешается одному работнику из числа оперативного персонала, имеющему группу IV - в электроустановках напряжением выше 1000 В и имеющему группу III - в электроустановках напряжением до 1000 В.

На ВЛ проверку отсутствия напряжения должны выполнять два работника: на ВЛ напряжением выше 1000 В - работники, имеющие группы IV и III, на ВЛ напряжением до 1000 В - работники, имеющие группу III.

3.3.3. Проверять отсутствие напряжения выверкой схемы в натуре разрешается:

в ОРУ, КРУ и КТП наружной установки, а также на ВЛ при тумане, дожде, снегопаде в случае отсутствия специальных указателей напряжения;

в ОРУ напряжением 330 кВ и выше и на двухцепных ВЛ напряжением 330 кВ и выше.

При выверке схемы в натуре отсутствие напряжения на вводах ВЛ и КЛ подтверждается дежурным, в оперативном управлении которого находятся линии.

Выверка ВЛ в натуре заключается в проверке направления и внешних признаков линий, а также обозначений на опорах, которые должны соответствовать диспетчерским наименованиям линий.

3.3.4. На ВЛ напряжением 6-20 кВ при проверке отсутствия напряжения, выполняемой с деревянных или железобетонных опор, а также с телескопических вышек, указателем, работающим на принципе протекания емкостного тока, за исключением импульсного, следует обеспечить требуемую чувствительность указателя. Для этого его рабочую часть необходимо заземлять.

3.3.5. На ВЛ при подвеске проводов на разных уровнях проверять отсутствие напряжения указателем или штангой и устанавливать заземление следует снизу вверх, начиная с нижнего провода. При горизонтальной подвеске проверку нужно начинать с ближайшего провода.

3.3.6. В электроустановках напряжением до 1000 В с заземленной нейтралью при применении двухполюсного указателя проверять отсутствие напряжения нужно как между фазами, так и между каждой фазой и заземленным корпусом оборудования или защитным проводником. Допускается применять предварительно проверенный вольтметр. Не допускается пользоваться контрольными лампами.

Бетонные реакторы токоограничивающие

Идея использования токоограничивающих реакторов проста: потребление активной (полезной) мощности катушкой индуктивности минимальна, но её реактивное сопротивление суммируется с эквивалентным сопротивлением системы, что по закону Ома уменьшает токи в случае коротких замыканий. Уменьшение токов КЗ желательно по целому ряду соображений — позволяет уменьшить отключающую способность выключателей, стойкость оборудования к термическим и динамическим токам, уменьшить "толчок" энергосистеме в случае КЗ. В конечном итоге — позволяет снизить стоимость оборудования и повысить надёжность работы.

Первоначально, в качестве токоограничивающих использовались реакторы с масляной изоляцией. Но поскольку изготовление и эксплуатация большого бака с маслом чрезвычайно затруднительны, такие реакторы приходилось изготавливать с ферромагнитным сердечником (для уменьшения габаритов обмоток).

Быстро выяснились существенные недостатки таких реакторов — при токах КЗ с апериодической составляющей сердечник такого реактора насыщался, что приводило к снижению сопротивления реактора (то есть реактор терял свою функцию ограничения тока) и искажению формы кривой тока (что затрудняло действие устройств релейной защиты). Поэтому начался поиск других решений — реакторов с воздушным сердечником, которые бы оставались линейными в ходе любых переходных процессов. Отказ от масляной изоляции также был весьма желательным. Как в силу её пожаро- и взрывоопасности, так и для уменьшения объёмов технического обслуживания реакторов.

Поэтому, в 1950-е и 1960-е годы во всём мире шёл активный поиск технических решений в части сухих токограничивающих реакторов с воздушным сердечником. Было предложено две основных конструкции: с бетонным каркасом и с несущей обмоткой.

В СССР была принята конструкция с бетонным каркасом — так называемые бетонные реакторы. В англоязычной литературе эти реакторы известных как cast-in-concrete air-core reactor или cement hollow reactor. Первая версия ГОСТ "Реакторы токоограничивающие сухие", определяющих требования к этим реакторам, была введена в действие в 1970 году. Затем этот стандарт был заменён на ГОСТ 14794-79, который действует до сих пор. Актуальная версия стандарта ФСК СТО 56947007-29.180.04.165-2014 "Реакторы токоограничивающие на номинальное напряжение 6-500 кВ" во многом базируется на этом ГОСТ. Таким образом, бетонные реакторы играли и продолжают играть большую роль в энергосистемах Советского Союза и современной Российской Федерации.

Бетонные реакторы это комбинация конструкции и технологии изготовления. Получить аналогичные свойства аппарата с использованием других материалов или технологий изготовления весьма затруднительно.

Обмотка реактора изготавливалась горизонтальными слоями в виде спирали. Между витками обмотки предусматривались воздушные зазоры. Это делалось для увеличения уровня изоляции и для охлаждения и вентиляции обмоток. Механическая фиксация обмотки выполнялась бетонным каркасом, который изготавливался методом заливки на подготовленную обмотку. Делалось это так:

Многожильный провод укладывался в специальный шаблон. Шаблон предусматривал специальные отсеки — формы для заливки бетона. Такие отсеки имели прямоугольную форму и располагались радиально по отношению к обмотке. После укладки провода, в отсеки заливался электротехнический бетон высокого качества. После затвердевания бетона образовывался монолитный каркас, идеально облегающий провод обмотки. Вся конструкция тщательно высушивалась, дополнительно обрабатывалась лаком для защиты от влаги.

Бетонные реакторы в целом получились удачными. Бетон это материал, обладающий высокой прочностью, немагнитный и не проводящий электрический ток, что очень важно. Реактор в процессе работы создаёт сильное переменное магнитное поле, которое взаимодействует с любыми ферромагнитными материалами и электропроводящими предметами. Бетон нейтрален к электромагнитному полю и в этой связи идеально подходит в качестве материала каркаса реактора.

При заливке жидкий бетон плотно облегает провода обмотки точно повторяет их форму, что предупреждает образование точек концентрации механических усилий при прохождении больших токов через обмотку реактора. Благодаря этому механические усилия равномерно распределяются по всей конструкции реактора. Это, в сочетании с высокой прочностью бетона, обеспечивает стойкость к динамическим токам КЗ.

Также бетонный каркас не требует никакого технического обслуживания.

Практически 50-ти летний опыт эксплуатации бетонных реакторов в СССР, а затем и в России однозначно доказал их высокую надёжность и высокие эксплуатационные качества. Производство бетонных реакторов было освоено целым рядом предприятий СССР, они до сих пор эксплуатируются на сотнях объектов по всей территории России и бывшего СССР.

Вместе с тем, бетонные реакторы имеют объективные недостатки:

Для их производства требуется обеспечить высокое качество бетона, стабильную технологию заливки и сушки. Необходимо обеспечить полное отсутствие трещин в бетоне. Поскольку в противном случае конструкция будет легко разрушена при прохождении токов КЗ.
Бетонные реакторы изготавливались главным образом для внутренней установки. Так, как нагрев солнечной радиацией, перепады температур и осадки снижают срок службы бетонного каркаса.
Бетонные реакторы обладали значительными габаритами и весом, что вело к сложностям при их монтаже и демонтаже.
Сравнительно большие потери — за счёт большего рассеяния магнитного потока, что обусловлено геометрией обмотки.

Отдельной проблемой бетонных реакторов является жесткая зависимость между габаритами реактора и его номиналом (индуктивным сопротивлением). А увеличение номинала реактора приводит и к пропорциональному увеличению геометрических размеров его магнитного поля. Что требует переноса другого оборудования. Это ведёт к тому, что установить в существующую камеру бетонного реактора меньшего номинала новый бетонный реактор большего номинала часто оказывается невозможным.

В настоящий момент, хотя бетонные реакторы продолжают эксплуатироваться, они физически и морально устарели. Выпущенные в Советском Союзе реакторы полностью выработали свой ресурс. А современные электрические сети характеризуются значительно большими токами как нагрузки, так и короткого замыкания. Что требует больших номиналов токоограничивающих реакторов. А замена одного бетонного реактора на другой, большего номинала, может оказаться затруднительной. Даже при возможности физического размещения реактора в существующей камере возникают проблемы обеспечить требуемые расстояния между магнитным полем реактора и другим оборудованием.

Альтернативная конструкция реакторов — без каркаса, была разработана на Западе. Западные инженеры считали чрезмерно трудным обеспечить стабильное производство бетонных каркасов реакторов (хотя в СССР с этой задачей справились). А найти другой материал, который бы обладал свойствами, аналогичными электротехническому бетону, но был бы более технологичным, не удалось.

Первая успешная конструкция небетонного сухого реактора была предложена в 1950-х годах фирмой Spezielektra. Которая затем вошла в состав компании Trench, которая в свою очередь была куплена концерном Siemens. В 1962 году Тренч предложил конструкцию обмотки реактора, механическая прочность которой обеспечивалась за счёт её пропитки и заливки эпоксидной смолой. Такое решение позволило жёстко скрепить провода в обмотке — обмотка стала достаточно прочной, чтобы не нуждаться в каркасе.

Аналогичные по конструкции сухие реакторы без каркаса были затем выпущены рядом европейских и азиатских компаний либо на основе лицензии, либо на основе собственной разработки, заимствовавшей основную идею Spezielektra. В их основе общий принцип — выполнение обмотки в виде параллельных ветвей, каждая из которых представляет собой спираль, намотанную вокруг цилиндра. Ветви выполняются разного диаметра и устанавливаются в реакторе с воздушными промежутками по принципу матрёшки — самый маленький диаметр в центре, самый большой снаружи. Обмотки обжимаются сверху и снизу крестовинами, бандажируются, а затем пропитываются смолами или лаками. В результате образуется монолитная прочная конструкция, которая совсем не нуждается в каркасе.

Направление намотки обмоток монолитных реакторов — по спирали сверху вниз. Магнитное поле таких реакторов тороидальное, а разность потенциалов между слоями обмотки по горизонтали отсутствует. Это обеспечивает меньший уровень потерь, чем в бетонных реакторах и меньший стресс межвитковой изоляции.

Производство сухих реакторов с самонесущей обмоткой освоено и в России. Этим занимается компания КПМ. Её реакторы по своим характеристикам ничем не уступают реакторам зарубежного производства, являясь при этом полностью отечественным продуктом. На настоящий момент в эксплуатации находятся несколько тысяч фаз таких реакторов.

Прочность реакторов с монолитной конструкцией обмотки не уступает бетонным реакторам. Что подтверждено как испытаниями в независимых лабораториях, так и опытом эксплуатации. При этом, конструкция таких реакторов является более гибкой. Есть возможность, например, при равном номинале изготавливать реакторы меньшего диаметра большей высоты или наоборот. При равных с бетонным реактором размерах оказывается возможным обеспечить большие параметры — номинальный ток и индуктивное сопротивление реактора. Также реакторы с монолитной обмоткой не имеют ограничений на их эксплуатацию под открытым воздухом.

Современные монолитные реакторы самонесущей конструкции не только не уступают бетонным реакторам, но и во многом превосходят. В этой связи, использование монолитных реакторов вместо бетонных технически вполне оправданно.

В настоящий момент компанией КПМ накоплен большой успешный опыт замены бетонных реакторов на реакторы как в рамках аварийно-восстановительных работ, так и в рамках проектов ретрофит — увеличения мощности существующих объектов. Есть опыт реализации комплексных проектов — от разработки технических требований на замену бетонного реактора, до его монтажа и ввода в эксплуатацию. Это касается как токоограничивающих реакторов, так и реакторов специального назначения — например, пусковых.

Читайте также: