содержание
- Объем
- Применение шунтирующих реакторов
- Операция закрытия
- Операция открытия (в следующей части)
- Выводы (в следующей части)
Объем
Эти примечания направлены на то, чтобы дать общее представление об основных особенностях, связанных с переключением шунтирующего реактора HV, особенно с точки зрения напряжения, и о том, как такие проблемы возникают и решаются с помощью современных технологий коммутации.
Перейти к содержанию ↑
Говоря о переключении шунтирующего реактора HV (на фото: магниторегулируемый шунтирующий реактор, кредит: wikiwand.com)
Применение шунтирующих реакторов
Трехфазные шунтирующие реакторы в основном направлены на компенсацию избытка выработки реактивной мощности, что предотвращает недопустимое повышение напряжения и потери мощности.
Легко нагруженные 1, длинные линии электропередачи более 220 кВ или кабели 100 кВ и выше - это емкостные нагрузки, вызывающие увеличение напряжения из-за линейных зарядных токов, протекающих через индуктивность линии / кабеля (эффект Ферранти).
В этом случае реактор включается и выключается только в течение дня в зависимости от нагрузки. Фактически, из-за необходимости потребления реактивной мощности для контроля напряжения и безопасности электрической системы, шунтирующий реактор не должен срабатывать: в случае отказа реактора вся цепь срабатывает.
1 В качестве эталонного значения его следует рассматривать как «легкую» нагрузку менее 70% от нагрузки импеданса волновода (SIL). Например, линия 345 кВ с импульсным сопротивлением 350 Ом имеет около 345 2/350 = 340 МВт SIL.
Это согласуется с тем фактом, что в некоторых линиях EHV, постоянно находящихся под нагрузкой, установлены стационарные реакторы (снабженные только разъединительным выключателем в присутствии избыточных шунтирующих реакторов для технического обслуживания).
Другим примером применения шунтирующего реактора является наличие банков фильтров, действующих как конденсаторы на частоте мощности: это типичная ситуация преобразовательной станции HVDC. Преобразователи HVDC производят гармонические искажения, которые требуют правильной конструкции фильтра, чтобы избежать сильного влияния на качество сети.
Различные комбинации фильтров могут быть предусмотрены в разных условиях нагрузки для получения целевого значения THD. В то же время банки конденсаторов фильтров действуют также как источник реактивной мощности, обеспечивающий необходимый Mvar преобразователю, что является важной индуктивной нагрузкой. Иногда может случиться так, что конкретные комбинации конфигурации преобразователя нагрузки и фильтров могут удовлетворять гармоническим ограничениям, но приводят к реактивной мощности, создаваемой фильтрами, превышающими потребляемую преобразователем над приемлемым уровнем: в этих ситуациях используется шунтирующий реактор.
Конфигурация шунтирующих реакторов может быть различной (банк однофазных реакторов, трехфазный блок с ядром с 3 или 5 ногами и т. Д.), Но следующие соображения все еще остаются в силе.
Следует отметить, что шунтирующий реактор, по определению, представляет собой реактор, непосредственно подключенный к сети; в некоторых применениях реакторы подаются через трансформатор (например, подключены к третичной обмотке); в обоих случаях принцип тот же, и реактор действует как линейная индуктивность 2, но эта статья относится к первой.
С другой стороны, несмотря на различные возможные методы заземления (изолированные, прочно заземленные или заземленные через нейтральный реактор), будут рассмотрены прочно заземленные трехфазные шунтирующие реакторы.
2 В случае железных реакторов с сердечником линейность получается со встроенными воздушными зазорами.
Перейти к содержанию ↑
Операция закрытия
Что касается операции закрытия, то шунтирующий реактор можно просто моделировать как индуктивность последовательно с сопротивлением. Последний всегда присутствует, несмотря на усилия по минимизации потерь.
Схема закрытия шунтирующего реактора
Энергия, хранящаяся в индукторе до закрытия выключателя, равна нулю, а сетевое напряжение:
Ток, текущий в цепи, следующий:
Где:
Способ отмены переходного термина заключается в том, чтобы закрыть автоматический выключатель, когда постоянная составляющая тока равна нулю (γ = φ). Проще говоря, предположим, что резистивная часть импеданса реактора будет равна нулю (φ = 90 °): переходная часть тока равна нулю, если автоматический выключатель включен, когда напряжение
достигает максимального значения (γ = 90 °).
Напротив, переходный период будет максимальным, если автоматический выключатель замыкается с γ = φ ± 90 °. В упрощенном примере это означает, что γ = 0.
Поскольку два члена (переходное и установившееся состояние) суммируют друг друга, наполовину цикл, когда они имеют один и тот же знак, ток возрастает над максимальным значением устойчивого состояния. Фактическое значение зависит от демпфирования схемы. Очень низкие демпфирующие схемы (почти в случае шунтирующих реакторов) могут видеть ток в два раза по сравнению с установившимся состоянием.
В трехфазных цепях с трехполюсными автоматическими выключателями довольно легко встретить критический момент закрытия, по крайней мере, на одной фазе.
Из-за вышеупомянутой асимметрии в тренде переходного тока операция закрытия также может генерировать токи нулевой последовательности. Несмотря на линейную конструкцию шунтирующих реакторов, в случае их переключения в наихудший момент (фазное напряжение, равное нулю), поток будет увеличиваться с областью времени напряжения в течение первого полупериода до значения, вдвое превышающего максимальное поток в нормальной работе.
Ток пропорционален плотности потока, пока не произойдет насыщение активной зоны реактора. Над точкой насыщения ток будет увеличиваться быстрее, чем поток. Насыщение будет присутствовать в разном количестве в трех фазах из-за трехфазного напряжения на 120 °.
Это означает, что сумма компонентов постоянного тока в трехфазных токах не будет равна нулю, поэтому возникает ток нулевой последовательности, что может привести к неприятному срабатыванию с помощью защиты.
Способ смягчения высоких пусковых токов и, как правило, переходные процессы переключения из-за случайных замыкающих моментов - контролировать момент срабатывания для каждого полюса автоматического выключателя. Это означает, что однополюсный автоматический выключатель необходим вместе с управляемым коммутационным устройством (CSD).
Некоторые производители предлагают свои собственные модели CSD: в принципе принцип тот же, и он основан на измерении напряжения выше по потоку от автоматического выключателя со стороны источника. В некоторых случаях для управления адаптацией используется сигнал обратной связи по току: поскольку на время переключения могут влиять температура, изменения вспомогательного напряжения, механические непредвиденные обстоятельства и т. Д., Может произойти отклонение от целевого момента. Такое отклонение обнаруживается и должным образом учитывается в ходе следующей операции.
Перейти к содержанию ↑
Продолжить чтение 2-я часть этой статьи
Библиография
- «Руководство по применению CB CB» - ABB
- «Руководство для покупателей HV Live Tank Circuit Breakers Ed5 en» - ABB
- «Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica» - Н. Фалетти, П. Чиццолини
- «Переключение шунтирующих реакторов» - Roy W Alexander, NeilA. McCord PE
- «Секреты шунтирующего реактора HV для инженеров-защитников» - Зоран Гаджич, Биргер Хиллстрем, Фахрудин Мекич