Компенсация емкостных токов однофазного замыкания на землю - Комбинированная система разработки месторождения

Рост протяженности карьерных сетей, широкое применение и внедрение кабельных линий и электрооборудования большой единичной мощности приводит к возрастанию емкостных токов замыкания на землю. Согласно действующим нормативам, в сетях угольных разрезов, как правило, емкостный ток металлического однофазного замыкания на землю не должен превышать 15А.

Одно из наиболее распространенных средств уменьшения тока замыкания на землю - это включение в нейтраль системы регулируемого индуктивного сопротивления. В сети возникает соответствующий индуктивный ток, компенсирующий емкостный ток однофазного замыкания на землю.

В компенсированной сети через место замыкания на землю проходят емкостный ток замыкания на землю LC, индуктивный ток компенсирующего устройства IL, сдвинутый на угол, близкий к 180°, а также активный ток IА. При наличии гармоник результирующий ток замыкания на землю

(6.1)

Где (i--порядок гармоники; n --число гармоник.

При пренебрежении активной составляющей и высшими гармониками ток замыкания окажется равным

(6.2)

Где IC = 3-UФ-??-С; IL= UФ/??-LК.

В этом случае полная компенсация сети будет возможна, если IL=IC, а индуктивное сопротивление компенсирующего устройства XL=??-LK=(3??-С)-1. Соответствующее такому режиму резонансной настройки значение индуктивности LК= (3-??-2-C)-1.

В общем случае при резонансной настройке остаточный ток через место замыкания на землю имеет минимальное значение и содержит в основном нескомпенсированный активный ток IА (обусловлен активными сопротивлениями компенсирующего устройства, проводов, обмоток, трансформаторов) и токи высших гармоник IГ. При отклонении от резонансной настройки компенсации (IL?IC) в остаточном токе замыкания будет также нескомпенсированный емкостный или перекомпенсированный индуктивный ток.

Рекомендуемая область применения компенсации -- карьерные сети с токами замыкания на земле более 10-15А. Для целей компенсации в основном используют однофазные компенсирующие аппараты - дугогасящие реакторы (ДГР). В большинстве случаев вторичные обмотки питающих трансформаторов соединены в треугольник, поэтому ДГР наиболее часто подключают между нейтралью обмотки высшего напряжения трансформаторов собственных нужд или специальных заземляющих трансформаторов и землей.

Мощность ДГР подсчитывают по формуле:

QP = m-IC-UФ, (6.3)

Где m -- коэффициент, учитывающий развитие сети (m=1,25);

UФ -- фазное напряжение сети.

С учетом сравнительно небольших токов замыкания на землю IC, подлежащих компенсации в карьерных сетях, достаточно предусматривать один ДГР соответствующей мощности, устанавливаемый в наиболее удобном месте сети.

ДГР подразделяют на устройства со ступенчатым (дискретным) и плавным (непрерывным) регулированием индуктивности. К первым относятся ДГР с изменением числа витков, ко вторым -- ДГР с регулируемым воздушным зазором в магнитной цепи (плунжерные) и с подмагничиванием магнитной системы постоянным током.

В серийных ДГР с отпайками (типа РЗДСОМ) имеется несколько ответвлений обмотки компенсации и индуктивность регулируется ступенчато в диапазоне 1--2. Такие ДГР просты по конструкции, имеют линейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) и практически не расходуют электроэнергию на настройку.

За счет более рационального секционирования обмотки и замены механического переключателя тиристорными ключами возможно мелкоступенчатое автоматическое переключение индуктивности. При этом увеличивается глубина регулирования индуктивного тока до 3--5, а шаг регулирования тока обеспечивает настройку компенсации с отклонением от резонанса не более 31%; обеспечивается высокое быстродействие -- ток на любое дискретное значение переключается дистанционно за сотые доли секунды. Принципиальная электрическая схема реактора с тиристорными ключами, представляющими блок из встречно-параллельно соединенных силовых управляемых тиристоров. Управляющие импульсы на ключи поступают от системы автоматического регулирования.

У плунжерных ДГР индуктивность регулируется плавно за счет изменения воздушного зазора между подвижными частями магнитопровода (плунжерами) без предварительного отключения ДГР. Глубина регулирования индуктивности 6-10 при малых нижних пределах индуктивного тока. Серийно выпускаются ДГР плунжерного типа РЗДПОМ - 120/6У1 на напряжение 6,6/ кВ и предельные токи 5,2--26,2 А.

В ДГР с подмагничиванием индуктивность регулируется изменением тока подмагничивания от тиристорных систем управления. На среднем стержне трехстержневого магнитопровода реактора расположена обмотка переменного тока, а на крайних -- включенные встречно-последовательно соединенные одинаковые обмотки подмагничивания постоянного тока. Преимущества таких ДГР -- отсутствие подвижных частей и высокое быстродействие (время изменения индуктивного тока 0,5--2 с).

С учетом значительной динамики карьерных сетей необходимо применять автоматическое регулирование настройки ДГР. В зависимости от того, на какую величину компенсированной сети реагируют автоматические устройства, применяют следующие способы автоматической настройки компенсирующих аппаратов:

    1) по реактивной проводимости контура нулевой последовательности сети, изменяющейся в зависимости от реактивной составляющей тока и напряжения смещения нейтрали; 2) по углу между напряжением нейтрали и опорным напряжением сети; 3) по экстремальным характеристикам зависимости напряжения смещения нейтрали относительно земли от степени расстройки компенсации; 4) по емкости сети.

Каждый из указанных способов имеет преимущества, недостатки и область применения в системах автоматической настройки компенсации (АНК). Первые два способа пригодны для чисто кабельных сетей, в которых напряжение естественной несимметрии близко к нулю. В воздушных и смешанных воздушно-кабельных сетях, где уровень естественной несимметрии относительно велик, наиболее целесообразны автоматические регуляторы, работающие по экстремальным характеристикам или реагирующие на емкость сети. Системы управления компенсирующих устройств зависят от типа ДГР и способа АНК.

Система автоматической компенсации, которая содержит ДГР с подмагничиванием, состоит из компенсирующей обмотки 1 ДГР, которая через разъединитель 5 подключается между нейтралью трансформатора собственных нужд ТСН и землей; тиристорного агрегата АТ, который преобразует переменный ток от отдельного трансформатора в постоянный и подает регулируемое от нуля до максимума напряжение в обмотку подмагничивания 4 ДГР; системы управления тиристорным агрегатом (система регулирования тока подмагничивания) СТУ; генератора оперативной частоты ГОЧ, который подает сигнал па вспомогательную обмотку 2 ДГР; блока автоматического управления (автоматического регулятора) БАУР. Последовательно с обмоткой компенсации со стороны заземляющего вывода включается трансформатор тока ТА. Для защиты ДГР от перенапряжений устанавливается разрядник 3.

Работа системы основана на изменении емкостной проводимости сети относительно земли в нормальном режиме сети. БАУР выделяет из сигналов, снимаемых с трансформаторов тока ТА и напряжения TV (НТМИ) системы, пропорциональные току и напряжению частотой 100 Гц; преобразует эти сигналы в сигнал, пропорциональный емкостной проводимости сети, который, в свою очередь, преобразует в сигнал, пропорциональный току подмагничивания, соответствующий резонансной настройке ДГР. В режиме однофазного замыкания на землю БАУР блокирует работу ГОЧ, система включается вновь после ликвидации замыкания. Относительная погрешность настройки такой системы --2%.

Создание селективной и надежно действующей защиты от однофазных замыканий на землю в компенсированных сетях представляет сложную задачу. Это связано, в частности, с малым остаточным током и возможным изменением его фазы относительно напряжения поврежденной линии в широких пределах (в зависимости от режима настройки компенсация может быть меньше, равна или больше нуля).

Похожие статьи




Компенсация емкостных токов однофазного замыкания на землю - Комбинированная система разработки месторождения

Предыдущая | Следующая