ДУГОГАСЯЩИЙ РЕАКТОР

Изобретение относится к распределению электрической энергии, в частности к устройствам для компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях с изолированной нейтралью.
Известно устройство, применяемое для компенсации тока замыкания на землю, содержащее дугогасящую катушку плунжерного типа, у которой плавное изменение тока осуществляется изменением зазора между сердечниками магнито-провода [1] - плунжерный дугогасящий реактор. Большое время регулирования этого устройства, т.е. низкое быстродействие, снижает эффективность компенсации емкостных токов. Также недостаток плунжерных дугогасящих реакторов - относительно большая стоимость. Кроме этого, перемещающиеся сердечники и связанные с ними конструктивные элементы подвергаются значительным механическим нагрузкам при длительных протеканиях токов в режиме замыкания на землю, что снижает надежность работы устройства, особенно в условиях низких температур.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности (прототипом) является дугогасящий реактор [2], обмотка которого разделена на части. От отдельных элементов обмотки выведены ответвления. Изоляция обмотки выполняется так же, как изоляция силовых трансформаторов. Выемная часть дугогасящего реактора с магнитопроводом и обмоткой с ответвлениями помещена в бак, заполненный трансформаторным маслом. Внутри бака помещен переключатель ответвлений, с помощью которого можно изменять индуктивный ток дугогасящего реактора. Привод переключателя выведен наружу на крышку бака или имеет штурвал с фиксатором положения. Обычно в таких дугогасящих реакторах ответвления выполнены таким образом, чтобы можно было регулировать ток компенсации в пределах 50-100%. Наиболее распространены обмотки дугогасящего реактора с пятью ответвлениями.
По сравнению с аналогом переключаемый дугогасящий реактор с ответвлениями обмотки имеет существенно более простую конструкцию, поэтому он более надежен в эксплуатации и имеет существенно меньшую стоимость. Недостатками прототипа является то, что ступенчатое переключение такого дугогасящего реактора возможно только при отключении его от сети, что делает невозможным обеспечить необходимое быстродействие переключения и исключает возможность автоматического переключения, которое обязательно в соответствии с современными требованиями нормативных документов по эксплуатации электрических сетей и дугогасящим реакторам.
Цель изобретения - повышение быстродействия переключения, обеспечение автоматического переключения дугогасящего реактора в соответствии с современными требованиями нормативных документов по эксплуатации электрических сетей.
Поставленная цель достигается тем, что в дугогасящий реактор, содержащий электромагнитную часть с реактором, обмотка которого выполнена с ответвлениями и подключена к общим вводам, введен блок выключателей и система автоматического управления переключением ответвлений, электромагнитная часть имеет дополнительные сетевые вводы, эти дополнительные сетевые вводы подключены к ответвлениям обмотки, к каждому сетевому вводу подключен одним контактом выключатель, а другие контакты выключателей подключены к общему вводу.
Устройство дугогасящего реактора поясняется схемой (фиг.).
Дугогасящий реактор состоит из трех элементов: электромагнитной части - масляного бака с выемной частью 1, блока сетевых выключателей 2 и системы автоматического управления переключением выключателей 3. В выемной части 1 имеется магнитопровод со стержнями 4 и обмоткой 5, имеющей ответвления 6. На крышке бака 7 установлены сетевые вводы 8, к которым присоединены отводы ответвлений 6 обмотки. Выключатели 9 блока выключателей 2 одним концом присоединены к вводам 8, а другим концом - к одному общему сетевому вводу 10 дугогасящего реактора. Конец обмотки 5 соединен со вторым общим сетевым вводом 11. От системы автоматического управления 3 к выключателям 9 идут кабели управления выключателями 9. На стержне 4 при необходимости могут располагаться дополнительно низковольтная сигнальная обмотка и обмотка управления. Система управления 3 соединена с устройством регистрации состояния емкости сети и измерительными трансформаторами тока, а также с питающей низковольтной сетью (на схеме не показаны).
Управляемый дугогасящий реактор работает следующим образом.
Вначале дугогасящий реактор подключают сетевыми вводами 10 и 11 к нейтрали трансформатора подстанции (или к специальному нейтралеру, например, типа ФМЗО) и к заземлению. Система управления 3 заранее запрограммирована на мониторинг определения емкости сети на землю, определение емкостного тока, определение необходимого реактивного тока дугогасящего реактора и определение необходимого включения соответствующего этому току ответвления обмотки дугогасящего реактора с помощью выключателей 9. Поэтому система 3 оказывается постоянно подготовленной к гашению дуги однофазного короткого замыкания в сети. При возникновении такого замыкания на землю индуктивный ток реактора компенсирует емкостной ток дуги. Остаточный ток дуги оказывается меньше, чем поддерживающий дугу ток. Дуга гаснет, тем самым предотвращая разрушение изоляции и переход однофазного замыкания на землю в двухфазное и трехфазное короткое замыкание.
При изменении конфигурации электрической сети (например, при отсоединении части сети, при ремонте или подключении новых участков сети) изменяется емкость сети, при этом система автоматического управления 3 перестраивается на включение другого ответвления 6 обмотки 5 дугогасящего реактора, т.е. на срабатывание другого выключателя 9 при возможном возникновении в сети нового однофазного замыкания на землю.
Предлагаемый дугогасящий реактор предотвращает опасные последствия однофазных замыканий на землю в сетях с незаземленной нейтралью - основных распределительных сетях напряжением 6-35 кВ. Его индуктивный ток компенсирует емкостный ток сети в месте замыкания, обеспечивая самопогасание дуги или безопасное ее горение. При этом одновременно снижаются опасные для изоляции перенапряжения, которые могут приводить к пробою или перекрытию других фаз и, следовательно, к междуфазным замыканиям и аварийному отключению линии. При весьма больших токах дуга опасна своим тепловым разрушающим воздействием на изоляцию, которое в конце концов также приводят к междуфазным коротким замыканиям и авариям.
Предлагаемый дугогасящий реактор соответствует современному уровню дугогасящей техники. По сравнению с аналогами, имеющими более сложную конструкцию и повышенную стоимость, предложенный дугогасящий реактор гораздо проще в производстве и более дешев. По сравнению с прототипом он обеспечивает автоматическую настройку тока и имеет необходимое по нормативным требованием быстродействие.
Литература
1. Лихачев Ф.А. Замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью и с компенсацией емкостных токов: «Энергия», 1971. 152 с. с илл.
2. Черников А.А. Компенсация емкостных токов в сетях с незаземленной нейтралью. М., «Энергия», 1974. 96 с. с илл. (Б-ка электромонтера. Вып. 397).