電流制限器および消弧リアクトルのサポート
限流リアクトルは、リアクトルの背後で故障が発生した場合に短絡電流を制限し、バスバー電圧を一定レベルに維持するように設計されています。
リアクトルは、主に 6 ～ 10 kV のネットワーク用の変電所で使用されますが、電圧 35 kV ではあまり使用されません。リアクトルはコアのないコイルであり、その誘導抵抗は流れる電流に依存しません。このようなインダクタンスは、三相ネットワークの各相に含まれます。リアクトルの誘導抵抗は、その巻数、サイズ、相の相対位置、および相間の距離によって決まります。誘導抵抗はオーム単位で測定されます。
通常の状態では、負荷電流がリアクトルを通過するとき、リアクトルでの電圧損失は 1.5 ～ 2% を超えません。しかし、短絡電流が流れるとリアクトルの電圧降下が急激に増加します。この場合、変電所バスの原子炉への残留電圧は公称電圧の少なくとも 70% でなければなりません。これは、変電所バスに接続されている他のユーザーの安定した動作を維持するために必要です。リアクトルの有効抵抗は小さいため、リアクトルでの有効電力損失は、通常モードでリアクトルを通過する電力の 0.1 ～ 0.2% になります。
スイッチングポイントでは、バスバーセクション間に接続されたリニアリアクトルとセクションリアクトルが区別されます。また、リニア リアクターは、1 つのラインに対しては個別 (図 1、a)、複数のラインに対してはグループ (図 1、b) として使用できます。この設計では、単一反応器と二重反応器が区別されます (図 1、c)。
リアクトルの巻線は通常、銅またはアルミニウムの絶縁絶縁ワイヤで作られています。定格電流が 630 A 以上の場合、リアクトル巻線はいくつかの並列分岐で構成されます。リアクトルの製造では、巻線は特別なフレームに巻き付けられ、次にコンクリートが注がれます。これにより、短絡電流が流れるときの電気力学的力の作用による巻線の変位が防止されます。反応器のコンクリート部分は湿気の侵入を防ぐために塗装されています。屋外に設置される反応器には特殊な含浸処理が施されます。
米。 1. 限流リアクトルを含めるスキーム: a — 1 つのラインに個別の単一リアクトル。 b — グループ単位反応器。 with — グループのダブルリアクター
異なる相のリアクトルを相互に、また接地構造から隔離するために、リアクトルは磁器絶縁体上に取り付けられます。
シングル リアクターに加えて、ダブル リアクターも応用されています。シングル リアクトルとは異なり、ダブル リアクトルには相ごとに 2 つの巻線 (2 本の脚) があります。巻線の巻き方向は一方向です。リアクトル分岐は同じ電流用に作成され、同じインダクタンスを持ちます。電源 (通常は変圧器) が共通端子に接続され、負荷が分岐端子に接続されます。
リアクトル相の分岐間には、相互インダクタンス M によって特徴付けられる誘導結合があります。通常モードでは、両方の分岐にほぼ等しい電流が流れるとき、相互誘導による二重リアクトルの電圧損失は、相互誘導による従来のリアクトルよりも小さくなります。インダクタンス抵抗も同じです。この状況により、二重反応器をバッチ反応器として効果的に使用することが可能になる。
リアクトルの一方の分岐が短絡すると、その分岐の電流が損傷していないもう一方の分岐の電流に比べて大幅に増加しますが、この場合、相互誘導の影響が減少し、短絡電流を制限する効果が得られます。主にリアクトル分岐に固有の誘導抵抗によって決まります。
原子炉は運転中に検査されます。検査中は、濃い色、インジケータの熱フィルム、巻線の絶縁状態、およびターンの変形の有無に応じて、バスのリアクター巻線への接続点の接点の状態に注意が払われます。ほこりの程度、支持碍子とその補強材の完全性、コンクリートとラッカー塗装の状態。
コンクリートの湿潤とその抵抗の減少は、リアクトル巻線の重複や破壊の可能性によりネットワーク内で短絡や過電圧が発生した場合に特に危険です。通常の動作条件では、リアクトル巻線の対地絶縁抵抗は少なくとも 0.1 MΩ である必要があります。反応器の冷却 (換気) システムの機能がチェックされます。換気の異常が検出された場合は、負荷を軽減するための措置を講じる必要があります。原子炉の過負荷は許可されません。
アーク抑制炉。
電気ネットワークで最も一般的な障害の 1 つは、電気設備の充電部分の接地です。 6 ～ 35 kV のネットワークでは、このタイプの損傷が全損傷の少なくとも 75% を占めます。閉店時。絶縁された中性点で動作する三相電気ネットワークの相の 1 つ (図 2) を大地に接続すると、大地に対する損傷した相 C の電圧はゼロになり、他の 2 つの相 A と B は 1 だけ増加します。 1.73倍（ネットワーク電圧まで）。これは、変圧器の二次巻線に含まれる絶縁監視電圧計によって監視できます。
米。 2. 容量性電流の補償を伴う三相電力網の相地絡：電力変圧器の 1 巻線。 2 - 変圧器; 3 — 消弧リアクトル; H — 電圧リレー
接地点を流れる損傷した C 相の電流は、A 相と B 相の電流の幾何学和に等しくなります。
ここで、 Ic — 地絡電流、A; Uf — ネットワーク相電圧、V; ω = 2πf-角周波数、s-1; C0 は、線路の単位長さあたりの接地に対する位相容量、μF / km です。 L はネットワークの長さ (km) です。
この式から、ネットワークの長さが長くなるほど、地絡電流の値が大きくなることがわかります。
線間電圧の対称性が保たれるため、中性線が絶縁されたネットワーク内の相と接地間の故障は消費者の動作を妨げません。IC 電流が大きい場合、地絡に伴い、その箇所で遮断アークが発生することがあります。この現象は、最大 (2.2-3.2) Uf の過電圧がネットワークに現れるという事実につながります。
ネットワーク内の絶縁が弱くなっている場合、このような過電圧により絶縁破壊や相間短絡が発生する可能性があります。さらに、地絡による電気アークの熱イオン化効果により、相間故障のリスクが生じます。
中性線が絶縁されたネットワークにおける地絡の危険性を考慮して、消弧リアクトルを使用した容量性地絡電流の補償が使用されます。
ただし、研究と運用経験によれば、容量性地絡電流がそれぞれ 20 A と 15 A に達する場合でも、6 kV および 10 kV のネットワークでは消弧リアクトルを使用することが望ましいことが示されています。
消弧リアクトル巻線を流れる電流は、中性バイアス電圧の作用により発生します。また、相がグランドに短絡すると、中性点で発生します。リアクトル内の電流は誘導性であり、容量性地絡電流に逆らう方向に流れます。このようにして、電流は地絡の位置で補償され、アークの急速な消滅に寄与します。このような状況では、架空およびケーブル ネットワークは、相地絡故障が発生した状態で長時間動作する可能性があります。
インダクタンスの変化は、消弧リアクトルの設計に応じて、巻線の分岐を切り替え、磁気システムのギャップを変更し、直流でコアを動かすことによって行われます。
ZROM タイプのリアクトルは、電圧 6 ～ 35 kV 用に製造されています。このようなリアクトルの巻線には 5 つの分岐があります。一部の電力システムでは、磁気システムのギャップを変更することによってインダクタンスが変更されるアーク抑制リアクトルが製造されます（たとえば、電圧 6 ～ 10 kV、容量 400 ～ 1300 の KDRM、RZDPOM タイプのリアクトル） kVA)
米。 3. RZDPOM タイプのアーク抑制リアクトル (KDRM) の巻線の構成: A — X — 主巻線。 a1 — x1 — 制御コイル 220 V; a2 — x2 — 信号コイル 100 V、1A。
東ドイツ、チェコスロバキア、その他の国で製造された同様のタイプのアーク抑制炉が電力網内で稼働しています。 KDRM、RZDPOM タイプの消弧リアクトルは、構造的には 3 段の磁気回路と、電源、制御、信号の 3 つの巻線で構成されています。巻線図を図に示します。 3. すべての巻線は 3 段磁気回路の中間脚に配置されています。
米。 4. 消弧リアクトルを含める概略図
コイルを備えた磁気回路は変圧器油のタンク内に配置されます。中央のロッドは 1 つの固定部分と 2 つの可動部分で構成されており、それらの間には 2 つの調整可能なエアギャップが形成されます。
電源コイルでは、端子 A が電源トランスの中性端子に接続され、端子 X は変流器を介して接地されます。制御コイル a1_x1 は、アーク抑制リアクトル (RNDC) レギュレータを接続するように設計されています。
信号コイル a2-x2 は、制御機器や計測機器を接続するために使用されます。消弧リアクトルの調整は、電気駆動装置を使用して自動的に行われます。磁気回路の可動部分の動きはリミットスイッチによって制限されます。アーク抑制リアクトルの回路図を図に示します。
図では。 4a は、アーク抑制リアクトルを任意の変圧器に接続できる汎用回路を示しています。図では。図４ｂでは、消弧リアクトルはそれぞれ独自のセクションに含まれている。消弧リアクトルの電力は、関連するバスバー セクションによって供給される容量性ネットワークのアース電流の補償に基づいて選択されます。
手動回復中にアーク抑制リアクトルを遮断するために、断路器がアーク抑制リアクトルに取り付けられています。断路器の代わりにスイッチを使用することは受け入れられません。ネットワーク内の接地中にスイッチによる消弧リアクトルの誤った停止は、接地点の電流の増加、ネットワーク内の過電圧、損傷につながるからです。リアクトル巻線の絶縁、相短絡。
原則として、アーク抑制器はスターデルタ結線方式の変圧器の中性点に接続されますが、他の接続方式（発電機または同期補償器の中性点部分）もあります。
二次巻線に負荷がなく、アーク発生リアクトルを中性点に接続するために使用される変圧器の電力は、アーク抑制リアクトルの電力と等しくなるように選択されます。消弧リアクトル用の変圧器を負荷の接続にも使用する場合、その電力は消弧リアクトルの電力の 2 倍を選択する必要があります。
アーク抑制炉のセットアップ。理想的には、地絡電流が完全に補償されるように選択できます。
ここで、Ic と Ip は、ネットワーク接地容量性電流と消弧リアクトル電流の実際の値です。
消弧リアクトルのこの設定は共振と呼ばれます (回路内で電流の共振が発生します)。
過補償によるリアクトルの制御は、次の場合に許可されます。
この場合、地絡電流は 5 A および離調の程度を超えてはなりません。
ネットワークの位相容量における緊急の不均衡が 0.7 Uph を超える中性点バイアス電圧の発生につながらない場合は、ケーブルおよび架空ネットワークに不足補償アーク抑制リアクトルを構成することが許可されます。
実際のネットワーク (特に空中ネットワーク) では、支持体上の導体の位置と各相の結合コンデンサの分布に応じて、グランドに対する相容量の非対称が常に存在します。この非対称性により、中性点に対称的な電圧が発生します。不平衡電圧は 0.75% Uph を超えてはなりません。
中性点に消弧リアクトルを組み込むと、中性点とネットワーク相の電位が大幅に変化します。ネットワークに非対称性があるため、中性点バイアス電圧 U0 が中性点に現れます。ネットワーク内に接地がない場合、中性点偏差電圧は長時間では 0.15 Uph 以下、1 時間では 0.30 Uph 以下が許容されます。
リアクトルの共振調整により、中性点のバイアス電圧は相電圧 Uf に匹敵する値に達することがあります。これにより、相電圧が歪み、さらには誤った接地信号が生成されます。このような場合、消弧リアクトルを人為的にトリップさせることで中性点バイアス電圧を下げることができます。
消弧リアクトルの共振調整は依然として最適です。また、このような設定で中性点偏差電圧が 0.15 Uph を超え、不平衡電圧が 0.75 Uph を超える場合は、ワイヤを転置し、ネットワーク全体でカップリング コンデンサを再配分することにより、ネットワークの位相の容量を均等にするための追加の措置を講じる必要があります。段階。
運転中、アーク抑制リアクトルは、常駐の保守員がいる変電所では 1 日に 1 回、保守員のいない変電所では少なくとも月に 1 回、およびネットワーク内の地絡のたびに検査されます。検査する際は、絶縁体の状態、清浄度、亀裂、欠けの有無、シールの状態、オイル漏れの有無、膨張タンク内のオイルレベルに注意してください。アーク抑制器バスの状態を監視し、それを変圧器の中性点とアースループに接続します。
アークの共振を抑制するための原子炉の自動調整がない場合、その再構築は指令員の命令によって実行され、指令員はネットワーク構成の変化に応じて（事前に作成された表に従って）、変電所の任務に切り替えを指示します。原子炉の分岐。当直職員は、ネットワーク内に接地がないことを確認して、反応器の電源を切り、それに必要な分岐を取り付け、断路器で電源を入れます。