Dukungan pembatas arus dan reaktor penekan busur

Reaktor pembatas arus dirancang untuk membatasi arus hubung singkat dan mempertahankan tingkat tegangan busbar tertentu jika terjadi gangguan di belakang reaktor.

Reaktor digunakan di gardu terutama untuk jaringan 6-10 kV, lebih jarang untuk tegangan 35 kV. Reaktor adalah kumparan tanpa inti, resistansi induktifnya tidak tergantung pada arus yang mengalir. Induktansi semacam itu termasuk dalam setiap fase dari jaringan tiga fase. Resistansi induktif reaktor tergantung pada jumlah belokannya, ukuran, posisi relatif fase dan jarak di antara keduanya. Resistansi induktif diukur dalam ohm.

Dalam kondisi normal, ketika arus beban melewati reaktor, kehilangan tegangan dalam reaktor tidak melebihi 1,5-2%. Namun, ketika arus hubung singkat mengalir, penurunan tegangan melintasi reaktor meningkat tajam. Dalam hal ini, tegangan sisa bus gardu induk ke reaktor harus paling sedikit 70% dari tegangan nominal.Hal ini diperlukan untuk menjaga kestabilan pengoperasian pengguna lain yang terhubung ke bus gardu induk. Resistensi aktif reaktor kecil, oleh karena itu daya aktif yang hilang dalam reaktor adalah 0,1-0,2% dari daya yang melewati reaktor dalam mode normal.

Pada titik peralihan, perbedaan dibuat antara reaktor linier dan penampang yang dihubungkan antara bagian busbar. Pada gilirannya, reaktor linier dapat bersifat individual (Gbr. 1, a) — untuk satu baris dan grup (Gbr. 1, b) — untuk beberapa baris. Desainnya membedakan antara reaktor tunggal dan ganda (Gbr. 1, c).

Gulungan reaktor biasanya terbuat dari kawat berinsulasi terdampar - tembaga atau aluminium. Untuk arus pengenal 630 A ke atas, belitan reaktor terdiri dari beberapa cabang paralel. Dalam pembuatan reaktor, belitan dililitkan pada rangka khusus dan kemudian dituangkan dengan beton, yang mencegah perpindahan belokan di bawah aksi gaya elektrodinamik ketika arus hubung singkat mengalir. Bagian beton reaktor dicat untuk mencegah penetrasi kelembaban. Reaktor yang dipasang di luar ruangan mengalami impregnasi khusus.

Beras. 1. Skema untuk memasukkan reaktor pembatas arus: a — masing-masing reaktor tunggal untuk satu saluran; b — reaktor unit grup; dengan — reaktor ganda suatu golongan

Untuk mengisolasi reaktor dengan fase berbeda satu sama lain dan dari struktur yang diarde, mereka dipasang pada isolator porselen.

Seiring dengan reaktor tunggal, reaktor ganda telah menemukan aplikasinya. Tidak seperti reaktor tunggal, reaktor ganda memiliki dua belitan (dua kaki) per fasa. Belitan memiliki satu arah belokan.Cabang reaktor dibuat untuk arus yang sama dan memiliki induktansi yang sama. Sumber daya (biasanya transformator) dihubungkan ke terminal umum dan beban dihubungkan ke terminal cabang.

Di antara cabang fase reaktor terdapat kopling induktif yang ditandai dengan induktansi timbal balik M. Dalam mode normal, ketika arus yang kira-kira sama mengalir di kedua cabang, kehilangan tegangan dalam reaktor ganda karena induksi timbal balik lebih kecil daripada di reaktor konvensional dengan resistansi induktansi yang sama. Keadaan ini memungkinkan penggunaan reaktor ganda secara efektif sebagai reaktor batch.

Dengan korsleting di salah satu cabang reaktor, arus di cabang ini menjadi jauh lebih tinggi daripada arus di cabang lain yang tidak rusak.Dalam hal ini, pengaruh induksi timbal balik berkurang dan efek pembatasan arus hubung singkat adalah terutama ditentukan oleh resistansi induktif yang melekat pada cabang reaktor.

Selama pengoperasian reaktor, mereka diperiksa. Selama inspeksi, perhatian diberikan pada kondisi kontak pada titik sambungan bus ke belitan reaktor sesuai dengan warna yang digelapkan, indikator film termal, kondisi insulasi belitan dan adanya deformasi belitan, untuk tingkat debu dan integritas isolator pendukung dan tulangannya, dengan kondisi lapisan beton dan pernis.

Pembasahan beton dan penurunan resistansinya sangat berbahaya jika terjadi korsleting dan tegangan berlebih di jaringan karena kemungkinan tumpang tindih dan kerusakan belitan reaktor. Dalam kondisi operasi normal, resistansi isolasi belitan reaktor ke tanah harus paling sedikit 0,1 MΩ.Fungsionalitas sistem pendingin (ventilasi) reaktor diperiksa. Jika kerusakan ventilasi terdeteksi, tindakan harus diambil untuk mengurangi beban. Pembebanan reaktor yang berlebihan tidak diperbolehkan.

Reaktor Penekan Busur.

Salah satu kesalahan paling umum dalam jaringan listrik adalah pengardean bagian aktif dari instalasi listrik. Dalam jaringan 6-35 kV, jenis kerusakan ini menyumbang setidaknya 75% dari semua kerusakan. Saat penutupan; ke tanah salah satu fase (Gbr. 2) dari jaringan listrik tiga fase yang beroperasi dengan netral terisolasi, tegangan fase C yang rusak relatif terhadap tanah menjadi nol, dan dua fase A dan B lainnya meningkat sebesar 1,73 kali (hingga tegangan jaringan). Ini dapat dipantau oleh voltmeter pemantauan isolasi yang termasuk dalam belitan sekunder transformator tegangan.

Beras. 2. Gangguan fase-bumi dalam jaringan listrik tiga fase dengan kompensasi arus kapasitif: 1 belitan transformator daya; 2 — transformator tegangan; 3 — reaktor penekan busur; H — relai tegangan

Arus fase C rusak yang mengalir melalui titik pembumian sama dengan jumlah geometrik arus fase A dan B:

dimana: Ic — arus gangguan pembumian, A; Uf - tegangan fase jaringan, V; ω = 2πf-frekuensi sudut, s-1; C0 adalah fase kapasitansi relatif terhadap tanah, per satuan panjang saluran, μF / km; L adalah panjang jaringan, km.

Dapat dilihat dari rumus bahwa semakin besar panjang jaringan maka semakin besar pula nilai arus gangguan pentanahannya.

Gangguan antara fase dan tanah dalam jaringan dengan netral terisolasi tidak mengganggu pengoperasian konsumen, karena simetri tegangan saluran dipertahankan.Pada arus IC yang besar, gangguan pembumian dapat disertai dengan munculnya busur interupsi di lokasi gangguan. Fenomena ini, pada gilirannya, mengarah pada fakta bahwa tegangan lebih hingga (2.2-3.2) Uf muncul di jaringan.

Di hadapan insulasi yang melemah dalam jaringan, tegangan lebih seperti itu dapat menyebabkan kerusakan insulasi dan korsleting fase-fase. Selain itu, efek pengion termal dari busur listrik yang dihasilkan dari gangguan pembumian menimbulkan risiko gangguan fasa ke fasa.

Mempertimbangkan bahaya gangguan pembumian dalam jaringan dengan netral terisolasi, kompensasi arus gangguan pembumian kapasitif menggunakan reaktor penekan busur digunakan.

Namun, penelitian dan pengalaman operasional menunjukkan bahwa disarankan untuk menggunakan reaktor penekan busur pada jaringan 6 dan 10 kV bahkan dengan arus gangguan pembumian kapasitif masing-masing mencapai 20 dan 15 A.

Arus yang mengalir melalui belitan reaktor penekan busur muncul sebagai akibat dari aksi tegangan bias netral. Itu, pada gilirannya, terjadi pada netral ketika fase disingkat ke tanah. Arus dalam reaktor bersifat induktif dan diarahkan melawan arus gangguan pembumian kapasitif. Dengan cara ini, arus dikompensasikan di lokasi gangguan bumi, yang berkontribusi pada kepunahan busur dengan cepat. Dalam kondisi seperti itu, jaringan udara dan kabel dapat beroperasi dalam waktu lama dengan gangguan fase-ke-bumi.

Perubahan induktansi, tergantung pada desain reaktor penekan busur, dilakukan dengan mengganti cabang belitan, mengubah celah dalam sistem magnet, menggerakkan inti dengan arus searah.

Reaktor tipe ZROM diproduksi untuk tegangan 6-35 kV.Belitan reaktor semacam itu memiliki lima cabang. Dalam beberapa sistem tenaga, reaktor penekan busur diproduksi, induktansinya diubah dengan mengubah celah dalam sistem magnetik (misalnya, reaktor tipe KDRM, RZDPOM untuk tegangan 6-10 kV, dengan kapasitas 400 -1300 kVA)

Beras. 3. Skema belitan reaktor penekan busur tipe RZDPOM (KDRM): A - X - belitan utama; a1 — x1 — koil kontrol 220 V; a2 — x2 — koil sinyal 100 V, 1A.

Reaktor penekan busur dari jenis yang serupa, diproduksi di GDR, Cekoslowakia, dan negara lain, beroperasi di jaringan listrik. Secara struktural, reaktor penekan busur jenis KDRM, RZDPOM terdiri dari sirkuit magnetik tiga tahap dan tiga belitan: catu daya, kontrol, dan sinyal. Diagram belitan ditunjukkan pada gambar. 3. Semua belitan terletak di kaki tengah sirkuit magnetik tiga tahap.

Beras. 4. Skema untuk dimasukkannya reaktor penekan busur

Sirkuit magnetik dengan kumparan ditempatkan dalam tangki minyak transformator. Batang tengah terbuat dari satu bagian tetap dan dua bagian bergerak, di antaranya terbentuk dua celah udara yang dapat disesuaikan.

Pada koil daya, terminal A dihubungkan ke terminal netral transformator daya, terminal X ditanahkan melalui transformator arus. Koil kontrol a1 — x1 dirancang untuk menghubungkan regulator reaktor penekan busur (RNDC).

Kumparan sinyal a2-x2 digunakan untuk menghubungkan perangkat kontrol dan pengukur ke sana. Penyesuaian reaktor penekan busur dilakukan secara otomatis menggunakan penggerak listrik. Membatasi pergerakan bagian yang bergerak dari rangkaian magnetik dilakukan dengan sakelar batas.Diagram sirkuit untuk reaktor penekan busur ditunjukkan pada gambar.

Dalam gambar. 4a menunjukkan sirkuit universal yang memungkinkan Anda menghubungkan reaktor penekan busur ke salah satu transformator. Dalam gambar. 4b, reaktor penekan busur masing-masing termasuk dalam bagiannya sendiri. Daya reaktor penekan busur dipilih berdasarkan kompensasi arus pembumian jaringan kapasitif yang disuplai oleh bagian busbar yang relevan.

Pemutus dipasang pada reaktor penekan busur untuk mematikannya selama pemulihan manual. Tidak dapat diterima untuk menggunakan sakelar sebagai pengganti pemisah, karena kesalahan mematikan reaktor penekan busur oleh sakelar selama pentanahan dalam jaringan akan menyebabkan peningkatan arus pada titik pentanahan, tegangan berlebih dalam jaringan, kerusakan pada isolasi belitan reaktor, hubung singkat fase.

Sebagai aturan, penekan busur dihubungkan ke netral transformator yang memiliki skema koneksi bintang-delta, meskipun ada skema koneksi lain (di bagian netral generator atau kompensator sinkron).

Kekuatan transformator yang tidak memiliki beban pada belitan sekunder dan digunakan untuk menghubungkan reaktor busur ke netralnya dipilih sama dengan kekuatan reaktor penekan busur. Jika trafo untuk reaktor penekan busur juga digunakan untuk menghubungkan beban ke sana, dayanya harus dipilih 2 kali daya reaktor penekan busur.

Pengaturan Reaktor Penekan Busur.Idealnya, dapat dipilih sehingga arus gangguan bumi terkompensasi penuh, yaitu

di mana Ic dan Ip adalah nilai sebenarnya dari arus kapasitif pembumian jaringan dan arus reaktor penekan busur.

Pengaturan reaktor penekan busur ini disebut resonansi (resonansi arus terjadi di sirkuit).

Mengatur reaktor dengan kompensasi berlebih diperbolehkan saat

Dalam hal ini, arus gangguan pembumian tidak boleh melebihi 5 A dan tingkat detuning

tidak melebihi 5%.Diperbolehkan untuk mengonfigurasi reaktor penekan busur berkompensasi rendah dalam jaringan kabel dan overhead, jika ada ketidakseimbangan darurat dalam kapasitas fase jaringan tidak menyebabkan munculnya tegangan bias netral lebih tinggi dari 0,7 Uph .

Dalam jaringan nyata (terutama di jaringan udara) selalu ada asimetri kapasitansi fase sehubungan dengan tanah, tergantung pada lokasi konduktor pada penyangga dan distribusi kapasitor kopling fase. Asimetri ini menyebabkan tegangan simetris muncul pada netral. Tegangan ketidakseimbangan tidak boleh melebihi 0,75% Uph.

Dimasukkannya reaktor penekan busur dalam netral secara signifikan mengubah potensi netral dan fase jaringan. Tegangan bias netral U0 muncul pada netral karena adanya asimetri dalam jaringan. Dengan tidak adanya pentanahan di jaringan, tegangan deviasi netral diperbolehkan tidak lebih tinggi dari 0,15 Uph untuk waktu yang lama dan 0,30 Uph selama 1 jam.

Dengan penyetelan resonansi reaktor, tegangan bias netral dapat mencapai nilai yang sebanding dengan tegangan fasa Uf.Ini akan mendistorsi tegangan fasa dan bahkan menghasilkan sinyal arde palsu. Dalam kasus seperti itu, secara artifisial trip reaktor penekan busur memungkinkan untuk mengurangi tegangan bias netral.

Penyetelan resonansi reaktor penekan busur masih optimal. Dan jika dengan pengaturan seperti itu tegangan deviasi netral lebih besar dari 0,15 Uph dan tegangan ketidakseimbangan lebih besar dari 0,75 Uph, tindakan tambahan harus diambil untuk menyamakan kapasitas fase jaringan dengan mentranspos kabel dan redistribusi kapasitor kopling di seluruh jaringan fase.

Selama operasi, reaktor penekan busur diperiksa: di gardu dengan personel pemeliharaan permanen sekali sehari, di gardu tanpa personel pemeliharaan - setidaknya sebulan sekali dan setelah setiap gangguan pembumian di jaringan. Saat pemeriksaan perhatikan kondisi isolator, kebersihannya, tidak adanya retakan, keripik, kondisi seal dan tidak adanya kebocoran oli, serta level oli pada tangki ekspansi; pada keadaan bus penekan busur, menghubungkannya ke titik netral transformator dan ke loop bumi.

Dengan tidak adanya penyesuaian otomatis reaktor untuk menekan busur ke resonansi, restrukturisasi dilakukan atas perintah operator, yang, tergantung pada konfigurasi jaringan yang berubah (menurut tabel yang disusun sebelumnya), menginstruksikan gardu tugas untuk beralih cabang di reaktor.Petugas jaga, setelah memastikan bahwa tidak ada pentanahan di jaringan, mematikan reaktor, memasang cabang yang diperlukan di atasnya dan menyalakannya dengan pemisah.