Prise en charge des limiteurs de courant et des réacteurs de suppression d'arc

Les réactances de limitation de courant sont conçues pour limiter les courants de court-circuit et maintenir un certain niveau de tension du jeu de barres en cas de défaut derrière les réactances.

Les réacteurs sont utilisés dans les sous-stations principalement pour les réseaux 6-10 kV, moins souvent pour la tension 35 kV. Le réacteur est une bobine sans noyau, sa résistance inductive ne dépend pas du courant qui circule. Une telle inductance est incluse dans chaque phase d'un réseau triphasé. La résistance inductive du réacteur dépend du nombre de ses spires, de la taille, de la position relative des phases et des distances entre elles. La résistance inductive est mesurée en ohms.

Dans des conditions normales, lorsque le courant de charge traverse le réacteur, la perte de tension dans le réacteur ne dépasse pas 1,5-2%. Cependant, lorsque le courant de court-circuit circule, la chute de tension aux bornes du réacteur augmente fortement. Dans ce cas, la tension résiduelle des bus de la sous-station vers le réacteur doit être d'au moins 70 % de la tension nominale.Cela est nécessaire pour maintenir le fonctionnement stable des autres utilisateurs connectés aux bus de la sous-station. La résistance active du réacteur est faible, donc la perte de puissance active dans le réacteur est de 0,1 à 0,2% de la puissance traversant le réacteur en mode normal.

Au point de commutation, une distinction est faite entre les réacteurs linéaires et sectionnels connectés entre les sections de jeu de barres. À leur tour, les réacteurs linéaires peuvent être individuels (Fig. 1, a) - pour une ligne et groupe (Fig. 1, b) - pour plusieurs lignes. La conception distingue les réacteurs simples et doubles (Fig. 1, c).

Les enroulements de réacteur sont généralement constitués de fils isolés toronnés - en cuivre ou en aluminium. Pour les courants nominaux de 630 A et plus, l'enroulement du réacteur est constitué de plusieurs branches parallèles. Lors de la fabrication du réacteur, les enroulements sont enroulés sur un châssis spécial puis coulés avec du béton, ce qui empêche le déplacement des spires sous l'action des forces électrodynamiques lorsque des courants de court-circuit circulent. La partie en béton du réacteur est peinte pour empêcher la pénétration d'humidité. Les réacteurs installés à l'extérieur sont soumis à une imprégnation spéciale.

Riz. 1. Schémas d'inclusion des réacteurs limiteurs de courant : a — réacteur unique individuel pour une ligne ; b — réacteur de l'unité de groupe ; avec - double réacteur d'un groupe

Pour isoler les réacteurs de différentes phases les uns des autres et des structures mises à la terre, ils sont montés sur des isolateurs en porcelaine.

Outre les réacteurs simples, les réacteurs doubles ont trouvé une application. Contrairement aux réacteurs simples, les réacteurs doubles ont deux enroulements (deux jambes) par phase. Les enroulements ont un sens de spires.Les branches du réacteur sont faites pour les mêmes courants et ont la même inductance. Une source d'alimentation (généralement un transformateur) est connectée à la borne commune et une charge est connectée aux bornes de dérivation.

Entre les branches de la phase du réacteur, il existe un couplage inductif caractérisé par une inductance mutuelle M. En mode normal, lorsque des courants approximativement égaux circulent dans les deux branches, la perte de tension dans un réacteur double due à l'induction mutuelle est plus faible que dans un réacteur conventionnel avec la même résistance d'inductance. Cette circonstance permet d'utiliser efficacement un réacteur double comme réacteur discontinu.

Avec un court-circuit dans l'une des branches du réacteur, le courant dans cette branche devient très supérieur au courant dans l'autre branche non endommagée.Dans ce cas, l'influence de l'induction mutuelle diminue et l'effet de limitation du courant de court-circuit est principalement déterminé par la résistance inductive inhérente sur la branche du réacteur.

Pendant le fonctionnement des réacteurs, ils sont contrôlés. Lors de l'inspection, une attention est portée à l'état des contacts aux points de connexion des bus aux enroulements du réacteur en fonction des couleurs assombries, des films thermiques indicateurs, de l'état de l'isolation des enroulements et de la présence de déformation des spires, au degré d'empoussièrement et à l'intégrité des isolateurs de support et de leur armature, à l'état du béton et du revêtement de laque.

Le mouillage du béton et la diminution de sa résistance sont particulièrement dangereux en cas de court-circuit et de surtension dans le réseau en raison d'éventuels chevauchements et destructions des enroulements du réacteur. Dans des conditions de fonctionnement normales, la résistance d'isolement des enroulements du réacteur à la terre doit être d'au moins 0,1 MΩ.La fonctionnalité des systèmes de refroidissement (ventilation) des réacteurs est vérifiée. Si un dysfonctionnement de la ventilation est détecté, des mesures doivent être prises pour réduire la charge. La surcharge des réacteurs n'est pas autorisée.

Réacteurs de suppression d'arc.

L'un des défauts les plus courants du réseau électrique est la mise à la terre des parties sous tension d'une installation électrique. Dans les réseaux 6-35 kV, ce type de dommage représente au moins 75 % de l'ensemble des dommages. A la fermeture ; à la terre d'une des phases (Fig. 2) d'un réseau électrique triphasé fonctionnant avec un neutre isolé, la tension de la phase endommagée C par rapport à la terre devient nulle, et les deux autres phases A et B augmentent de 1,73 fois (jusqu'à la tension du réseau). Ceci peut être contrôlé par les voltmètres de contrôle d'isolement inclus dans l'enroulement secondaire du transformateur de tension.

Riz. 2. Défaut phase-terre dans un réseau électrique triphasé avec compensation des courants capacitifs : 1-enroulement d'un transformateur de puissance ; 2 - transformateur de tension ; 3 - réacteur de suppression d'arc ; H — relais de tension

Le courant de la phase endommagée C traversant le point de mise à la terre est égal à la somme géométrique des courants des phases A et B :

où : Ic — courant de défaut à la terre, A ; Uf — tension de phase du réseau, V ; ω = 2πf-fréquence angulaire, s-1 ; C0 est la capacité de phase par rapport à la terre, par unité de longueur de ligne, μF/km ; L est la longueur du réseau, km.

Il ressort de la formule que plus la longueur du réseau est grande, plus la valeur du courant de défaut à la terre est élevée.

Un défaut entre phase et terre dans un réseau à neutre isolé ne perturbe pas le fonctionnement des consommateurs, puisque la symétrie des tensions de ligne est préservée.Aux courants IC importants, les défauts à la terre peuvent s'accompagner de l'apparition d'un arc d'interruption à l'emplacement du défaut. Ce phénomène, à son tour, conduit au fait que des surtensions jusqu'à (2,2-3,2) Uf apparaissent dans le réseau.

En présence d'un isolement défaillant du réseau, de telles surtensions peuvent provoquer des claquages ​​d'isolement et des courts-circuits entre phases. De plus, l'effet thermo-ionisant d'un arc électrique résultant d'un défaut à la terre crée un risque de défauts entre phases.

Compte tenu du danger de défaut à la terre dans un réseau à neutre isolé, on utilise une compensation du courant capacitif de défaut à la terre à l'aide d'inductances d'extinction d'arc.

Cependant, la recherche et l'expérience opérationnelle montrent qu'il est conseillé d'utiliser des réacteurs de suppression d'arc dans les réseaux de 6 et 10 kV même avec des courants de défaut à la terre capacitifs atteignant respectivement 20 et 15 A.

Le courant circulant dans l'enroulement du réacteur de suppression d'arc résulte de l'action de la tension de polarisation neutre. Cela se produit à son tour au neutre lorsqu'une phase est court-circuitée à la terre. Le courant dans la réactance est inductif et dirigé contre le courant capacitif de défaut à la terre. De cette façon, le courant est compensé à l'endroit du défaut à la terre, ce qui contribue à l'extinction rapide de l'arc. Dans ces conditions, les réseaux aériens et câblés peuvent fonctionner longtemps avec un défaut phase-terre.

Le changement d'inductance, en fonction de la conception du réacteur de suppression d'arc, se fait en commutant les branches d'enroulement, en modifiant l'entrefer dans le système magnétique, en déplaçant le noyau avec un courant continu.

Les réacteurs de type ZROM sont produits pour une tension de 6 à 35 kV.Le bobinage d'un tel réacteur comporte cinq branches. Dans certains systèmes électriques, des réacteurs de suppression d'arc sont produits, dont l'inductance est modifiée en modifiant l'entrefer dans le système magnétique (par exemple, des réacteurs de type KDRM, RZDPOM pour une tension de 6 à 10 kV, d'une capacité de 400 à 1300 kVA)

Riz. 3. Schéma des enroulements d'un réacteur de suppression d'arc de type RZDPOM (KDRM): A - X - enroulement principal; a1 — x1 — bobine de commande 220 V ; a2 — x2 — bobine signal 100 V, 1A.

Les réacteurs de suppression d'arc d'un type similaire, fabriqués en RDA, en Tchécoslovaquie et dans d'autres pays, fonctionnent dans des réseaux électriques. Structurellement, les réacteurs de suppression d'arc des types KDRM, RZDPOM se composent d'un circuit magnétique à trois étages et de trois enroulements: alimentation, commande et signal. Le schéma d'enroulement est illustré à la fig. 3. Tous les enroulements sont situés sur la jambe médiane du circuit magnétique à trois étages.

Riz. 4. Schémas pour l'inclusion de réacteurs de suppression d'arc

Le circuit magnétique avec bobines est placé dans un réservoir d'huile de transformateur. La tige centrale est constituée d'une partie fixe et de deux parties mobiles, entre lesquelles sont formés deux entrefers réglables.

Dans la bobine de puissance, la borne A est connectée à la borne neutre du transformateur de puissance, la borne X est mise à la terre via le transformateur de courant. La bobine de commande a1 — x1 est conçue pour connecter un régulateur de réacteur de suppression d'arc (RNDC).

La bobine de signal a2-x2 est utilisée pour y connecter des appareils de contrôle et de mesure. Le réglage du réacteur de suppression d'arc se fait automatiquement à l'aide d'un entraînement électrique. La limitation du mouvement des pièces mobiles du circuit magnétique se fait par des interrupteurs de fin de course.Les schémas de circuit pour les réacteurs de suppression d'arc sont illustrés à la fig.

En figue. 4a montre un circuit universel qui vous permet de connecter des réacteurs de suppression d'arc à l'un des transformateurs. En figue. 4b, les réacteurs de suppression d'arc sont chacun inclus dans leur propre section. La puissance de l'inductance d'extinction d'arc est choisie en fonction de la compensation du courant de terre du réseau capacitif fourni par la section de jeu de barres concernée.

Un sectionneur est installé sur le réacteur de suppression d'arc pour l'arrêter pendant la récupération manuelle. Il est inacceptable d'utiliser un interrupteur au lieu d'un sectionneur, car l'arrêt erroné du réacteur de suppression d'arc par un interrupteur lors de la mise à la terre dans le réseau entraînera une augmentation du courant au point de mise à la terre, une surtension dans le réseau, des dommages au isolation de l'enroulement du réacteur, court-circuit de phase.

En règle générale, les suppresseurs d'arc sont connectés aux neutres des transformateurs qui ont un schéma de connexion étoile-triangle, bien qu'il existe d'autres schémas de connexion (dans la partie neutre des générateurs ou des compensateurs synchrones).

La puissance des transformateurs qui n'ont pas de charge dans l'enroulement secondaire et qui servent à connecter les réactances d'arc à leur neutre est choisie égale à la puissance de la réactance d'extinction d'arc. Si le transformateur de la réactance de suppression d'arc est également utilisé pour y connecter la charge, sa puissance doit être sélectionnée 2 fois la puissance de la réactance de suppression d'arc.

Configuration du réacteur de suppression d'arc.Idéalement, il peut être choisi pour que le courant de défaut à la terre soit entièrement compensé, c'est-à-dire

où Ic et Ip sont les valeurs réelles des courants capacitifs de mise à la terre du réseau et du courant du réacteur d'extinction d'arc.

Ce réglage du réacteur de suppression d'arc est appelé résonnant (la résonance des courants se produit dans le circuit).

La régulation du réacteur avec surcompensation est autorisée lorsque

Dans ce cas, le courant de défaut à la terre ne doit pas dépasser 5 A et le degré de désaccord

ne dépasse pas 5% Il est permis de configurer des réacteurs d'extinction d'arc sous-compensés dans les réseaux câblés et aériens, si les déséquilibres d'urgence dans les capacités des phases du réseau ne conduisent pas à l'apparition d'une tension de polarisation du neutre supérieure à 0,7 Uph .

Dans un réseau réel (surtout dans les réseaux aériens) il existe toujours une dissymétrie de la capacité des phases par rapport à la terre, en fonction de l'emplacement des conducteurs sur les supports et de la répartition des condensateurs de couplage des phases. Cette dissymétrie fait apparaître une tension symétrique sur le neutre. La tension de déséquilibre ne doit pas dépasser 0,75 % Uph.

L'inclusion d'un réacteur de suppression d'arc dans le neutre modifie considérablement les potentiels du neutre et des phases du réseau. Une tension de polarisation du neutre U0 apparaît sur le neutre du fait de la présence d'asymétrie dans le réseau. En l'absence de mise à la terre dans le réseau, la tension de déviation du neutre est autorisée à ne pas dépasser 0,15 Uph pendant une longue période et 0,30 Uph pendant 1 heure.

Avec l'accord résonnant du réacteur, la tension de polarisation du neutre peut atteindre des valeurs comparables à la tension de phase Uf.Cela déformera les tensions de phase et générera même un faux signal de masse. Dans de tels cas, le déclenchement artificiel de la réactance de suppression d'arc permet de réduire la tension de polarisation du neutre.

L'accord de résonance du réacteur de suppression d'arc est toujours optimal. Et si avec un tel réglage la tension de déviation du neutre est supérieure à 0,15 Uph et la tension de déséquilibre est supérieure à 0,75 Uph, des mesures complémentaires doivent être prises pour égaliser la capacité des phases du réseau par transposition des fils et redistribution des condensateurs de couplage sur le réseau étapes.

Pendant le fonctionnement, les réacteurs d'extinction d'arc sont contrôlés: dans les sous-stations avec personnel de maintenance permanent une fois par jour, dans les sous-stations sans personnel de maintenance - au moins une fois par mois et après chaque défaut à la terre dans le réseau. Lors de l'examen, faites attention à l'état des isolateurs, à leur propreté, à l'absence de fissures, d'éclats, à l'état des joints et à l'absence de fuites d'huile, ainsi qu'au niveau d'huile dans le vase d'expansion ; sur l'état du bus de suppression d'arc, en le connectant au point neutre du transformateur et à la boucle de terre.

En l'absence d'ajustement automatique du réacteur pour supprimer l'arc à la résonance, sa restructuration est effectuée sur ordre du répartiteur qui, en fonction de l'évolution de la configuration du réseau (selon un tableau préalablement établi), ordonne au poste de devoir commuter la branche du réacteur.L'officier de service, après s'être assuré qu'il n'y a pas de mise à la terre dans le réseau, éteint le réacteur, y installe la branche nécessaire et l'allume avec un sectionneur.