ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ОСОБЕННОСТИ ИСПЫТАНИЯ ШУНТИРУЮЩИХ РЕАКТОРОВ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
а) Назначение и особенности конструкции шунтирующих реакторов
Шунтирующие реакторы большой мощности широко применяются в сетях 500 и 750 кВ и выполняют следующие функции [Л. 11-1]: 1) компенсацию зарядной (реактивной) мощности линии и ограничение изменения
напряжения; 2) обеспечение возможности непосредственного присоединения линии толчком к источнику питания на передающем конце; 3) ограничение перенапряжений после сброса нагрузки или КЗ; 4) облегчение восстановления энергосистемы после тяжелого КЗ.
В СССР применяются конструкции шунтирующих реакторов двух основных типов: со стержневой магнитной системой (классов напряжения до 110 кВ и ниже) и с броневым магнитопроводом (классов 500 и 750 кВ). В табл. 11-1 приведены номинальные напряжения, мощности и потери некоторых типов шунтирующих реакторов, выпускаемых МЭЗ.
В стандарте на шунтирующие реакторы ГОСТ 19469-75 [Л. 11-4] предусматриваются следующие допуски: для реакторов классов напряжения до 330 кВ включительно допуск на номинальную мощность ±10%, для реакторов свыше 330 кВ±5%; допуск на потери для реакторов всех классов напряжения +15%.
Таблица 11-1
Параметры шунтирующих реакторов
Однофазные реакторы типов РОДЦ-60000/500 и РОДЦ-110000/750, конструкция которых показана на рис. 11-1, не имеют стального стержня. Приводим согласно краткое описание конструкции этих реакторов. Круглая цилиндрическая обмотка дискового или непрерывного типа окружена экраном, состоящим из отдельных боковых ярм («магнитных шунтов») С- образной формы, охватывающих обмотку снаружи и расположенных симметрично относительно ее оси.
Рис. 11-1. Конструкция реактора с С-образными боковыми ярмами 1— трансформатор тока; 2, 3— нажимные болты; 4 — верхняя плита; 5 - крышка; 6— бак; 7 — стяжная шпилька; 8 — фарфоровый цилиндр; 9 — ввод ВН; 10- обмотка; 11- главная изоляция; 12 — электростатический экран; 13 -отвод ВН; 14 — электростатический экран; 15 — С-образное боковое ярмо; 16— опорная пластина (брусок); 17 — тарельчатая пружина; 18— нижняя плита; 19 — амортизатор; 20 — электромагнитный экран.
Концы боковых ярм выполнены в форме сектора, переходящего в прямую часть. Для этого их набирают из большого числа пакетов, состоящих из пластин электротехнической стали различной длины, и затем формуют в специальном приспособлении.
Обмотка из двух параллельных ветвей выполняется по схеме «с вводом в середину». При этом линейный конец находится посередине высоты обмотки, а нейтральные концы — по ее концам. Через верхнее отверстие, образованное боковыми ярмами, внутри обмотки коаксиально с ней устанавливают нижнюю часть конденсаторного ввода. Ввод располагают по высоте так, что потенциалы точек обмотки и концов обкладок ввода, лежащие в одной горизонтальной плоскости, примерно одинаковы. Изоляция между обмоткой и ярмами маслобарьерного типа. Концы боковых ярм опираются на проходящие внутри толстостенные фарфоровые цилиндры, разделенные по высоте и связанные по окружности электроизоляционными кольцами. Ярма вместе с фарфоровыми цилиндрами образуют жесткую рамную систему. Активная часть устанавливается в круглом цилиндрическом баке на пружинных амортизаторах.
Конструкция реактора обеспечивает: равномерное распределение магнитного потока между ярмами и, следовательно, наименьшие расход стали н потери в ней; простоту конструкции главной и продольной изоляции ввиду отсутствия заземленного стержня; простоту установки ввода и повышение его электрической прочности вследствие благоприятного влияния электрического поля обмотки; высокий коэффициент использования внутреннего объема бака реактора; высокую вибростойкость конструкции; небольшие добавочные потери в деталях конструкции.
Применение броневой конструкции с С-образными боковыми ярмами и установкой ввода внутри обмотки в однофазном реакторе 60 мВ-А. 500 кВ вместо двухстержневой позволило снизить расход электротехнической стали в 1,9 раза, массу активной части в 1,5 раза, массу масла в 3 раза, полную массу более чем вдвое, полные потери на 25%. Реакторы 500 и 750 кВ имеют следующие характеристики:
Для изготовления шунтирующих реакторов на МЭЗ используется то же технологическое и испытательное
оборудование, что и для мощных трансформаторов. В процессе изготовления и после окончания сборки шунтирующие реакторы подвергают таким же испытаниям, как и мощные трансформаторы высокого напряжения.
При испытании шунтирующих реакторов возникают серьезные трудности. Для возбуждения реактора до номинального напряжения в условиях завода необходимо иметь источник этого напряжения мощностью не менее полной мощности реактора и промежуточный трансформатор, рассчитанный на эту мощность и напряжение реактора [Л. 11-3]. Можно создать специальную конденсаторную батарею (КБ), рассчитанную на номинальные ток и напряжение реактора. В этом случае источник питания (синхронный) — генератор 50 Гц и промежуточный повышающий трансформатор должны иметь однофазную мощность, равную 5—10% полной мощности испытываемого реактора.
Измерение потерь в реакторе затруднительно, так как коэффициент мощности при этом весьма мал (обычно менее 0,004). Поэтому ваттметровый метод измерения потерь малопригоден. Необходим специальный мостовой метод измерения (см. § 5-6).
Особенно трудно испытание изоляции реактора нормированным ГОСТ 1516.1-76 испытательным напряжением промышленной частоты. Для этого необходима специальная конденсаторная батарея на полное испытательное напряжение реактора при повышенной частоте, что не реально в заводских условиях. Целесообразнее заменить это испытание воздействием грозовых и коммутационных импульсов (ГОСТ 1516.1-76) [Л. 1-4].
б) Программа испытаний шунтирующих реакторов
Шунтирующие реакторы, как и силовые трансформаторы соответствующей мощности и класса напряжения, проходят на заводе операционные испытания в процессе сборки, а также квалификационные и приемо-сдаточные испытания в полностью собранном виде.
В программу операционных испытаний в процессе сборки реактора входят испытания, аналогичные испытаниям трансформатора, как-то: а) испытание магнито- провода или боковых ярм; б) измерение перенапряжений в обмотке реактора при воздействии грозовых и коммутационных импульсов (при пониженном напряжении) после первой сборки; в) измерение электрического 374
сопротивления обмоток постоянному току; г) измерение индуктивности и потерь при малом напряжении после второй сборки.
Согласно ГОСТ [Л. 11-4] в программу квалификационных и приемо-сдаточных испытаний полностью собранного шунтирующего реактора класса напряжения 110 кВ и выше входят: 1) внешний осмотр (визуально); 2) проверка электрического сопротивления обмоток постоянному току по [Л. 1-3] (гл. 3); 3) измерение параметров изоляции по [Л. 1-3] (гл. 8); 4) испытание пробы масла с определением пробивного напряжения и tgδ по ГОСТ 6581-75 (см. п. 8);
5) испытание бака реактора на маслоплотность по [Л. 1-3];
6) проверка мощности реактора при номинальном напряжении методом падения напряжения с применением приборов класса точности по [Л. 1-3] для измерения мощности;
7) измерение потерь в реакторе мостовым методом при приложении между линейным и нейтральным вводами реактора номинального напряжения (допускается измерение потерь при пониженном напряжении);
8) испытание изоляции нейтрали реактора напряжением промышленной частоты по ГОСТ 1516.1-76 (см. гл. 9);
9) испытание изоляции реактора полным грозовым импульсом по ГОСТ 1516.1-76 (см. гл. 10);
10) испытание изоляции реактора срезанным импульсом по ГОСТ 1516.1-76 (гл. 10);
11) испытание на нагрев при номинальном напряжении на вводах реактора с измерением температур по [Л. 1-3] (см. гл. 12); 12) испытание бака реактора на механическую прочность при вакууме по ГОСТ 11677-75;
13) то же, как по п. 12, но при повышенном внутреннем давлении по ГОСТ 11677-75;
14) измерение вибраций по § 2-6 ГОСТ 19469-74;
15) измерение уровня звука по § 2-7 ГОСТ 19469-74 (см. гл. 14);
16) измерение частичных разрядов (ЧР) в изоляции реактора для классов напряжения 220 кВ и выше (метод измерения еще не нормирован стандартом).
Измерение ЧР на МЭЗ производят при длительном (10 ч) возбуждении реактора до максимального рабочего напряжения с периодическим подъемом напряжения до 1,1 — 1,15 наибольшего напряжения продолжительностью 20 мин. В течение этого испытания осуществляют контроль ЧР (§ 9-8), которые измеряют также при кратковременном подъеме напряжения до 1,3 наибольшего рабочего. Измерение производят по время испытания на нагрев по п. 11.
Приемо-сдаточные испытания проводятся по пп. 1—9 и 14 программы: эти испытания входят и в объем квалификационных и периодических испытаний.
В объем квалификационных испытаний шунтирующих реакторов 500 кВ и выше на МЭЗ введено испытание коммутационными импульсами. Объем и методы испытаний мощных шунтирующих реакторов впервые были разработаны и внедрены исследовательским отделом МЭЗ и опубликованы [Л. 11-3].
