2.3. Дугогасящие реакторы с подмагничиванием

Как показала практика эксплуатации дугогасящих реакторов с подмагничиванием, основной их проблемой является отсутствие правильно и надежно работающих систем автоматического управления. За время с первых попыток создания автоматических систем управления ДГР с подмагничиванием были перепробованы все известные принципы регулирования (амплитудный, фазовый, ШИМ–­модуляции, непромышленной частоты и т. п. ). Однако на сегодняшний день ни один из них не дал искомых результатов.

В то время, как у плунжерных ДГР принципы автоматического управления остаются неизменными на протяжении последних 50 лет, изменялась только элементная база регуляторов. Особо следует подчеркнуть полное отсутствие в современных публикациях у ДГР с подмагничиванием (в отличие от плунжерных реакторов) экспериментальных осциллограмм дуговых и металлических замыканий на землю, без которых невозможно оценить реальные параметры реакторов с подмагничиванием – нелинейность вольт­амперной характеристики, процент гармоник в токе компенсации, время выхода на резонансную настройку и т. п.

Результаты обследования находящихся в эксплуатации плавнорегулируемых реакторов с подмагничиванием типа РУОМ (РЗДУОМ, РОУ) показали, что энергопредприятия постоянно сталкиваются с определенными трудностями в автоматическом управлении данными реакторами. По состоянию на конец 2005 г., из 30 обследованных реакторов с подмагничиванием с автоматическими регуляторами только 7 постоянно работают в автоматическом режиме. На остальных реакторах с подмагничиванием автоматика или представлена в виде опытных образцов, которые до конца не введены в работу, или выведена эксплуатацией из работы по причине её частых сбоев.

Анализ принципов автоматического управления реакторами с подмагничиванием показал, что в большинстве образцов регуляторов заложен неверный подход. Так, например, в реакторах типа РУОМ в нормальном режиме работы обмотка подмагничивания не обтекается током, а его индуктивность составляет какое­ – то минимальное базовое значение и не совпадает с емкостным сопротивлением сети. При возникновении металлического замыкания на землю автоматика за счет форсированного увеличения тока подмагничивания подстраивает индуктивность РУОМ в резонанс с емкостью сети. Ввиду инерционности насыщения магнитной системы реактора с подмагничиванием это происходит за 10–15 периодов промышленной частоты. При дуговых замыканиях автоматика ДГР с подмагничиванием (из – ­за инерционности выхода на рабочий режим) блокирует его работу.

Следовательно, РУОМ при дуговом замыкании работает как обычный ступенчатый реактор с очень большой расстройкой компенсации                   (~ 30–40 %). То есть для реакторов с подмагничиванием теряется смысл самого названия «дугогасящий», так как при такой расстройке компенсации дуговое замыкание может происходить каждый полупериод. И существует большая вероятность того, что за счет эскалации перенапряжений произойдет пробой на другой фазе и возникнет КЗ раньше, чем на поврежденной фазе дуговое замыкание перейдет в металлическое.

Автоматические регуляторы реакторов типа РЗДУОМ настраивают ДГР с подмагничиванием в нормальном режиме работы сети. Основная проблема заключается в том, что в них заложен принцип регулирования по амплитудно – ­фазовым характеристикам контура нулевой последовательности. Хорошо известно, что реакторы с подмагничиванием имеют нелинейную зависимость тока компенсации от тока подмагничивания I_к = f(I_п), рис. 2. 1, а также нелинейную вольт­амперную характеристику (ВАХ) U = f(I_к), рис. 2. 2, в начальной части в районе (0, 05–0, 15) U_ф и в районе                                                                                    (0, 9–1, 1) U_ф.

Поэтому для реакторов с подмагничиванием неприменимы регуляторы, использующие фазовый и экстремальный принципы регулирования. Данные регуляторы могут применяться только для плунжерных реакторов, обладающих достаточной линейностью ВАХ, рис. 2. 3.

Довольно серьезной проблемой ДГР с подмагничиванием является их вклад в ток замыкания на землю довольно значительной составляющей токов высших гармоник, которая может составлять до 10–15 % от емкостного тока. Этот факт, а также увеличенные активные потери при максимальных токах подмагничивания, создают условия для длительного горения заземляющих дуг. А при металлическом замыкании на землю (даже в случае резонансной настройки) остаточный ток в месте замыкания (активная составляющая плюс высшие гармоники) имеет довольно значительную величину, что сводит на нет все преимущества компенсации емкостного тока.

Рис. 2. 1. Типичные зависимости тока компенсации от тока подмагничивания I_к = f(I_п) дугогасящего реактора с подмагничиванием РЗДУОМ – 1000/10 кВ для разных напряжений на реакторе

Рис. 2. 2. Типичные зависимости U = f(I_к) дугогасящего реактора с подмагничиванием РЗДУОМ – 1000/10 кВ для различных токов подмагничивания

Рис. 2. 3. Вольт­амперная характеристика плунжерного дугогасящего реактора РЗДПОМ­ – 480/10 кВ