BOBINE DE REACTANŢĂ

Bobina cu două borne pe fază Bobina cu priză mediană

Destinaţia BRBobinele de reactanţă sînt elementele serie de circuit conectate permanent destinate să limiteze valoarea curenţilor de scurtcircuit, de aceea ele trebuie să aibă pierderi reduse de putere, iar pe ele să apară căderi minime de tensiune în regim normal de funcţionare.

Semnul convenţional al bobinelor de reactanţă utilizat în schemele electrice:

LR LR

Bobina cu două borne pe fază(normală)

Bobina cu priză mediană(jumelată)

Fig.1. Semnul convenţional al bobinelor de reactanţă

Bobina cu două borne pe fază

Scheme cu bobine de reactanţă:

LR

LR

LR

LR

bobina de reactanţă intercalată între secţiile de bare

bobina de reactanţă conectată în serie cu o linie

bobina de reactanţă conectată în serie cu un grup de câteva linii

• Bobine de linie limitează curentul de scurtcircuit din aval (în linia protejată) şi menţin la un anumit nivel tensiunea în instalaţiile situate în amonte

• Bobine de bare se conectează între sau la secţiile de bare şi limitează curentul de scurtcircuit al întregii instalaţii

bobina de reactanţă montată în circuitul transformatorului

Fig.2. Scheme cu bobine de reactanţă

Parametrii bobinelor de reactanţă:

tensiunea nominală Unom, kV;

curentul nominal Inom, A;

reactanţa nominală xnom

.[%],100U

I3xx

,][,Lx

nom

nomnom,%nom

nom

Ω

Funcţionarea bobinelor de reactanţă

Considerăm o bobină de reactanţă BR pe o plecare de pe barele unei staţii şi efectele introducerii acesteia asupra căderilor de tensiune în diferite regimuri de funcţionare.

K

Fig.3. Căderile de tensiune pe o plecare prevăzută cu bobină de reactanţă

Diagrama fazorială şi pierderea de tensiune

100U

sinI3xU

nomBRn,%BR

Δ

LR1

W2

U1UBR

DUBR

DUW

U2

I

1'

1 1' 2

y

O

1U

BRU

I

IjxBR

A

C

B B1

BRU

Δ

Fig.4. Regim normal de funcţionare a BR:a – schema circuitului, b – diagrama tensiunilor, c –

diagrama fazotială

a.

b. c.

AB – diferenţa algebrică dintre tensiunile pînă şi după BR (neglijînd BB1) – pierderea de tensiune.Din triunghiul ABC rezultă:

AC – diferenţa geometrică dintre tensiunile pînă şi după BR – căderea de tensiune.

În regim normal de funcţionare pierderea de tensiune relativă nu trebuie să depăşească 1,5 – 2%.

În cazul bobinelor de secţionare, DUBR,% nu este limitată. În regimuri diferite de cele normale poate fi aplicată şuntarea temporară a reactorului:

I secţie (B1) II secţie (B2)

Q

QS

G

LRB

QSBQ

G

QB

QS

Fig.5. Bobina de secţionare

Variante constructive de BRÎn exploatare se utilizează bobine de reactanţă fără miez de oţel, pentru menţinerea constantă a inductanţei. Bobina este constituită din înfăşurare, coloană de beton pentru consolidarea acesteia, izolatoare suport şi borne de racord. Înfăşurările se execută din conductoare flexibile din Al sau Cu, izolate cu bandă de bumbac, impregnate cu lac şi uscate în vid. Inductanţa bobinei depinde de parametrii constructivi ai înfăşurării: lăţime, înălţime şi număr de spire. Se execută în construcţie monofazată şi se livrează în set de trei faze identice, care se pot monta vertical, orizontal sau mixt.

Fig.7. Moduri de montare a BR:a – montare orizontală (РБГ, РБДГ) , b - montare verticală

(РБ, РБД) , c - montare mixtă (РБУ, РБДУ)

Fig.6.

a.

b. c.

Imagini

RosEnergoTrans, Rusia

Bobine de reactanţă cu priza mediană (jumelate)

Scheme cu bobine de reactanţă cu priza mediană :

LRLR

Fig.8. Scheme cu BR cu priza mediană:a - BR montată în circuitul transformatorului, b - BR montată în serie cu un grup de câteva linii

b.

a.

Parametrii BR cu PM :

tensiunea nominală Unom, kV;

curentul nominal Inom, A;

reactanţa nominală xnom;

factorul de cuplaj kc

.[%],100U

I3xxx

,][,Lxx

nom

nomram%ram,%nom

ramnom

Ω

1

2 3

-xS kc

1

2 3

xS (1+ kc) xS (1+ kc)

Fig.9. Simbolul convenţional (a) şi schema echivalentă a bobinei de

reactanţă jumelată (b)

b.

a.

Particularităţile BR cu PM

I1+I2

I2 I1

* L * L

M

Fig.10. Schema de conectare (a) şi schema electrică a BR cu PM (b)

b.

a.

III 21

Varianta 1Regim normal de funcţionare

Pierderea de tensiune va fi egală: sin)k1(LIsin)L

M1(LIsin)MILI(U CBRΔ

unde kc este factorul de cuplaj: .6,04,0L

Mkc

Dacă reactanţa unei ramuri este egală cu ,LX ram

.)k1(XX Cramr atunci reactanţa ramurii cu luarea în consideraţie a inductanţei mutuale

5,0k c ramram x5,0x Pentru

reactanţa şi pierderea de tensiune în BR cu PM sunt de 2 ori mai mici în raport cu reactorul simplu

L – inductanţă proprieM – inductanţă mutuală

sinLI5,0UBRΔ

Fig.11. Funcţionarea BR cu PM în regim de sc

Regim de scurtcircuit

I΄2 Isc=I΄1

* L * L

M K

Isc >> I΄2

În regim de s.c. la unul din capetele bobinei, curentul din ramura avariată devine mult mai mare decît cel de pe ramura sănătoasă. Influenţa inductanţei mutuale devine practic nulă şi

,xx ramBR adică reactanţa bobinei în regim de s.c. creşte de 2 ori în raport cu regimul normal. Deci curenţii de s.c. se reduc, de asemenea, practic de 2 ori.

.LIsin)MILI(UBR Δ

reactanţa şi pierderea de tensiune în BR cu PM sunt de 2 ori mai mari în raport cu reactorul simplu

Fig.12. Schema de conectare (a) şi schema electrică a BR cu PM (b)

b.

a.

III 21

Varianta 2Regim normal de funcţionare

reactanţa şi pierderea de tensiune în BR cu PM sunt de 2 ori mai mici în raport cu reactorul simplu

L – inductanţă proprieM – inductanţă mutuală

Regim de scurtcircuit

I1+I2

I2 I1

* L * L

M

K

Isc

* L * L

M

G1 G2

În regim de s.c. la bornele generatorului G1, curentul trece prin ambele ramuri în aceeaşi direcţie. Pierderea de tensiune într-o ramură va fi:

,)k1(LIMILIU Cscscscram Δ

5,0k c pentru .LI5,1)k1(LIU scCscram Δ

.xI3LI3))k1(LI(2U ramscscCscBR Δ

.x3)k1(x2)k1(L2x ramCramCBR

reactanţa şi pierderea de tensiune în BR cu PM sunt de 3 ori mai mari în raport cu reactorul simplu

Fig.13

Alegerea BR

Bobinele de reactanţă se aleg după tensiunea nominală, curent şi reactanţă.

Tensiunea nominală

Curentul nominal

– pentru bobine de linie

– pentru bobinele de bară

Reactanţa bobinei – se alege astfel încît întreruptoarele disponibile constructiv să poată rupe curenţii de scurtcircuit reali în

punctul de racord al bobinei de reactanţă.

Se cunosc valorile curentului de schimbător de căldură în punctul K1.

Reactanţa circuitului rezultantă (fig. 14, punctul K1), în [Ω], pînă la conectarea bobinei se determină din relaţia:

~

K1 K2xrez xBR

Q

Fig.14. Schema echivalentă pentru calculul reactanţei BR

GnomBRnom I7,0I

eatreBRn UU

maxBRnom II

o.p

nom.mrez

I3

Ux

Se admite egalitatea curentului supratranzitoriu necesar cu valoarea curentului de rupere a întreruptorului:

ruperenecesar

0.p II

Atunci reactanţa necesară a circuitului pentru reducerea curentului de la valoarea Ip.0 pînă la

- fig. 14, punctul K2:

necesar0.pI

reznecesarărez

necesrăBR xxx

necesar0.p

nom.mnecesarărez

I3

Ux

Diferenţa reactanţelor obţinute şi este valoarea necesară a reactanţei bobinei:

Sin catalog se ca alege BR cu reactanţa nominală imediat superioară celei calculate.

)3(şld ii

SCT2T BtI

)%25,1(100U

sinI3xUΔ

nom

maxBRn,%BR

)%25,1(100U

sinI3)k1(xUΔ

nom

maxcBRn,%BR

Stabilitatea dinamică:

Stabilitatea termică:

Pierderea de tensiune în regim normal de funcţionare:

Dacă pierderea de tensiune depăşeşte 1,5-2% din tensiunea nominală se alege o reactanţă mai mică şi se reface calculul.

Căderea de tensiune remanentă în regim de scurtcircuit:

BR se verifică la:

)%7065(%100U

I3xU

nom

0.pBRn,%rem