Как защититься от короткого замыкания

Прощаемся с бетонным реактором?

В нашей стране токоограничивающие реакторы начали широко использоваться еще в первой половине 20 века, что было связано с необходимостью справляться с растущими мощностями электроустановок и токами короткого замыкания. Классическим вариантом этого типа оборудования стал бетонный реактор.
«Токоограничивающие реакторы с опорными колонками, отлитыми из бетонной смеси на основе высококачественных портландцементов с пластифицирующими наполнителями, имели хорошие прочностные характеристики и были достаточно надежны в эксплуатации, - рассказывает Виктор Засыпкин, технический директор компании «Элеком» (г. Екатеринбург). - Простота конструкции и сравнительно недорогие материалы и комплектующие обеспечивали широкое применение бетонных токоограничивающих реакторов.
Но современное развитие электроэнергетики потребовало применения высоковольтных электрических аппаратов, работающих в энергосистемах с большим классом напряжения (от 20 кВ и выше) и высокими токами нагрузки в различных климатических условиях. Эти требования стали сдерживающими факторами для применения бетонных токоограничивающих реакторов и послужили толчком к новым разработкам».
Неверно считать, что с обозначенными проблемами производители совсем не справились. Вопрос эксплуатации бетонных реакторов в разных климатических условиях решался путем создания нескольких модификаций одного и того же типа реактора (УХЛ, Т, ТС). Для повышения прочностных характеристик реакторов в цемент добавлялась смесь на основе бемита. Была решена и вторая проблема – за счет увеличения габаритных размеров и массы удалось создать надежные устройства, рассчитанные на большие ударные нагрузки.
Однако весомые массогабаритные показатели бетонных реакторов сегодня все-таки работают не в их пользу, и проверенные временем устройства не выдерживают конкуренции с токоограничивающими реакторами, созданными с применением новых материалов. В то же время отношение к отказу от бетонных реакторов среди специалистов пока не однозначно.
«Сейчас распространение получают токоограничивающие реакторы на стеклотекстолите, но, на мой взгляд, если речь идет о классе напряжения 10 кВт, бетонные лучше справляются со своей задачей, - считает Сергей Перминов, генеральный директор НПП «Электротехнический альянс (ЭЛТА)» (г. Екатеринбург). – Конечно, они тяжелее, но зато дешевле процентов на 30, а главное надежнее. В нашей стране при проектировании закладывались 7-8-кратные запасы по прочности, отсюда и солидные массогабаритные показатели. Но тех, кто разбирается в вопросе, это не смущает. Если площадь помещения позволяет, в аварийных схемах лучше применять именно бетонные реакторы как вариант более устойчивый к протеканию ударных токов.

РТ 10-1600-035 производства ООО «Вольтрон»

Кстати, стеклотекстолитовые реакторы были и прежде, но они не поступали на отечественный рынок, так как не соответствовали ГОСТ и отраслевым стандартам. Сейчас нормативное регулирование изменилось – на смену ГОСТ пришло саморегулирование, и многие производят полимерные реакторы, однако не все из них выдерживают динамические испытания. Рынок перенасыщен, поэтому собственник предприятия «Орелэнергоремонт», которое поставляло бетонные реакторы по всей стране, ограничил выпуск этого оборудования, а потом и вовсе от него отказался».
Впрочем, сами производители токоограничивающего оборудования чаще придерживаются другой точки зрения.
«Бетонные токоограничивающие реакторы выпускаются с начала 20-го века и по сей день, - говорит Алексей Сагиров, начальник бюро реакторов ОАО «ПК ХК Электрозавод» (г. Москва). – Основной их недостаток - недолговечность бетонных конструктивных элементов (колонн). Под воздействием влажности и температуры окружающей среды бетон (даже защищенный специальными покрытиями) со временем приобретает внутренние повреждения (микротрещины), которые приводят к разрушению колонн реактора под воздействием токов КЗ (и просто от времени).
Кроме того, бетон не пластичный материал, любые силовые воздействия приводят к его повреждению. Для сравнения: прочность бетона при сжатии – 200 МПа, а при растяжении – 20 МПа, а стяжные элементы каркаса обмотки реактора, выполненные из стеклотекстолита, обладают прочностью 400 МПа как на сжатие, так и на растяжение. Класс нагревостойкости полимерных материалов позволяет реакторам работать без принудительного охлаждения, в отличие от бетонных. Таким образом, вопрос о будущем конструкций реакторов с применением полимерных материалов вполне очевиден».
«На сегодняшний день подавляющее большинство производителей изготавливают токоограничивающие реакторы с использованием высокотемпературных изоляционных материалов (с рабочей температурой до 180-200ºС), - комментирует ситуацию Андрей Землянский, главный конструктор Электромашиностроительного завода (г. Екатеринбург). - Это обеспечивает наименьшие массогабаритные показатели. Думаю, что бетонные реакторы, разработанные более 50 лет назад, не могут конкурировать с реакторами, изготавливаемыми из современных изоляционных материалов».
РТОС-20-2500-0,35 производства ОАО «Электрозавод»

Определяемся с выбором

В последнее время на отечественном рынке токоограничивающих реакторов стали появляться новые производители и продукция.
Токоограничивающие реакторы нового поколения, в том числе сдвоенные, для сетей 6-110 кВ предлагает ОАО «Электрозавод». Группа «СВЭЛ» (г. Екатеринбург) представила и испытала токоограничивающий реактор на класс напряжения 110 кВ. Реактор на данный класс напряжения испытала и компания ООО «Электромашиностроительный завод» (г. Екатеринбург), причем получила заключение о соответствии техническим требованиям ОАО «ФСК ЕЭС» и ОАО «Холдинг МРСК».
Компания «Трансформер» (г. Подольск) производит сухие токоограничивающие трехфазные реакторы на напряжение 3-20 кВ без магнитного сердечника с обмотками из алюминиевой ленты. Недавно ООО «Вольтрон» (г. Екатеринбург) сообщило, что начинает выпуск сухих токоограничивающих реакторов на напряжения 6, 10, 15, 20 кВ с универсальным исполнением для разных климатических условий и категорий размещения.
Производители подчеркивают, что современные токоограничивающие реакторы отличаются большей долговечностью и меньшими массогабаритными показателями в сравнении с их бетонными предшественниками. А механическая прочность и температурная стойкость позволяет выдерживать большие ударные нагрузки при токах короткого замыкания.
Как же сориентироваться в предлагаемом разнообразии? Во-первых, потребителю необходимо определиться с ключевыми характеристиками: класс напряжения, номинальный ток, индуктивное сопротивление, климатическое исполнение и категория размещения, ток динамической и термической стойкости, угол между выводами (0º, 90º, 180º, 270º), установка фаз (горизонтальная, вертикальная, ступенчатая). Также надо оценить, насколько в выборе оборудования ограничивают размеры помещения или площадки для установки.
«При выборе токоограничивающего реактора надо ориентироваться на то, какие ударные токи выдерживает реактор, какова его динамическая устойчивость. Главное, не полениться, сравнить характеристики с требованиями ГОСТ. Если применяемые материалы им удовлетворяют, можно смело брать», - рекомендует Сергей Перминов.

Реактор на 110 кВ производства ООО «Электромашиностроительный завод»

«В первую очередь надо убедиться в наличии у завода-изготовителя протоколов типовых испытаний токоограничивающих реакторов, проведенных в аккредитованных испытательных центрах, - считает Андрей Землянский. - Но не менее важным, при выборе производителя, остается вопрос энергоэффективности. Минимальный срок работы реактора обычно составляет 30 лет, а затраты на электроэнергию могут составлять до 1 млн руб. в год. Снижение электрических потерь в реакторе хотя бы на 10% благодаря использованию более дорогостоящих материалов, приводит к колоссальной экономии денежных средств, даже при условии его большей стоимости на этапе закупа».
«Необходимо обращать внимание на конструкцию обмотки реактора, - советует Алексей Сагиров. - В случае применения в конструкции «слоевой» обмотки, испытания на стойкость к воздействию токам КЗ должен проходить каждый тип реактора. Это связано с тем, что в слоевой обмотке механическому воздействию подвергается не сам провод, а его изоляция, прочность которой гораздо ниже прочности материала провода, - так что любое изменение геометрических размеров обмотки, связанных с исполнениями реакторов на различные токи и индуктивные сопротивления, приводит к изменению сил, воздействующих на обмотку. Кроме того, слоевая обмотка, кроме воздействия осевой и радиальной составляющих силы, подвержена воздействию тангенциальной составляющей, т.е. при увеличении числа параллельных проводов обмотки (переход к другому току) или изменении геометрических размеров реактора изменяется угол наклона проводов, что приводит к изменению тангенциальной силы.
В отличие от слоевой обмотки, катушечная обмотка с радиальными и осевыми каналами лишена этих недостатков, - изоляция провода не подвергается механическим воздействиям и вся нагрузка ложится на материал провода. При применении такой конструкции обмотки достаточно произвести испытания на стойкость к воздействию токов короткого замыкания на одном типо-представителе серии реакторов».

Токоограничивающий сухой трехфазный реактор РТСТ производства «Трансформер»

В испытаниях

Итак, при покупке реактора эксперты советуют уделять особое внимание испытаниям. Самим же им приходится вплотную заниматься этим вопросом и на стадии проектирования нового оборудования, и при сдаче заказчику каждой партии.
«С проведением приемо-сдаточных испытаний токоограничивающих ректоров проблем нет, и даже небольшой завод может оснастить свою испытательную лабораторию всеми необходимыми приборами для их проведения, - говорит Андрей Землянский. - А вот типовые испытания токоограничивающих реакторов на территории РФ возможно провести только в одном испытательном центре - ОАО «НТЦ Электроэнергетики» («НИЦ ВВА»), построенном еще в 70-х годах прошлого века. Отсутствие альтернативных испытательных центров на территории РФ затрудняет проведение полномасштабных типовых и исследовательских испытаний токоограничивающих реакторов, для проектирования и производства более надежных токоограничивающих реакторов».
«Получается, что сейчас «НИЦ ВВА» для производителей токоограничивающих реакторов - по сути, единственный регулирующий орган, определяющий соответствие или несоответствие устройства требуемым параметрам, - развивает эту мысль Сергей Перминов. – Для дальнейшего развития рынка необходим ГОСТ, содержащий четкие требования к характеристикам современного реакторного  оборудования, а также описывающий методики и программы испытаний для него».

Реакторы РТОС-10-2500-0,20 производства ОАО «Электрозавод», смонтированные на подстанции

Виктор Засыпкин подчеркивает, что проведение испытаний связано и с такой проблемой, как нехватка квалифицированных специалистов, способных реализовать программу испытаний. Сейчас  целенаправленной подготовки кадров в этой сфере не ведется. Так что для дальнейшего развития российского производства токоограничивающего оборудования немаловажно удержание и развитие компетенций в этой области.
И зевать нельзя – зарубежные компании достаточно уверенно чувствуют себя на российском рынке реакторов. Впрочем, динамичное развитие производства токоограничивающего оборудования, которое наблюдается в последнее время, говорит в пользу того, что прогноз для российских предприятий скорее оптимистичный.

Справка
Токоограничивающий реактор – устройство, ограничивающее токи короткого замыкания за счет вырабатываемого постоянного индуктивного сопротивления, а также сохраняющее уровень напряжения в электроустановках в случае КЗ. По сути, реактор – это катушка, последовательно включенная в сеть, основное назначение которой - обеспечивать устойчивость энергосистемы. Основная область применения – распределительные подстанции, промышленные предприятия, электрические сети.

Екатерина Зубкова
На первой фото - РТСТ-1600 в цехе производственного комплекса ОАО «Электрозавод» в Москве

(С) Медиапортал сообщества ТЭК www.EnergyLand.info
Копирование возможно только для платных подписчиков
Кража контента приведет к пессимизации вашего MFA-сайта