Реакторы КПМ прошли испытания на нагрев в KEMA Labs

Реакторы КПМ успешно прошли испытания на нагрев в лаборатории KEMA laboratories Prague в соответствии с требованиями IEC 60076-6 2007 (МЭК 60076-6) и ГОСТ 14794-79. Требования ГОСТ повторяет и действующий отраслевой стандарт ФСК (Россетей) СТО 56947007-29.180.04.165-2014. Компания КПМ продолжает свою последовательную линию на подтверждение всех свойств конструкции своих реакторов экспериментальным путём. Тщательная проверка конструкции производимого оборудования непосредственными испытаниями — это принципиальная позиция КПМ.

Почему экспериментальная проверка так важна? Разве в наше время мощных компьютеров нельзя рассчитать и предвидеть всё? Такие вопросы могут возникать у многих людей, которые не знакомы с теорией электромагнитного поля и теорией теплотехники.

На однолинейной схеме реактор изображается одним единственным элементом — индуктивным сопротивлением. Поэтому даже имеющие непосредственное отношение к электроэнергетике люди (эксплуатация, проектировщики) нередко склонны считать реактор очень простым изделием.

Современные сухие реакторы используются в сетях всех классов напряжения и рассчитаны на протекание через их обмотку больших токов. Реальные электромагнитные и тепловые процессы в обмотках реактора очень сложны. Для таких процессов обмотки реактора необходимо учитывать то, что реальные параметры распределены по всей обмотке реактора.

Для сравнения: для расчёта теплового режима кабельной линии её распределённый характер не учитывается. Нагрев кабеля происходит равномерно по всей длине. Поэтому для КЛ достаточно учесть способ прокладки КЛ и взаимное расположение фаз. Весь расчёт чаще всего сводится к вычислению интеграла Джоуля или эквивалентной плотности тока — остальные расчёты очень просты.

Для реактора этого недостаточно. Нижняя часть обмотки сухого реактора будет нагревать воздух, который будет подниматься вверх и нагревать верхнюю часть. Нагрев обмотки будет неравномерным. Для корректного расчёта необходимо будет учесть направления конвективных потоков с учётом влияния расположения элементов конструкции внутри реактора. Поскольку конвективные потоки будут обтекать эти элементы, что ведёт к неравномерному охлаждению участков обмотки. Фактически, корректный расчёт требует решения сложной системы дифференциальных уравнений, которое сводится к численным методам конечных элементов.

Ещё более сложный тепловой режим будет не у одиночного однофазного реактора, а у трехфазного вертикальной конструкции. Поскольку нижние фазы будут нагревать потоками тепла верхнюю. О сложности конструкции вертикальных реакторов нами была опубликована отдельная статья.

Ещё более сложный случай — пусковые реакторы, чей режим намного сложнее реакторов токоограничивающих. Протекание токов короткого замыкания длится от долей секунды до нескольких секунд. А тяжёлые пуски электродвигателей могут продолжаться десятки секунд, при этом их пусковые токи сопоставимы с токами КЗ. Соответственно многократно возрастает тепловой импульс, получаемый обмоткой реактора.

Проведение подобных расчётов лет 40-50 назад было фантастикой. Сейчас их доступность возросла, хотя стоимость специальных программных средств и мощных вычислительных машин остаётся существенной. Но даже использование специализированных программных комплексов и мощных компьютеров не даёт гарантии правильного результата. Необходимо создать корректное и достаточно подробное математическое описание конструкции электрического аппарата (реактора). Что само по себе очень непросто.

Проведение независимых испытаний позволяет решить две важные задачи:

• Во-первых, результат таких испытаний позволяет проверить математические модели и расчёты, использовавшиеся производителем при разработке аппарата. Что позволяет исключить ошибки, которые вполне возможны при выполнении сложных математических расчётов. Без физического эксперимента полной уверенности в сложных математических расчётах быть не может.
• Во-вторых, реальные испытания - это единственный способ для Потребителя убедиться в правильности предлагаемых технических решений. Нередко другие производители электротехнического оборудования (и реакторов в том числе) подтверждают правильность своей конструкции некими расчётами. Но как уже указано выше, такие расчёты весьма сложны и далеко не все Потребители имеют в своём штате специалистов, способных разобраться в таких расчётах. Кроме того, оценка корректности расчётов требует детального понимания конструкции электрического аппарата. А таким пониманием обладают только производители, и делиться этим пониманием, как и своими конструкторскими чертежами, они не спешат.

То есть на практике, расчёты производителя имеют минимальную значимость для Заказчика — их проверка на практике затруднительна. Предлагая в качестве подтверждения правильности своей конструкции некие расчёты, производитель на самом деле предлагает просто поверить ему на слово. А сам расчёт является лишь свидетельством "солидности" этих заверений.

Другое дело физические испытания в независимой лаборатории. В ходе которых реактор испытывается в полном соответствии со стандартами в максимально приближенной к реальным условиям ситуации. Все его элементы испытывают именно те воздействия, которые существуют на реальном объекте.

Необходимо сказать несколько слов о лаборатории, которая производила испытания. Это лаборатория KEMA labs.

KEMA расшифровывается как Keuring van Elektrotechnische Materialen te Arnhem (испытания электротехнических материалов в Арнеме). Эта лаборатория была создана в Нидерландах в 1927 году. Не за горами столетний юбилей этой уважаемой лаборатории.

В настоящий момент KEMA labs входит в состав европейского концерна CESI, занимающегося испытаниями и сертификацией. В состав концерна вошли как европейские, так и американские лаборатории, выполняющие широчайший спектр испытаний электротехнического оборудования (испытания изоляции, испытания на стойкость к токам, электромагнитная совместимость, сейсмические, климатические, метрологические и др). KEMA labs располагает стендами для испытаний ультра-высоких классов напряжения (до 1200 кВ номинальное) и испытания ультра-большими токами; располагает специальными испытательными стендами для различных видов оборудования с учётом его особенностей.

На настоящий момент KEMA labs является по ряду параметров самой большой в мире и самой авторитетной в Европе независимой испытательной лабораторией.

В лаборатории KEMA laboratories Prague были произведены успешные испытания двух типопредставителей (с номинальными токами 630 А и 1600 А) реакторов, выпускаемых ООО "КПМ". Реакторы испытывались на соответствие требованиям:

• Нагрев номинальным током в соответствии с международным стандартом IEC 60076-6: 2007, п. 8.9.11 и российским ГОСТ 14794-79, п. 2.7.1 (СТО 56947007-29.180.04.165-2014, п. 4.2). Испытание проходило на вертикальных реакторах, на которые длительно подавался трехфазный ток.
• Нагрев реактора при временной перегрузке в соответствие ГОСТ 14794-79 п. 2.7.3. (СТО 56947007-29.180.04.165-2014, п. 4.4):
  • Перегрузка на 20% - 60 мин.
  • Перегрузка на 30% - 45 мин.
  • Перегрузка на 40% - 32 мин.
  • Перегрузка на 50% - 18 мин.
  • Перегрузка на 60% - 5 мин. Примечание: перегрузка 60% означает, что на реактор номинальным током 1600 А подавался ток 2560 А в течение 5 минут (300 секунд).

Испытания были проведены в соответствии с методиками испытаний, установленными в соответствующих стандартах (IEC 60076-6: 2007, ГОСТ 14794-79).

Испытания полностью подтвердили расчётные характеристики реакторов. С учётом того, что все реакторы ООО "КПМ" выполняются по единому ТУ и имеют одинаковую конструкцию, данные испытания подтвердили правильность этой конструкции.

Благодарим KEMA Labs за проведение данных испытаний и выражаем надежду на дальнейшее сотрудничество!