Тема. Назначение, области применения, устройство, основные технические характеристики, принцип работы токоограничивающих реакторов План 1. 2. 3. 4. Назначение и применение токоограничивающих реакторов. Устройство токоограничивающих реакторов. Принцип действия токоограничивающих реакторов. Технические особенности различных типов реакторов: 1) бетонных; 2) сухих; 3) масляных; 4) броневых. Тема. Назначение, области применения, устройство, основные технические характеристики, принцип работы токоограничивающих реакторов Назначение и область применения Реакторы представляют собой аппараты, выполненные в виде катушек, обычно с постоянным индуктивным сопротивлением, и предназначенные осуществлять в мощных электрических цепях ограничение тока короткого замыкания с одновременным поддержанием напряжения на заданном уровне в целях облегчения условий работы аппаратов, машин, кабелей и всей установки в целом, а также для обеспечения бесперебойности электроснабжения потребителей. Для получения постоянства индуктивного сопротивления реакторы выполняются без стальных сердечников. Витки катушки реактора изолируются друг от друга, а вся катушка в целом изолируется от заземленных частей и закрепляется на изоляционном каркасе. Трехфазные реакторы состоят из трех катушек. Реакторы включаются последовательно в три фазы, что искусственно увеличивает сопротивление цепи короткого замыкания и, следовательно, ограничивает ток короткого замыкания. Реакторы устанавливаются на сборных шинах подстанций и на линиях, отходящих от этих шин. Основная область применения реакторов — электрические сети напряжением 6—10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используют в установках напряжением 35 кВ и выше. Параметры катушки реактора подбирают таким образом, чтобы при нормальных условиях эксплуатации падение напряжения на ней не превышало 4% процентов от общей величины. При возникновении аварийной ситуации в защищаемой схеме эта индуктивность гасит большую часть приложенного высоковольтного напряжения и таким образом ограничивает действие ударного тока. Токоограничивающий реактор рассчитывают по величине максимального тока аварии Im, которому он может противостоять по выражению: Приведенная закономерность наглядно показывает, что увеличение индуктивности катушки ведет к уменьшению ударного тока. Устройство и принцип работы Конструктивно реактор представляет собой катушку индуктивности, обладающую большим индуктивным и малым активным сопротивлением. Катушка состоит и медного или алюминиевого провода, с сечением, допускающим протекание номинального тока электроустановки, намотанного на опору из изоляционного материала. При нормальной работе сети, падение напряжения на обмотке реактора составляет 3 – 4%. В момент возникновения в электрической системе токов короткого замыкания, падение напряжения на нем многократно возрастает, что позволяет ограничить величину тока, до приемлемых величин. В аппаратах ограничения тока не применяются стальные сердечники, так как при возникновении короткого замыкания на линии, происходит насыщение стали, и реактивное сопротивление катушки резко уменьшается, вследствие чего она теряет свои токоограничивающие свойства. При проектировании схем следует помнить, что если на линиях электропередач применяется система высокочастотной связи или высокочастотной защиты от повреждений, установленный реактор может гасить частоты технологии PLC. Виды реакторов По типу установки реакторы делятся на: • Устройства наружной установки. Предназначены для эксплуатации под открытым небом, без дополнительной защиты от непогоды. • Аппараты внутреннего исполнения. Применяются только в закрытых помещениях (ЗРУ), обеспечивающих защиту от внешней среды. По классу напряжения: • Среднего напряжения (3 – 35 кВ). • Высокого напряжения (110 – 500 кВ). По назначению: • Межсекционные. Предназначены для создания электрической связи между секциями распределительного устройства, включаются они последовательно с межсекционным выключателем. В момент возникновения короткого замыкания на одной из секций, токоограничивающий аппарат предотвратит бросок тока на неповрежденной секции и предотвратит ложное срабатывание ее защит. • Фидерные. Устанавливаются на отходящие фидерные линии и предназначены для дугогашения при коротком замыкании на линии. Дугогасительный реактора ограничит ток и не даст развиться дуге, предотвратив повреждение оборудования. Применяются в сетях с глухозаземленной нейтралью. • Фидерные групповые. Имеют то же назначение и принцип действия, что и фидерные реакторы, но предназначены для установки на группу отходящих присоединений. Конструкции токоограничивающих реакторов По внутреннему исполнению они бывают: 1. бетонными; 2. сухими; 3. масляными; 4. броневыми. Реакторы из бетонных блоков Такие конструкции эксплуатируются довольно долгое время в сетях с напряжением до 35 кВ. Их обмотку делают из эластичных проводов, демпфирующих динамические и температурные нагрузки несколькими параллельными цепочками, равномерно распределяющими токи. Этим способом разгружают механическое воздействие на стационарную бетонную конструкцию. Витки обмоток подобных реакторов выполнены многожильными проводами круглого сечения с изоляцией. Их заливают специальным сортом высокопрочного бетона, смонтированного в вертикальные колонки. При необходимости дополнения в конструкцию металлических частей используют исключительно немагнитные материалы. Способ включения фазных катушек выбирают таким, что бы магнитные поля от них направлялись встречно. Этим приемом ослабляют динамические усилия при ударных токах КЗ. Открытое расположение обмоток в пространстве позволяет обеспечивать хорошие условия для естественного охлаждения атмосферным воздухом. Когда тепловые нагрузки при номинальном режиме или коротких замыканиях способны превысить допустимые пределы нагрева обмоток, то применяют принудительный обдув вентиляторами. При эксплуатации следует учитывать, что при сырой погоде бетон накапливает влажность из воздуха. Подобные устройства до сих пор массово работают в высоковольтных сетях энергетики, успешно справляются с аварийными ситуациями, но считаются уже морально устаревшими. Реакторы сухого типа Они стали появляться благодаря разработке новых изоляционных материалов, основанных на кремнийорганической структуре. Она позволяет создавать изделия, успешно работающие на электрооборудовании до 220 кВ включительно. Катушка обмотки наматывается прямоугольным многожильным кабелем повышенной прочности и покрывается слоем кремнийорганического лака. Дополнительные эксплуатационные преимущества обеспечивает покрытие кремнийорганической силиконовой изоляцией. В результате этих доработок сухие токоограничивающие реакторы по сравнению с бетонными аналогами обладают: меньшими габаритами и весом; повышенной механической прочностью; лучшей термостойкостью; бо́льшим ресурсом работы. Масляные реакторы У них медная обмотка проводников изолируется пропитанной кабельной бумагой и монтируется на изоляционных цилиндрах, помещенных в емкость с маслом либо другим жидким диэлектриком, одновременно выполняющим функцию отвода тепла. Чтобы исключить нагрев металлического корпуса емкости от протекающего по виткам обмотки переменного поля промышленной частоты в подобную конструкцию включают магнитные шунты или электромагнитные экраны. Магнитный шунт создают из магнитомягких листов стали. размещенных внутри масляной емкости около ее стенок. Образованный таким методом внутренний магнитопровод замыкает на себя магнитный поток, создаваемый обмоткой. Электромагнитные экраны изготавливают в виде алюминиевых либо медных короткозамкнутых витков, смонтированных у стенок бака. В них индуцируется встречное электромагнитное поле, снижающее действие основного. Реакторы с броней Создаются с сердечником. Учитывая возможность насыщения магнитопровода, такие изделия требуют точного расчета и тщательного анализа условий эксплуатации. Броневые сердечники из электротехнических сортов стали позволяют снижать габариты и вес подобных конструкций реакторов, а заодно и стоимость. Но при их использовании требуется обязательно учитывать то обстоятельство, чтобы ударный ток не превышал максимального возможного значения для этого типа устройств.
