Выбор токоограничивающих реакторов

Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, что позволяет применять более легкие и дешевые выключатели и уменьшать площадь сечений кабеля, а, следовательно, удешевлять РУ и распределительные сети.

Основная область применения реакторов – электрические сети напряжением 6 и 10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используют в установках напряжением 35 кВ, а также при напряжении ниже 1000 В.

Для ограничения тока КЗ в РУ 6 – 10 кВ ТЭЦ применяют секционные и линейные реакторы (рис. 3.12). В нормальном режиме работы станции через секционные реакторы проходят небольшие токи и потери напряжения в них малы. При нарушении нормального режима, например при отключении генератора или трансформатора, через реакторы проходят значительные рабочие токи и потери напряжения достигают в них (4¸6)% U_ном. Секционные реакторы ограничивают ток КЗ в зоне сборных шин, присоединений генераторов, трансформаторов, и сопротивление реакторов должно быть достаточным для того, чтобы ограничивать ток КЗ до значений, соответствующих параметрам намечаемых к установке выключателей. Номинальный ток секционного реактора должен соответствовать мощности, передаваемой от секции при нарушении нормального режима.

Обычно принимают

I_р.ном ³ (0,6¸0,7)I_г.ном; x_р = 0,2 ¸ 0,35 Ом.

Задав сопротивление реакторов, рассчитывают ток КЗ на шинах установки. Если ток окажется больше ожидаемого, следует изменить сопротивление реактора и повторить расчет.

Линейные реакторы включаются последовательно в цепь отходящей линии, они хорошо ограничивают ток КЗ в распределительной сети и поддерживают остаточное напряжение U_ост на шинах установки при КЗ на одной из линий. Последнее благоприятно сказывается на потребителях электрической энергии, и по условиям самозапуска электродвигательной нагрузки U_ост должно составлять не меньше (65¸70)% U_ном.

Для ограничения тока КЗ целесообразно иметь возможно большее индуктивное сопротивление реактора. Однако значение x_р должно быть ограничено допустимым значением потери напряжения в реакторе при нормальном режиме работы установки (1,5 – 2 % номинального).

Основные параметры реакторов следующие: номинальное напряжение, номинальный ток, индуктивное сопротивление, а также ток динамической стойкости I_m_дин (амплитудное значение), ток термической стойкости I_т и допустимое время действия тока термической стойкости t_т.

При большом числе линий применяют групповые реакторы, т.е. один реактор на несколько линий. Затраты, связанные с установкой реактора, в этом случае уменьшаются, однако уменьшается и токоограничивающее действие реактора с большим номинальным током при заданном значении потери напряжения.

Сдвоенные реакторы лишены недостатков групповых реакторов. К среднему выводу реактора присоединены источники питания, а потребители подключаются к крайним выводам (рис. 3.12). Сдвоенные реакторы характеризуются номинальным напряжением, номинальным током ветви и сопротивлением одной ветви x_р = x_в = wL при отсутствии тока в другой. При эксплуатации стремятся к равномерной загрузке ветвей (I₁ = I₂ = I). В нормальном режиме работы установки потеря напряжения в ветви реактора с учетом взаимной индукции ветвей определяется как

Du = (IwL – IwM)sinj = IwL (1 – k_c)sinj,

где k_c = M/L – коэффициент связи ветвей реактора.

Если x_в = wL, то индуктивное сопротивление ветви с учетом взаимной индукции x_в = x_в(1 – k_с). Обычно коэффициент связи k_с близок к 0,5, тогда x_в = 0,5x_в, т.е. потеря напряжения в сдвоенном реакторе вдвое меньше по сравнению с обычным реактором.

При КЗ за одной из ветвей ток в ней значительно превышает ток в неповрежденной ветви. Влияние взаимной индукции мало, и x_р = x_в, т.е. сопротивление реактора при КЗ вдвое больше, чем в номинальном режиме.

Рассмотрим порядок выбора линейных реакторов.

Реакторы выбирают по номинальному напряжению и номинальному току:

U_уст £ U_р.ном; I_{раб.утж}£ I_р.ном.

Индуктивное сопротивление реактора выбирают исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня, определяемого коммутационной способностью выключателей, которые установлены в данной сети. Например, на линиях часто устанавливаются выключатели ВМП – 10К с током отключения I_откл = 20 кА. Первоначально известно значение периодической составляющей тока КЗ Iпо, которое с помощью реактора необходимо уменьшить. Результирующее сопротивление цепи КЗ до места присоединения реакторов (рис. 3.13) можно определить по выражению