Реакторы. Принцип действия, конструкции, область применения

Реакторы служат для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждениях за реакторами.

Основная область применения реакторов — электрические сети напряжением 6¾10 кв. Иногда токоограничивающие реакторы используются в установках 35 кВ и выше, а также при напряжении ниже 1000 В.

Схемы реактированной линии и диаграммы, характеризующие распределения напряжений в нормальном режиме работы, приведены на рис. 3.43.

Рис. 3.43. Нормальный режим работы цепи с реактором: а— схема цепи; б — диаграмма напряжений: в — векторная диаграмма

На векторной диаграмме изображены: U ₁— фазное напряжение перед реактором, U _р — фазное напряжение после реактора и I — ток, проходящий по цепи. Угол φ соответствует сдвигу фаз между напряжением после реактора и током. Угол ψ между векторами U ₁ и U ₂ представляет собой дополнительный сдвиг фаз, вызванный индуктивным сопротивлением реактора. Если не учитывать активное сопротивление реактора, отрезок АС представляет собой падение напряжения в индуктивном сопротивлении реактора.

Реактор (рис. 3.44) представляет собой индуктивную катушку, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением, не зависящим от протекающего тока.

Рис. 3.44. Фаза реактора серии РБ: 1 – обмотка реактора, 2 – бетонные колонны, 3 – опорные изоляторы

Для мощных и ответственных линий может применяться индивидуальное реактирование.

В электроустановках находят широкое применение сдвоенные бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой для внутренней и наружной установки типа РБС.

Реакторы выбирают по номинальным напряжению, току и индуктивному сопротивлению.

Номинальное напряжение выбирают в соответствии с номинальным напряжением установки. При этом предполагается, что реакторы должны длительно выдерживать максимальные рабочие напряжения, которые могут иметь место в процессе эксплуатации. Допускается использование реакторов в электроустановках с номинальным напряжением, меньшим номинального напряжения реакторов.

Номинальный ток реактора (ветви сдвоенного реактора) не должен быть меньше максимального длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен:

Для шинных (секционных) реакторов номинальный ток подбирается в зависимости от схемы их включения.

Индуктивное сопротивление реактора определяют, исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня. В большинстве случаев уровень ограничения тока КЗ определяется по коммутационной способности выключателей, намечаемых к установке или установленных в данной точке сети.

Как правило, первоначально известно начальное значение периоди­ческого тока КЗ I _п.о., котороеспомощью реактора необходимо уменьшить до требуемого уровня.

Рассмотрим порядок определения сопротивления индивидуального реактора. Требуется ограничить ток КЗ так, чтобы можно было в данной цепи установить выключатель с номинальным током отключения I _{ном.отк.} (действующее значение периодической составляющей тока отключения).

По значению I _{ном.отк} определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ, при котором обеспечивается коммутационная способность выключателя. Для упрощения обычно принимают I _{п.о.треб} = I _{ном.отк.}

Результирующее сопротивление, Ом, цепи КЗ до установки реактора можно определить по выражению

.

Требуемое сопротивление цепи КЗ для обеспечения I _{п.о.треб.}

Разность полученных значений сопротивлений даст требуемое сопротивление реактора

.

Далее по каталожным и справочным материалам выбирают тип реактора с большим ближайшим индуктивным сопротивлением.

Сопротивление секционного реактора выбирается из условий наиболее
эффективного ограничения токов КЗ при замыкании на одной секции. Обычно оно принимается таким, что падение напряжения на реакторе при протекании по нему номинального тока достигает 0,08¾0,12 номинального напряжения, т. е.

.

В нормальных же условиях длительной работы ток и потери напряжения в секционных реакторах значительно ниже.

Фактическое значение тока при КЗ за реактором определяется следующим образом. Вычисляется значение результирующего сопротивления цепи КЗ с учетом реактора

,

а затем определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ:

Аналогично выбирается сопротивление групповых и сдвоенных реакторов. В последнем случае определяют сопротивление ветви сдвоенного реактора X _р = X _в.

Выбранный реактор следует проверить на электродинамическую и тер­мическую стойкость при протекании через него тока КЗ.

Электродинамическая стойкость реактора гарантируется при соблюде­нии следующего условия:

Термическая стойкость реактора гарантируется при соблюдении следующего условия:

Для установки в нейтрали силовых трансформаторов и присоединениях отходящих линий на напряжение 6¾35кВ рекомендуются к установке сухие токоограничивающие реакторы с полимерной изоляцией.

Вопросы для самопроверки по разделу 3:

1. Автоматические выключатели. Назначение, устройство, выбор.

2. Виды и общие требования к электрическим аппаратам до 1000 В.

3. Магнитные пускатели. Назначение, устройство, выбор.

4. Контакторы. Назначение, устройство, выбор.

5. Рубильники. Назначение, устройство, выбор.

6. Плавкие предохранители. Назначение, устройство, выбор.

7. Электрические контакты шин и аппаратов. Классификация, сопротивление контакта.

8. Выбор шин и кабелей.

9. Токоограничивающее действие сдвоенных реакторов.

10. Приводы выключателей и разъединителей.

11. Ограничение токов КЗ реакторами. Принцип действия, конструкции, маркировка, способы включения в схемах Р.У.

12. Автоматические выключатели. Назначение, устройство, выбор.

13. Виды и общие требования к электрическим аппаратам более 1000 В.

14. Магнитные пускатели. Назначение, устройство, выбор.

15. Контакторы. Назначение, устройство, выбор.

16. Рубильники. Назначение, устройство, выбор.

17. Плавкие предохранители. Назначение, устройство, выбор.

18. Измерительные трансформаторы, общие сведения.

19. Измерительные трансформаторы тока, векторные диаграммы, классы точности, погрешности.

20. Измерительные трансформаторы напряжения, векторные диаграммы, классы точности, погрешности.

21. Марки и конструкции трансформаторов тока.

22. Марки и конструкции трансформаторов напряжения.

23. Масляные выключатели. Область применения, устройство, условия выбора.

24. Воздушные выключатели. Область применения, устройство, условия выбора.

25. Вакуумные выключатели. Область применения, устройство, условия выбора.

26. Электромагнитные выключатели. Область применения, устройство, условия выбора.

27. Элегазовые выключатели. Область применения, устройство, условия выбора.

28. Разъединители. Область применения, устройство, условия выбора.

29. Отделители и короткозамыкатели. Область применения, устройство, условия выбора.

30. Изоляторы, конструкции и выбор.

31. Жесткие шины. Конструкции.

32. Гибкие шины. Конструкции.