Токоограничивающий реактор

Токоограничивающий реактор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударного тока короткого замыкания. Включается последовательно в линию от 35 до 750 кВ и работает как индуктивное дополнительное сопротивление, при К.З. уменьшающее ударный ток, что увеличивает устойчивость генераторов и системы в целом.

Применение

При коротком замыкании ток в цепи значительно возрастает по сравнению с током нормального режима. В высоковольтных сетях токи короткого замыкания могут достигать таких величин, что подобрать установки, которые смогли бы выдержать электродинамические силы, возникающие вследствие протекания этих токов, не представляется возможным. Для ограничения ударного тока короткого замыкания применяют токоограничивающие реакторы.

Устройство и принцип действия

Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падение напряжения порядка 3-4 %, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания большая часть напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:

где I_H — номинальный ток сети, X_p — реактивное сопротивление реактора. Соответственно, чем выше будет реактивное сопротивление, тем меньше будет значение максимального ударного тока в сети.

Реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки. При больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то, что при этом, для поддержания такого же значения индуктивности, их приходится делать больших размеров и массы.

Виды реакторов

Бетонные реакторы

Получили распространение на внутренней установке и на напряжения до 35 кВ. Бетонный реактор представляет собой концентрически расположенные витки изолированного многожильного провода, залитого в радиально расположенные бетонные колонки. Бетон выпускается с высокими механическими свойствами. Все металлические детали реактора изготавливаются из немагнитных материалов. В случае больших токов применяют искусственное охлаждение.

Фазные катушки реактора располагают так, что при собранном реакторе поля катушек расположены встречно, что необходимо для преодоления продольных динамических усилий при коротком замыкании.

Масляные реакторы

Применяются в сетях с напряжением выше 35 кВ. Масляный реактор состоит из обмоток медных проводников, изолированных кабельной бумагой, которые укладываются на изоляционные цилиндры и заливаются маслом. Масло служит одновременно и изолирующей и охлаждающей средой. Для снижения нагрева стенок бака от переменного поля катушек реактора применяют электромагнитные экраны или магнитные шунты.

Электромагнитный экран представляет собой расположенные концентрично относительно обмотки реактора короткозамкнутые медные или алюминиевые витки вокруг стенок бака. Экранирование происходит за счет того, что в этих витках возникает встречное электромагнитное поле, которое компенсирует основное поле.

Магнитный шунт - это пакеты листовой стали, расположенные внутри бака около стенок, которые создают искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, меньшим сопротивлением стенок бака, что заставляет основной магнитный поток реактора замыкаться по нему, а не через стенки бака.

Для предотвращения взрывов, связанных с перегревом масла в баке, согласно ПУЭ, все реакторы на напряжение 500кВ и выше должны быть оборудованы газовой защитой.

Реакторы серии РОМП, РТО, ТРОС, РО, РСТ, РТС, РОБС, РТСТ на напряжение 10 кВ и токи 2,5 - 2000 А.

· Реакторы РОМР - Предназначены для ограничения тока при несимметричном КЗ в сети.

· Реакторы РТОС - Реакторы внутренней установки предназначены для ограничения тока и применяются в сетях 6-10 кВ.

· Реакторы РБ(У, Г) - Бетонные реакторы предназначены для ограничения тока в сетях.

· Реакторы ТРОС - Предназначены для закорачивания генераторов, генераторов-двигателей с погашенным полем ротора при электрическом торможении гидроагрегатов ГЭС и ГАЭС.

· Реакторы РТТ, РТЦ - Предназначены для ограничения токов КЗ в электрических сетях и поддержания уровня напряжения электрических установок при КЗ.

· Реакторы РОБС - Предназначены для работы в двухниточных рельсовых цепях переменного тока в качестве ограничивающих сопротивлений.

· Реакторы РТС (А, Л) - Предназначены для отключения и включения под напряжением участков электрической цепи высокого напряжения.

· Реакторы РДЗПОМ, РДЗСОМ - Предназначены для компенсации емкостных токов на землю в сетях с изолированной нейтралью.

Структура условного обозначения реакторов:

· РБ - реактор бетонный

· Х - С - сдвоенный реактор, отсутствие буквы - одинарный реактор

· Х - Вид охлаждения: Д - принудительно-воздушное, отсутствие буквы - естественное охлаждение

· Х - Расположение фаз: Г- горизонтальное, У-ступенчатое, отсутствие буквы - вертикальное расположение

· Х - Класс напряжения в киловольтах

· Х - Номинальный ток в амперах, у сдвоенных реакторов впереди помещается обозначение 2Х.

· Х - Номинальное индуктивное сопротивление в омах при частоте 50 Гц, у сдвоенных реакторов обозначается сопротивление ветви.

· Х - Климатическое исполнение реакторов

· Х - Категория размещения реакторов