Методы расчета токов трехфазного короткого замыкания

В дополнение к разобранным в п. 3.4 [1] методам преобразования схем замещения (таблица 3.5 [1]) разберем еще один из способов упрощения сложных схем замещения - метод совмещения («перегиба»), который применяется, когда точка КЗ делит схему на две симметричные части, например, точка К-1 на рисунке 3.1 при одинаковых харак­теристиках генераторов Gl, G2 и трансформаторов 77, 72.Действительно, так как генераторы G1, G2 и трансформаторы T1, T2 имеют одинаковые характеристики (x₅ = x₆, x₂ = x₃), то узлы «а» и «б» расчетной схемы (рисунок 3.1а) и схемы замещения (рисунок 3.1б) имеют одинаковые потенциалы. Сопротивление реактора x₄ из схемы замещения можно исключить как включенное между узлами одинаковых потенциалов, поскольку при КЗ в точке К-1 ток через него не протекает. Поэтому схема замещения, представленная на рисунке 3.1в, преобразуется в итоге следующим образом: рисунок 3.1г. При этом генераторы G1 и G2 объединены в эквивалентную машину с номинальной мощностью S_ном = 2S_номG1. Рассмотрим этот метод в применении к более сложной, но симметричной исходной схеме (рисунок 3.2а), где генераторы G1, G3 и трансформаторы связи T1, Т2 имеют соответственно одинаковые характеристики. При таких условиях токоограничивающие реакторы между секциями сборных шин LR1 и LR2 тоже однотипные, следовательно, и их сопротивления в схеме замещения будут одинаковыми.

Рассмотрим пути преобразования схемы замещения, изображен­ной на рисунке 3.2б, при КЗ в точке К-1. Точки «а» и «б» при одинаковых характеристиках генераторов G1, G3 (х₆ = х₈) и трансформаторов T1, Т2 (х₂ = х₃) имеют одинаковые потенциалы, поэтому их можно совместить (рисунок 3.2в), «перегнув» схему по оси симметрии. При этом ветви генераторов G1 и G3 объединяют в эквивалентную машину с S_ном = 2S_ном и определяют сопротивления:
так как x₄ = x₅ (см. выше).
Затем определяется x₁₂=x₁₁+x₇ (рисунок 3.2г). Если рассматривать КЗ в точке К-2 (рисунок 3.2а), то точка К-2 также делит расчетную схему на две симметричные части, при этом получаем схему замещения, изображенную на рисунке 3.2д. Дальнейшие преобразования схем замещения производятся с по­мощью обычных методов и формул, помещенных в таблице 3.5 [1]. Рассмотрим КЗ в сложной несимметричной схеме (точка К-3 на рисунке 3.3а). В этой схеме генераторы G2, G3 имеют одинаковые характеристики, следовательно, их сопротивления в схеме замещения одинаковы (x₇ = x₈). Трансформаторы связи T1, Т2 также однотипны, следовательно, их сопротивления одинаковы (x₂ = x₃). Очевидно, что при КЗ в точке К-3 схема не имеет оси симметрии. Рассмотрим пути ее преобразования относительно точки К-3. Первый шаг - однотипные генераторы G2, G3 имеют одинаковые ЭДС, поэтому объединяем их в один эквивалентный источник с S_ном = 2S_номG2. При этом образовался треугольник сопротивлений x₅, x₇, x₈ который преобразуем в эквивалентную звезду x₉, x₁₀, x₁₁:

Далее определяем x₁₂ = x₄+x₉, x₁₃ = x₃ +x₁₀ (рисунок З.Зд). Образовавшийся теперь треугольник сопротивлений x₂, x₁₂, x₁₃ преобразуем в эквивалентную звезду x₁₄, x₁₅, x₁₆:

4 Конструктивное исполнение реакторов и расположение фаз реактора в распределительном устройстве. 5 Возможные режимы работы сдвоенных реакторов

Реакторы с естественным или принудительным воздушным охлаждением предназначены для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях и сохранения определенного уровня напряжения в электроустановках в случае короткого замыкания в энергосистемах с частотой 50 и 60 Гц в условиях умеренно-холодного климата и в условиях сухого и влажного тропического климата для внутренней и наружной установки.

Реакторы применяются в схемах электрических станций и подстанций с электрическими параметрами в соответствии с паспортными данными.Применение реакторов дает возможность ограничить номинальный ток отключения линейных выключателей и обеспечить термическую стойкость отходящих кабелей. Благодаря реактору все неповрежденные линии находятся под напряжением, близким к номинальному (реактор поддерживает напряжение на сборных шинах), что повышает надежность работы электроустановок и облегчает условия работы электрооборудования.

Реакторы предназначены для работы на открытом воздухе (климатическое исполнение УХЛ, Т категория размещения 1 по ГОСТ 15150-69) и в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (климатическое исполнение УХЛ, Т категория размещения 2, 3 по ГОСТ 15150-69).

Условия эксплуатации:

· высота установки над уровнем моря, м 1000;

· тип атмосферы в месте установки тип I или тип II по ГОСТ15150-69 и ГОСТ 15543-70;

· рабочее значение температуры окружающего воздуха, °С от минус 50 до плюс 45;

· относительная влажность воздуха при температуре плюс 27 °С, % 80;

· сейсмостойкость по шкале МSК–64 ГОСТ 17516-90, балл 8 – для вертикальной и ступенчатой (угловой) установки; 9 – для горизонтальной установки.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ И РАСПОЛОЖЕНИЕ ФАЗ РЕАКТОРА

По схеме присоединения к сети реакторы разделяются на одинарные и сдвоенные. Одинарные реакторы на номинальные токи выше 1600 А могут иметь секционную обмотку катушки из двух параллельно соединенных секций. Принципиальные схемы включения фазы показаны на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальные схемы включения фазы

В зависимости от места установки и особенностей распределительных устройств трехфазный комплект реактора может иметь вертикальное, ступенчатое (угловое) и горизонтальное расположение фаз, показанное на рисунках 2, 3, 4.

Рисунок 2 – Вертикальное (угловое) расположение

Рисунок 3 – Ступенчатое расположение

Рисунок 4 – Горизонтальное расположение

Крупногабаритные реакторы, реакторы наружной установки (категория размещения 1) и реакторы на класс напряжения 20 кВ изготавливаются только с горизонтальным расположением фаз. Фазы реактора, изготовленные для вертикальной установки, могут использоваться как для ступенчатой (угловой) так и для горизонтальной установки. Фазы реактора, изготовленные для ступенчатой (угловой) установки, могут использоваться и для горизонтальной установки. Фазы реактора, изготовленные для горизонтальной установки, не могут быть использованы ни для вертикальной, ни для ступенчатой (угловой) установки.

Реакторы выполнены в пофазном исполнении.

Каждая фаза реактора (см. рисунок 5, 6) представляет собой катушку индуктивности с линейным индуктивным сопротивлением без стального магнитопровода. Обмотка катушки выполнена по кабельной схеме намотки в виде концентрических витков, поддерживаемых радиально-расположенными опорными колонками (бетонными или сборной конструкции). Колонки устанавливаются на опорные изоляторы, которые обеспечивают необходимый изоляционный уровень для соответствующего класса напряжения. Обмотка катушки выполняется в один или несколько параллельных проводов в зависимости от величины номинального тока. Обмотка катушки фазы выполнена из специального изолированного реакторного провода с алюминиевыми токопроводящими жилами. Катушки фаз исполнения «С» при вертикальной и исполнения «СГ» при ступенчатой (угловой) установке имеют направление намотки обмотки обратное катушкам фаз исполнений «В», «Н», что обеспечивает выгодное распределение усилий, возникающих в обмотках во время короткого замыкания. Выводы обмотки выполнены в виде алюминиевых пластин, причем каждый выводной провод обмотки имеет собственную контактную пластину. Такая конструкция позволяет сделать монтаж и ошиновку реактора легко и просто.

У одинарных реакторов с секционной обмоткой катушка состоит из двух параллельно соединяемых секций обмоток, намотанных в противоположных направлениях.

У сдвоенных реакторов обмотка катушки состоит из двух ветвей обмоток с высокой взаимоиндуктивностью и одинаковым направлением намотки обмоток ветвей.

Угол ( Ψ ) между выводами обмотки фазы показан на рисунках 7, 8, 9 и обычно составляет 0º; 90º; 180º; 270º . Отсчет углов ведется против хода часовой стрелки и определяется:

· для одинарных реакторов:

o от нижнего вывода к верхнему выводу – для простой обмотки;

o от нижнего и верхнего выводов к среднему – для секционной обмотки;

· для сдвоенных реакторов – от нижнего вывода к среднему выводу и от среднего вывода к верхнему выводу.

Рисунок 7 – Углы между выводами обмотки фазы одинарного реактора

Рисунок 8 – Углы между выводами обмотки фазы одинарного реактора с секционной обмоткой

Рисунок 9 – Углы между выводами обмотки фазы сдвоенного реактора

Маркировка вывода наносится на верхней стороне каждой контактной пластины.

Принцип действия реакторов основан на повышении реактивного сопротивления обмотки в момент короткого замыкания, что обеспечивает уменьшение (ограничение) токов КЗ и позволяет поддерживать в момент КЗ уровень напряжения неповрежденных присоединений.

Одинарные реакторы позволяют осуществлять одно- или двухступенчатую схему реактирования. В зависимости от места установки в той или иной схеме соединений одинарные реакторы применяются в качестве линейных (индивидуальных), групповых и межсекционных.

Принципиальные схемы применения одинарных реакторов показаны на рисунке 10.

Рисунок 10 – Принципиальные схемы применения одинарных реакторов

Линейные реакторы L1 ограничивают мощность короткого замыкания на отходящей линии, в сети и на подстанциях, питающихся на данной линии. Линейные реакторы рекомендуется устанавливать после выключателя. При этом разрывная мощность линейного выключателя выбирается с учетом ограничения мощности короткого замыкания реактором, так как авария на участке «выключатель – реактор» маловероятна.

Групповые реакторы L2 применяются в тех случаях, когда маломощные присоединения можно объединить таким образом, чтобы реактор, ограничивающий всю группу присоединений, не приводил к недопустимому снижению напряжения в нормальном режиме. Групповые реакторы позволяют сэкономить объем распределительных устройств (РУ) по сравнению с вариантом применения линейных реакторов.

Межсекционные реакторы L3 применяются в РУ мощных станций и подстанций. Разделяя отдельные участки, они ограничивают мощность короткого замыкания в пределах самой станции и РУ. Использование межсекционных реакторов связано со значительной степенью ограничения мощности короткого замыкания и поэтому, во избежание больших падений напряжений при номинальном режиме, следует стремиться к максимальному значению коэффициента мощности «cos», проходящей по реактору нагрузки. Межсекционные реакторы не заменяют линейные и групповые реакторы, поскольку при отсутствии последних токи КЗ от части генераторов не ограничиваются.

Сдвоенные реакторы позволяют осуществлять полное одноступенчатое ограничение токов КЗ путем непосредственного реактирования основных генерирующих цепей (генератора, трансформатора) и обеспечивают: упрощение схемы соединений и конструкции РУ; улучшение коэффициента мощности; улучшение режима напряжений при примерно равно нагруженных ветвях. Генерирующая мощность подключается к средним контактным выводам. Допускается любое соотношение нагрузки ветвей в пределах длительно допустимого действующего тока нагрузки. Реактивное сопротивление ветви реактора зависит от режима работы. В рабочем режиме (встречное включение) ограничивающие свойства, потери мощности и реактивная мощность являются минимальными.

В режиме короткого замыкания реактивность ветви реактора, через которую питается поврежденное присоединение, проявляется полностью, так как влияние относительно малого рабочего тока ветви неповрежденного присоединения незначительно. При наличии генерирующих мощностей со стороны ветви реактора, через которое питается поврежденное присоединение, ток в обеих ветвях сдвоенного реактора проходит последовательно (согласное включение), и за счет дополнительной реактивности, обусловленной взаимной индуктивностью ветвей, токоограничивающие свойства реактора проявляются в полной мере.

Сдвоенные реакторы применяются в качестве групповых и секционных (см. рисунок 11)

Рисунок 11 – Принципиальные схемы применения сдвоенных реакторов

Реакторы должны использоваться по своему назначению и эксплуатироваться в условиях, соответствующих их климатическому исполнению и категории размещения.

В случае применения токоограничивающих реакторов для других целей, не по их прямому назначению, следует учитывать возможность влияния режима эксплуатации (перегрузки, перенапряжения, систематичность воздействия ударных токов) на показатели и надежность реакторов.

Режимы нагрузки и охлаждения реакторов должны соответствовать их паспортным данным.

Толчки нагрузки, воздействующие разнонаправлено на ветви сдвоенного реактора, от самозапуска электрических машин, находящихся за реактором, не должны превышать пятикратного значения номинального тока и быть продолжительностью более 15 секунд. Подвергать реактор воздействию таких толчков нагрузки, более чем 15 раз в год, не рекомендуется.

При применении сдвоенных реакторов в схемах, где разнонаправленные в ветвях реактора токи самозапуска электрических машин могут превышать 2,5-кратный номинальный ток реактора, включение ветвей должно производиться поочередно с выдержкой по времени не менее 0,3 секунды.

Реакторы внутренней установки следует устанавливать в сухих и вентилируемых помещениях, где разность температур отходящего и приточного воздуха не превышает 20 ºС.

Для реакторов, требующих при номинальных нагрузках устройства принудительного воздушного охлаждения, должен быть обеспечен обдув обмотки фаз воздухом из расчета расхода воздуха 3 – 5 м3/мин на каждый кВт потерь*. Охлаждающий воздух наиболее рационально подавать снизу через отверстие в центре фундамента**.

Реакторы наружной установки следует устанавливать на специально отведенных и оборудованных ограждениями, соответственно действующих правил, площадках.

Для защиты обмотки фаз от прямого попадания атмосферных осадков и солнечных лучей может быть установлен общий навес или защитная крыша, устанавливаемая отдельно на каждой фазе.

Реакторы должны устанавливаться на фундаменты, высота которых указана в паспорте реактора.

В местах установки не допускается наличие короткозамкнутых контуров, деталей из ферромагнитных материалов в стенах помещений, отведенных для установки реакторов, в конструкциях фундаментов и ограждений. Наличие магнитных материалов увеличивает потери, возможен чрезмерный нагрев смежных металлических частей, а при коротком замыкании – опасные усилия на конструктивные элементы из ферромагнитных материалов. Наиболее опасными с точки зрения недопустимых перегревов являются торцовые металлоконструкции – пол, потолок.

При наличии магнитных материалов необходимо выдерживать, указанные в паспорте реактора, монтажные расстояния X, Y, Y1, h, h1 от реактора до строительных конструкций и ограждений.

При отсутствии магнитных материалов и замкнутых токопроводящих контуров в строительных конструкциях и ограждениях монтажные расстояния можно снизить до величин изоляционных расстояний согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ).

При горизонтальной и ступенчатой (угловой) установке фаз реакторов необходимо строго выдерживать, указанные в паспорте, минимальные расстояния S и S1 между осями фаз, определяемые допустимыми горизонтально действующими усилиями при гарантированной электродинамической стойкости.

Эти расстояния могут быть снижены, если в схеме установки реактора наибольшее возможное значение ударного тока меньше, чем значение тока электродинамической стойкости, указанное в паспорте реактора.

* Количество охлаждающего воздуха – по паспорту реактора.
** Конструктивное решение подачи охлаждающего воздуха определяется и выполняется потребителем самостоятельно.

Для всех фаз реакторов вертикальной установки и фаз «В» и «СГ» реакторов ступенчатой (угловой) установки контактные пластины одноименных выводов (нижних, средних, верхних) при монтаже должны находиться на одной вертикали один над другим.

Для выбора наиболее благоприятного расположения выводов с точки зрения подключения к ошиновке, допускается поворачивать каждую фазу относительно другой вокруг вертикальной оси на угол равный 360º/N, где N – количество колонок фазы.

Для одинарных реакторов – за подводящие выводы принимать или все нижние «Л2» или все верхние «Л1» выводы (см. рисунок 7).

Для одинарных реакторов с секционной обмоткой – за подводящие выводы принимать или нижние и верхние «Л2» илисредние «Л1» выводы (см. рисунок 8).

Для сдвоенных реакторов – генерирующая мощность должна подключаться к средним выводам «Л1–М1»тогда нижние выводы «М1» составят одно, а верхние выводы «Л2» составят другоетрехфазное присоединения (см. рисунок 9).

Для предохранения выводов реактора от электродинамических усилий короткого замыкания подвод шин к реактору необходимо осуществлять в радиальном направлении с закреплением их на расстоянии не более 400–500 мм.

Перед началом монтажа необходимо проверить сопротивление изоляции обмоток фаз относительно всех крепежных элементов. Сопротивление изоляции измеряют мегомметром, имеющим напряжение 2500 В (допускается применение мегомметров на 1000 В). Величина сопротивления изоляции должна быть не менее 0,5 МОм при температуре плюс (10–30) °С.

Техническое обслуживание реакторов состоит из внешнего осмотра (через каждые три месяца эксплуатации), очистки изоляторов и обмоток от пыли сжатым воздухом и проверки заземления.

Упаковка фаз реактора обеспечивает их сохранность при транспортировании и хранении.

Транспортная тара – сборно-щитовой ящик по ГОСТ 10198-91 собранный из отдельных щитов (днище, боковые и торцовые щиты, крышка), скрепленных между собой гвоздями.

Каждая фаза упакована в отдельном ящике совместно с комплектующими и крепежными изделиями, необходимыми для монтажа и подключения.

Фаза установлена на днище на деревянных подкладках и крепится к днищу с помощью деревянных брусков, расположенных между опорными колонками. Бруски прибиваются к днищу гвоздями и предохраняют фазу от перемещения в ящике в горизонтальной плоскости.

Фазы, отправляемые в отдаленные районы, транспортируемые водными путями, дополнительно крепятся растяжками, которые предохраняют фазу от перемещения в ящике в вертикальной плоскости.

Крепежные изделия упакованы в пластиковые пакеты и размещены внутри обмотки фазы.

Документация (паспорт, РЭ) упакована в полиэтиленовый пакет и уложена между витками обмотки фазы.

В общем случае в состав трехфазного комплекта реактора входит:

· фаза;

· вставка*;

· опора*;

· фланец;

· переходник *;

· изолятор;

· крепежные изделия;

· комплект защиты для эксплуатации на открытом воздухе **.

6Почему при коротком замыкании на одной секции сдвоенного реактора на другой секции этого сдвоенного реактора напряжение повышается и до каких пределов?

Рис. 20.6. Включение одинарных и сдвоенных реакторов

В номинальном режиме магнитные поля реакторов направлены встречно и оказывают размагничивающее действие друг на друга. В результате индуктивное сопротивление ветви падает. Соответственно уменьшается падение напряжения на реакторе.

Чем больше коэффициент связи, тем меньше падение напряжения в ветви. С точки зрения уменьшения падения напряжения в номинальном режиме желательно увеличение коэффициента связи k.
Для увеличения коэффициента связи реакторы должны быть возможно ближе друг к другу.
При КЗ в одной из ветвей падение напряжения на реакторе в основном определяется ее сопротивлением Хр,в. Влияние соседней ветви, обтекаемой номинальным током, мало, так как размагничивающее действие этой ветви незначительно.

В результате напряжение на первой ветви реактора возрастает и может достигнуть удвоенного значения [18.2].
При одновременном КЗ в обоих отходящих от реактора ветвях между ними возникают большие электродинамические силы. Это происходит из-за того, что, во-первых, реакторы близко расположены друг к другу и, во-вторых, возрастает ток КЗ, так как падает реактивное сопротивление деталей.
Для ограничения перенапряжений и электродинамических сил коэффициент связи берется в пределах от 0,3 до 0,5.
б) Конструкция и основные параметры сдвоенного реактора. Исследования [20.1] показали, что бетонные сдвоенные реакторы без приме нения специальных мер подвержены разрушению при одновременном КЗ в обеих ветвях. Увеличение электродинамической стойкости достигается в сборной конструкции. На рис 20 7, а показана в разрезе левая половина такого реактора. Стяжка реактора осуществляется с помощью металлических стержней 1 и стержней 2 из изоляционного материала. Катушка реактора уложена на изоляционных прокладках 3.

Рис. 20.7. Конструкция сдвоенного реактора

Векторы, помеченные Ра, обозначают силу взаимодействия витка с нижней частью реактора. Векторы, помеченные Рв, — силы, действующие на виток со стороны верхней части реактора. Векторы без пометки являются результирующей силой.
Наибольшая отталкивающая сила действует на витки рядов 4 и 5, расположенные близко друг к другу. Для получения необходимой электродинамической стойкости близлежащие ряды ветвей реактора бандажируются стеклянной лентой, как это показано на рис. 20.7, в.
Расчет динамической стойкости сдвоенных реакторов дан в [20.1]
Для снижения возможности одновременного КЗ обе ветви реактора не должны проходить близко друг к другу [1.3]. Основные параметры сдвоенного реактора:
1) номинальный длительный ток каждой ветви;
2) индуктивное сопротивление (в процентах) одной ветви (при отсутствии тока в другой)
3) коэффициент связи
4) электродинамическая стойкость каждой ветви, определяется усилиями, возникающими между витками каждой ветви и между ветвями соседних фаз (при двух- и трехфазных КЗ). При одновременном КЗ на обеих ветвях одного реактора возникают усилия, разрывающие реактор, так как токи в ветвях направлены встречно. Обычно динамическая стойкость при таких повреждениях в 2—3 раза меньше, чем при КЗ в одной ветви;
5) термическая стойкость одной ветви.

7 Что такое номинальное сопротивление одиночного, сдвоенного реакторов?

Реакторы выбирают по номинальным параметрам: напряжению UH, длительному номинальному току /дп. и и индуктивному сопротивлению хр (в процентах), а также проверяют на термическую и динамическую стойкость при к. з.
Номинальный ток реактора выбирают по форсированному режиму (см. § 7-1). При определении номинального тока ветви сдвоенного реактора рекомендуется исходить из максимальной нагрузки этой ветви с учетом форсированного режима части фидеров, присоединенных к реактору.
Потеря напряжения (в процентах номинального) в рабочем режиме обычного реактора подсчитывается по выражению,
(7-22)
Потеря напряжения (в процентах) в рабочем режиме для сдвоенного реактора при одинаковой нагрузке ветвей определяется выражением
(7-23)
Здесь Xl — индуктивное сопротивление ветви сдвоенного реактора, %; /дП. и — длительный номинальный ток ветви, А; /раб — рабочий ток ветви, A; kQ — коэффициент связи, характеризующий индуктивную связь ветвей, ka = MIL (М — взаимная индуктивность).
Главный параметр реактора — его индуктивное сопротивление — выбирается из условия ограничения токов к. з. до значения, при котором обеспечивается термическая стойкость кабелей 6—10 кВ, защищаемых реактором, и динамическая и термическая стойкость коммутационных аппаратов, установленных на потребительских подстанциях.

Рис. 7-11, Схема для выбора реактора
Если /к>а2 — ток короткого замыкания на шинах потребительской подстанции в точке 2 (рис. 7-11), при котором обеспечивается термическая и динамическая стойкость кабелей и коммутационных аппаратов, /б — базисный ток, равный номинальному току реактора, то полное сопротивление цепи к. з.
(7-24)
а реактивное
(7-25)
Отсюда необходимое сопротивление реактора (в процентах)
(7-26)
где хк. 31 — индуктивное сопротивление схемы до реактора, %; *каб—индуктивное сопротивление кабеля, %,
Остаточное напряжение (в процентах номинального) на шинах при к. з. в точке 2
(7-27)
Индуктивное сопротивление секционных реакторов выбирается из условия поддержания напряжения на шинах на допустимом уровне при к. з. на соседней секции. Обычно это сопротивление находится в пределах 8—12 %.
Динамическая стойкость проверяется только у тех бетонных реакторов, индуктивное сопротивление которых меньше 3 % (табл. 7-3).
Номинальные данные реакторов приведены в [72].
Обязательна проверка динамической стойкости сдвоенных реакторов, у которых отмечаются частые повреждения бетонных колонок между ветвями реактора при протекании по ним встречно направленных токов.
Таблица 7-3

Номинальное напряжение
Длительный номинальный ток
Номинальный ток динамической стойкости
Термическая стойкость
Индуктивное сопротивление	По условиям ограничения токов короткого замыкания

Эти токи регламентированы в ГОСТ 14794—79 относительно максимального ударного тока iy при коротких замыканиях в одной из ветвей и составляют
(7-28)
где iу — максимальные встречно направленные токи в ветвях реакторов.
Рекомендуется для уменьшения разрывающих усилий, например, при самозапуске двигателей, подключенных к ветвям сдвоенного реактора, применять блокировку, обеспечивающую неодновременность включения нагрузки ветвей, что позволяет снизить эти усилия примерно вдвое.

.8 Схема замещения сдвоенного реактора

Для сдвоенного токоограничивающего реактора определяют индуктивные сопротивления лучей схемы его замещения, которая представляет собой трехлучевую звезду.Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения сдвоенного реактора изображены на рисунке 8.

Рисунок 8 – Условное графическое обозначение в расчетной схеме и схема замещения сдвоенного реактора

а) условное графическое обозначение;

б) схема замещения.

Индуктивное сопротивление луча со стороны среднего зажима – зажима, обращенного в сторону источника питания , (12)где – коэффициент связи между ветвями реактора; – номинальное индуктивное сопротивление реактора – сопротивление одной ветви реактора при отсутствии тока в другой.Индуктивные сопротивления двух других лучей схемы замещения .

10 Типы реакторов, область их применения.

Токоограничивающие реакторы подразделяются:

· по месту установки: наружного применения и внутреннего;

· по напряжению: среднего (3 —35 кВ) и высокого (110 —500 кВ);

· по конструктивному исполнению: на бетонные, сухие, масляные и броневые;

· по расположению фаз: вертикальное, горизонтальное и ступенчатое;

· по исполнению обмоток: одинарные и сдвоенные;

· по функциональному назначению: фидерные, фидерные групповые и межсекционные.

Бетонные реакторы

Получили распространение на внутренней установке на напряжения сетей до 35 кВ включительно. Бетонный реактор представляет собой концентрически расположенные витки изолированного многожильного провода, залитого в радиально расположенные бетонные колонки. При коротких замыканиях обмотки и детали испытывают значительные механические напряжения, обусловленные электродинамическими усилиями, поэтому при их изготовлении используется бетон с высокой прочностью. 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. Бетонные реакторы могут выполняться как естественно-воздушного так и воздушно-принудительного охлаждения (для больших номинальных мощностей), т.н. "дутьё" (добавляется буква "Д" в маркировке).

По состоянию на 2014 г. бетонные реакторы считаются морально устаревшими и вытесняются сухими реакторами.

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 или иным электротехническим диэлектриком. Жидкость служит одновременно и изолирующей и охлаждающей средой. Для снижения нагрева стенок бака от переменного поля катушек реактора применяют электромагнитные экраны и 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 индуцируется электромагнитное поле, направленное встречно и компенсирующее основное поле.

Магнитный шунт — это пакеты листовой стали, расположенные внутри бака около стенок, которые создают искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, меньшее, чем у 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 500 кВ и выше должны быть оборудованы газовой защитой.

Сухие реакторы

Сухие реакторы относятся к новому направлению в конструировании токоограничивающих реакторов и применяются в сетях с номинальным напряжением до 220 кВ. В одном из вариантов конструкции сухого реактора обмотки выполняются в виде кабелей (обычно прямоугольного сечения для уменьшения габаритов, повышения механической прочности и срок службы) с кремнийорганической изоляцией, намотанных на диэлектрический каркас. В другой конструкции реакторов провод обмотки изолируется полиамидной плёнкой, а затем двумя слоями стеклянных нитей с проклейкой и пропиткой их кремнеорганическим лаком и последующим запеканием, что соответствует классу нагревостойкости Н (рабочая температура до 180 °С); прессовка и стяжка бандажами обмоток делает их устойчивыми к механическим наряжениям при ударном токе.

Броневые реакторы

Несмотря на тенденцию изготавливать токоограничивающие реакторы без ферромагнитного магнитопровода (вследствие опасности насыщения магнитной системы при токе к.з.и как следствие-резким падением токоограничивающих свойств) предприятия изготавливают реакторы с сердечниками броневой конструкции из электротехнической стали. Преимуществом данного типа токоограничивающих реакторов является меньшие массо-габаритные показатели и стоимость (за счёт уменьшения в конструкции доли цветных металлов). Недостаток: возможность потери токоограничивающих свойств при ударных токах, больших номинального для данного реактора, что в свою очередь требует тщательного расчёта токов к.з. в сети и выбора броневого реактора таким образом, чтобы в любом режиме сети ударный ток к.з. не превышал номинального.

Сдвоенные реакторы

Сдвоенные реакторы применяются для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме, для чего каждая фаза состоит из двух обмоток с сильной магнитной связью, включаемых встречно, к каждой из которых подключается примерно одинаковая нагрузка, в результате чего индуктивность уменьшается (зависит от остаточного разностного магнитного поля). При к.з. в цепи одной из обмоток поле резко возрастает, индуктивность увеличивается и происходит процесс токоограничения.