Токоограничивающие реакторы. Устройство, принцип действия, режимы реакторов.

Ректоры служат для искусственного увеличения сопротивления короткозамкнутой цепи, а следовательно, для ограничения токов КЗ и поддержания необходимого уровня напряжения при повреждениях за реакторами. Реактор представляет собой индуктивную катушку без сердечника, поэтому его сопротивление не зависит от протекающего тока. Токоограничивающие реакторы применяются на станциях типа ТЭЦ: а) между секциями ГРУ (секционные реакторы) – реактор LRK на рис. 1, а; б) для питания местных потребителей от сборных шин ГРУ (линейные LR1 или групповые LR2 реакторы) – рис. 1, а; в) для питания местных потребителей от блочных ТЭЦ через реактированные отпайки – рис. 1, б. Иногда возникает необходимость установки токоограничивающих реакторов в цепях вводов низшего напряжения понижающих трансформаторов на подстанциях (рис. 1, в).

Рис. 1. Схемы подключения токоограничивающих реакторов:

а – на ТЭЦ, имеющих ГРУ; б – на ТЭЦ блочного типа; в – на подстанциях

В настоящее время широкое применение получили токоограничивающие бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой марки РБ. Витки обмотки изолированы друг от друга, намотаны на специальный каркас и укреплены в бетонных колоннах, которые предотвращают их смещение под действием собственной массы и электродинамических усилий при протекании токов КЗ. От заземленных конструкций, а при вертикальной установке – и от соседних фаз, реакторы изолируются с помощью опорных изоляторов. Бетонные ректоры выпускаются на номинальные токи до 4000 А и изготовляются для вертикальной, горизонтальной и ступенчатой установки. При больших номинальных токах в цепях снижения потерь активной мощности в самих реакторах они выполняются с искусственным охлаждением (вентиляцией камер). Применяются сдвоенные реакторы серии РБС, у которых имеется дополнительный вывод от средней точки обмотки. Средний вывод делит обмотку реактора на две ветви, намотанные согласно. Обе ветви рассчитывают на одинаковый номинальный ток. Средний вывод обычно подключают к источнику питания и рассчитывают на двойной номинальный ток (рис. 2). В настоящее время выпускают сухие одинарные токоограничивающие реакторы внутренней установки типа РТОС, рассчитанные на U_НОМ = 10 кВ, I_НОМ = 1600, 2500, 4000 А.

Принципиальная схема включения сдво­енного реактора приведена на рис. 15.3. Для сдвоенного реактора характерными величинами являются индуктивность обмо­ток L и их взаимная индуктивность М. От­ношение M/L называют коэффициентом связи k_св. Для применяемых на практике реакторов k_св= 0,4... 0,6. Индуктивности оп­ределяются по формулам

где X_L - сопротивление одной ветви сдвоенного реактора; Х_м - со­противление взаимоиндукции ветвей сдвоенного реактора. За номинальный ток сдвоенного реактора принимают ток од­ной ветви I_ном.с.р, средний зажим рассчитан на двойной ток. Наличие магнитной связи между двумя ветвями реактора обус­ловливает такой режим работы, когда ток /одной ветви реактора наводит в другой ветви реактора напряжение, равное IХ_м=IX_Lk_св, которое в свою очередь может иметь направление, совпадающее или противоположное направлению падения напряжения в дру­гой ветви реактора. Таким образом, суммарное падение напряжения в сдвоенном реакторе зависит от направления токов в ветвях. Учитывая это, различают следующие характерные режимы работы сдвоенного реактора: сквозной, продольный, одноцепный (рис. 15.4). При сквозном режиме цепь от источника тока присоеди­няют к среднему зажиму, а нагрузки приблизительно одинаковой величины - к его концам. Сквозной режим соответствует нормаль­ному режиму. Токи, проходящие по обеим ветвям реактора, будут иметь противоположные направления и соответственно уменьшать падения напряжения в каждой ветви. Реактивное сопротивление одной ветви при сквозном режиме уменьшается до

Соответственно уменьшаются и потери напряжения в нормаль­ном режиме, что является достоинством сдвоенного реактора по сравнению с одинарным. При продольном режиме реактор как бы отключен от среднего зажима и происходит переток от одной секции в другую при КЗ на этой секции шин. Токи в ветвях одинаковы и направлены в одну сторону.

Результирующее сопротивление сдвоенного реактора в продольном режиме (режиме КЗ на одной из секций шин):

При одноцепном режиме током обтекается одна ветвь реактора. Падение напряжения между точками «0» и «1» равно падению напряжения в одинарном реакторе с индуктивным сопротивлени­ем одной ветви, т.е. Х_Lодн=X_L. Этот режим возникает при увеличе­нии тока в одной из ветвей реактора, например при КЗ или под­ключении резкопеременной нагрузки. В справочниках приводятся следующие технические данные сдво­енных реакторов: тип; номинальное индуктивное сопротивление X_L, Ом или % (отн. ед.); индуктивные сопротивления обеих ветвей X_Lпрод и X_Lcкв, Ом или % (отн. ед.); номинальный коэффициент связи ксв; номи­нальные потери активной мощности на фазу; длительно допустимый номинальный ток при естественном охлаждении I_ном.с.р= 630... 2100 А; электродинамическая стойкость i_дин токам КЗ; термическая стойкость токам КЗ t_терм = 8 с; электродинамическая стойкость при встречных токах КЗ; габаритные размеры: наружный диаметр по бетону (1490...2140 мм), высота (3640...4200 мм); масса фазы. Номинальная реактивность Х_р.сдв % сдвоенного реактора при X_р, Ом; I_ном.с.р, А; U_ном.р, кВ:

Выбор сдвоенных реакторов производится по номинальному току, номинальному напряжению, индуктивному сопротивлению; провер­ка производится на электродинамическую и термическую стойкость токам КЗ, остаточное напряжение, потери напряжения. Потери на­пряжения в сдвоенном реакторе определяются по выражению

Где I_нагр - ток нагрузки ветви реактора. Остаточное напряжение на шинах КЗ за одной из ветвей сдвоен­ного реактора определяется по выражению

где I_пt - ток КЗ при повреждении за ветвью реактора; I_нагр - рабо­чий ток другой ветви реактора.