Для чего используются реакторы в электроустановках

Токоограничивающие реакторы как способ уменьшения токов короткого замыкания Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кочкин Н.В.

Токоограничивающий реактор (в дальнейшем реактор ) является устройством для ограничения тока короткого замыкания и уменьшения просадки напряжения на шинах распределительного устройства. Существуют сдвоенные и одинарные реакторы. При выборе реактора , следует произвести проверку на допустимое отклонение напряжение от допустимого при номинальном режиме работы.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Токоограничивающие реакторы как способ уменьшения токов короткого замыкания»

Таким образом, использование ОПН целесообразно во всех сетях 0,4 кВ. Данное оборудование позволяет снизить вероятность повреждения электрооборудования потребителя в несколько раз.

Стоимость ОПН не превышает одной тысячи рублей, поэтому его установка экономически целесообразна.

Список использованной литературы

1. Ограничитель перенапряжений 0.4 кВ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.elsi.ru/upload/medialibrary/552/55224f63a92 34ee575c818eee6c21460.pdf

2. Стоимость ОПН [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://granteksvet.ru/catalog/Ogranichiteli_perenapryajeniya_/Ogranichitel_perenapryajeniya_OPNp_O4_kV.php

3. Использование ОПН в сетях 0.4 кВ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://binabi.ru/opnp-0-4-

студент УГАТУ, г. Уфа, РФ E-mail: kochkin-1998@mail.ru

ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЕ РЕАКТОРЫ КАК СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Существуют сдвоенные и одинарные реакторы.

При выборе реактора, следует произвести проверку на допустимое отклонение напряжение от допустимого при номинальном режиме работы.

Реактор, ток короткого замыкания, катушка, замыкание, просад напряжения.

Основным требованием к электроснабжающей организации является бесперебойное снабжение потребителя электроэнергией. В случае аварийного режима снабжение может прерываться, что негативно сказывается на оборудовании.

Любое электрооборудование при выборе проходит проверку на устойчивость и способность отключения тока короткого замыкания. В сетях 6-10 кВ в особенности токи могут достигать тысяч ампер, поэтому оборудование подобрать для таких сетей довольно трудно, кроме этого в ход идет экономический фактор, так как оборудование, рассчитанное на больший ток имеет большую цену. Для уменьшения токов короткого замыкания используются токоограничивающие реакторы.

Простым языком, реактор это катушка индуктивности. Внешний вид реактора представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 — Токоограничивающий реактор

Токоограничивающий реактор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения тока короткого замыкания.

Реактор представляет собой индуктивное (реактивное) дополнительное сопротивление, уменьшающее ток и помогающее поддерживать напряжение в сети при коротком замыкании, что способно увеличить устойчивость генераторов и системы в целом.

По конструкции помимо сдвоенного реактора и одинарного реакторы разделяют на:

Особенностью сдвоенного реактора является то, что каждая фаза реактора состоит из двух обмоток с сильной магнитной связью, магнитное поле в которых направленно встречно, в результате чего индуктивность уменьшается. В случае короткого замыкания в цепи одной из обмоток поле резко возрастает, что способствует увеличению индуктивности и происходит уменьшения тока.

Структурные схемы реакторов представлены на рисунке 2.

одинарный реактор одинарный реактор сдвоенный реактор

с секционной обмоткой

Рисунок 2 — Структурная схема токоограничивающих реакторов.

В нормальном режиме работы отклонение напряжения допускается в пределах 5%. Величину падения напряжения определим по формуле которая представлена ниже:

¡ном р • ^р • cos ^ • V3 AU = -р—-100%,

Где 1ном р — номинальный ток реактора, Хр — сопротивление реактора, cos

Список использованной литературы

1. Токоограничивающий реактор [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://elenergi.ru/tokoogranichivayushhie-reaktory.html

2. Схемы реакторов [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.elekom-ural.ru/reactor/

студент УГАТУ, г. Уфа, РФ E-mail: kochkin-1998@mail.ru

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОВОДОВ ТИПА СИП — 3 НА НАПРЯЖЕНИЕ 35 кВ

На данный момент преимущественно на напряжение 35 кВ используются устаревшие неизолированные провода типа АС, которые имеют существенные недостатки (большую охранную зону, большое междуфазное расстояние, опасность при работе, вероятность короткого замыкания из-за схлестывания). Данные недостатки могут быть устранены если использовать вместо проводов АС самонесущие изолированнные провода типа СИП-3.

Провод, СИП-3, энергия, ток, напряжение.

Воздушные линии электропередач выполненные изолированными проводами типа СИП-3, обеспечивают безопасность в работе, способны уменьшить охранную зону, уменьшают количество коротких замыканий, по причине схлестываний проводов или падений деревьев на провода.

Помимо это строительство и монтаж такой ВЛЗ стоит дешевле, чем обычной ЛЭП-35кв с голыми проводами АС. Следует отметить, что провода СИП-3 в некоторых случая можно устанавливать на опоры от ЛЭП 10 кВ, выполненными проводами типа АС.

Выделим ряд основных преимуществ ВЛЗ-35 кВ:

— защита от КЗ при замыкании на ЛЭП (падение веток, попадание посторонних предметов) (представлено на рисунке 1)

— исключение междуфазных замыканий при сближении проводов (ввиду ветровых или снеговых нагрузок)

— уменьшение размеров опор и траверс (рисунок 2)

Как устроены и работают токоограничивающие и дугогасящие реакторы в энергетике

Современные автоматические выключатели ликвидируют токи коротких замыканий с минимально возможной выдержкой времени. Но, они не могут противостоять действию электродинамических сил, которые развиваются в первоначальный момент аварии. Для ликвидации их ударного проявления используются другие технические решения, основанные на работе реакторов.

Термин «Реактор» используется для обозначения устройств, работающих за счет проявления сил различных реакций, когда создается ответное воздействие на протекание какого-то определенного процесса, например, биологического, химического, электрического. механического…

Если совершается какое-то действие (обозначаемое корнем слова «акция»), то техническое устройство контролирует этот процесс и осуществляет противодействие его развитию (определяется предлогом «ре»). Название «Реактор» обозначается термином, состоящим из этого корня и предлога. А его окончание завершает определение технического устройства.

Наиболее широко используются сухие реакторы в сетях 6 и 10 кВ. Они выполняются в виде обмотки из изолированного провода, закрепленной на бетонных колоннах. Монтируются с вертикальным, горизонтальным или ступенчатым расположением фаз, в отдельных камерах распределительного устройства. В сетях более высоких напряжений применяются реакторы с масляной изоляцией, с каркасом стержневой или тороидальной формы из изоляционного материала и стальным баком.

Реакторы различают: по исполнению — одинарные и сдвоенные, по месту включения — секционные и линейные, по характеристикам — с линейной или нелинейной характеристикой, управляемые и неуправляемые. Сухие бетонные реакторы относятся к неуправляемым реакторам с линейной характеристикой.

Виды реакторов в энергетике

В высоковольтных электрических системах реакторы работают на принципе контроля и ограничения аварийных токов, стихийно возникающих на оборудовании схемы.

По назначению конструкции они подразделяются на два вида:

1. уменьшающие величины токов коротких замыканий — токоограничивающие;

2. снижающих возникающую электрическую дугу — дугогасящие.

Первый вид электротехнических аппаратов создается для устранения действия ударного тока, образуемого при возникновении короткого замыкания.

Второй — дугогасящие реакторы увеличивают индуктивное сопротивление, противодействующее развитию дуги при аварийной ситуации, связанной с образованием однофазного замыкания на контур земли в сетях, использующих глухоизолированную нейтраль.

Оба вида этих электротехнических устройств при номинальном режиме работы оборудования вносят небольшую погрешность в выходные характеристики системы, но она лежит в пределах рабочих нормативов, вполне допустима.

Обмотки токоограничивающего реактора

Что такое ударный ток короткого замыкания

При номинальном режиме высоковольтная энергия питания расходуется на преодоление полного сопротивления подключенной электрической схемы, состоящего из активной и реактивной нагрузки с индуктивными и емкостными связями. При этом создается рабочий ток, сбалансированный приложенной мощностью, напряжением, полным сопротивлением цепи.

Во время короткого замыкания происходит шунтирование огромной мощности источника случайным подключением нагрузки с маленьким активным сопротивлением, характерным для металлов. В ней отсутствует реактивная составляющая.

Это КЗ устраняет созданное равновесие в рабочей схеме, формирует новые виды токов. При этом переход источника напряжения на режим короткого замыкания происходит не мгновенно, а слегка растянут по времени. Такой кратковременный период называют переходным. При его протекании токи нагрузки изменяют форму и величину от значения гармоничной синусоиды номинального режима до характеристик установившегося подключения к «металлическому замыканию».

В ходе протекания переходных процессов полный ток от КЗ представляет собой вид сложной формы, которую для упрощения расчетов и анализа разделяют минимум на две составляющие:

1. вынужденную периодическую;

2. свободную апериодическую.

Ударный ток короткого замыкания

Первая часть повторяет форму питающего напряжения, а вторая возникает скачком и постепенно убывает по величине. Она формируется за счет емкостной нагрузки номинального режима, который рассматривается как холостой ход для последующего короткого замыкания.

Создание апериодической составляющей тока КЗ

Обе составляющие, складываясь вместе, создают ток, изменяющийся во времени сложным видом. Его необходимо учитывать при создании защит для принятия действенных мер.

За основу расчета выбирается величина с максимальным мгновенным значением апериодической составляющей. Его и называют ударным током.

Как работает токоограничивающий реактор

Основу конструкции составляет обмотка катушки, обладающей индуктивным сопротивлением, включенным в разрыв основной цепи питания. Ее параметры подбирают таким образом, чтобы при нормальных условиях эксплуатации падение напряжения на ней не превышало четырех процентов от общей величины.

При возникновении аварийной ситуации в защищаемой схеме эта индуктивность гасит большую часть приложенного высоковольтного напряжения и таким образом ограничивает действие ударного тока.

Токоограничивающий реактор рассчитывают по величине максимального тока аварии Im, которому он может противостоять по выражению:

Im= (2,54 I н/Хр)х100%

В формуле Iн обозначает значение номинального тока, а Xр — величину реактивного сопротивления обмотки.

Приведенная закономерность наглядно показывает, что увеличение индуктивности катушки ведет к уменьшению ударного тока.

Реактивные свойства обмоток обычно повышают подключением магнитопровода из стальных пластин. В конструкциях подобных реакторов при протекании больших токов по виткам происходит насыщение материала сердечника, что ведет к потере его токоограничивающих свойств. Поэтому от таких конструкций в большинстве случаев отказываются.

Токоограничивающие реакторы, как правило, изготавливают без использования стальных сердечников. Из-за необходимости достижения требуемой индуктивности они обладают повышенными габаритами и весом.

Конструкции токоограничивающих реакторов

По внутреннему исполнению они бывают:

Реакторы из бетонных блоков

Такие конструкции эксплуатируются довольно долгое время в сетях с напряжением до 35 кВ. Их обмотку делают из эластичных проводов, демпфирующих динамические и температурные нагрузки несколькими параллельными цепочками, равномерно распределяющими токи. Этим способом разгружают механическое воздействие на стационарную бетонную конструкцию.

Токоограничивающий реактор из бетонных блоков

Витки обмоток подобных реакторов выполнены многожильными проводами круглого сечения с изоляцией. Их заливают специальным сортом высокопрочного бетона, смонтированного в вертикальные колонки. При необходимости дополнения в конструкцию металлических частей используют исключительно немагнитные материалы.

Способ включения фазных катушек выбирают таким, что бы магнитные поля от них направлялись встречно. Этим приемом ослабляют динамические усилия при ударных токах КЗ.

Открытое расположение обмоток в пространстве позволяет обеспечивать хорошие условия для естественного охлаждения атмосферным воздухом. Когда тепловые нагрузки при номинальном режиме или коротких замыканиях способны превысить допустимые пределы нагрева обмоток, то применяют принудительный обдув вентиляторами.

При эксплуатации следует учитывать, что при сырой погоде бетон накапливает влажность из воздуха.

Подобные устройства до сих пор массово работают в высоковольтных сетях энергетики, успешно справляются с аварийными ситуациями, но считаются уже морально устаревшими.

Реакторы сухого типа

Они стали появляться благодаря разработке новых изоляционных материалов, основанных на кремнийорганической структуре. Она позволяет создавать изделия, успешно работающие на электрооборудовании до 220 кВ включительно.

Токоограничивающий реактор сухого типа

Катушка обмотки наматывается прямоугольным многожильным кабелем повышенной прочности и покрывается слоем кремнийорганического лака. Дополнительные эксплуатационные преимущества обеспечивает покрытие кремнийорганической силиконовой изоляцией.

В результате этих доработок сухие токоограничивающие реакторы по сравнению с бетонными аналогами обладают:

меньшими габаритами и весом;
повышенной механической прочностью;
лучшей термостойкостью;
бо́льшим ресурсом работы.

У них медная обмотка проводников изолируется пропитанной кабельной бумагой и монтируется на изоляционных цилиндрах, помещенных в емкость с маслом либо другим жидким диэлектриком, одновременно выполняющим функцию отвода тепла.

Чтобы исключить нагрев металлического корпуса емкости от протекающего по виткам обмотки переменного поля промышленной частоты в подобную конструкцию включают магнитные шунты или электромагнитные экраны.

Магнитный шунт создают из магнитомягких листов стали. размещенных внутри масляной емкости около ее стенок. Образованный таким методом внутренний магнитопровод замыкает на себя магнитный поток, создаваемый обмоткой.

Электромагнитные экраны изготавливают в виде алюминиевых либо медных короткозамкнутых витков, смонтированных у стенок бака. В них индуцируется встречное электромагнитное поле, снижающее действие основного.

Реакторы с броней

Создаются с сердечником. Учитывая возможность насыщения магнитопровода, такие изделия требуют точного расчета и тщательного анализа условий эксплуатации.

Броневые сердечники из электротехнических сортов стали позволяют снижать габариты и вес подобных конструкций реакторов, а заодно и стоимость.

Но при их использовании требуется обязательно учитывать то обстоятельство, чтобы ударный ток не превышал максимального возможного значения для этого типа устройств.

Защищают кабельную ЛЭП по другому принципу, чем их токоограничивающие аналоги.

Об опасности однофазных замыканий на контур земли в схеме с изолированной нейтралью

Энергетические сети с рабочим напряжением 6÷35 кВ создаются для работы на линиях электропередач с нейтралью, изолированной от земли. В этом случае между всеми проводниками образуется емкостное сопротивление, а они сами работают так же, как обкладки конденсатора, то есть накапливают заряды.

При нарушении изоляции любой из фаз на контур земли создается замкнутая электрическая цепочка, через которую начинает стекать только емкостной ток. Он не создает короткое замыкание. Поэтому подобную неисправность допускается действующими документами устранять не мгновенно, а с выдержкой времени до двух часов. Она необходима оперативному персоналу как резерв на изменение схемы питания потребителей поврежденной линии без перерыва их электроснабжения.

С этой целью релейные защиты ЛЭП настраиваются в работу на сигнал, а не на отключение питания. Однако в такой ситуации проявляется двойная опасность:

1. попадания человека под действие шагового напряжения, оказавшегося в случайном месте возникновения неисправности;

2. возникновения электрической дуги, когда емкостной ток станет превышать величину в 20 ампер.

Горение дуги разрушает изоляцию проводов и кабелей, переводит однофазное замыкание в двух- или трехфазное КЗ со всеми негативными последствиями. Ее действие ограничивают защитными устройствами.

Назначение дугогасящих реакторов

Схема компенсации емкостного тока

Обмотка катушки L включается между нейтралью генератора и контуром земли. Она обладает индуктивным сопротивлением, которое можно регулировать посредством переключения числа витков. Измерительный трансформатор ТА позволяет контролировать проходящий ток для принятия действенных мер.

Такой способ подключения обмотки катушки позволяет создавать последовательную цепочку, состоящую из емкости и индуктивности, к которой приложено напряжение источника фазы с поврежденной изоляцией.

Емкостной и индуктивный токи находятся в противофазе, сдвинуты на общий угол 180 градусов. Действие емкостного тока ограничивается индуктивным, направленным встречно. В итоге суммарная величина, проходящая через поврежденную изоляцию, значительно уменьшается.

Дугогасящие реакторы могут создаваться под индивидуальные условия эксплуатации, не требующие специальных настроек для линий ограниченной длины или изготавливаться с возможностью регулировки индуктивного сопротивления катушки:

В первом случае изменение индуктивности осуществляется за счет переключения числа обмоток, подключенных к отпайкам.

Плавную регулировку выполняют:

плунжерные конструкции, регулирующие воздушный зазор магнитопровода;
реакторы с подмагничиванием постоянным током, использующие принципы магнитных усилителей.

Дугогасящие реакторы постоянной индуктивности создаются без систем управления.

Для регулирования индуктивности используются конструкции с:

ручным переключением числа работающих витков. Этот процесс не только трудоемкий, но и требует снятия напряжения с реактора;
приводом, работающим автоматически под нагрузкой сети;
измерителем емкости, позволяющим автоматически подстраивать индуктивность под результат замера за счет плавного регулирования тока.

Современные конструкции дугогасящих реакторов в управлении используют микропроцессорные технологии, облегчающие возможности эксплуатации предоставлением обслуживающему персоналу расширенной информации по статистике замыканий, поиску повреждений и другим полезным функциям.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Принцип работы токоограничивающего реактора

Это специальное электрическое устройство, которое ограничивает ударные токи короткого замыкания в электрических сетях. Группа СВЭЛ разрабатывает и производит реакторное оборудование, обладающее повышенной устойчивостью к любому воздействию окружающей среды. За счет этого обеспечивается их высокая надежность и эффективность.

Так выглядят токоограничивающие реакторы «Группы СВЭЛ»

Из чего состоит реактор:

многопроволочная (из алюминия или меди) обмотка с изоляцией,
вводные и выводные шины,
прессующая система,
качественные изоляционные материалы,
механизм крепления к фундаменту.

Как действует токоограничивающий реактор

Реакторы группы СВЭЛ обладают повышенной устойчивостью при ударе в момент короткого замыкания. Влияние короткого замыкания на сеть ограничено реактором путем компенсации ударных токов. При этом не возникает падения напряжения в цепи, а отклонение составляет не больше 4% в стандартной ситуации. Токоограничивающие реакторы используют для обеспечения безопасности и стабильной работы энергосистемы.

Токоограничивающие реакторы «Группы СВЭЛ» – это 100%-ная надежность и безопасность

При коротком замыкании реактор получает основную его долю. При этом чем больше растет реактивное сопротивление, тем меньше показатель максимального удара тока в цепи, в которую последовательно подключен токоограничивающий реактор. А реактивность зависит от изменения индуктивного сопротивления катушки реактора. Если же в линии электропередач 0,4—110 кВ есть устройства передачи данных по технологии PLC, токоограничивающий реактор гасит эти частоты.

Концентрические алюминиевые (или медные) витки обмотки фаз и немагнитные шпильки запрессовки изоляционными планками обеспечивают прочность и ударостойкость токоограничивающего реактора при коротком замыкании.

Виды токоограничивающих реакторов

Группа СВЭЛ выпускает токоограничивающие реакторы сухие и броневого типа. Естественное воздушное охлаждение первых позволяет работать в энергосистемах на напряжение 3-20 кВ и в сетях 35-500 кВ, чтобы сохранить уровень напряжения в электроустановках и ограничить токи короткого замыкания в электрических сетях. А также при условии возникновения короткого замыкания до опасных для оборудования величин. Они выступают также альтернативой применению специализированных выключателей, кабелей и другого дорогостоящего оборудования.

Токоограничивающие реакторы броневого типа имеют особенность –дополнительную функцию поддержания стабильным уровня напряжения электроустановок при коротком замыкании.

При этом у токоограничивающих реакторов броневого типа, которые производит Группа СВЭЛ, есть магнитопровод. Он выполнен из электротехнической стали и шихтуется по схеме «stер-lар». В нем создается основное электромагнитное поле, создаваемое обмоткой. Вне этого магнитопровода поле практически не заметно. Это позволяет в целях экономии пространства камеры реактора устанавливать фазы близко друг к другу или у металлических конструкций, а также использовать оборудование рядом с электронной техникой и персоналом. Опорные швеллеры обеспечивают устойчивое и надежное крепление фазы реактора к фундаменту.

Токоограничивающий реактор броневого типа от «Группы СВЭЛ»

Преимущества токоограничивающих реакторов СВЭЛ

Наши токоограничивающие реакторы менее габаритны по сравнению с реакторами других производителей.
«Группа СВЭЛ» производит реакторы в широком диапазоне: на классы напряжения 35-500 кВ, с номинальными токами 50-10000 А, конструкция выводов токоограничивающих реакторов обеспечивает любой угол подсоединения.
«Группа СВЭЛ» использует в производстве собственные запатентованные технологии. Они гарантируют максимальную надежность и качество оборудования. Ударные токи, УФ-лучи и осадки не влияют на работу реакторов.
В производстве токоограничивающих реакторов используются современные изоляционные материалы, которые выдерживают температуру до 180 градусов, а также комплектующие с повышенной механической прочностью и безопасностью.
Опоры фундамента выполнены из нержавеющей стали со слабыми магнитными свойствами. Это позволяет снизить массу фундамента, на котором установлен реактор, в 20 раз и более в зависимости от исполнения реактора. А также исключает нагрев опор от вихревых токов реактора выше допустимой нормы.
Наше оборудование легко монтировать: использование анкер-шпилек производства Hilti позволяет упростить процесс установки устройства. Такие крепления прочнее, долговечнее и выдерживают агрессивное внешнее воздействие.
Если вы включите в поставку шинные компенсаторы, это поможет повысить защиту от температурных удлинений ошиновки.
Сотрудничая с «Группой СВЭЛ», вы получаете проектирование и комплексную поставку металлоконструкций с реактором для обеспечения безопасности эксплуатирующего персонала и экономии места на территории электрической подстанции.
Реакторы поставляются в комплекте с блочно-модульными зданиями для защиты оборудования от внешних воздействий. Также по запросу в поставку могут быть включены дополнительные опции: медные шинные демпфера; опоры из коррозионно-стойкой стали; опорные металлоконструкции; авторский надзор.
Вы получаете заказанное оборудование в течение 20-45 дней.

Для заказа токоограничивающих реакторов оставьте заявку на странице выбранного устройства вместе с опросным листом. Вы также можете позвонить нам по телефону или отправить письмо на электронную почту, указанные в разделе «Контакты».

СВЭЛ обеспечивает проектирование и быструю доставку токоограничивающих реакторов

Что такое токоограничивающие и дугогасящие реакторы

Для понижения последствий ударного воздействия электродинамических сил, развивающихся в начале короткого замыкания (КЗ), применяют специальные устройства — реакторы.

Необходимость их применения обусловлена тем, что остаётся возможность повреждения электроустановок вследствие влияния электродинамических сил, хотя и отключение токов КЗ современными коммутационными аппаратами происходит очень быстро.

Типы реакторов

Само слово «реактор» применяется для того, чтобы обозначить группу устройств, работающих на принципе ответного влияния на протекающий процесс. В данном случае реактор применяется как добавочное индуктивное сопротивление, предназначенное для уменьшения тока, который возникает при коротком замыкании, позволяя поддерживать уровень напряжения в сети.

Реакторы можно разделить на два типа — токоограничивающие и дугогасящие реакторы. Токоограничивающие реакторы предназначены для снижения уровня тока короткого замыкания и устранения его ударного воздействия.

Примечание: есть ещё и шунтирующие реакторы, использующиеся для компенсации ёмкостной мощности, но их мы рассмотрим в другой статье.

Для противодействия образованию электрической дуги, возникающей при коротком замыкании, применяются дугогасящие реакторы. Такие устройства позволяют увеличить индуктивное сопротивление и используются в сетях с большими ёмкостными токами для предотвращения перехода однофазного замыкания на землю в более опасное двухфазное или трёхфазное замыкание.

Токоограничивающие реакторы

Конструктивно токоограничивающий реактор представляет собой катушку индуктивности, которая подключается последовательно к сети. Как правило, токоограничивающие реакторы производятся без сердечника, так как при протекании значительных токов, образующихся при замыкании, происходит насыщение сердечника и снижение свойств реактора.

При нормальной работе реактора могут появляться потери напряжения, но не более чем 4%. При появлении КЗ в сети переменного тока индуктивное сопротивление реактора снижает ударное воздействие тока и позволяет поддерживать уровень напряжения в нормируемых пределах.

Расчёт максимального значения тока КЗ производят по формуле:

In — номинальный ток, протекающий в сети;

Xp — величина реактивного сопротивления реактора.

Из формулы понятно, что при увеличении реактивного сопротивления снижается максимально возможное значение величины тока короткого замыкания.

Разновидности

Существующие токоограничивающие реакторы можно разделить:

• На устройства наружной и внутренней установки.

• В зависимости от величины рабочего напряжения: на реакторы среднего напряжения, от 3000 В до 35000 В и на реакторы высокого напряжения, от 110000 В до 500000 В.

• По способу исполнения: реакторы бетонные, сухие, броневые и масляные реакторы.

• По количеству обмоток, на одинарные реакторы и сдвоенные реакторы.

• По применению на: межсекционные, фидерные и фидерные групповые реакторы.

Отличие сдвоенных реакторов от одинарных состоит в наличии двух встречно подключённых обмоток в каждой фазе со значительной магнитной связью. Этим достигается уменьшение потерь напряжения на обмотке при нормальном режиме работы и одинаковой нагрузке. При возникновении короткого замыкания в сети происходит снижение влияния взаимной индукции, и степень ограничение тока КЗ определяется собственным индуктивным сопротивлением ветви реактора.

Бетонные реакторы состоят из залитых в бетонные колонки, изолированных многожильных проводов. Для обеспечения требуемого уровня температуры при прохождении через реактор больших токов используются различные системы охлаждения. Применяются в сетях напряжением до 35000 В.

В сетях напряжением выше 35000 В применяют масляные реакторы. Масло в таких устройствах необходимо для обеспечения изоляции и для охлаждения. Рабочие обмотки в них выполнены из медного провода с применением кабельной бумаги и уложены на изоляционных цилиндрах.

Для того чтобы понизить нагрев бака в результате воздействия на него переменных полей реакторных катушек используются электромагнитные экраны и магнитные шунты. В качестве электромагнитных экранов применяют металлические витки из меди или алюминия, замкнутые накоротко. В этих витках образуется компенсирующее магнитное поле, которое направлено встречно основному полю.

Также используются магнитные шунты, представляющие собой расположенные в корпусе реактора пакеты листовой стали. Такие пакеты предназначены для создания магнитопровода, имеющего меньшее магнитное сопротивление, чем стенки корпуса. Это позволяет магнитному потоку замыкаться на магнитопровод, а не на корпус реактора.

Благодаря меньшим габаритам, более длительному сроку эксплуатации и более высоким показателям механической прочности сухие реакторы относятся к более совершенным устройствам в конструктивном плане. Они применяются в электрических сетях, где номинальное напряжение не превышает 200 кВ.

Обмотки в таких устройствах выполняются в виде кабелей, усиленных изоляцией, стойкой к температурному и механическому воздействию, которые закрепляются бандажами.

Реакторы, имеющие сердечники броневой конструкции, позволяют сэкономить за счёт снижения доли применения цветных металлов в конструкции. Но установка таких устройств должна быть обусловлена точным расчётом тока короткого замыкания, ведь при прохождении ударных токов коротких замыканий через реактор возможно снижение его свойств.

Дугогасящие реакторы

В трёхфазных сетях напряжением 6000, 10000 и 35000 В для заземления нейтрали используются дугогасящие реакторы.

Особенностью сетей с изолированной нейтралью, обладающих значительной ёмкостью, является то, что при возникновении однофазного замыкания на землю, если сила тока будет превышать 20-30 А, может возникнуть электрическая дуга. Горение дуги может привести к переходу однофазного замыкания в двухфазное или трёхфазное замыкание. В результате этого произойдёт отключение линии действием релейной защиты и прекращение подачи электроэнергии потребителям.

Горение дуги может привести к переходу однофазного замыкания в двухфазное или трёхфазное замыкание. В результате этого произойдёт отключение линии действием релейной защиты и прекращение подачи электроэнергии потребителям.

Для предотвращения этого явления к нейтралям силовых трансформаторов и генераторов подключают дугогасящие реакторы. При возникновении однофазного замыкания реактор будет создавать отстающий по фазе индуктивный ток, который будет компенсировать опережающий по фазе ёмкостный ток, равный ему по величине. В итоге величина тока будет составлять, как правило, не больше 5 А, что недостаточно для образования дуги, а также для образования опасного шагового напряжения.

Обеспечение правильной работы реактора достигается соответствующей настройкой, при которой не происходит повреждения токоведущих частей и прекращения подачи электроэнергии потребителям.

По существующим нормативам, время работы линии с однофазным замыканием на землю не должно превышать двух часов.

Подключение производится через разъединитель, предназначенный для возможности вывода реактора или трансформатора в ремонт. Соответственно, при появлении замыкания на землю этот разъединитель отключать запрещается.

Заключение

Применение токоограничивающих реакторов позволяет снизить токи, возникающие при коротких замыканиях и поддерживать требуемый уровень напряжения в сети. Это даёт возможность применять проводники меньшего сечения и коммутационные аппараты, рассчитанные на меньшие токи коротких замыканий.