Токоограничивающие реакторы

Реакторы предназначены для ограничения токов КЗ и поддержания напряжения на шинах подстанции при повреждении за реактором. Они облегчают условия работы в режимах КЗ и позволяют применять более простую и дешевую аппаратуру.

Бетонный реактор с сухой изоляцией - это индуктивная катушка без ферромагнитного сердечника, обладающая постоянным индуктивным сопротивлением при любом значении проходящего через нее тока.

Токоограничивающее действие реактора при КЗ в сети показано на рис. 4.12. Из рис. 4.12, б видно, что в случае КЗ за реактором на шинах подстанции сохранится достаточно высокое (не менее 70% номинального) остаточное напряжение U'_ост, а ток КЗ будет ограничен, так как результирующее сопротивление х'_к увеличится за счет индуктивного сопротивления реактора х_р.

Рис. 4.12. Ограничение тока короткого замыкания и поддержание напряжения на шинах подстанции при помощи реактора:

а - при отсутствии реактора; б - при наличии реактора

В нормальных условиях работы потеря напряжения в реакторе не превышает 1,5-2%.

Потеря активной мощности в реакторе составляет 0,1-0,2% проходящей через него мощности. Но даже эта небольшая потеря мощности приводит к выделению реактором большого количества теплоты.

В режиме КЗ реакторы подвергаются воздействию значительных электродинамических сил, возникающих как между фазами, так и между отдельными витками каждого реактора. В связи с этим возможны обрывы и деформации витков, разрушения фарфоровых изоляторов, появление трещин в бетоне стоек.

Наряду с реакторами обычной конструкции применяются сдвоенные реакторы - две индукционные катушки с общей осью и одинаковым направлением намотки витков. К выводу от места соединения катушек между собой обычно присоединяется источник питания (трансформатор), а к концам - нагрузка. Между катушками существует электромагнитная связь. В нормальном режиме работы токи нагрузки в катушках направлены в разные стороны. Благодаря взаимному влиянию противоположно направленных токов в катушках падение напряжения в них меньше, чем в случае обычного реактора. Это является преимуществом сдвоенного реактора. При КЗ со стороны одной ветви ток в ней будет намного больше тока в другой ветви реактора. Влияние взаимной индуктивности снижается. Если принять за индуктивность ветви реактора значение L, а взаимной индуктивности М, то при коэффициенте связи К_св=M/L=0,5 индуктивное сопротивление реактора в режиме КЗ возрастает примерно в 2 раза по сравнению с нормальным режимом работы, что повышает токоограничивающий эффект сдвоенного реактора.

Осмотры и обслуживание. При систематических внешних осмотрах, а также при осмотрах после КЗ, действию которого подвергается реактор, проверяют отсутствие повреждений обмоток и токопроводящих шин, бетонных стоек, витковой и фарфоровой изоляции. Особое внимание обращают на качество соединений контактных пластин с обмотками, на отсутствие нагрева в местах присоединения шин к реактору.

Периодически проверяют исправность вентиляции помещений, так как реакторы внутренней установки изготовляются для работы в хорошо вентилируемых сухих помещениях. Кроме того, у современных реакторов с повышенным использованием активных материалов проверяется работа технологической вентиляции, при отсутствии которой реакторы не обеспечивают даже своей номинальной пропускной способности. Недостаточная по объему или неправильно направленная вентиляция может привести к недопустимому перегреву окружающего воздуха и обмотки реактора.

Значительную опасность для бетонных стоек реактора представляет влага, которую бетон быстро впитывает, в результате чего снижается его сопротивление в 2-3 раза. Такое снижение сопротивления не опасно для реактора в нормальных условиях работы, но при КЗ по отсыревшему бетону может произойти перекрытие между витками, так как на реакторе в это время будет большое падение напряжения. При появлении в сети перенапряжений через увлажненные стойки и опорную изоляцию возможны перекрытия реакторов, что неоднократно имело место на практике.

В эксплуатации сопротивление изоляции обмоток реактора относительно шпилек (или верхних фланцев опорных изоляторов) проверяют мегомметром 1000-2500 В, оно должно быть не менее 0,1 МОм. Опорные изоляторы испытывают повышенным напряжением промышленной частоты. Все испытания, проверки и чистку изоляции от пыли производят одновременно с ремонтом оборудования присоединения. После ремонта проверяют, не оставлены ли посторонние предметы (инструмент, болты, шайбы и пр.) обмотке и стойках во избежание попадания их в магнитное поле реактора.

Перегрузка. Предприятия-изготовители рекомендуют воздерживаться от всякого вида продолжительных перегрузок бетонных реакторов, так как сильный нагрев в сочетании с вибрацией может привести к появлению трещин в бетонных стойках реактора. Особенно опасна перегрузка сдвоенных реакторов.

В аварийных случаях бетонные реакторы могут допускать одну из следующих кратковременных перегрузок сверх номинального тока (независимо от длительности предшествующей нагрузки, температуры охлаждающей среды и места установки):