Назначение и принцип действия токоограничивающих реакторов

Реактор – это катушка с неизменной индуктивностью, предназначенная для поддержания напряжения на шинах и ограничения токов короткого замыкания в случае возникновения аварийных режимов работы. Для более детального понимания давайте рассмотрим рисунок ниже:

Сборные шины 2 получают питание от генератора 1. От этих шин идут линии 3 к потребителю. Рассмотрим два случая – за выключателем 4 реактор не установлен, а за выключателем 5 установлен реактор 6.

В случае возникновения трехфазного короткого замыкания за выключателем 4 ток короткого замыкания I_к1 будет определяться в основном индуктивным сопротивлением генератора:

Введем понятие  относительного индуктивного сопротивления генератора, выраженного в процентах:

Где I_н.г – номинальный ток генератора.

Воспользовавшись формулами (1) и (2) получим:

В таком случае напряжение на сборных шинах станет равно нулю и, соответственно, на всех отходящих линиях напряжения тоже не будет.

Стоит также отметить, что выключатель 4 должен быть выбран по току короткого замыкания I_k1.

В случае короткого замыкания на линии с реактором ток короткого замыкания будет определяться суммарным сопротивлением реактора и генератора:

Введем относительное реактивное сопротивление реактора в процентах:

Обычно от одного источника питаются несколько десятков потребителей электрической энергии. Поэтому значение номинального тока линии намного меньше номинального тока генератора. Длительный ток реактора выбирается исходя из длительного тока линии, откуда следует I_н.р << I_н.г.

Предположим, Х%_Г = Х%_Р. Тогда из формул (2) и (5) следует, что Х_р >> Х_г. При этом можно написать:

При сделанных допущениях ток короткого замыкания будет определяться только параметрами реактора.

Реактор довольно надежный аппарат и его повреждение или  выход из строя практически исключены. Поэтому выбор аппаратуры линии производят по току производят исходя из соотношения I_k2 << I_k1. Это значительно удешевляет и облегчает распределительное устройство.

Поскольку Х_р >> X_г, то в случае возникновения короткого замыкания практически все напряжение ложится на индуктивное сопротивление реактора и напряжение на шинах получается близким к номинальному (рисунок ниже а)):

В номинальном режиме работы через реактор проходит ток нагрузки. Потерю напряжения на реакторе можно определить по формуле:

Векторная диаграмма напряжения показана на рисунке выше б). При чисто индуктивной нагрузке φ = 90⁰ потеря напряжения равна падению напряжения на реакторе. В случае работы на активную нагрузку с cosφ = 0,8 потеря напряжения равна 0,6 Х

р%. Отсюда следует, что потеря напряжения на реакторе в длительном режиме невелика.

В настоящее время разработаны и успешно эксплуатируются специальные сдвоенные реакторы, у которых в номинальном режиме работы потеря напряжения еще меньше.

Поскольку выбор электрической аппаратуры распределительного устройства проводится с учетом ограничения тока короткого замыкания реактором, то к его надежности предъявляются особо высокие требования.

В номинальном режима работы обмотка реактора нагревается проходящим через него током. Мощность, которая выделяется в обмотке реактора, составляет несколько киловатт при малых токах, и несколько десятков киловатт при больших токах (I_н.р = 2000 А).

В случае короткого замыкания через реактор проходит ток во много раз превышающий номинальное значение. Данное явление приводит к быстрому повышению температуры реактора.

Поэтому в качестве основных параметров вводят длительный номинальный ток I_н и ток термической стойкости I_н.т, отнесенный к определенному времени t_н.т. Иногда термическая стойкость задается произведением:

Если индуктивное сопротивление реактора превышает 3%, то наибольший ток короткого замыкания, проходящий через реактор, задается соотношением:

Данный ток берется за основу при расчете электродинамической и термической стойкости реактора.

В случае если X_p% < 3%, то при расчете тока короткого замыкания следует учитывать сопротивление источника питания.

При прохождении токов короткого замыкания внутри последнего создаются электродинамические силы, стремящиеся его разрушить. Механическая прочность реактора характеризуется ударным током электродинамической стойкости. При расчете электродинамической стойкости реактора за основу берут ударный ток, рассчитывающийся по формуле:

Основным параметром реактора является его индуктивность L. Так как:

В таком случае индуктивность реактора равна:

Где I_н.р в амперах, а U_н – в киловольтах.

Индуктивность определяется размерами и количеством витков реактора и рассчитывается по формулам 1 и 2.

Для бетонных реакторов, имеющих обмотку n витков в виде катушки с высотой h (м), толщиной b (м) и средним диаметром D (м), достаточно точные расчеты индуктивности по формуле Корндорфера:

Индуктивность пропорциональна магнитной проводимости. Применение ферромагнитных сердечников позволяет резко снизить размеры реактора. Но в наиболее ответственный момент, при коротком замыкании, из-за большого тока происходит насыщение сердечников и, как следствие, уменьшение индуктивности. Это приводит к уменьшению токоограничивающего эффекта, для которого и предназначен реактор. В связи с этим применения сердечников в реакторах не получило широкого распространения. Пропускная способность (кВ·А) трехфазного комплекта реакторов равна:

По существу Q – реактивная мощность трехфазного комплекта.

elenergi.ru

Токоограничивающий реактор | Блог инженера теплоэнергетика

      Здравствуйте! Токоограничивающий реактор предназначен для ограничения величины токов, возникающих при коротких замыканиях на линиях или шинах станций и подстанций. По сути, это катушка индуктивности, подчиняющаяся закону коммутации, который гласит, что ток в цепи с индуктивностью не может изменяться скачкообразно.

Характеристики

Реактор характеризуется следующими величинами:

• Номинальное напряжение.

• Номинальный ток.

• Индуктивное сопротивление, выраженное в процентах.

     Увеличение активного сопротивления устройства, приводит к большему ограничению, протекающего через него, тока короткого замыкания.

     Индуктивное сопротивление аппарата выражается в процентном соотношении и показывает, какая часть от номинального напряжения, при протекании заданного тока, рассеивается на индуктивном сопротивлении.

Применение

     Токоограничивающие реакторы устанавливаются последовательно нагрузке, на отходящих линиях электростанций и подстанций, на участках, где требуется уменьшить величину тока короткого замыкания. Ограничение величины протекающего тока, позволяет применять менее сложную аппаратуру релейной защиты и автоматики, а также высоковольтные выключатели, с меньшим максимальным током отключения. Все это позволяет значительно уменьшить стоимость распределительных устройств.

Устройство и принцип действия

     Конструктивно реактор представляет собой катушку индуктивности, обладающую большим индуктивным и малым активным сопротивлением. Катушка состоит и медного или алюминиевого провода, с сечением, допускающим протекание номинального тока электроустановки, намотанного на опору из изоляционного материала.

     При нормальной работе сети, падение напряжения на обмотке реактора составляет 3 – 4%. В момент возникновения в электрической системе токов короткого замыкания, падение напряжения на нем многократно возрастает, что позволяет ограничить величину тока, до приемлемых величин.

     В аппаратах ограничения тока не применяются стальные сердечники, так как при возникновении короткого замыкания на линии, происходит насыщение стали, и реактивное сопротивление катушки резко уменьшается, вследствие чего она теряет свои токоограничивающие свойства.

     При проектировании схем следует помнить, что если на линиях электропередач применяется система высокочастотной связи или высокочастотной защиты от повреждений, установленный реактор может гасить частоты технологии PLC.

Виды реакторов

По типу установки реакторы делятся на:

• Устройства наружной установки. Предназначены для эксплуатации под открытым небом, без дополнительной защиты от непогоды.

• Аппараты внутреннего исполнения. Применяются только в закрытых помещениях (ЗРУ), обеспечивающих защиту от внешней среды.

По классу напряжения:

• Среднего напряжения (3 – 35 кВ).

• Высокого напряжения (110 – 500 кВ).

По назначению:

• Межсекционные. Предназначены для создания электрической связи между секциями распределительного устройства, включаются они последовательно с межсекционным выключателем. В момент возникновения короткого замыкания на одной из секций, токоограничивающий аппарат предотвратит бросок тока на неповрежденной секции и предотвратит ложное срабатывание ее защит.

• Фидерные. Устанавливаются на отходящие фидерные линии и предназначены для дугогашения при коротком замыкании на линии. Дугогасительный реактора ограничит ток и не даст развиться дуге, предотвратив повреждение оборудования. Применяются в сетях с глухозаземленной нейтралью.

• Фидерные групповые. Имеют то же назначение и принцип действия, что и фидерные реакторы, но предназначены для установки на группу отходящих присоединений.

По конструкции:

• Броневые. Для экономии дорогостоящих материалов, при условии точного расчета токов короткого замыкания, способных возникнуть в электрической сети, допускается применять токоограничивающие реакторы с сердечником из броневой конструкции из электротехнической стали. Данные устройства обладают меньшей массой, нежели их аналоги, изготовленные по другим технологиям, размерами и стоимостью. К недостаткам броневого реактора можно отнести возможность потери им токоограничивающих свойств, при прохождении в сети токов короткого замыкании, выше, чем токи, на которые он рассчитан.

• Бетонные. Широко распространены на подстанциях до 35 кВ. Имеют малую стоимость и неприхотливы к условиям эксплуатации. Аппаратам такого рода требуется минимальное техническое обслуживание (осмотр и протяжка соединений), так как они изготавливаются из витков многожильного, изолированного провода, залитого в бетонное основание. При возникновении токов короткого замыкания, все детали устройства испытывают большие механические нагрузки, поэтому бетон для изготовления основания применяется особой прочности (вибрационный замес). При прохождении больших токов, бетонные реакторы могут быть оснащены принудительным охлаждением, в таком случае в маркировку аппарата добавляется буква «Д» — дутье. Катушки реактора располагаются встречно, для уменьшения суммарных магнитных потоков, возникающих при больших токах короткого замыкания.

• Масляные. Применяются в высоковольтных сетях (свыше 35 кВ). На каждую фазу приходится свой герметичный бак с маслом, в котором уложены витки катушки индуктивности. Масло является изолятором и одновременно охлаждает катушку, предотвращая ее перегрев и разрушение реактора. Стенки бака предохраняются от нагрева при помощи специальных магнитных шунтов и электромагнитных экранов.

     Магнитный шунт. Представляет собой пакеты листовой, электротехнической стали, установленные внутри масляного бака реактора. Шунт обладает очень малым магнитным сопротивлением, благодаря чему магнитный поток катушки реактора замыкается через него, а не через стенки бака.

     Электромагнитный экран. Обмотки реактора обкладываются короткозамкнутыми витками из медного или алюминиевого провода, возникающее в этих витках электромагнитное поле, противодействует полю, наводимому катушками устройства. В результате чего, сила действия основного поля значительно ослабевает или исчезает вовсе.

     Во избежание разрыва бака, при перегреве реактора и в результате повышенном газообразовании масла, все аппараты, рассчитанные на напряжение 500 кВ и выше, оснащаются специальными устройствами газовой защиты (газовыми реле). Которые при закипании масла выдают команду на отключение реактора, либо на сигнал обслуживающему персоналу.

• Сдвоенные. Используются для уменьшения падения напряжения на линиях большой протяженностью. Конструктивно представляют две обмотки на каждой фазе, включаемые встречно, в результате чего индуктивность реактора стремиться к нулю, а падение напряжение уменьшается. При возникновении токов короткого замыкания, магнитное поле катушки резко возрастает и реактора работает в обычном режиме токоограничения. К недостаткам устройства можно отнести его большие массу и габариты, а также значительную стоимость (примерно в два раза, по сравнению с реактором другого исполнения).

• Сухие. Являются самой новой разработкой, внедряемой в промышленность. Они широко применяются в сетях с напряжением до 220 кВ. Сухой реактор представляет собой катушку индуктивности из кабелей, намотанную на диэлектрическом каркасе. Аппараты сухого исполнения имеют малую стоимость и хорошие показатели, как по ограничению токов короткого замыкания, так и по охлаждению обмоток.

• Сглаживающие реакторы. Этот электрический аппарат следует отметить отдельно. Сглаживающие реакторы применяются для уменьшения пульсаций выпрямленного тока в цепях питания мощных электродвигателях электровозов и электропоездов. Устройство представляет собой катушку со стальным сердечником, обладающую малым активным сопротивлением, в результате чего, реактор не оказывает влияния на постоянную составляющую выпрямленного тока. Однако переменный ток, присутствующий в цепи, рассеивается на индуктивном сопротивлении катушки.

Заключение

      В статье рассказано о назначении и видах реакторов, применяемых для ограничения тока в цепи. Самым важным в работе этих устройства является снижение тока короткого замыкания, который должен разорвать высоковольтный выключатель и уменьшение возникающей дуги (для дугогасящих реакторов) в сетях с глухозаземленной нейтралью. Дуга не возникает, так как для ее создания не хватит тока в цепи, в результате чего, оборудование останется неповрежденным, и будет снижен риск для жизни и здоровья обслуживающего персонала.

     Однако следует помнить, что применение токоограничивающего реактора, требует проведения более сложных расчетов для устройств релейной защиты и автоматики, а также то, что несоответствие параметров аппарата, значениям сети, не обеспечит необходимого снижения тока.

teplosniks.ru

Электрический реактор — это… Что такое Электрический реактор?

Токоограни́чивающий реа́ктор — электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударного тока короткого замыкания.

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 бо́льшая часть напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:

где I_H — номинальный ток сети, Xp — 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.

Литература

• Родштейн Л. А. «Электрические аппараты: Учебник для техникумов» — 3-е изд., Л.:Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1981.

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Лаб. раб. по ЭЧС и ПС / Лаб_раб №6 Токоограничивающие реакторы. Для чего нужен реактор на подстанции

Токоограничивающий реактор: устройство и принцип действия

Токоограничивающий реактор представляет собой катушку со стабильным индуктивным сопротивлением. В цепь прибор подключен последовательно. Как правило, такие устройства не имеют ферримагнитных сердечников. Стандартным считается падение напряжения порядка 3-4%. Если происходит короткое замыкание, основное напряжение подается на токоограничивающий реактор. Максимально допустимое значение рассчитывается по формуле:

In = (2, 54 Ih/Xp) x100%, где Ih – номинальный сетевой ток, а Хр – реактивное сопротивление.

Бетонные конструкции

Электрический аппарат представляет собой конструкцию, которая рассчитана на длительную эксплуатацию в сетях с напряжением до 35 кВ. Обмотка сделана из эластичной проводки, которые демпфируют динамические и термические нагрузки посредством нескольких параллельных цепей. Они позволяют равномерно распределять токи, разгружая при этом механическое усилие на стационарную бетонную основу.

Режим включения катушек фаз выбирают так, чтобы получилось встречное направление магнитных полей. Это также способствует ослаблению динамических усилий при ударных токах КЗ. Открытое размещение обмоток в пространстве способствует обеспечению отличных условий для естественного атмосферного охлаждения. Если тепловые воздействия превышают допустимые параметры, либо происходит короткое замыкание, применяется принудительный обдув при помощи вентиляторов.

Сухие токоограничивающие реакторы

Эти приспособления появились в результате разработки инновационных изоляционных материалов, базирующихся на структурной основе из кремния и органики. Агрегаты успешно функционируют на оборудовании до 220 кВ. Обмотка на катушку наматывается многожильным кабелем с прямоугольным сечением. Он имеет повышенную прочность и покрывается специальным слоем кремнийорганического лакокрасочного покрытия. Дополнительный эксплуатационный плюс – наличие силиконовой изоляции с содержанием кремния.

По сравнению с бетонными аналогами, токоограничивающий реактор сухого типа имеет ряд преимуществ, а именно:

• Меньшая масса и габаритные размеры.
• Увеличенная механическая прочность.
• Повышенная термостойкость.
• Больший запас рабочего ресурса.

Масляные варианты

Данное электротехническое оборудование оснащается проводниками с изолирующей кабельной бумагой. Устанавливается оно на специальных цилиндрах, которые находятся в резервуаре с маслом или аналогичным диэлектриком. Последний элемент также играет роль детали для отвода тепла.

Для нормализации нагрева металлического корпуса в конструкцию включают магнитные шунты или экраны на электромагнитах. Они позволяют уравновесить поля промышленной частоты, проходящие по виткам обмотки.

Шунты магнитного типа изготавливаются из стальных листов, размещающихся в середине масляного резервуара, непосредственно возле стенок. В результате образуется внутренний магнитопровод, который на себе замыкает поток, создаваемый обмоткой.

Экраны электромагнитного типа создаются в виде короткозамкнутых витков из алюминия или меди. Устанавливаются они около стенок емкости. В них происходит индукция встречного электромагнитного поля, уменьшающего воздействие основного потока.

Модели с броней

Данное электротехническое оборудование создается с сердечником. Подобные конструкции требуют точного расчета всех параметров, что связано с возможностью насыщения магнитного провода. Также требуется тщательный анализ условий эксплуатации.

Сердечники с броней, изготовленные из электротехнической стали, дают возможность уменьшить габаритные размеры и массу реактора наряду со снижением стоимости прибора. Стоит отметить, что при использовании таких устройств требуется учитывать один важный момент: ударный ток не должен превышать предельно допустимого значения для данного рода приспособлений.

Принцип действия токоограничивающих реакторов

В основу конструкции входит катушечная обмотка, имеющая индуктивное сопротивление. Оно включено в разрыв главной питающей цепи. Характеристики этого элемента подбираются таким образом, чтобы при стандартных эксплуатационных условиях напряжение не падало выше 4% от общей величины.

Если в защитной схеме возникает аварийная ситуация, токоограничивающий реактор за счет индуктивности гасит преимущественную часть приложенного высоковольтного воздействия, одновременно сдерживая ударный ток.

Схема работы прибора доказывает тот факт, что при увеличении индуктивности катушки прослеживается снижение воздействия ударного тока.

Особенности

Рассматриваемый электрический аппарат оснащен обмотками, которые имеют магнитный провод из стальных пластин, служащий для повышения реактивных свойств. В таких агрегатах в случае прохождения больших токов по виткам наблюдается насыщение материала сердечника, а это приводит к снижению его токоограничивающих параметров. Следовательно, подобные приспособления не нашли широкого применения.

Преимущественно реакторы-токоограничители не оборудуются стальными сердечниками. Связано это с тем, что достижение необходимых характеристик индуктивности сопровождается значительным увеличением массы и габаритов приспособления.

Ударный ток короткого замыкания: что это?

Для чего нужен реактор токоограничивающий на 10 кВ и более? Дело в том, что при номинальном режиме питающая высоковольтная энергия расходуется на преодоление максимального сопротивления активной электросхемы. Она, в свою очередь, состоит из активной и реактивной нагрузки, обладающей емкостными и индуктивными связями. В результате создается рабочий ток, который оптимизируется при помощи полного сопротивления цепи, мощности и показателя напряжения.

При коротком замыкании происходит ш

10i5.ru

Лаб_раб №6 Токоограничивающие реакторы

Кафедра ЭС и ЭЭС

Токоограничивающие реакторы

Работа №6

Цель работы:

1. Изучить назначение токоограничивающих реакторов

2. Изучить возможное расположение реакторов в схемах ТЭЦ и подстанций

3. Изучить конструкции реакторов и способы их монтажа.

4. Изучить сдвоенные реакторы

5. Изучить параметры реакторов.

6. Изучить графическое изображение и буквенное обозначение на схемах

1. Назначение токоограничивающих реакторов.

Максимальный уровень токов к. з. в сетях генераторного напряжения ТЭЦ, и на стороне низкого напряжения подстанций в распределительных сетях ограничивается параметрами электрических аппаратов, токопроводов и термической стойкостью кабелей отходящих линий. При близко расположенных мощных источниках токи кз могут быть очень большими, не позволяющими произвести оптимальный выбор аппаратов и токоведущих частей. Одним из приемлемых мероприятий для уменьшения токов кз в этом случае является применение токоограничивающих реакторов.

Токоограничивающие реакторы служат для искусственного увеличения сопротивления цепи кз, а, следовательно, для ограничения токов кз в мощных электроустановках, а также позволяют поддерживать на шинах определенный уровень напряжения при повреждениях за реакторами.

Основная область применения реакторов—электрические установки напряжением 6—10 кВ. Иногда токоограничивающие реакторы используются и в установках 35 кВ.

Реактор представляет собой индуктивную катушку с индуктивностью L, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным индуктивным сопротивлением x_р=ωL.

2. Возможное расположение реакторов в схемах ТЭЦ и подстанций.

Возможные схемы включения реакторов на ТЭЦ показаны на рис.1. Для мощных и ответственных линий может применяться индивидуальное реактирование (реактор LR1 на рис.1). Когда через реактор питается группа линий, его называют групповым (LR2 на рис.1). Реактор, включаемый между секциями К1 и К2 распределительного устройства, называют секционным реактором (LRК на рис.1).

Рис. 1. Возможное расположение токоограничивающих реакторов LR на генераторном напряжении ТЭЦ

Рис. 2. Возможное расположение токоограничивающих реакторов LR на стороне низкого напряжения подстанции.

На подстанциях обычно применяют групповое реактирование, как это показано на рис.2.

3. Конструкции реакторов и способы их монтажа.

Токоограничивающие ректоры выполняются однофазными. С целью ограничения токов кз при всех видах кз их устанавливают во все три фазы. В настоящее время широкое применение получили токоограничивающие бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой марки РБ (рис. 3). Витки обмотки (1) изолированы друг от друга, намотаны на специальный каркас и укреплены в бетонных колоннах (2), 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 (3). Бетонные реакторы выпускаются на номинальные токи до 4000 А и изготавливаются для вертикальной (рис.4,а), горизонтальной (рис.4,б) и ступенчатой установки (рис.4,а).

Рис. 3. .Конструкция бетонного реактора серии РБ.

1 – обмотка реактора; 2 – бетонные колонны; 3 — опорные изоляторы

Рис.4. Способы монтажа реакторов

а – вертикальный монтаж; б – ступенчатый; в – горизонтальный

При больших номинальных токах в целях снижения потерь активной мощности в самих реакторах они выполняются с искусственным охлаждением.

4. Сдвоенные реакторы

Снижение тока кз и поддержание более высокого уровня остаточного напряжения благоприятно сказывается на потребителях электроэнергии, питающихся от того же источника, что и поврежденная цепь. С учетом этого в режиме кз. целесообразно иметь возможно большее значение индуктивного сопротивления x_р.

Однако по условиям работы электроустановки в нормальном режиме чрезмерно увеличивать сопротивление реактора нельзя из-за одновременного увеличения потери напряжения в реакторе при протекании рабочего тока, которые уменьшат напряжение на нагрузке. Особенно это заметно при использовании реакторов в качестве групповых и индивидуальных. Потеря напряжения в реакторе с сопротивлением x_р при протекании рабочего тока I_раб и заданном значении cosφ нагрузки определяется в процентах к номинальному из выражения:

Δu=√3I_рабx_рsinφ 100/U_ном;

Допустимая потеря напряжения в реакторе не должна превышать 1,5 – 2%. Потерю напряжения в реакторе в нагрузочном режиме можно снизить до допустимого уровня, если вместо обычных реакторов применить сдвоенные. Например, 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, величина которого задается в каталоге. Средний вывод обычно подключают со стороны источника питания и рассчитывают на двойной номинальный ток (рис. 5, а).

Индуктивности L ветвей одинаковы, поэтому индуктивное сопротивление каждой ветви реактора при отсутствии тока в другой составляет х_в=ωL и называется номинальным сопротивлением ветви х_{ном в}. Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями (взаимной индуктивности М).

При эксплуатации стремятся к равномерной загрузке ветвей (I₁=I₂=I) (рис. 5, б). В нормальном режиме работы установки потеря напряжения в ветви реактора с учетом взаимной индукции ветвей определится как

Δu^’=√3(IωL—IωM)sinφ100/U_ном=√3IωL(1-k_c)sinφ100/U_ном,

где k_c = M/L — коэффициент связи ветвей реактора.

Если х_в =ωL, то индуктивное сопротивление ветви с учетом взаимной индукции x‘_B=x_B(1—k_c). Обычно коэффициент связи k_c близок к 0,5, тогда х’_в = 0,5х_в, т. е. потеря напряжения в сдвоенном реакторе вдвое меньше по сравнению с обычным реактором.

При КЗ за одной из ветвей (рис. 5, в) ток в ней значительно превышает ток в неповрежденной ветви. Влияние взаимной индукции мало, и x_р=x_в, т. е. сопротивление реактора при КЗ вдвое больше, чем в нормальном режиме.

Рис.5. Сдвоенный реактор:

а – схема включения; б – нагрузочный режим; в – режим КЗ.

5. Параметры реакторов.

Реакторы характеризуются рядом параметров:

-номинальное напряжение U_ном

-номинальный ток I_ном (номинальный ток ветви для сдвоенного )

-индуктивное сопротивление реактора x_р (для сдвоенного сопротивление ветви x и коэффициент связи ветвей k)

-ток динамической стойкости i_дин

-ток термической стойкости I_тер и время его протекания t_тер.

6. Графическое изображение и буквенное обозначение на схемах

	LR		LR
Токоограничивающий реактор		Сдвоенный токоограничивающий реактор

Отчет представил студент ЭнФ 3-

Отчет принял

Дата

studfiles.net

Сглаживающий реактор фильтр-устройства железнодорожной тяговой подстанции. Для чего служит реактор на подстанции

Токоограничивающий реактор

Служит для ограничения токов КЗ в мощных электроустановках, а так же позволяет поддерживать на шинах подстанции определенный уровень напряжения при повреждениях за реактором.

Реактор представляет собой индуктивную катушку без сердечника и его индуктивное сопротивление не зависит от протекающего тока.

Допустимая потеря напряжения в реакторе обычно не должна превышать 2%.

Реакторы имеют линейную ВАХ в широком пределе изменения тока от номинального тока до тока КЗ. Обмотки реактора выполняют из многожильного медного или алюминиевого провода.

Для придания реактору необходимой механической прочности его обмотку заливают цементным раствором и скрашивают для преграждения проникновения влаги.

Кроме одинарных реакторов применяют сдвоенные реакторы, которые выполняют роль линейных.

Сдвоенные токоограничивающие реакторы

Сдвоенный реактор имеет две катушки на одну фазу, которые намотаны в одном направлении и включены согласно.

Средний зажим реактора (цифра 1) присоединяют к источнику энергии. Крайним зажимом (2 и 3) присоединяют потребителей. За номинальный ток реактора сдвоенного принимают номинальный ток катушки. Средний зажим реактора рассчитан на двойной номинальный ток.

При установке реакторов в помещении необходимо обеспечить защиту окружающих ферромагнитных конструкций. Например, защиту арматуры в железобетонных стенках от перегрева индуктированными токами.

При этом указываются минимальные расстояния от конструкций, содержащих ферромагнит. При внутренней установки реакторов необходимо обеспечить охлаждение реакторов с помощью вентиляторов.

Допустимая температура обмотки при КЗ определяется материалом проводом и видом изоляции.

Основным параметром реактора является номинальное индуктивное сопротивление Хр.

Оно зависит от числа витков относительных размеров катушек, а также от их взаимного положения и расстояния.

Катушки сдвоенного реактора обладают индуктивностью L и взаимной индуктивностью М, величина j составляет 0,04, 0,06 значения индуктивности, коэффициент связи катушек сдвоенного ректора

Возможные схемы включения реакторов

1. Для мощных отечественных линий может применяться индивидуальное реактирование.

2. В системе собственных нужд через реакторы может записываться группа линий и тогда имеет место групповое реактирование.

3. Реактор может включаться между секциями распределительных устройств и его называют секционным реактором.

Поддержание более высокого уровня остаточного напряжения на шинах подстанции при КЗ за реактором благоприятно сказывается на потребителях, питание от того же источника, что и поврежденная цепь, поэтому в решении КЗ целесообразно иметь возможно большее значение индуктивного сопротивления реактора.

Иллюстрация эффекта поддержания остаточного напряжения на шинах подстанции

а) при отсутствии реактора

хл – сопротивление линий

так как

хк – сопротивление КЗ при отсутствии реактора

хк’ – ток КЗ

б) при наличии в линии реактора

Иост’ – это остаточное покрытие на шинах при КЗ за реактором

У сдвоенного реактора в зависимости от схемы включения и направления токов в обмотках индуктивного сопротивления реактора может увеличиваться или уменьшаться. Это свойство обычно используется для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при КЗ. Особенности сдвоенного реактора обусловлены наличием магнитной связи между ветвями каждой фазы.

За счет взаимной индуктивности потеря напряжения в сдвоенном реакторе меньше, чем в случае обычного реактора с тем же индуктивным сопротивлением.

Потеря напряжения определяется формулой:

Необходимо стремиться к равномерной загрузке ветвей реактора, тогда для каждой из них будут созданы одинаковые условия.

Например, при I1 = I2 = I

если

–индуктивное сопротивление ветви реактора с учетом взаимной индуктивности

хb – сопротивление ветви реактора без учета взаимной индуктивности

studfiles.net

Линейный реактор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Линейный реактор

Cтраница 1

Линейные реакторы ограничивают мощность коротких замыканий на отходящей линии, в сети и на подстанциях, питающихся от этой линии. Устанавливаются линейные реакторы после масляного выключателя. Реакторы используются в качестве групповых во всех случаях, когда представляется возможным объединить маломощные присоединения таким образом, чтобы групповой реактор не приводил к недопустимому снижению напряжения в нормальном режиме.  [1]

Линейные реакторы рекомендуется устанавливать после выключателя, со стороны линии, причем отключающая способность выключателя выбирается по мощности к.  [2]

Линейные реакторы, как указано выше, необходимы для ограничения тока к.з. в распределительной сети и на подстанциях.  [4]

Линейные реакторы применяются как на электростанциях, так и на подстанциях.  [6]

Линейный реактор поддерживает напряжение на сборных шинах станции при КЗ в сети, что способствует устойчивой работе приемников энергии, присоединенных к соседним линиям.  [8]

Линейные реакторы ограничивают мощность коротких замыканий на отходящей линии, в сети и на подстанциях, питающихся от этой линии. Устанавливаются линейные реакторы после масляного выключателя. Реакторы применяются в качестве групповых во всех случаях, когда представляется возможным объединить маломощные присоединения таким образом, чтобы групповой реактор не приводил к недопустимому снижению напряжения в нормальном режиме.  [9]

Линейные реакторы применяются как на электростанциях, так и на подстанциях. Секционные реакторы эффективны только на электростанция

10i5.ru

Область применения шунтирующих реакторов

Шунтирующие реакторы (ШР) используются в качестве одного из средств компенсации реактивной мощности в сооружаемых, реконструируемых и эксплуатируемых электрических сетях напряжением 110—1150 кВ, образуемых соответствующими линиями электропередачи. Возможности ЛЭП разного класса напряжений характеризуются данными, приведенными в табл. 1 для наиболее распространенных сечений проводов. Наибольшие длины линий для напряжений 220 кВ и выше указаны с учетом сооружения промежуточных переключательных пунктов или подстанций с установкой на них КУ.
Таблица 1

Номинальное напряжение, кВ	110-150	220-230	400-500	750	1150
Передаваемая мощность, МВ*А	15-80	100-400	600-1000	1000-2 200	2 500-6000
Длина линии, км	25-100	100-300	200-1000	300-2 000	500-3 000

Предполагается следующее использование линий по классам напряжений:
110—150 кВ для распределения мощностей внутри энергосистем  и предприятий электрических сетей, электроснабжения промышленных предприятий, больших городов, удаленных или энергоемких  сельских потребителей, распределения мощностей внутри крупных  городов, электрификации железных дорог и трубопроводов;
220—330 кВ доя распределения мощностей внутри крупных энергосистем, электроснабжения удаленных и крупных потребителей, создания центров питания сетей 110—150 кВ, выдачи мощности небольших электростанций;
400—500 кВ для развития объединенных энергосистем и ЕЭС России, обеспечения межсистемных связей, выдачи мощности крупными электростанциями, электроснабжения крупных энергоемких предприятий или промышленных узлов;
750—1 150 кВ для развития крупных объединенных энергосистем и образования ЕЭС России, обеспечения межсистемных связей, выдачи мощности крупными электростанциями.

Известно, что высоковольтную ЛЭП можно рассматривать как цепь с распределенными параметрами, представленную в виде множества соединенных в цепочку элементов (рис. 1 ,а). Первичные параметры такой цепи, отнесенные к единице длины линии, имеют следующий физический смысл: г — сопротивление прямого и обратного проводов, L — индуктивность петли, образуемой прямым и обратным проводами (или с учетом влияния земли — рабочая индуктивность петли), g — проводимость (утечка) между проводами, С — емкость между проводами или с учетом емкости проводов по отношению к земле — рабочая емкость между проводами.
Для оценки режимов работы ЛЭП по реактивной мощности можно воспользоваться приведенной па рис. 1,6 простейшей П-образной схемой замещения линии, зависимостью реактивной мощности линии длиной 400 км от передаваемой мощности (рис. 1,в), а также характеристиками линий, приведенными в табл. 2.
Таблица 2

Параметр	Напряжение линии, кВ
	220	330	500	750	1 150
хч Ом/км	0,41-0,43	0,32-0,33	0,30-0,31	0,29-0,31	0,266-0,27
г, Ом/км	0,06-0,12	0,03-0,06	0,02-0,03	0,015-0,024	0,011-0,013
Ом*км	2,6-2,74	3,38-3,5	3,64-3,97	3,76-4,13	4,38-4,43
Z, Ом	387	302	287	265	245
Qo, Мвар/100 км	13,6	39	96	230	587
Р,ат, МВт	125	360	870	1120	5 400

Рис. 1. Схемы линий и их характеристики:
а — схема замещения линии; б — упрощенная схема замещения; в — зависимость реактивной мощности от передаваемой мощности для ВЛ длиной 400 км; г — размещение КУ на ЛЭП

В режимах незначительной загрузки линии, что имеет место в настоящее время в электрических сетях ЕЭС России, нескомпенсированность зарядной мощности линий при Р/Ршт < 1 приводит к генерации линиями реактивной мощности (Q/PHaT< 0, рис. 1,в) и соответствующему увеличению напряжений на линиях и шинах подстанций (ПС), а в ряде случаев к увеличению их выше допустимых значений.
Повышение напряжений вызывает неблагоприятные последствия, связанные с выходом из строя оборудования из-за повреждения изоляции, повышенными потерями электроэнергии от короны на проводах линий, увеличением уровня помех в каналах связи, необходимостью отключения ЛЭП для уменьшения общей зарядной мощности линий и потреблением реактивной мощности генераторами электростанций. Например, при минимальных нагрузках в ночное время мая 1994 г. из сети 500 и 750 кВ ЕЭС России по экспертной оценке в сеть низкого напряжения подается избыточная реактивная мощность, равная 10000 Мвар. Традиционный в прошлые годы подход к проектированию ЛЭП с неполной компенсацией их зарядной мощности был приемлем в условиях достаточно высокой загрузки линий. Поэтому сегодня в условиях общего снижения электропотребления и соответственно снижения передаваемых по ЛЭП мощностей требуется повышение степени компенсации с традиционных 40—50 до 80—120% в электрических сетях 500, 750 и 1150 кВ. Данная проблема существует в ОЭС Центра, ОЭС Урала, ОЭС Северо-Запада и в значительно меньшей степени в ОЭС Сибири и ОЭС Востока.
Наиболее экономичным способом компенсации зарядной мощности ЛЭП 330, 500, 750 и 1 150 кВ системообразующих высокой вольтных сетей является применение шунтирующих реакторов (ШР) того же класса напряжения с целью ее компенсации в месте генерации реактивной мощности.
В табл. 3 приведены параметры масляных ШР, серийно выпускаемых ОАО Холдинговая компания «Электрозавод» (г.Москва).
С точки зрения компенсации зарядной мощности линии установка реакторов может осуществляться как на линии, так и на шинах ПС. Однако более целесообразным является установка ШР на линиях, особенно длинных, так как при этом решаются также вопросы снижения перенапряжений при коммутациях ЛЭП и гашения дуги в паузу однофазных автоматических повторных включений (ОАПВ) после устранения однофазных КЗ в линии.

Шунтирующие реакторы играют ключевую роль в снижении коммутационных перенапряжений, которая учитывается следующим образом:
перед выполнением планового включения и отключения ЛЭП к ней оперативно подключают шунтирующий реакторв;
при срабатывании на одном из концов ЛЭП защиты от повышения напряжения первая ее ступень с уставкой 1,1 Uф и небольшой выдержкой времени включает все реакторы данного конца и, если повышение напряжения не устранилось, производится отключение ЛЭП;
при срабатывании любой защиты линии и подаче команды на отключение одной или трех фаз одновременно включаются все фазы всех реакторов, если они по условиям передаваемой по ЛЭП мощности были отключены. С учетом времени отключения линейного выключателя подключение реакторов происходит на 0,05 с позже отключения линии с первого ее конца. Поэтому АПВ и возможное последующее отключение ЛЭП при неуспешном АПВ происходит при полном количестве подключенных реакторов.
Обычно выключатели (включатели—отключатели) имеют искровые промежутки, которые при отказе выключателя на включение или до окончания указанных выше 0,05 с пробиваются перенапряжением в случае его возникновения, обеспечивая подключение реакторов к линии. Нижний предел пробивного напряжения искрового промежутка выбирается из условия отстройки от напряжений при качаниях в ЛЭП, а верхний должен быть меньше нижнего значения пробивного напряжения разрядника (около 1,4—1,5Uф), что гарантирует подключение реактора при соответствующих перенапряжениях. Отметим, что для искрового промежутка включателя—отключателя 750 кВ диапазон пробивных напряжений с вероятностью 0,9 нормирован значениями (1,2—1,8)Uф, а 1150 кВ — (1,15—1,63) Uф.
С точки зрения ограничения перенапряжений искровое подключение реактора является менее эффективным по сравнению с предварительным его подключением, так как после искрового подключения в первый полупериод частоты 50 Гц ток реактора в переходном процессе достигает 30% номинального значения, во второй полупериод — 70%. Это приводит к увеличению коммутационного тока разрядника в течение 0,02 с.
Следует подчеркнуть наличие проблемы частых коммутаций, особенно отключений, шунтирующих реакторов.
Проведенные обширные испытания показали, что отключение ШР современными воздушными выключателями 500—750 кВ вызывает срезы индуктивного тока до 60—70 А, которые без принудительного ограничения могут приводить к перенапряжениям па 28 реакторах до 3,5Uф. При этом восстанавливающееся напряжение на контактах выключателя может достигать значений 4,2Uф, что значительно превышает уровни изоляции оборудования. Применение в этом случае вентильного разрядника типа РВМК на реакторе снижает перенапряжения, например на ШР 750 кВ, до 1,9Uф, а восстанавливающееся напряжение на контактах выключателя до 1,Шф, что не превышает допустимых значений. Однако при недостижении перенапряжения на реакторе пробивного напряжения разрядника восстанавливающееся напряжение может достигать и 2,8£/ф. Аналитические расчеты и испытания показали, что замена разрядника РВМК-750 на оксидно-цинковый ограничитель ОПН-750 снижает перенапряжения при отключениях реакторов и восстанавливающиеся напряжения на выключателе до значений 1,65Uф и 2,2Uф соответственно. Отметим, что уровень ограничения перенапряжений практически не зависит от паразитной емкости реакторного присоединения и незначительно возрастает при использовании облегченного ограничителя ОПНО вместо ОПН, так как амплитуда тока через ограничитель близка к току среза и для выключателей 750 кВ составляет не более 70 А.

leg.co.ua