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 UНОМ = 10 кВ, IНОМ = 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 kсв. Для применяемых на практике реакторов kсв= 0,4... 0,6. Индуктивности определяются по формулам
где XL - сопротивление одной ветви сдвоенного реактора; Хм - сопротивление взаимоиндукции ветвей сдвоенного реактора. За номинальный ток сдвоенного реактора принимают ток одной ветви Iном.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 IХм=IXLkсв, 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. ХLодн=XL. 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 XL, Ом или % (отн. ед.); индуктивные сопротивления обеих ветвей XLпрод и XLcкв, Ом или % (отн. ед.); номинальный коэффициент связи ксв; номинальные потери активной мощности на фазу; длительно допустимый номинальный ток при естественном охлаждении Iном.с.р= 630... 2100 А; электродинамическая стойкость iдин токам КЗ; термическая стойкость токам КЗ tтерм = 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 Хр.сдв % сдвоенного реактора при Xр, Ом; Iном.с.р, А; Uном.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 Iнагр - ток нагрузки ветви реактора. Остаточное напряжение на шинах КЗ за одной из ветвей сдвоенного реактора определяется по выражению
где Iпt - ток КЗ при повреждении за ветвью реактора; Iнагр - рабочий ток другой ветви реактора.
