2. Реакторы

Реактор представляет собой индуктивную катушку, не имеющую сердечника из магнитного материала. Благодаря этому он обладает постоянным (линейным) сопротивлением, не зависящим от протекающего тока.

Основным параметром реактора является его индуктивное сопротивление Х_р = ωL. Эффект ограничения тока и поддержания остаточного напряжения на шинах при КЗ за линейным реактором тем выше, чем больше величина Х_р. Однако по условиям работы электроустановки в нормальном режиме чрезмерно увеличивать сопротивление реактора нельзя из-за одновременного увеличения потери напряжения при протекании рабочего тока. Поэтому желательно иметь такой реактор, индуктивное сопротивление которого минимально в рабочем режиме и максимально при КЗ. Этому требованию достаточно полно отвечает сдвоенный реактор.

Сдвоенные реакторы конструктивно подобны обычным реакторам, из средней точки обмотки которого имеется дополнительный, общий вывод.

Преимуществом сдвоенного реактора является увеличение или уменьшение его индуктивного сопротивления в зависимости от схемы включения и направления токов в обмотках. Это свойство обычно используется для уменьшения потери напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при КЗ.

Ветви реакторов выполняются на одинаковый номинальный ток I_ном, а средний вывод – на удвоенный номинальный ток 2I_ном. За номинальное сопротивление сдвоенного реактора принимают сопротивление ветви обмотки при отсутствии тока в другой ветви:

(5.1)

где L – индуктивность ветви реактора. Индуктивности ветвей обычно равны между собой.

Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями обмотки каждой фазы (взаимной индуктивности М).

Рис. 5.2. Режимы работы (схемы включения) сдвоенного реактора:

а – сквозной; б – дноцепной; в – продольный

В сквозном режиме (рис. 5 2, а) токи в ветвях равны и протекают в противоположных направлениях, магнитные потоки самоиндукции и взаимоиндукции направлены встречно и падение напряжения в ветви реактора определяется как

(5.2)

где _св = М/L  коэффициент связи ветвей. Обычно выполняют реактор с _св = 0,4…0,6.

Если Х_в = ωL, то в соответствии с (5.2) можно записать соотношение

(5.3)

где – индуктивное сопротивление ветви с учетом взаимной индукции.

При _св = 0,5 и, соответственно, сопротивлении Х_в = 0,5Х_в следует, что потеря напряжения в сдвоенном реакторе в нормальном режиме вдвое меньше, чем в обычном реакторе.

При КЗ в одной из ветвей реактора ток значительно превышает ток в неповрежденной ветви. Согласно (5.2) относительное влияние взаимной индуктивности значительно уменьшается и потеря напряжения в реакторе, а также эффект токоограничения определяются в основном собственным индуктивным сопротивлением ветви (Х_в = ωL), что практически соответствует одноцепному режиму. Таким образом, сопротивление сдвоенного реактора в режиме КЗ возрастает при _св = 0,5 в два раза по сравнению с нормальным режимом, приближаясь к сопротивлению простого реактора Х_р = Х_в = ωL с такими же параметрами (рис. 5.2,б).

При использовании реактора, схема которого показана рис. 5.2,в (продольный режим), выявляется дополнительное его свойство. При КЗ на выводах одной ветви ток от источника питания, подключенного к другой ветви, протекает в одном направлении. Взаимная индуктивность действует согласно с собственной индуктивностью обмоток, и продольное сопротивление реактора равно

(5.4)

при _св = 0,5 Х_пр = 3Х_в , обеспечивая токоограничивающий эффект.

Из приведенных выше соотношений вытекает схема замещения сдвоенного реактора, показанная на рис. 5.3, удовлетворяющая всем рассмотренным режимам.

В электроустановках находят широкое применение сдвоенные бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой типа РБС-10 для внутренней и наружной установок.