xp = xв = щL
xp % = xв % = xв v3Iном Ч100 ? Uном
где L-- индуктивность ветви реактора (индуктивности ветвей в реакторе обычно равны между собой).
Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями каждой фазы (взаимной индуктивности М). С учетом взаимной индуктивности потеря напряжения в ветви реактора при подключении источника к средней точке (рис. 1.9) определится как
?Uр = I1 щLsin ц - I2 щMsin ц
Отсюда видно, что за счет взаимной индуктивности потеря напряжения в сдвоенном реакторе меньше, чем в случае обычного реактора с таким же индуктивным сопротивлением. Это обстоятельство позволяет эффективно использовать сдвоенный реактор в качестве группового.
В процессе эксплуатации целесообразно стремиться к равномерной загрузке ветвей (I1 = I2 = I). Тогда для каждой из них будут созданы одинаковые условия
?Up = (IщL - IщM) sin ц = IщL(1 - kсв ) sin ц,
Рис. 1.9. Сдвоенный реактор: а - б - схемы включения; в - электрическая схема
Рис. 1.10. Работа сдвоенного реактора в режиме КЗ: а - при одном генераторе; б - при двух генераторах
Рис. 1.11. Схема замещения сдвоенного реактора для расчета токов КЗ, где kсв = M/L-- коэффициент связи обмоток реактора. Обычно выполняют реактор с kсв = 0,4 ч 0,6.
Если xв = щL, то в соответствии с (3.95) можно записать соотношение x'в = xв (1 - kсв ), где x'в -- индуктивное сопротивление ветви реактора с учетом взаимной индукции. При kсв = 0,5 и соответственно сопротивлении xв = 0,5xв следует, что потеря напряжения в сдвоенном реакторе при указанных выше условиях получается вдвое меньше по сравнению с обычным реактором.
При КЗ за одной из ветвей реактора (рис. 1.10) ток в ней значительно превышает ток в неповрежденной ветви. Относительное влияние взаимной индуктивности уменьшается и потеря напряжения в реакторе, а также эффект токоограничення определяются в основном лишь собственным индуктивным сопротивлением ветви xв = щL. Таким образом, сопротивление реактора в режиме КЗ возрастает при kв = 0,5 примерно в 2 раза по сравнению с нормальным режимом.
При использовании сдвоенного реактора по схеме рис. 1.10,6 выявляется дополнительное его свойство. При КЗ на выводах генератора G2 ток от генератора G1 протекает по ветвям в одном направлении. Взаимная индуктивность ветвей действует здесь согласно с собственной индуктивностью обмоток, и сквозное сопротивление реактора будет равно:
Xс к в = 2щL+2щM = 2щL(1+kс в ) = 2xв (1+kс в )
При kсв ?0,5 xс к в = 3xв , обеспечивая значительный токоограничивающий эффект.
При расчете токов КЗ сдвоенный реактор представляют трехлучевой схемой замещения, показанной на рис. 1.11.
В электроустановках находят широкое применение сдвоенные бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой для внутренней и наружной установки типа РБС.
4. Выбор реакторов
Реакторы выбирают по номинальным напряжению, току и индуктивному сопротивлению.
Номинальное напряжение выбирают в соответствии с номинальным напряжением установки. При этом предполагается, что реакторы должны длительно выдерживать максимальные рабочие напряжения, которые могут иметь место в процессе эксплуатации. Допускается использование реакторов в электроустановках с номинальным напряжением, меньшим номинального напряжения реакторов.
Номинальный ток реактора (ветви сдвоенного реактора) не должен быть меньше максимального длительного тока нагрузки цепи, в которую он включен:
Iном ? Imax
Для шинных (секционных) реакторов номинальный ток подбирается в зависимости от схемы их включения. Например, для случая, показанного на рис. 3.11, номинальный ток реактора определится из соотношении
Iном ? 0,7Iном, г
где Iном, г - номинальный ток генератора.
Индуктивное сопротивление реактора определяют, исходя из условий ограничения тока КЗ до заданного уровня. В большинстве случаев уровень ограничения тока КЗ определяется по коммутационной способности выключателей, намечаемых к установке или установление в данной точке сети.
Как правило, первоначально известно начальное значение периодического тока КЗ Iп, o , которое с помощью реактора необходимо уменьшить до требуемого уровня.
Рассмотрим порядок определения сопротивления индивидуального реактора. Требуется ограничить ток КЗ так, чтобы можно было в данной цепи установить выключатель с номинальным током отключения Iном, (действующее значение периодической составляющей тока отключения)
По значению Iном, отк определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ, при котором обеспечивается коммутационная способность выключателя. Для упрощения обычно принимают
Iп, 0, треб = Iном, ОТК
Результирующее сопротивление, Ом, цепи КЗ до установки реактора можно определить по выражению
xрез = Uср ? v3Iп, 0
Требуемое сопротивление цепи КЗ для обеспечения Iп, 0 , треб
xтреб рез = Uс р ? v3Iп, 0, треб
Разность полученных значений сопротивлений даст требуемое сопротивление реактора
xр треб = xтреб рез - xрез
Далее по каталожным и справочным материалам выбирают тип реактора с ближайшим большим индуктивным сопротивлением.
Сопротивление секционного реактора выбирается из условий наиболее эффективного ограничения токов КЗ при замыкании на одной секции. Обычно оно принимается таким, что падение напряжения на реакторе при протекании по нему номинального тока достигает 0,08 - 0,12 номинального напряжения, т. е.
v3xр Iном ? Uном = 0,08 - 0,12
В нормальных же условиях длительной работы ток и потери напряжения в секционных реакторах значительно ниже.
Фактическое значение тока при КЗ за реактором определяется следующим образом. Вычисляется значение результирующего сопротивления цепи КЗ с учетом реактора
x'рез = xрез + xр ,
а затем определяется начальное значение периодической составляющей тока КЗ:
Iп, 0 = Uср ? v3x'рез
Аналогично выбирается сопротивление групповых и сдвоенных реакторов. В последнем случае определяют сопротивление ветви сдвоенного реактора xр = xв .
Выбранный реактор следует проверить на электродинамическую и термическую стойкость при протекании через него тока КЗ.
Электродинамическая стойкость реактора гарантируется при соблюдении следующего условия:
Iдин ? iy (3)
где іy (3) - ударный ток при трехфазном КЗ за реактором; iдин - ток электродинамической стойкости реактора, т. е. максимальный ток (амплитудное значение), при котором не наблюдается остаточной деформации обмоток (иногда в каталогах этот ток обозначается как imax ).
Термическая стойкость реактора характеризуется заводом-изготовителем величиной tтер -- временем термической стойкости и среднеквадратичным током термической стойкости Iтер = iдин/2,54. Поэтому условие термической стойкости реактора имеет вид:
Bк зав = IІтер tтер ? Вк
где Вк - расчетный импульс квадратичного тока при КЗ за реактором.
При соблюдении указанного условия нагрев обмотки реактора при КЗ не будет превышать допустимого значения.
В ряде случаев необходимо определить уровень остаточного напряжения на шинах при КЗ непосредственно за реактором. Для этой цели можно воспользоваться выражением с учетом того, что в режиме КЗ sin цк ? 1. Тогда выражение для определения остаточного напряжения на шинах примет вид:
Uост % = xр (v3Iп, 0 / Uном ) Ч 100
Значение Uост по условиям работы потребителей должно быть не менее 65 - 70%.
Заключение
ток замыкание реактор
Для обеспечения надежной работы энергосистем и предотвращения повреждений оборудования при КЗ необходимо быстро отключать поврежденный участок. К мерам, уменьшающим опасность развития аварий, относится также правильный выбор аппаратов по условиям КЗ, применение токоограничивающих устройств, выбор рациональной схемы сети и т. п.
Для осуществления указанных мероприятий необходимо уметь определять ток КЗ и характер его изменения во времени.
Список литературы
1. Рожкова Л.Д., Карнеева Л.К., Чиркова Т.В., «Электрооборудование электрических станций и подстанций», 5-е издание, М.: 2008.
2. Маргулова Т. Х. «Атомные электрические станции», М.: 2002.
3. Синдеев Ю.Г., Грановский В.Г. Электротехника. Учебник для студентов педагогических и технических вузов. Ростов-на-Дону: «Феникс», 1999.
4. Лихачев В.Л. Электротехника. Справочник. Том 1./В.Л. Лихачев. - М.: СОЛОН-Пресс, 2003.
5. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Физика для средних специальных учебных заведений: Учебник. - 4-е изд., испр. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.