Reattore Limitatore di Corrente

Reattore Limitatore di Corrente

Un reattore limitatore di corrente è una bobina induttiva caratterizzata da una reattività induttiva significativamente superiore rispetto alla sua resistenza, progettata per limitare le correnti di cortocircuito in caso di guasto. Questi reattori riducono anche le perturbazioni di tensione nel resto del sistema elettrico. Sono installati nei feeder, nelle linee di connessione, nei cavi dei generatori e tra le sezioni di barra per ridurre l'entità delle correnti di cortocircuito e alleviare le fluttuazioni di tensione associate.

In condizioni operative normali, i reattori permettono il flusso di potenza senza impedimenti. Tuttavia, in caso di guasto, il reattore limita le perturbazioni alla sezione difettosa. Poiché la resistenza del sistema è trascurabile rispetto alla sua reattività, la presenza del reattore ha un impatto minimo sull'efficienza complessiva del sistema.

Funzione Principale del Reattore Limitatore di Corrente

L'obiettivo principale di un reattore limitatore di corrente è mantenere la sua reattività quando correnti di cortocircuito elevate passano attraverso le sue spire. Quando le correnti di guasto superano circa tre volte la corrente nominale a pieno carico, si utilizzano reattori con nucleo di ferro e sezione trasversale grande per limitare le correnti di guasto. Tuttavia, il loro costo elevato e il peso dovuto al nucleo ingombrante rendono i reattori ad aria la scelta preferita per la limitazione delle correnti di cortocircuito nella maggior parte delle applicazioni.

• Reattori a Nucleo di Ferro: Soggetti a perdite di isteresi e correnti vorticosità, che portano a un consumo di potenza più elevato.

• Reattori ad Aria: Presentano perdite totali tipicamente intorno al 5% della loro potenza KVA, rendendoli più efficienti.

Funzioni del Reattore Limitatore di Corrente

• Protezione dalle Correnti di Guasto: Riduce il flusso di corrente di cortocircuito per proteggere l'equipaggiamento da stress meccanici e surriscaldamenti.

• Mitigazione delle Perturbazioni di Tensione: Attenua le fluttuazioni di tensione causate dai cortocircuiti.

• Isolamento del Guasto: Limita le correnti di guasto alla sezione interessata, prevenendo la diffusione ai feeder sani e mantenendo la continuità dell'alimentazione.

Svantaggi del Reattore Limitatore di Corrente

• Aumenta la reattività percentuale totale del circuito quando integrato nella rete.

• Degrada il fattore di potenza e peggiora i problemi di regolazione della tensione.

Posizionamento dei Reattori nei Sistemi Elettrici

I reattori sono posizionati strategicamente in serie con generatori, feeder o barre di distribuzione per limitare le correnti di cortocircuito:

• Reattori per Generatori: Installati tra i generatori e le barre dei generatori per fornire protezione individuale alle macchine, tipicamente con una reattività di ~0,05 per unità.

• Svantaggio: Un guasto in un feeder può influenzare l'intero sistema a causa della configurazione condivisa dei reattori.

Svantaggi di Questi Reattori

Gli svantaggi di questo tipo di reattore sono doppi: non protegge i generatori contro i guasti di cortocircuito che si verificano sulle barre di distribuzione, e causa costanti cadute di tensione e perdite di potenza durante l'operazione normale.

Reattori per Barre di Distribuzione

Quando i reattori sono installati nelle barre di distribuzione, sono chiamati reattori per barre di distribuzione. L'inserimento di reattori nelle barre di distribuzione aiuta a evitare cadute di tensione costanti e perdite di potenza. Di seguito viene spiegato l'utilizzo dei reattori per barre di distribuzione nei sistemi anello e nei sistemi di collegamento:

Reattori per Barre di Distribuzione (Sistema Anello)

I reattori per barre di distribuzione servono a collegare sezioni di barra separate, costituite da generatori e feeder collegati a una barra comune. In questa configurazione, ogni feeder è tipicamente alimentato da un singolo generatore. Durante l'operazione normale, solo una piccola quantità di potenza fluisce attraverso i reattori, risultando in cadute di tensione e perdite di potenza basse. Per minimizzare le cadute di tensione su di essi, i reattori per barre di distribuzione sono quindi progettati con alta resistenza ohmica.

Quando si verifica un guasto in qualsiasi feeder, solo un generatore fornisce la corrente di guasto, mentre la corrente dagli altri generatori è limitata dai reattori per barre di distribuzione. Ciò riduce la corrente pesante e le perturbazioni di tensione causate dai cortocircuiti su una sezione di barra, confinandole alla sezione difettosa. L'unico svantaggio di questa configurazione di reattori è la sua incapacità di proteggere i generatori connessi alla sezione difettosa.

Reattori per Barre di Distribuzione (Sistema di Collegamento)

Questa rappresenta una modifica del sistema sopra descritto. In una configurazione di collegamento, i generatori sono collegati alla barra comune tramite reattori, con i feeder alimentati dal lato dei generatori.

Il sistema funziona in modo simile al sistema anello, ma offre ulteriori vantaggi. In questa configurazione, se il numero di sezioni aumenta, la corrente di guasto non supererà un valore specifico, determinato dalle specifiche dei singoli reattori.