Реактор ограничения тока

Реактор ограничения тока

Реактор ограничения тока — это индуктивная катушка, характеризующаяся значительно большей индуктивной реактивностью по сравнению с ее сопротивлением, предназначенная для ограничения токов короткого замыкания при аварийных ситуациях. Эти реакторы также снижают колебания напряжения в остальной части энергосистемы. Они устанавливаются на питающих линиях, соединительных линиях, выводах генераторов и между секциями шин для уменьшения величины токов короткого замыкания и смягчения связанных с ними колебаний напряжения.

В нормальных условиях работы реакторы позволяют беспрепятственный поток мощности. Однако при аварии реактор ограничивает возмущения до аварийного участка. Поскольку сопротивление системы пренебрежимо мало по сравнению с ее реактивностью, наличие реактора имеет минимальное влияние на общую эффективность системы.

Основная функция реактора ограничения тока

Основная цель реактора ограничения тока — поддерживать свою реактивность, когда через его обмотки протекают большие токи короткого замыкания. Когда токи короткого замыкания превышают примерно три раза номинальный полный ток нагрузки, используются железные сердечники с большой площадью поперечного сечения для ограничения токов короткого замыкания. Однако их высокая стоимость и вес из-за массивных железных сердечников делают воздушные сердечники предпочтительным выбором для ограничения токов короткого замыкания в большинстве применений.

• Железные сердечники: склонны к потерям от гистерезиса и вихревых токов, что приводит к увеличению потребления энергии.

• Воздушные сердечники: имеют общие потери, обычно около 5% от их КВА, что делает их более эффективными.

Функции реактора ограничения тока

• Защита от токов короткого замыкания: уменьшает поток токов короткого замыкания, защищая оборудование от механических напряжений и перегрева.

• Снижение колебаний напряжения: смягчает колебания напряжения, вызванные короткими замыканиями.

• Изоляция аварий: ограничивает токи короткого замыкания до пораженного участка, предотвращая распространение на здоровые питающие линии и обеспечивая непрерывность питания.

Недостатки реактора ограничения тока

• Увеличивает общий процент реактивности цепи при интеграции в сеть.

• Ухудшает коэффициент мощности и усиливает проблемы регулирования напряжения.

Расположение реакторов в энергосистемах

Реакторы стратегически устанавливаются последовательно с генераторами, питающими линиями или шинами для ограничения токов короткого замыкания:

• Реакторы генераторов: устанавливаются между генераторами и шинами генераторов для обеспечения защиты отдельных машин, обычно с реактивностью ~0.05 условных единиц.

• Недостаток: авария на одной питающей линии может повлиять на всю систему из-за общей конфигурации реакторов.

Недостатки таких реакторов

Недостатки такого типа реакторов двоякие: они не защищают генераторы от коротких замыканий, происходящих через шины, и вызывают постоянные падения напряжения и потери мощности во время нормальной работы.

Реакторы шин

Когда реакторы устанавливаются на шины, они называются реакторами шин. Вставка реакторов в шины помогает избежать постоянных падений напряжения и потерь мощности. Ниже приведено объяснение реакторов шин в кольцевых системах и системах связи:

Реакторы шин (кольцевая система)

Реакторы шин служат для соединения отдельных секций шин, которые состоят из генераторов и питающих линий, подключенных к общей шине. В этой конфигурации каждая питающая линия обычно питается от одного генератора. В нормальном режиме работы через реакторы проходит только небольшое количество мощности, что приводит к низким падениям напряжения и потерям мощности. Для минимизации падений напряжения на них реакторы шин проектируются с высоким омическим сопротивлением.

При возникновении аварии на любой питающей линии только один генератор подает аварийный ток, в то время как ток от других генераторов ограничивается реакторами шин. Это уменьшает значительные токи и колебания напряжения, вызванные короткими замыканиями на секции шины, ограничивая их только аварийной секцией. Единственным недостатком такой конфигурации реакторов является невозможность защиты генераторов, подключенных к аварийной секции.

Реакторы шин (система связи)

Это представляет собой модификацию вышеупомянутой системы. В системе связи генераторы подключены к общей шине через реакторы, а питающие линии запитываются со стороны генераторов.

Система работает аналогично кольцевой системе, но предлагает дополнительные преимущества. В этой конфигурации, если число секций увеличивается, ток короткого замыкания не превысит определенного значения, которое определяется спецификациями отдельных реакторов.