Стремление инженеров к удешевлению и упрощению, а также к уменьшению падения напряжения в номинальном режиме работы привело к появлению сдвоенных токоограничивающих реакторов.
На рисунке а) ниже показана схема, где каждая линия имеет свой токоограничивающий реактор, рассчитанный на номинальный ток линии. Каждая трехфазная группа реакторов имеет свою ячейку в распределительном устройстве.
На том же рисунке ниже б) показана схема со сдвоенным реактором. Между реакторами соседних ветвей существует сильная магнитная связь из-за их близкого расположения. Совмещение в одном токоограничивающем реакторе двух приводит к удешевлению и упрощению распределительного устройства (уменьшение габаритов аппарата в результате требуется только одна ячейка в распредустройстве для его размещения).
Магнитные поля реакторов в нормальном режиме работы направлены встречно. Это приводит к падению индуктивного сопротивления ветви, а виной сему – размагничивающее действие второй половины реактора. Как следствие – уменьшение падения напряжения на ветви реактора. При номинальном токе на ветви токоограничивающего реактора падение напряжения ΔU будет равно:
Где:
Хр.в – сопротивление ветви реактора;
ХМ = ωМ – сопротивление взаимной индукции (М – коэффициент взаимной индуктивности);
Lр.в – индуктивность одной ветви;
k = М/Lр.в – коэффициент связи;
Падение напряжение будет уменьшаться с увеличением коэффициента связи k. При работе электроустановки в номинальном режиме желательно добиваться увеличения коэффициента k.
В случае короткого замыкания на одной из линий падение напряжения на реакторе, обтекаемом током поврежденной линии, будет определяться сопротивлением ветви реактора Хр.в. Влияние соседней ветви будет мало, так как по ней проходит номинальный ток и ее размагничивающее действие будет мало. Токоограничивающие реакторы нужно приблизить друг к другу для увеличения коэффициента связи. В случае одновременного короткого замыкания на обеих линиях, отходящих от реактора, возникнут большие электродинамические силы между ветвями реактора. Это связано с падением реактивного сопротивления в ветвях и близким их расположением.
В случае, если первая ветвь реактора разомкнута, а во второй протекает ток короткого замыкания, то в реакторе первой ветви наведется ЭДС, которая будет равна Е = Iн·k·Xр.в. Потенциал на отключенном выводе будет равен сумме напряжения сети и этой ЭДС.
Коэффициент связи берется в пределах от 0,3 до 0,5 для ограничения электродинамических сил и перенапряжений.
Основные параметры и конструкция сдвоенного реактора
При проведении исследований было доказано, что бетонные сдвоенные токоограничивающие реакторы разрушались при коротком замыкании в обеих ветвях без принятия специальных мер.
Большей электродинамической стойкостью обладает токоограничивающий реактор сборной конструкции (рисунок выше а)). Обмотка реактора укладывается на изоляционные прокладки 3. С помощью металлических стержней 1 и стержней из изоляционного материала 2 осуществляют стяжку токоограничивающего реактора. Давайте рассмотрим силы, которые действуют на витки (рисунок выше б).
Помеченные буквой н векторы обозначают силу взаимодействия нижней части реактора с витком. Помеченные буквой в векторы означают силу взаимодействия верхней части реактора с витком. Векторы без пометок – результирующая сила.
Сила отталкивания будет максимально действовать на ряды 4 и 5, которые расположены близко друг к другу. Направление действующих сил меняется по мере удаления рядов друг от друга (крайних рядов).
Для того, чтобы получить необходимую электродинамическую стойкость близлежащие ряды токоограничивающего реактора бандажируются прочной стеклянной лентой (рисунок выше в)).
К основным параметрам сдвоенного реактора относят:
- Номинальный длительной ток каждой ветви.
- Индуктивное сопротивление (в процентном соотношении) одной ветви при отсутствующем токе в другой ветви:
- Коэффициент связи:
- Электродинамическая стойкость в случае, когда ток короткого замыкания протекает в противоположном направлении по обеим ветвям и когда ток протекает только в одной ветви (одна из ветвей выведена с работы). Как правило, в первом случае ударный ток динамической стойкости в 2-3 раза меньше, чем во втором.
- Активные потери одной ветви.
- Термическая стойкость одной ветви.
