Лекция 10. Ограничивающие электрические аппараты

План лекции:

1. Токоограничивающие реакторы.

2. Принцип действия разрядников.

3. Трубчатые разрядники.

4. Длинно-искровые петлевые разрядники.

5. Вентильные разрядники

6. Разрядники постоянного тока

10.1. Токоограничивающие реакторы

Токоограничивающие реакторы с естественным или принудительным воздушным охлаждением предназначены для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях 3-35 кВ путем искусственного увеличения индуктивного сопротивления короткозамкнутой цепи.

Токоограничивающий реактор (рис.10.1.а) – катушка без стального сердечника с изолированными друг от друга витками 1, укрепленными в бетонных колоннах 2. От заземленных частей электроустановки реактор изолируется с помощью опорных изоляторов 3.

Р ис. 10.1. Токоограничивающие реакторы

В зависимости от места установки и особенностей распределительных устройств трехфазный комплект реактора может иметь вертикальное, ступенчатое (угловое) и горизонтальное расположение фаз.

Схемы включения токоограничивающих реакторов: а — индивидуальный одинарный реактор для одной линии; б — групповой одинарный реактор; в — групповой сдвоенный реактор

Основные недостатки бетонных реакторов - большой вес и значительные габариты. Например, высота трехфазного комплекта реактора горизонтальной установки на напряжение 10 кВ составляет 1040 мм, а вертикальной - 3600 мм.

При напряжениях более 35 кВ и при установке реакторов на открытой части подстанций применяются масляные реакторы (рис. 10.1.б). Масляные реакторы могут иметь однофазное и трехфазное исполнение. В первом случае одна катушка, а во втором - три катушки помещаются в стальном баке 1, залитом трансформаторным маслом. Обмотки 2 выполняют из медных проводников, изолированных кабельной бумагой и уложенных на каркас из изоляционного материала. Концы катушек выводятся наружу через проходные фарфоровые изоляторы 4 на крышке реактора.

Применение масла позволяет уменьшить расстояние между обмоткой и заземленными частями и улучшить охлаждение обмотки за счет конвекции масла. Все это дает возможность уменьшить массу и габаритные размеры. Выводы реактора присоединяются к зажимам проходных изоляторов 4.  Однако такая компоновка реактора наталкивается на большую трудность. Переменный магнитный поток реактора Ф_о замыкается по баку, что приводит к его нагреву до недопустимых температур. Для того, чтобы избежать нагрева бака, внутри него устанавливается короткозамкнутая обмотка-экран 3 из меди, которая является как бы вторичной обмоткой реактора. В этом экране наводятся токи, создающие магнитный поток, который в стенках бака направлен против магнитного потока катушки реактора. В результате через стенки бака замыкается сравнительно небольшой результирующий магнитный поток.

Схемы включения токоограничивающих реакторов (рис. 10.1.в): 1 — индивидуальный одинарный реактор для одной линии; 2 — групповой одинарный реактор; 3 — групповой сдвоенный реактор.

 Одним из основных параметров токоограничивающего реактора является его индуктивное сопротивление Хр, равное отношению падения на реакторе U_р при протекании по нему номинального тока к фазному напряжению U_ф. Индуктивное сопротивление выражается в процентах. Если пренебречь омическим сопротивлением реактора, то

(10.1)

Индуктивное сопротивление фидерных реакторов выбирается обычно 6 — 8 %, а секционных 8-12%.

 Если тока короткого замыкания пренебречь активным сопротивлением сети и реактора, то кратность установившегося будет

(10.2)

Ударный ток короткого замыкания при расчете реакторов берется равным

(10.3)