18.3. Электродинамическая

и термическая стойкость реакторов

При КЗ токи в катушках реактора могут увеличиться в 10-20 раз по сравнению с номинальным током. При этом возникают значительные электро-динамичедше силы от взаимодействия проводников в пределах каждой катуш­ки, а также от взаимодействия катушек.

Как известно, сила взаимодействия двух контуров с токами I₁ и 1₂ может быть определена из выражения

где М — взаимная индуктивность конту­ров; дх — перемещение контура в на­правлении действия силы. Последняя направлена всегда так, чтобы увеличить энергию магнитного поля системы.

На рис. 18.5 показано распределение внутренних электродинамических сил в многослойной цилиндрической катушке одинарного реактора. Как видно из рисунка, осевые составляющие сил сим­метричны относительно горизонтальной плоскости А — А. Наибольшего значения они достигают в верхнем и нижнем горизонтальных слоях. Эти силы стре­мятся сжать катушку вдоль оси. Ради­альные составляющие сил направлены наружу, кроме сил, приложенных к вит­кам, наиболее удаленным от оси. Макси­мального значения они достигают в витках, расположенных ближе к оси реактора и плоскости симметрии А — А. Внутренние электродинамические силы катушек воспринимаются обмоткой и каркасом, которые должны быть соот­ветствующим образом рассчитаны.

Силы взаимодействия катушек трех­фазного реактора зависят от числа витков, относительных размеров кату­шек, а также от их взаимного положе­ния и направления токов. Если катушки трехфазного реактора намотаны оди­наково и оси их совпадают (см. рис. 18.2, а), то при двухфазном и трех-

фазном КЗ сила, приложенная к верхней фазе, направлена вверх. При этом изоляторы работают на растяже­ние, что нежелательно. Поэтому в трех­фазных реакторах с вертикальным рас­положением фаз изменяют направление намотки средней фазы с тем, чтобы изменить направление силы, приложен­ной к верхней фазе, на обратное.

Если оси катушек параллельны, на­пример при горизонтальном расположе­нии фаз (см. рис. 18.2, в), производная дМ/дх относительно мала и силы взаи­модействия катушек значительно мень­ше, чем при вертикальном расположе­нии. Направление намотки катушек не влияет на электродинамическую стой­кость трехфазного комплекта, так как силы взаимодействия направлены всегда перпендикулярно осям катушек.

В сдвоенных реакторах особенно велики силы взаимодействия между ка­тушками в пределах каждой фазы, по­скольку они тесно примыкают друг к другу. При противоположно направлен­ных токах электродинамические силы . стремятся оттолкнуть катушки друг от друга. Продолжительный сквозной ре­жим не представляет опасности для ре­актора, поскольку токи невелики. Одна­ко сквозной режим при КЗ чрезвы­чайно опасен и должен быть исключен во избежание повреждения реактора, не рассчитанного на работу в этих услови­ях. С этой целью линии, присоединен­ные к катушкам сдвоенного реактора, не должны быть включены параллельно на приемном конце. Если токи в ка-

тушках направлены согласно (продоль­ный режим), электродинамические силы стремятся сблизить их между собой. Такой режим не опасен, поскольку кар­кас работает на сжатие. Если ток КЗ имеется только в одной ветви реактора (одноцепный режим), его электродинами­ческая стойкость соответствует стойко­сти одинарного реактора с соответ­ствующими параметрами.

Заводы-изготовители характеризуют электродинамическую стойкость реакто­ров номинальным током электродина­мической стойкости (мгновенное значе­ние полного тока) i_дин, соответствующим максимальному допустимому ударному току КЗ. При этом заводы указывают тип реактора и расположение фаз. При горизонтальной установке приводятся

также минимальные расстояния между осями катушек.

Термическую стойкость реакторов заводы-изготовители характеризуют но­минальным током термической стойко­сти I_тер (действующее значение синусо­идального тока с постоянной амплиту­дой) и номинальной продолжитель­ностью его действия t_Tep.

При проверке реактора на электро­динамическую и термическую стойкость должны быть соблюдены неравенства:

и

Реактор, стойкий динамически, обыч­но обладает достаточной стойкостью и в термическом отношении.

Глава девятнадцатая

РАСЧЕТНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ВЫБОРА АППАРАТОВ

И ПРОВОДНИКОВ