20.2. КОНСТРУКЦИЯ РЕАКТОРОВ
Наиболее распространены бетонные реакторы. На рис. 20 3 представлен трехфазный комплект таких реакторов. Из многожильного провода / соответствующего сечения намотаны катушки реакторов Л, В, С. Заливкой в специальные формы получаются бетонные вертикальные стойки — колонны 2, которые скрепляют между собой отдельные витки катушки Торцы колонн имеют шпильки с изоляторами 3, 4.
Для получения необходимой прочности электрической изоляции после затвердевания бетона реактор подвергают интенсивной сушке под вакуумом и пропитке влагостойким изоляционным лаком.
Рис. 20.3. Трехфазный комплект реакторов
Рис. 20 4. Изменение во времени электродинамических усилий, действующих между реакторами
Между отдельными витками в ряду и между рядами выдерживается значительный зазор (3,5 -f- 4,5) -10~2 м, что улучшает охлаждение отдельных витков и повышает электрическую прочность изоляции.
При больших номинальных токах (более 400 А) применяется несколько параллельных ветвей. Для равномерного распределения тока по ветвям применяется транспозиция витков. Все витки ветвей должны быть одинаково расположены относительно оси реактора.
В качестве обмоточного провода используется многожильный медный или алюминиевый кабель большого сечения. Кабель покрывается несколькими слоями кабельной бумаги толщиной 0,12-10-3 м и хлопчатобумажной оплеткой. Общая толщина изоляции примерно 1,5-10-3 м. Максимальная допустимая температура при длительном режиме не выше 105, при КЗ — не выше 250 °С.
Охлаждение реакторов, как правило, естественное.
В трехфазном комплекте (рис. 20.3) наибольшему нагреву подвергается верхний реактор, поскольку подходящий снизу воздух уже подогрет реакторами, расположенными ниже. Ввиду выделения реактором большой мощности в распределительном устройстве должны быть предусмотрены специальные каналы для охлаждающего воздуха, особенно при больших токах.
Мощное магнитное поле реактора замыкается вокруг обмотки. Все ферромагнитные тела в этом поле создают дополнительные активные потери мощности и могут нагреваться до очень высоких температур. Для уменьшения этих потерь все ферромагнитные детали (балки, арматура железобетонных стен) удаляются от обмотки на расстояние, не меньшее ее внешнего радиуса.
Расстояние между реакторами определяется высотой опорных изоляторов. Так как при напряжении 6—10 кВ высота этих изоляторов мала, то при больших токах в реакторах возникают электродинамические силы, которые могут разрушить изоляторы, работающие и на сжатие, и на разрыв. Изменение электродинамического усилия, действующего на изоляторы, во времени показано па рис. 20.4.
В наиболее тяжелых условиях работают изоляторы верхнего реактора. Для уменьшения разрывающего усилия, действующего на изоляторы, изменяют направление поля среднего реактора на обратное. При этом большое отталкивающее усилие становится притягивающим. Изменение направления поля среднего реактора достигается изменением направления его намотки относительно направления намотки крайних реакторов. Реакторы, предназначенные для вертикальной установки в комплектах, имеют маркировку В (верхний), С (средний) и Н (нижний).
Под воздействием массы реактора изоляторы сжимаются, а растягивающая сила уменьшается.
В реакторах на большие токи электродинамические силы при вертикальной установке в аварийном режиме столь велики, что изоляторы не могут обеспечить необходимую электродинамическую стойкость. В этих случаях приходится прибегать к горизонтальной установке реакторов. Расстояние между осями может быть выбрано достаточно большим. Расчет динамической стойкости для этого случая рассмотрен в [20 1].
Бетонные реакторы применяются в закрытых распределительных устройствах при напряжении не выше 35 кВ. Недостатком их являются большие габаритные размеры и массы. Ведутся работы по уменьшению массы и габаритных размеров таких реакторов за счет применения современных изоляционных материалов.
При напряжениях более 35 кВ и для установки на открытой части подстанций применяются реакторы в масляном исполнении (рис. 20 5). В стальной бак / с трансформаторным маслом погружена обмотка 2. Применение масла позволяет уменьшить изоляционные расстояния между обмоткой и заземленными частями реактора и улучшить охлаждение обмотки за счет конвекции масла. В результате масса и габаритные размеры аппарата уменьшаются. Выводы обмотки присоединяются рис 2Q 5 Масляный к контактам проходных изоляторов 4.
Переменный магнитный поток реактора Ф0 замыкается по стенкам бака, что приводит к его нагреву до недопустимых температур из-за появления вихревых токов. Чтобы избежать этого, внутри бака 1 устанавливается короткозамкнутый виток в виде экрана 3. Как показано в § 5.3, такой виток увеличивает магнитное сопротивление цепи и, следовательно, уменьшает магнитный поток, замыкающийся через бак, и вызванные этим потоком потери на вихревые токи.
В настоящее время разработаны тороидальные реакторы [20 3]. Как и в магнитных усилителях, обмотка такого реактора имеет тороидальную форму, но не содержит магнитопровод. При такой форме обмотки внешнее поле рассеяния практически отсутствует и нагрев бака не возникает. Тороидальные реакторы на напряжение 110 кВ и выше имеют более высокие технические и экономические показатели по сравнению с конструкцией на рис. 20.5.