Токоограничивающий реактор

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЮВЛФПНЕСНИХРЕСПУБЛИН ОЮ 01) 4(51) Н 01 Р 29/12127/ЗОВ Н 02 Н 9 02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВСЮСОЮЗая 13 ппепнОТЕХННЧщу юМ.СН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ОКРЫВ(71) Ордена Ленина производственноеэнергетическое объединение "Донбассэнерго"(56) 1. Патент франции В 1.449.037,кл, Н 02 Н, 1966.2. Авторское свидетельство СССРУ 951547, кл. Н 01 Г 29/12, 1980,(54) (57) 1. ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ РЕАКТОР, содержащий две вертикальные концентрическиеобмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, размещенную на направ. ляющей в верхней части внешней обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирующнй механизм, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и эффективности путем увеличения кратности ограничения тока короткого замыкания, направляющая реактора выполнена в виде ферромагнитного сердечника, преимущественно в виде отрезка трубы расположенной соосно внутри обмоток, причем короткозамкнутая обмотка снабжена по внутреннему периметру центрирующими распорками, размещенными соосно продольной оси.обмотки, с зазорами между распорками и направляющей реактора.2. Реактор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности работы путемобеспечения безударного торможениякороткоэамкнутой обмотки, расположенной в верхней части внешней обмотки, реактор снабжен поршневымкольцом и камерой пневматическогодемпфирования, выполненной в видецилиндра с крышкой, размещеннойна верхнем торце трубы, причем камера расположена соосно с трубой,а кромки цилиндра обращены вниз,к обмотках, на расстоянии, не меньшем высоты короткозамкнутой обмотки, на верхнем торце которой закреплено поршневое кольцо с наружным диаметром, меньшим внутреннегодиаметра цилиндра камеры пневматического демпфирования. 3, Реакторпопп. 1 и 2, отлич а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения габаритов реактора,путем уменьшения длины цилиндра камеры пневматического демпфирования, реактор снабжен дополнительной внутренней короткозамкнутой обмоткой, размещенной на направляющей, в нижней части внешней обмотки, и расположенной соосно с двумя остальными обмотками и воздухопроводом высокого давления, внутренняя полость трубы снабжена двумя перегородками, верхней и нижней, образующими замкнутую полость для сжатого воздуха высокого давления, к которой присоединен упомянутый воздухопровод, упором с амортизаторами и самоуплотняющимся нормально закрытым клапаном на верхней перегородке, тягой и возвратной пружиной, механически соединенными друг с другом и с до1134971 30 35 полнительной короткозамкнутой обмоткой, причем верхний торец трубы между крышкой камеры пневматического демпфирования и верхней перегородкой выполнен с боковьии отверстиями, а упор с амортизаторами механически соединен с трубой и размещен между двумя внутренними короткозамкнутыми обмотками.4. Реактор по пп. 1 и 3, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежиости путем Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве устройства для ограничения токов короткого замыкания.Известна конструкция токоограничивающего реактора, содержащая две концентрические обмотки, включенные последовательно-встречно, одна из которых, преимущественно внутренняя выполнена с воэможностью продольного перемещения вдоль оси обмоток, и буферно-противоударные механизмы, размещенные у одного из торцов внутренней обмотки на некотором расстоянии от последней 1,Недостатками этой конструкции являются пониженная надежность, обусловленная наличием электричес- кого соединения между двумя обмотками, которое вынуждено работать в динамическом режиме, а также пониженное быстродействие ограничения токов короткого замыкания или достаточно большое падение напряжения в нормальном режиме работы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является токо- ограничивающий реактор, содержащий две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, раз- мещенную на направляющей в верхней .части обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирующий механизм 2 . смягчения ударного воздействия накамеру пневматического демпфирования и обеспечения полного торможения короткозамкнутой обмотки, реактор снабжен стяжкой шпилькой, регулировочным штурвалом и пружиной,причем крышка камеры, на продольной,оси .цилиндра, выполнена с отверстием, в котором расположена стяжнаяшпилька, на конце которой, над крышкой, расположена пружина и регулиро-вочный штурвал. Недостатками данного реактораявляются пониженные быстродействиеи эффективность, обусловленныепониженной кратностью ограничения 5 тока короткого замыкания нз-за боль"шого падения напряжения в нормальном режиме работы реактора ввидудостаточно большого первоначального расстояния между центрами концентрических обмоток, а также пониженная надежность работы из-забольших ударных нагрузок в режиметорможения, приходящихся на короткозамкнутую обмотку, и повышенные 15 габариты реактора.Цель изобретения - повышениебыстродействия и эффективности путем увеличения кратности ограничения тока короткого замыкания, по вышение надежности работы и уменьшение габаритов реактора. Поставленная цель достигается там, что в токоограничивающем реакторе, содержащем две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю коротко- замкнутую, размещенную на направляющей в верхней части внешней обмотки и выполненную с возможнос" тью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирующий механизм, направляющая реактора выполнена в виде ферромагнитного сердечника, преимущественно в виде отрезка трубы, расположенной соосно внутри обмоток, причем короткозамкнутая обмотка снабжена по внутреннему периметру центрирующи0 20 ЭО 45 50 55 ми распорками, размещенными соосно продольной оси обмотки, с зазорами между распорками и направляющей реактора. Реактор снабжен поршневым кольцоми камерой пневматического демпфирования, выполненной в виде цилиндра с крышкой, размещенной на верхнем торце трубы, причем камера расположена соосно с трубой, а кромкицилиндра обращены вниз, к обмоткам,на расстоянии, не меньшем высоты короткозамкнутой обмотки, на верхнемторце которой закреплено поршневоекольцо с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндракамеры пневматического демпфированияеРеактор снабжен дополнительнойвнутренней короткозамкнутой обмоткой,размещенной на направляющей,в нижней части внешней обмотки, ирасположенной соосно с двумя остальными обмотками и воздухопроводомвысокого давления, внутренняя полость трубы снабжена двумя перегородками, верхней и нижней, образующими замкнутую полость для сжатоговоздуха высокого давления, к которой присоединен упомянутый воздухопровод, упором с амортизаторами исамоуплотняющимся нормально закрытым клапаном на верхней перегородке, тягой и возвратной пружиной,механически соединенными друг с другом и с дополнительной короткозамкнутой обмоткой, причем верхний то -рец трубы между крьппкой камеры пневматического демпфирования и верхней перегородкой выполнен с боковыми отверстиями, а упор с амортизаторами механически соединен с трубойи размещен между двумя внутреннимикороткозамкнутыми обмотками.Реактор снабжен стяжкой шпилькой,регулировочным штурвалом и пружиной, причем крьппка камеры, на .продольной оси цилиндра, выполнена с отверстием, в котором расположенастяжная шпилька, на конце которой,над крышкой, расположена пружинаи регулировочный штурвал,На чертеже схематичееки изображено предлагаемое устройство.Токоограничивающий реактор содержит две вертикальные концентри-.ческие обмотки, внешнюю многовитковую 1 и внутреннюю короткоэамкнутую 2, размещенную на направляющей вверхней части внешней обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешнейобмотки 1, и демпфирующий механизм.Направляющая реактора выполнена ввиде ферромагнитного сердечника, преимущественно в виде отрезка трубы3, расположенной соосно внутри обмоток 1 и 2, причем короткоэамкнутая обмотка 2 снабжена по внутреннему периметру центрирующими распорками 4, размещенными соосно продоль.ной оси обмотки, с зазорами междураспорками 4 и направляющей реактора. Реактор снабжен поршневым кольцом 5 и камерой пневматическогодемпфирования, выполненной в видецилиндра 6 с крышкой 7, размещеннойна верхнем торце трубы 3, причемкамера расположена соосно с трубой3, а кромки цилиндра 6 обращенывниз, к обмоткам 1 и 2, на расстоянии, не меньшем высоты короткозамкнутой обмотки 2, на верхнем торцекоторой закреплено поршневое кольцо 5 с наружным диаметром, меньшимвнутреннего диаметра цилиндра 6 камеры пневматического демпфировайия.Реактор снабжен также дополнительной внутренней короткозамкнутойобмоткой 8, размещенной на направляющей, в нижней части внешнейобмотки 1, и расположенной сооснос двумя остальными обмотками 1 и 2и воэдухопроводом 9 высокого давления, а внутренняя полость трубы 3снабжена двумя перегородками, верхней 10 и нижней 11, образующимизамкнутую полость для сжатого воздуха высокого давления, к которой присоединен упомянутый воздухопровод 9, самоуплотняющимся клапаном12 на верхней перегородке 10, тягой13 и возвратной пружиной 14, причем верхний торец трубы 3 между крышкой 7 камеры пневматического демпфирования и верхней перегородкой 10 выполнен с боковыми отверстиями. Тяга 13 механически соединена с клапаном 12 и дополнительнойкороткоэамкнутой обмоткой 8, возвратная пружина 14 взаимодействуетс тягой 13 и установлена с воэможностью размещения дополнительнойкороткозамкнутой обмотки 8 в максимальном верхнем положении, а клапана 12 - закрытым, причем междудвумя короткозамкнутыми обмотками2 и 8 выполнен упор 15, преимущественно механически соединенный с трубой 3 и снабженный амортизаторами 16, взаимодействующими с короткозамкнутьии обмотками 2 и 8, кроме того, реактор снабжен стяжной шпилькой 17, регулировочньпк.штурвалом 18 и пружиной 19, причем крывка 7 камеры, на продольной оси цилиндра 6, выполнена с отверстием, в котором расположена стяжная шпилька 17, на конце которой, над крьппкой 7, расположена пружина 19 и регулировочный штурвал 18.Устройство работает следующим . образом.Внешняя неподвианая обмотка 1 включается в расеечку линии, питающей потребителя (или группу потребителей).Внормальном режиме обе короткоэамкнутью обмотки 2 и 8 прижаты к упору 5, снабженному амортизаторами 16 (верхняя короткозамкнутая обмотка - под действием собственного веса, а нижняя - возвратной пружиной МВо внутренней полости ферромаг" нитной трубы поддерживается высокое давление воздуха, поскольку клапан 12 закрыт.Ферромагнитная труба 3 влияния . на индуктивное сопротивление не оказывает, поскольку она практически полностью экранирована введенными .внутренними короткозамкнутыми обмоткаьщ. При коротком замыкании под действием электродинамических сил ко-. роткозамкнутые обмотки 2 и 8 вытал- киваются из полости внешней непод" вижиой обмотки 1, их экранирующее влияние резко падает, что способст-. вует многократному увеличению индуктивного сопротивления реактора.Перемещаясь вниз, короткозамкнутая обмотка 8 открывает клапан 12 и в камере пневматического демпфирования через боковые отверстия в верхнем торце трубы создается интенсивное продольное дутье, способствующее форсированному безударно" му торможению короткозамкнутой обмотки 2, которая в это время вместе с поршневым кольцом 5 перемещается вверх. 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Окончательное торможение короткозамкнутой обмотки 2 обеспечивает пружина 19, начальное усилие которой регулируется штурвалом 18. Оптимальное запаздывание открывания клапана 12 по отношению к началу движения короткозамкнутой обмотки 2 можно регулировать, подбирая начальное усилие сжатия возвратной пружины 14.После исчезновения короткого замыкания обе короткозамкнутые обмотки 2 и 8 и клапан 12 автоматически возвращаются в начальное положение (верхняя короткозамкнутая обмотка 2 - под действием собственного веса, нижняя короткозамкнутая обмотка 8 и клапан 12 - под действием возвратной пружины 14).Давление во внутренней полости ферромагнитной трубы 3 восстанавливается накачкой воздуха из магистрали подобно тому, как это выполнено в системе воздухоснабжения воздушных выключателей.Индуктивность реактора в режиме короткого замыкания определяется в основном выбором соответствующих параметров неподвижной внешней обмотки реактора и материала ферромагнитной трубы. В сравнении с прототипом предлагаемый токоограничивающий реактор обладает рядом технико-экономических преимуществ, основными из которых являются повьппение кратности и быстродействия ограничения токов короткого замыкания.Известно, что одной из основных задач в энергетике является создание быстродействующих устройств, способных ограничить ток короткого замыкания. Особенно важной является задача снижения максимального электродинамического и термического воздействий на электрооборудование, определяемых ударным током и его продолжительностью.При коротком замыкании предлагаемый реактор можно представить как реактор с введенным, внутрь ферромагнитным сердечником, что способствует значительному увеличению индуктивности.Быстродействие предлагаемого реактора по сравнению с прототипом вьппе из-за больших усилий, воздейст.1134971 акаэ 10095/43одписиое Мр Фишап ППП. фПатег Уагород ул ктвая, 4 вующих на подвижную обмотку при коротком зайыкании, так как наличиеферромагнитной трубы - сердечникаспособствует более резкому нараста"нию энергии магнитного поля приперемещении подвижной обмотки. Большая кратность изменения индуктивности в реакторе позволяет уменьшить индуктивность в нормаль.ном режиме, т,е, уменьшить потери реактйвной мощности, Это, в свою .очередь, вызывает уменьшение потерь 5 активной мощности в сети эа счетразгрузки поСледней от передачи дополнительной реактйвной мощности идущей на покрытие реактивных потерь в реакторе-прототипе.