Токоограничивающий реактор Советский патент 1985 года по МПК H01F29/12 H01F27/30 H02H9/02 

полнительной короткозаьоснутой обмоткой, причем верхний торец трубы между крышкой камеры пневматического демпфирования и верхней перегородкой выполнен с боковыми отверстиями, а упор с амортизаторами механически соединен с трубой и размещен между двумя внутренними короткозамкнутыми обмотками. 4. Реактор по пп. 1 и 3, о тличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем

смягчения ударного воздействия на камеру пневматического демпфирования и обеспечения полного торможения короткозамкнутой обмотки, реактор снабжен стяжной шпилькой, регулировочным штурвалом и пружиной, причем крышка камеры, на продольной .оси цилиндра, выполнена с отверстием, в котором расположена стяжная шпилька, на конце которой, над крьш1кой, расположена пружина и регулировочный штурвал.

1. ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ РЕАКТОР, содержащий две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, размещенную на направ ляющей в верхней части внешней обмотки и вьшолненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирующий механизм, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия и эффективности путем увеличения кратности ограничения тока короткого замыкания, направляющая реактора вьшолнена -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 обкотки, с зазорами между распорками и направляющей реактора. 2. Реактор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения безударного торможения короткозамкнутой обмотки, расположенной в верхней части внешней обмотки, реактор снабжен поршневым кольцом и камерой пневматического демпфирования, выполненной в виде Щ1линдра с крышкой, размещенной на верхнем торце трубы, причем ка. мера расположена соосно с трубой, а кромки цилиндра обращены вниз, к обмотках, на расстоянии, не меньшем высоты короткозамкнутой обмот. ки, на верхнем торце которой закреплено поршневое кольцо с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндра камеры пневмати(Л ческого демп4 1рования. 3. Реактор по пп. 1 и 2, о т л ичающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов реактора .путем уменьшения длины цилиндра камеры пневматического демпфирования, реактор снабжен дополнительной внут00 4 СО ренней короткозамкнутой обмоткой, размещенной на направляющей, в нижней части внешней обмотки, и расположенной соосно с двумя остальны ч1 ми 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 самоуплотняюпщмся нормально закрытым клапаном на верхней перегородке, тягой и возвратной пружиной, механически соединенными друг с другом и с до

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в качестве устройства для ограничения токов короткого заьа 1каяия. Известна конструкция токоограничивающего реактора, содержащая две концентрические обмотки, включенные последовательно-встречно, одна из которых, преимущественно внутренняя выполнена с вовможность продольного перемещения вдоль оси обмоток и буферно-противоударные механизмы, размещенные у одного из торцов внутренней обмотки на некотором расстоянии от последней l Недостатками этой конструкции являются пониженная надежность, обусловленная наличием электрического 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 предпагаемому по технической сущности и дости гаемому результату является токоограничивающий реактор, содержащий две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, размещенную на направляющей в верхней части обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирующий механизм zj . Недостатками данного реактора являются пониженные быстродействие и эффективность, обусловленные пониженной кратностью ограничения тока короткого заьшкания из-за большого падения напряжения в нормальном режиме работы реактора ввиду достаточно большого первоначально- . го расстояния между центрами концентрических обмоток, а также пониженная надежность работы из-за больших ударных нагрузок в режиме торможения, приходящихся на короткозамкнутую обмотку, и повьшгенные габариты реактора. Цель изобретения - повышение быстродействия и эффективности путем увеличения кратности ограничения тока короткого замыкания, повьш1ение надежности работы и уменьшение габаритов реактора. Поставленная цель достигается ТЕМ, что в токоограничивающем реакторе, содержащем две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, размещенную на направляющей в верхней части внешней обмотки и вьтолненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирукяций механизм, направляющая реактора вьтолнена в виде ферромагнитного сердечника, преимущественно в виде отрезка трубы, расположенной соосно внутри обмоток, причем короткозамкнутая обмотка снабжена по внутреннему периметру центрирукнци31

ми pacnopKJaMH, размещенными соосно продольной оси обмотки, с зазорами между распорками и направляющей реактора.

Реактор снабжен поршневым кольцо и камерой пневматического демпфирования, вьтолненной в виде цилиндра с крышкой, размещенной на верхнем торце трубы, причем камера расположена соосно с трубой, а кромки цилиндра обращены вниз, к обмоткам, на расстоянии, не меньшем высоты короткозамкнутой обмотки, на верхнем торце которой закреплено поршневое кольцо с наружным диаметром, меньшим внутренне1 о диаметра цилиндра камеры пневматического демпфирования.

Реактор снабжен дополнительной внутренней короткозамкнутой обмоткой, размещенной на направляющей, в нижней чаЬти внешней обмотки, и расположенной соосно с двумя остальными обмотками и воздухопроводом высокого давления, внутренняя полость трубы снабжена двумя перегородками, верхней и нижней, образую- 1ЦИМИ замкнутую полость для сжатого воздуха высокого давления, к которой присоединен упомянутый воздухопровод, упором с амортизаторами и самоуплотняющимся нормально закрытьв4 клапаном на верхней перегородке, тягой и возвратной пружиной, механически соединенными друг с другом и с дополнительной короткозамкнутой обмоткой, причем верхний то- рец трубы между крьш1кой камеры пневматического демпфирования и верхней перегородкой вьтолнен с боковыми отверстиями, а упор с амортизаторами механически соединен с трубо и размещен между двумя внутренними короткозамкнутыми обмотками.

Реактор снабжен стяжной шпилькой регулировочным штурвалом и пружиной, причем крьшпса камеры, на продольной оси цилиндра,выполнена с отверстием, в котором расположена стяжная шпилька, на конце которой, над крышкой, расположена пружина и регулировочньш штурвал.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Токоограничивающий реактор содержит две вертикальные концентри-. ческие обмотки, внешнюю многовитковую 1 и внутреннюю короткозэмкнутую

714

2,размещенную на направляющей IBверхней части внешней обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней

обмотки 1, и демпфирующий механизм. Направляющая реактора выполнена в виде ферромагнитного сердечника, пре имущественно в виде отрезка трубы

3,расположенной соосно внутри обмоток 1 и 2, причем короткозамкнутая обмотка 2 снабжена по внутреннему периметру центрирующими распорками 4, размещенными соосно продольной оси обмотки, с зазорами между

распорками 4 и направляющей реактора. Реактор снабжен поршневым кольцом 5 и камерой пневматического демпфирования, выполненной в виде цилиндра 6 с крьш1кой 7, размещенной

на верхнем торце трубы 3, причем камера расположена соосно с трубой 3, а кромки цилиндра 6 обращены вниз, к обмоткам 1 и 2, на расстоянии , не меньшем высоты короткозамкнутой обмотки 2, на верхнем торце которой закреплено поршневое кольцо 5 с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра цилиндра 6 камеры пневматического демпфирования.

Реактор снабжен также дополнительной внутренней короткозамкнутой обмоткой 8, размещенной на направляющей, в нижней части внешней обмотки 1, и расположенной соосно

с двумя остальными обмотками 1 и 2 и воздухопроводом 9 высокого давления , а внутренняя полость трубы 3 снабжена двумя перегородками, верхней 10 и нижней 11, образующими

замкнутую полость для- сжатого воздуха высокого давления, к которой присоединен упомянутый воздухопровод 9, самоуплотняющимся клапаном 12 на верхней перегородке 10, тягой

13 и возвратной пружиной 14, причем верхний торец трубы 3 между крышкой 7 камеры пневматического демпфирования и верхней перегород-кон 10 выполнен с боковыми отверстиями. Тяга 13 механически соединена с клапаном 12 и дополнительной короткозамкнутой обмоткой 8, возвратная пружина 14 взаимодействует с тягой 3 и установлена с возможностью размещения дополнительной короткозамкнутой обмотки 8 в максимальном верхнем положении, а клапана 12 - закрытым, причем между

двумя короткозамкнутыми обмотками 2 и 8 выполнен упор 15, преимущественно механически соединенный с трубой 3 и снабженный амортизаторами 16, взаимодействующими с короткоэамкнутыми обмотками 2 и 8, кроме того, реактор снабжен стяжной шпилькой 17, регулировочным штурвалом 18 и пружиной 19, причем крышка 7 камеры, на продольной оси цилицдра 6, выполнена с отверстием, в котором расположена стяжная шпилька 17, на конце которой, над крышкой 7, расположена пружина 19 и регулировочный штурвал 18.

Устройство работает следующим образом.

Внешняя неподвижная обмотка 1 включается в рассечку линии, питающей потребителя (или группу потребителей) .

В нормальном режиме обе короткозамкнутые обметки 2 и 8 прижаты к упору 15, снабженному амортизаторами 16 (верхняя короткозамкнутая обмотка - под действием собственного веса, а нижняя - возвратной пружиной 14Х

Во внутренней полости ферромаг нитной трубы поддерживается высокое давление воздуха, поскольку клапан 12 закрыт.

Ферромагнитная труба 3 влияния . на индуктивное сопротивле1ше не оказывает, поскольку она практически полностью экранирована введенными внутренними короткозамкнутыми обмоK&VK.

При коротком замыкании под действием электродинамических сил короткозамкнутые обмотки 2 и 8 выталкиваются из полости внешней неподвижной обмотки 1, их экранирующее влияние резко падает, что способствует 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 безударному торможению короткозамкнутой обмотки 2, которая в это время вместе с поршневым кольцом 5 перемещается вверх.

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

5 (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 повьшение 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 являетj ся задача снижения максимального электродинамического и тёрмического 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 вьш1е из-за больших усилий, воздействующих на подвижную обмотку при коротком заьй кании, так как наличие ферромагнитной трубы - сердечника способстйует более резкому нараста нию энергии магнитного поля при перемещении подвижной обмотки.

Большая кратность изменения индуктивности в реакторе позволяет

18

Щ П .

уменьшить индуктивность в нормальном режиме, т.е. у1мёяьШ1ть потери реактивной мощности. ЭптЬ, в свою .очередь, ёызйаваёт уменьшение потерь активной в сети за счет разгрузки последней от передачи дополнительной реактивной мощности, идущей на покрытие реактивных потерь в реакторе-прототипе.