Токоограничивающий реактор

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

О%И ЛЯПЫ

РЕСПУБЛИН

0Ю 01) 4 (51) Н 01 F 29/12, 27/30, Н 02 Н 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ всюсенщрд

13 "" " "0- е 1

ТЕХННЧ26кля 1 t

ЮН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPblTHA

:(21) 3631808/24-07 (22) 02.08.83 (46) 15.01.85. Бюл. Ф 2 (72) P.Н. Гобрей, А.Ф. Коломейцев, В.И. Ирыхин, Д.А. Сергеев и Г.В. Шинкаренко (71) Ордена Ленина производственное энергетическое объединение "Донбассэнерго" (53) 621 316.935.1(088 ° 8) (56) 1. Патент франции Ф 1.449.037, кл. Н 02 Н, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

У 951547, кл. Н 01 F 29/12, 1980. (54) (57) 1. ТОКООГРАНИЧИВАЮЩИЙ

РЕАКТОР, содержащий две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, размещенную на направляющей в верхней части внешней обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки, и демпфирующнй механизм, отличающийся тем, что, с целью повьппения 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 шийся тем, что, с целью повышения надежности работы путем обеспечения безударного торможения короткоэамкнутой обмотки, расположенной в верхней части внешней обмотки, реактор снабжен поршневым кольцом и камерой пневматического демпфирования, выполненной в виде цилиндра с крышкой, размещенной на 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 внутреннего диаметра цилиндра камеры пневматического демпфирования.

3. Реактор по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся 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 до113497 t

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 шийся 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 f1) .

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 токоограничивающий 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 f2) . смягчения ударного воздействия на камеру 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 стяжная шпилька, на конце которой, над крышкой, расположена пружина и регулиро- вочный штурвал.

Недостатками данного реактора являются пониженные быстродействие и эффективность, обусловленные пониженной кратностью ограничения тока короткого замыкания нз-за больmoro падения напряжения в нормальном режиме работы реактора ввиду достаточно большого первоначального расстояния между центрами концентрических обмоток, а также пониженная надежность работы из-за больших ударных нагрузок в режиме торможения, приходящихся на короткозамкнутую обмотку, и повьппенные габариты реактора.

Цель изобретения — повышение быстродействия и эффективности путем увеличения кратности ограничения тока короткого замыкания, повьппение надежности работы и уменьшение габаритов реактора.

Поставленная цель достигается там, что в токоограничивающем реак торе, содержащем две вертикальные концентрические обмотки, внешнюю многовитковую и внутреннюю короткозамкнутую, размещенную на направляющей в верхней части внешней обмотки и выполненную с возможностью 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 центрирующи1134971 4 ми распорками, размещенными соосно продольной оси обмотки, с sasoрами между распорками и направляющей реактора.

Реактор снабжен поршневым кольцом и камерой пневматического демпфирования, выполненной 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 внутреннего диаметра цилиндра камеры пневматического демпфированияе

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, образ1пощими 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 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 трубой и размещен между двумя внутренними короткозамкнутыми обмотками.

Реактор снабжен стяжкой шпилькой, регулировочным штурвалом и пружиной, причем крьппка камеры, на .продольной оси цилиндра, выполнена с отверстием, в котором расположена стяжная шпилька, на конце которой, над крышкой, расположена пружина и 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 в верхней части внешней обмотки и выполненную с возможностью аксиального перемещения относительно внешней обмотки l 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 короткоэамкнутая 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 крышкой 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 демпфировайия.

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 воэдухопроводом 9 высокого давления, а внутренняя полость трубы 3 снабжена двумя перегородками, верхf0!

25

35 духа 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

45 крышкой 7 камеры пневматического демпфирования и верхней перегород-. кой 10 выполнен с боковыми отверстиями. Тяга 13 механически соединена с клапаном 12 и дополнительной короткоэамкнутой обмоткой 8, возвратная пружина 14 взаимодействует с тягой 13 и установлена с воэможностью размещения дополнительной короткозамкнутой обмотки 8 в максимальном верхнем положении, а клапана 12. — закрытым, причем между

55 ней 10 и нижней 11, образующими

40 замкнутую полость для. сжатого воз1134971 двумя короткозамкнутыми обмотками

2 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 шпипькой 17, регулировочньпк.штурвалом t8 и пружиной 19, причем крышка 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 неподвижная обмотка 1 включается в расеечку линии, питающей потребителя (или группу потребителей)В нормальном 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 14}.

Во 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 обмотками.

При коротком замыкании под действием электродинамнческих сил ко- . роткозамкнутые обмотки 2 и 8 вытал- киваются из полости внешней неподвижной обмотки 1, их экранирующее влияние резко падает, что способст-. вует многократному увеличению индуктивного сопротивления реактора.

Перемещаясь вниз, короткозамкнутая обмотка 8 открывает клапан t2 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.

1О

3S

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 ферро магнитной 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, воздейст1134971

ВНИЗШК

Тираж 679

Заказ 10095/43

Подписное вующих на подвижную обмотку при коротком замыкании, так как наличие ферромагнитной трубы — сердечника способетвует более резкому нарастанию энергии магнитного поля при перемещении подвижной обмотки.

Большая кратность изменения индуктивности в реакторе позволяет уменьшить индуктивность в нормальном режиме, т.е. уменьшить потери реактйвной мощности. Это, в свою .очередь, вызывает уменьшение потерь

5 активной мощности в сети за счет разгрузки поСледней от передачи дополнительной реактйвной мощности,, идущей на покрытие реактивных потерь в реакторе-прототипе.

Филиал ППП. "Патент"

r. Ужгород. ул. Проектная, 4