Пример расчета и установки реактора

Исходные данные:

U_НОМ = 10 кВ

I_НОМ = 600 А

Х_Р = 3%

f = 50 Гц

Время протекания тока термической стойкости t _T = 2c

Материал провода – Медь

Реактор бетонный.

1. Определяем сечение кабеля

где J _ном – экономическая плотность тока, принимает J _ном = 2,2.

Для реакторов с воздушным охлаждением:

На токи до 100 А с дисковой обмоткой – 1,2 - 1,8, на токи от 150 – 3000 А с кабельной обмоткой – 2 - 2,7.

С масляным охлаждением – 3 - 3,5.

Выбираем из таблицы 3 обмотку реактора:

Таблица 3. Параметры обмотки реактор

I _ном.р.,А 150 200 300 400 500 600 700 1000 1500

S, мм² 70 95 120 185 1х210 2х120 2х150 3х135 4х150

2х120 2х135 3х185 3х150 4х175

2х150

Выбираем двойной кабель сечением 2х135 м²

2. Проверяем реактор на термическую стойкость

где 11000 – для медной обмотки.

По термической стойкости реактор соответствует.

3. Определяем индуктивность реактора:

4. Определяем размеры реактора (рис. 1).

4.1. Высота реактора:

h = (r - 1)^. C = (12 - 1)^.4,5 = 49,5 см

где r – число рядов, r = 8 ÷ 20 (для практических задач), r = 12.

С – расстояние между рядами, С = 4,5 см (для российских реакторов).

H h

Рисунок 1. Параметры реактора

4.2. Толщина реактора:

b = (k - 1) · a = (6 - 1) · 3,5 = 17,5см

где k – число витков в ряду, k = 5 ÷ 10 (для практических задач) k =6,

а – расстояние между витками в ряду, а = 3,5см (для российских реак-торов).

4.3. Диаметр реактора:

По диаграмме на рисунке 2, зная m²L, k и r определяем средний диаметр D = 0,86 м,

m²· L = 2^2.0,92 = 3,68,

где m – число параллельных ветвей, m=2

5. Проверяем соответствие фактической индуктивности расчетной:

Lф = W^2.D^.Ф = 36^2.6 ^.7,8^.10^-6 = 0,87 мГн

где W – число витков

Ф – функция формы, определяется по кривым рис.11.8. [6], для чего определяется:

Рисунок 2. Диаграмма для определения диаметра реактора

ρ =

Ф = 7,8

L ф < L p

L p = 100%

L ф = 94,56%

Δ = L p - L ф = 5,44% ≈ 5%, что допустимо, т.к. Δ = ± 5%

6. Проверяем выбранную форму обмотки на избыток меди.

По кривым на рисунке 3 значения q = 0,203 и α = 0,576 определяем перерасход меди k _м = 102%,

Т.к. k _м < 105%, считаем, что избытка меди нет.

Рисунок 3. Диаграммы для определения расхода меди на реактор

7. Определяем потери мощности в одной фазе реактора:

P = I ²_ном ^. R ^. k _доб= 600^2. 0,0008 ^. 1,12 = 3225,6 Вт = 3,23 кВт,

где R – сопротивление реактора при постоянном токе.

ρ₇₅ – удельное сопротивление меди при t⁰ = 75⁰C

К _о – по таблице 11.1 [6].

К_q = (1,15÷1,5)^.10^-2.S = 1,3^.10^-2.135 = 1,75

K_p = 1 (для меди)

К_р = 0,37 (для алюминия)

8. Определяем потери мощности в арматуре изоляторов:

P _изол = N · P _изол = 12 · 15 = 180 Вт = 0,18 кВт,

где N – число изоляторов, равное числу колонн, принимаем равным12, P _изол – потери на одном изоляторе, в среднем на один изолятор приходится 1,5 Вт.

9. Определяем диэлектрические потери в бетоне, которые составляют 10% потерь в обмотке

Р _б = 10 ^.3225,6/100 = 322,56 Вт = 0,32 кВт

10. Определяем суммарные потери:

∑ Р = Р + Р _изол+ Р _б= 3,23 + 0,18 + 0,32 = 3,73 кВт

11. Определение направ обмоток верхнего реактора при вертикаль-ной установки реакторов.

Q _ном = Q _о + 100^. k _τ · = 40 + 100^.0,9 ^.(600/2^.424)²= 84,5⁰С,

где k_τ = (0,57 ^. D ₁)/(D ₁ – 2,1 N) = (0,57^.68,5)/(68,5-2,1^.12) = 39/43,3 = 0,9,

D ₁ = D – b = 86 – 17,5 = 68,5 см,

где С н – по таблице 11.2 [6], С н = 426, Q ₀ = 40⁰C.

12. Определяем максимальное усилие притяжения, действующее на изоляторы верхней фазы. Обмотка средней фазы «вывернута». Для упрощения расчета третью фазу не учитываем.

P _пр = · (I _уд W)²Ψ = · (51^.36)^2.0,105 = 265758 Н