Токоограничивающий реактор — это электрический аппарат, предназначенный для ограничения ударного тока КЗ, а также для поддержания напряжения на шинах ПС при повреждении за реактором.

Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В нормальном режиме на реакторе падение напряжения составляет порядка 3–4 %, что вполне допустимо. В случае КЗ большая часть падения напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока КЗ i_m рассчитывается по следующей формуле:

i_m = 2,54 / (100/Ар %), (5.3)

где I_н — номинальный ток сети;

Х_р — реактивное сопротивление реактора.

Из формулы (5.3) видно, что чем выше реактивное сопротивление, тем меньше значение максимального ударного тока в сети.

При больших токах у катушек со стальными сердечниками происходит насыщение сердечника, что резко снижает реактивность, и, как следствие, реактор теряет свои токоограничивающие свойства. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников, несмотря на то что при этом для поддержания такого же значения индуктивности (реактивность прямо пропорциональна индуктивному сопротивлению катушки) их приходится делать больших размеров и массы.

Различают бетонные и масляные реакторы.

Бетонные реакторы, как правило, внутренней установки используются на напряжениях до 35 кВ. Бетонный реактор представляет собой концентрически расположенные витки изолированного многожильного провода, залитого в радиально расположенные бетонные колонки. Бетон выпускается с высокими механическими свойствами. Все металлические детали реактора изготавливаются из немагнитных материалов. В случае больших токов применяют искусственное охлаждение. Фазные катушки располагают так, чтобы при собранном реакторе поля катушек были расположены встречно, что необходимо для преодоления продольных динамических усилий при КЗ.

Масляные реакторы применяются в сетях напряжением выше 35 кВ. Масляный реактор состоит из обмоток медных проводников, изолированных кабельной бумагой, которые укладываются на изоляционные цилиндры и заливаются маслом. Масло служит одновременно и изолирующей, и охлаждающей средой. Для снижения нагрева стенок бака от переменного поля катушек реактора применяют электромагнитные экраны или магнитные шунты.

Электромагнитный экран — это расположенные концентрично относительно обмотки реактора короткозамкнутые медные или алюминиевые витки вокруг стенок бака. Экранирование происходит за счет того, что в этих витках возникает встречное электромагнитное поле, которое компенсирует основное поле.

Магнитный шунт — это пакеты листовой стали, расположенные внутри бака около стенок, которые создают искусственный магнитопровод с магнитным сопротивлением, меньшим сопротивления стенок бака, что заставляет основной магнитный поток реактора замыкаться по нему, а не через стенки бака.

Для предотвращения взрывов, связанных с перегревом масла в баке, все реакторы на напряжение 500 кВ и выше в соответствии с действующими ПУЭ должны быть оборудованы газовой защитой.

При периодических осмотрах, а также при осмотрах после КЗ проверяют отсутствие повреждений обмоток и токопроводящих шин, бетонных стоек, витковой и фарфоровой изоляции. Особое внимание обращается на качество соединений контактных пластин с обмотками, на отсутствие нагрева в местах присоединения шин к реактору.

Периодически проверяется исправность вентиляции помещений, поскольку реакторы внутренней установки изготовляются для работы в сухих, хорошо вентилируемых помещениях. Недостаточная по объему или неправильно направленная вентиляция может привести к перегреву окружающего воздуха и обмотки реактора.

Опасность для бетонных стоек реактора представляет влага, которую бетон быстро впитывает, в результате чего его сопротивление снижается в 2–3 раза. В нормальных условиях работы такое снижение сопротивления для реактора не опасно, но при КЗ по отсыревшему бетону произойдет перекрытие между витками, поскольку на реакторе в это время будет большое падение напряжения с последующим возможным перекрытием реактора.

Сопротивление изоляции обмоток реактора относительно шпилек или верхних фланцев опорных изоляторов должно быть не менее 1 Мом; его проверяют мегаомметром 1000–2500 В.

Опорные изоляторы испытывают повышенным напряжением промышленной частоты.

Все испытания проводят одновременно с ремонтом оборудования присоединения.

В аварийных режимах бетонные реакторы могут допускать следующие кратковременные перегрузки: