Reactor limitador de corriente

Un reactor limitador de corriente  es un aparato eléctrico diseñado para limitar la sobrecorriente de un cortocircuito . Se conecta en serie al circuito de corriente a limitar, y funciona como una resistencia adicional inductiva (reactiva), que reduce la corriente y mantiene la tensión en la red durante un cortocircuito, lo que aumenta la estabilidad de los generadores y del sistema. como un todo.

Aplicación

En caso de cortocircuito, la corriente en el circuito aumenta significativamente en comparación con la corriente de modo normal. En las redes de alta tensión, las corrientes de cortocircuito pueden alcanzar valores tales que no es posible seleccionar instalaciones que puedan soportar las fuerzas electrodinámicas derivadas del flujo de estas corrientes. Para limitar la corriente de cortocircuito, se utilizan reactores limitadores de corriente que, cuando se cortocircuitan. también mantener una tensión suficientemente alta en los embarrados de potencia (debido a una mayor caída en el propio reactor), que es necesaria para el funcionamiento normal de otras cargas.

Dispositivo y principio de funcionamiento

Un reactor es una bobina con una reactancia inductiva constante , conectada en serie en un circuito. En la mayoría de los diseños, los reactores limitadores de corriente no tienen núcleos ferromagnéticos. En modo normal, se observa una caída de voltaje del orden de 3-4% en el reactor, que es bastante aceptable. En caso de cortocircuito, la mayor parte del voltaje está en el reactor. El valor de la corriente máxima de cortocircuito de sobretensión se calcula mediante la fórmula:

donde I H  es la corriente nominal de la red, Xp  es la reactancia del reactor.

En consecuencia, cuanto mayor sea la reactancia, menor será el valor de la corriente transitoria máxima en la red.

La reactividad es directamente proporcional a la reactancia inductiva de la bobina. A altas corrientes, las bobinas con núcleos de acero saturan el núcleo, lo que reduce drásticamente la reactividad y, como resultado, el reactor pierde sus propiedades limitadoras de corriente. Por esta razón, los reactores se fabrican sin núcleos de acero, a pesar de que, al mismo tiempo, para mantener el mismo valor de inductancia , deben ser de gran tamaño y masa. Si hay dispositivos de transmisión de datos que utilizan tecnología PLC en la línea de alimentación de 0,4-110 kV, entonces el reactor amortiguará estas frecuencias. .

Tipos de reactores limitadores de corriente

Los reactores limitadores de corriente se dividen en:

Reactores de hormigón

Son muy utilizados en instalaciones interiores para tensiones de red de hasta 35 kV inclusive. El reactor de hormigón consiste en bobinas de alambre trenzado aislado ubicadas concéntricamente, vertidas en columnas de hormigón dispuestas radialmente. En caso de cortocircuitos, los devanados y las piezas experimentan importantes esfuerzos mecánicos debido a las fuerzas electrodinámicas, por lo que en su fabricación se utiliza hormigón de alta resistencia. Todas las partes metálicas del reactor están hechas de materiales no magnéticos . En el caso de corrientes altas, se utiliza refrigeración artificial.

Las bobinas de fase del reactor están dispuestas de manera que cuando se ensambla el reactor, los campos de las bobinas son opuestos, lo que es necesario para vencer las fuerzas dinámicas longitudinales durante un cortocircuito. Los reactores de hormigón pueden funcionar tanto con refrigeración por aire natural como forzada (para grandes potencias nominales), las denominadas. "explosión" (la letra "D" se agrega en la marca).

A partir de 2014, los reactores de hormigón se consideran obsoletos y están siendo reemplazados por reactores secos.

Reactores de petróleo

Se utilizan en redes con tensiones superiores a 35 kV. El reactor de aceite consta de bobinados de conductores de cobre aislados con papel de cable, que se colocan en cilindros aislantes y se llenan de aceite u otro dieléctrico eléctrico. El líquido sirve como medio aislante y refrigerante. Para reducir el calentamiento de las paredes del tanque por el campo alterno de las bobinas del reactor, se utilizan pantallas electromagnéticas y derivaciones magnéticas .

El escudo electromagnético consiste en bobinas de cobre o aluminio cortocircuitadas dispuestas concéntricamente con respecto al devanado del reactor alrededor de las paredes del tanque. El blindaje se produce debido al hecho de que en estos giros se induce un campo electromagnético, dirigido en sentido contrario y compensando el campo principal.

Un shunt magnético es un paquete de lámina de acero ubicado dentro del tanque cerca de las paredes, que crea un circuito magnético artificial con una resistencia magnética menor que la de las paredes del tanque, lo que hace que el flujo magnético principal del reactor se cierre a lo largo de él, y no a través de las paredes del tanque.

Para evitar explosiones asociadas al sobrecalentamiento del aceite en el tanque, según el PUE, todos los reactores con una tensión de 500 kV y superior deben estar equipados con protección de gas .

Reactores secos

Los reactores secos son una nueva dirección en el diseño de reactores limitadores de corriente y se utilizan en redes con una tensión nominal de hasta 220 kV. En una de las variantes del diseño del reactor seco, los devanados se realizan en forma de cables (generalmente de sección rectangular para reducir dimensiones, aumentar la resistencia mecánica y la vida útil) con aislamiento de organosilicio, enrollados en un marco dieléctrico. En otro diseño de reactores, el cable del devanado se aísla con una película de poliamida, y luego con dos capas de hilos de vidrio con encolado e impregnación con barniz de silicona y posterior horneado, que corresponde a la clase de resistencia al calor H (temperatura de funcionamiento hasta 180 ° C); presionar y enrasar los devanados con vendajes los hace resistentes a la tensión mecánica durante la corriente de choque.

Reactores blindados

A pesar de la tendencia a fabricar reactores limitadores de corriente sin un circuito magnético ferromagnético (debido al peligro de saturación del sistema magnético con corriente de cortocircuito y, como resultado, una fuerte caída en las propiedades limitadoras de corriente), las empresas fabrican reactores con núcleos blindados de acero eléctrico. La ventaja de este tipo de reactores limitadores de corriente son los parámetros de peso y tamaño más bajos y el costo (debido a una disminución en la proporción de metales no ferrosos en el diseño). Desventaja: la posibilidad de pérdida de las propiedades limitadoras de la corriente con sobrecorrientes superiores a la nominal para un reactor dado, lo que a su vez requiere un cálculo cuidadoso de las corrientes de cortocircuito. en la red y eligiendo un reactor blindado de tal manera que en cualquier modo de la red, la corriente de cortocircuito de choque no superó el valor nominal.

Reactores gemelos

Los reactores duales se utilizan para reducir la caída de voltaje en modo normal, para lo cual cada fase consta de dos devanados con una fuerte conexión magnética, encendidos en direcciones opuestas, cada uno de los cuales está conectado aproximadamente a la misma carga, como resultado de lo cual el la inductancia disminuye (depende del campo diferencial magnético residual). en cortocircuito en el circuito de uno de los devanados, el campo aumenta bruscamente, la inductancia aumenta y ocurre el proceso de limitación de corriente.

Reactores interseccionales y de alimentación

Los reactores de sección transversal se encienden entre secciones para limitar las corrientes y mantener el voltaje en una de las secciones, en caso de cortocircuito. en otra sección. El alimentador y los alimentadores de grupo se instalan en los alimentadores de salida (los alimentadores de grupo son comunes para varios alimentadores).

Literatura