Возрастающее потребление электроэнергии в мегаполисах сопровождается увеличением мощности распределенной генерации. Неизбежным следствием такого развития является рост токов короткого замыкания (КЗ), сопровождающийся увеличением электродинамических и тепловых воздействий на электрооборудование.
Максимальный уровень токов КЗ является критическим параметром, ограничивающим развитие электрических систем мегаполисов. Величина максимального тока КЗ – это технико-экономический параметр, определяющий целесообразность ограничения тока КЗ или замену электрооборудования, способного выдержать увеличенные значения токов КЗ [1].
Ограничение токов КЗ достигается:
• раздельной работой трансформаторов и питающих линий, применением трансформаторов с расщепленной обмоткой;
• включением в сеть токоограничивающих реакторов.
Однако все эти решения приводят к увеличению потерь мощности и напряжения в электрической системе, так как ограничение тока КЗ достигается за счет увеличения индуктивного сопротивления сети.
Появление новых технологий и материалов в производстве магнитопроводов дают возможность создать токоограничивающий реактор, обладающий следующими свойствами: ограничение ударного и установившегося токов КЗ до заданного уровня; автоматическое срабатывание и восстановление после устранения тока КЗ; оказывание минимального влияния на нормальный режим работы электрической сети, прежде всего на уровень напряжений [2].
Токоограничивающий реактор (рис. 1) работает следующим образом. При незамкнутой обмотке wК магнитные потоки Ф1 и Ф2 катушек w1 и w2 представляют собой потоки рассеивания, замыкающиеся через воздушный промежуток окна магнитопровода. В этом режиме сопротивление последовательно соединенных обмоток минимально, так как определяется только индуктивностью рассеивания обмоток. При возрастании тока увеличивается падение напряжения на обмотках w1 и w2, в результате чего возрастает напряжение первичной обмотки реактора, что приводит к отпиранию тиристоров VD1 и VD2, закорачивающих обмотку Wk.