Как и для силовых трансформаторов, нельзя дать твердых правил для наиболее выгодного распределения материала и уменьшения потерь. Потери в дугогасящих аппаратах заслуживают внимания только потому, что они требуют устройства для охлаждения. Потери имеют незначительное экономическое значение не только в связи с кратковременным характером работы дугогасящих аппаратов, но и в связи с тем, что потери в катушке уменьшают смещение нейтрали при несимметрии емкостей системы (см. § 4.4.3 гл. 6). Предел этих потерь устанавливается условиями гашения дуги, однако потери в дугогасящем аппарате составляют лишь небольшую часть активной составляющей остаточного тока замыкания на землю (см. § 7 гл. 5) и должны учитываться только для очень высоких напряжений (110 кВ и выше).
Некоторые ограничения возникают потому, что индукция в нормальном рабочем режиме при минимуме витков в цепи должна быть выбрана с учетом вольт-амперной характеристики. Прямая линия, проходящая через начало координат и рабочую точку, должна иметь наклон, составляющий не менее 95% наклона вольт-амперной характеристики вблизи начала координат. С другой стороны, желательно, чтобы при напряжении на нейтрали, превышающем фазное напряжение системы, имело место резкое отклонение вольт-амперной характеристики от прямой линии. На рис. 295 показан ход характеристики действительной катушки. При номинальном напряжении отклонение от линейности составляет 5,5%; при 1,3 номинального напряжения отклонение достигает 27,5%.
Очевидно, что из-за влияния воздушных зазоров кривая намагничивания сердечника значительно отличается от характеристики материала. Поэтому при характеристике, приведенной на рис. 295, нормальная индукция будет значительно выше рабочей индукции силовых трансформаторов. Обычно индукция имеет порядок 15 000—16 000 гс.
Выбор отношения потерь в меди к потерям в стали зависит от взаимного соотношения между количеством меди и стали в конструкции и допустимых повышений температуры [Л. 14].
Одна европейская фирма принимает отношение потерь к меди к потерям в стали примерно 2,5. Однако следует иметь в виду, что должна иметься определенная свобода в выборе этого отношения, которое имеет определенное влияние на характеристики аппарата. Большие потери в меди означают, что аппарат имеет сравнительно небольшой стальной сердечник, большие н. с. и соответственно большие воздушные зазоры. Преобладание потерь в стали связано с низкими н. с. и малыми воздушными зазорами, уменьшенными краевым потоком и потоком в канале между обмоткой и сердечником. В этом случае также сильнее проявляется эффект насыщения.
Выбор потерь имеет значение и с экономической точки зрения, хотя здесь дело обстоит несколько проще, чем в случае силовых трансформаторов, так как отсутствуют потери при постоянной работе под нагрузкой. Таким образом, вопрос сводится к определению первоначальных затрат, которые, естественно, должны быть минимальными.
Стоимость аппарата имеет три составляющие: стоимость сердечника, которая определяется произведением чистого веса WFе и рFе— стоимости единицы веса окончательно обработанных листов сердечника; стоимость обмотки, которая определяется произведением
чистого веса WCu и стоимости рСи, отнесенной к единице веса меди окончательно обработанной обмотки; стоимость бака и масла рt на единицу мощности суммарных потерь. Последняя подсчитывается с помощью весов WFe и WCu и коэффициентов потерь wFe и wСu, отнесенных соответственно к единице веса сердечника и обмотки.
Рис. 306. Дугогасящая катушка 220 кВ; видно устройство для принудительного воздушного охлаждения.
Дугогасящие аппараты, рассчитанные на 10-минутную работу с номинальной мощностью, имеют отношение потерь в меди и стали, отличное от того, которое относится к продолжительной работе с номинальной мощностью. Потери в меди увеличиваются; при этом может быть замечено увеличение, хотя и незначительное, влияния полных потерь катушки на активную составляющую остаточного тока замыкания на землю. Как упомянуто в § 1.2 настоящей главы, для увеличения номинальной мощности может быть применено дополнительное принудительное воздушное охлаждение. На рис. 306 показано такое устройство, установленное на дугогасящей катушке мощностью 12 700 кВА на напряжение 220 кВ.
Дугогасящие катушки, рассчитанные на длительную работу с номинальной мощностью, имеют суммарные потери, не превышающие 2% при мощностях выше 200 кВА, которые доходят до величины менее 1 % для номинальных мощностей, превышающих 2 000 кВА.
Потери, обусловленные краевым и радиальным потоками рассеяния, зависят от конструкции аппарата; их следует учитывать при расчете охлаждения бака реактора.
