Funkcije i klasifikacije reaktora

Reaktor se također naziva induktor. Kada je vodič pod naponom, on stvara magnetsko polje unutar određenog prostora koji zauzima. Stoga svi-električni vodiči kojima teče struja pokazuju opća induktivna svojstva. Međutim, dugi ravni vodič pod naponom ima mali induktivitet i proizvodi slabo magnetsko polje. U praksi se reaktori izrađuju namotavanjem žica u solenoid, poznat kao reaktor sa zračnom-jezgrom; ponekad se željezna jezgra umetne u solenoid kako bi se povećala induktivnost, tvoreći reaktor sa željeznom-jezgrom.

 

Funkcije reaktora

1. S povećanjem kapaciteta električne mreže, nazivni kapacitet kratkog-spoja sustava brzo raste. Na primjer, na strani niskog{4}}napona od 35kV trafostanice od 500kV, maksimalna efektivna vrijednost struje tro-simetričnog kratkog-spoja približava se 50kA. Kako bi se ograničila struja-kratkog spoja u dalekovodima i zaštitila energetska oprema, moraju se ugraditi prigušnice. Reaktori smanjuju struju kratkog{12}}spoja i održavaju napon sustava stabilnim tijekom kratkih spojeva.

2. Instaliranje prigušnog reaktora (serijski reaktor) u krugu kondenzatora potiskuje udarnu struju kada je krug kondenzatora pod naponom. Također tvori harmonijski krug s kondenzatorskom baterijom za filtriranje raznih harmonika.

⑴. Na primjer, u kondenzatorskom krugu uređaja za kompenzaciju jalove snage od 35 kV na trafostanici od 500 kV, potrebni su prigušni reaktori za ograničavanje preklopne udarne struje kondenzatora i potiskivanje harmonika sustava. Za potiskivanje 3. harmonika koristi se vanjski prigušni reaktor s jednom{10}}faznom vanjskom prigušivanjem s nazivnim naponom od 35 kV, nazivnim induktivitetom od 26,2 mH i nazivnom strujom od 350 A, sa suhim{8}}tipom zraka-jezgre, koji tvori rezonantni (filtarski) krug 3. harmonika s kondenzatorom od 2,52 Mvar.

⑵. Slično, za potiskivanje 5. i viših harmonika, jednofazni vanjski prigušni reaktor od 35 kV, 9,2 mH, 382 A formira rezonantni krug za 5. i više harmonike s kondenzatorom od 2,52 Mvar. Imajte na umu da su uporaba i tehničke specifikacije prigušnih reaktora navedene u nacionalnoj normi GB 10229-88 Reaktori i međunarodnoj normi IEC 289-88.

 

Uloga reaktora u uređajima za kompenzaciju jalove snage

Razvoj elektroenergetskih sustava od 500 kV, elektrificiranih željeznica i velikih baza željeza i čelika zahtijeva ugradnjuStatički promjenjivi kompenzatori (SVC) u glavnim trafostanicama.

SVC brzo reagiraju na promjene opterećenja (tipično vrijeme odziva 0,02–0,04 s) i pružaju glatku regulaciju jalove snage i napona. Oni stabiliziraju napon mreže, učinkovito kompenziraju faktor jalove snage sustava, potiskuju fluktuacije napona, održavaju tro-faznu ravnotežu i prigušuju pod-sinkrone oscilacije.

SVC instalirani na čvorištima mreže također smanjuju prolazne prenapone. Glavne električne mreže stoga zahtijevaju velike i-trafostanice za instaliranje reaktora za lokalnu kapacitivnu kompenzaciju jalove snage i balansiranje kako bi se osigurao siguran rad.

Reaktori su ključne komponente opreme za kompenzaciju jalove snage. Shunt reaktori pružaju induktivnu reaktanciju za apsorbiranje viška kapacitivne reaktivne snage, što je bitno tijekom niskog prijenosa u ranoj fazi i kasnonoćnih laganih opterećenja.

U tim je slučajevima reaktivni gubitak dalekovoda nizak; zbog učinka kapacitivnosti, generirana jalova snaga premašuje potrošenu jalovu snagu, ostavljajući višak kapacitivne jalove snage. Shunt reaktori moraju apsorbirati ovaj višak kako bi održali reaktivnu ravnotežu i razine napona; inače prenapon ugrožava sigurnost sustava.

Kako bi se smanjio broj tiristora i uštedjelo SVC ulaganje, postoji trend maksimiziranjaKondenzator s tiristorskom sklopkom (TSC)i kapacitet tiristorski kontroliranog reaktora (TCR).

Neki SVC-ovi uklanjaju granu TSC-a i umjesto nje koriste banke fiksnih kondenzatora (FC).

Kako bi se održala glatka, kontinuirana regulacija jalove snage i napona, ukupni kapacitet reaktora za prigušnicu mora se povećati.

Dakle, uporaba reaktora nastavlja rasti. Prigušni reaktori u seriji s kondenzatorskim krugovima također osiguravaju kompenzaciju jalove snage uz ograničenje udarne struje i harmonika.

 

Primjena reaktora u frekvencijskim pretvaračima

Funkcija ulaznih reaktora

Ulazni reaktoriograničiti strujne udare od fluktuacija mrežnog napona i sklopnih prenapona, ugladiti skokove napona u opskrbi i ispraviti kvarove napona izazvane komutacijom u mosnim ispravljačima. Oni štite frekvencijske pretvarače, poboljšavaju faktor snage, blokiraju smetnje u mreži i smanjuju harmonijsko zagađenje od ispravljačkih jedinica.

Funkcija izlaznih reaktora

Izlazni reaktoriuglavnom kompenziraju raspodijeljeni kapacitet u dugim (50–200 m) kabelima, potiskuju izlaznu harmonijsku struju, povećavaju izlaznu visokofrekventnu impedanciju, učinkovito ograničavaju dv/dt, smanjuju visokofrekventnu struju curenja, štite pretvarače i smanjuju buku opreme. Kondenzatori u kompenzaciji snage su osjetljivi na harmonijski napon i struju, koji uzrokuju kvar i degradirani faktor snage, tako da je potrebno harmoničko liječenje.

Funkcija istosmjernih reaktora

DC prigušnice su spojene između DC ispravljača i inverterskih dijelova pogona promjenjive frekvencije. Njihova glavna svrha je ograničiti izmjenično valovitost superponiranu na istosmjernu struju, održati kontinuiranu struju ispravljača, smanjiti pulsiranje struje, stabilizirati rad pretvarača i poboljšati faktor snage pretvarača.

 

Vrste reaktora

Shunt reaktor

Reaktori koji se koriste za ispitivanje generatora pri punom opterećenju su prototipovi šant reaktora. Zbog privlačnih sila iz izmjeničnih magnetskih polja između segmentiranih jezgri, reaktori tipa jezgre obično su oko 10 dB bučniji od transformatora jednakog kapaciteta.

Shunt reaktori prenose izmjeničnu struju i kompenziraju kapacitivnu reaktanciju sustava. Obično su serijski spojeni s tiristorima za kontinuiranu regulaciju struje reaktancije. Oni ublažavaju prenapon električne frekvencije od učinaka kapacitivnosti dugog voda u uvjetima praznog hoda ili malog opterećenja, poboljšavaju distribuciju napona i jalove snage, smanjuju gubitke u liniji, smanjuju struju sekundarnog luka, ubrzavaju gašenje sekundarnog luka, poboljšavaju stopu uspješnosti automatskog ponovnog uključivanja i naširoko se koriste u prijenosu i distribuciji električne energije na velike udaljenosti.

Serijski reaktor

Serijski prigušnice prenose izmjeničnu struju i spojeni su u seriju s kompenzacijskim kondenzatorima kako bi stvorili serijsku rezonanciju za harmonike u stabilnom stanju (5., 7., 11., 13.). Obično su to 5–6% reaktori s visokim induktivitetom.

Serijski reaktori su neophodna prateća oprema za kompenzaciju jalove snage elektroenergetskog sustava. U kombinaciji s energetskim kondenzatorima, oni učinkovito potiskuju mrežne harmonike, ograničavaju sklopnu udarnu struju i radne prenapone, poboljšavaju valni oblik napona, podižu faktor snage i uvelike poboljšavaju siguran rad kondenzatora i druge energetske opreme.

Ugođeni reaktor

Ugođeni reaktorinose izmjeničnu struju i serijski su povezani s kondenzatorima kako bi stvorili serijsku rezonanciju za određeni n-ti harmonik (obično n=5,7,11,13,19) za apsorbiranje tog harmonika.

Izlazni reaktor

Izlazni reaktori ograničavaju kapacitivnu struju punjenja u kabelima motora i ograničavaju brzinu porasta napona namota motora na unutar 540 V/μs. Preporučuju se kada duljina kabela između pretvarača 4–90 kW i motora prelazi 50 m. Oni također ublažavaju strminu izlaznog napona pretvarača i smanjuju smetnje komponentama pretvarača kao što su IGBT.

Upute za izlaznu prigušnicu: Za povećanje udaljenosti između pretvarača i motora koristite odgovarajuće deblje kabele s većom izolacijom, po mogućnosti neoklopljene kabele.

Značajke izlaznog reaktora:

1. Prikladno za kompenzaciju jalove snage i harmonijsku kontrolu.

2. Uglavnom kompenzira dugolinijski distribuirani kapacitet i potiskuje izlaznu harmonijsku struju.

3. Učinkovito štiti pretvarače frekvencije, poboljšava faktor snage, blokira smetnje u mreži i smanjuje harmonijsko zagađenje od ispravljačkih jedinica.

Ulazni reaktor

Ulazni prigušnice ograničavaju pad napona na strani mreže tijekom komutacije pretvarača, potiskuju harmonike, odvajaju paralelne grupe pretvarača i ograničavaju strujne udare od naponskih koraka ili rada sustava. Kada omjer kapaciteta kratkog spoja mreže i kapaciteta pretvarača premaši 33:1, relativni pad napona ulaznih prigušnica je 2% za jednokvadrantni rad i 4% za četverokvadrantni rad.

Ulazni reaktori dopušteni su kada napon kratkog spoja u mreži premašuje 6%. 12-impulsne ispravljačke jedinice trebaju najmanje jednu ulazni reaktor na strani mreže s 2% relativnog pada napona. Ulazni reaktori naširoko se koriste u industrijskim/tvorničkim automatiziranim sustavima, postavljaju se između pretvarača/kontrolora brzine i napajanja za suzbijanje udarnih napona i struja te za ublažavanje visokih i izobličenih harmonika.

Značajke ulaznog reaktora:

1. Prikladno za kompenzaciju jalove snage i harmonijsku kontrolu.

2. Ograničava strujne udare zbog fluktuacija mrežnog napona i sklopnih prenapona; filtrira harmonike za suzbijanje izobličenja valnog oblika.

3. Ublažava skokove napona u napajanju i ispravlja nedostatke napona izazvane komutacijom u mosnim ispravljačima.

Reaktor-ograničenja struje

Reaktori-ograničenja struje općenito se koriste u distribucijskim vodovima. Često se postavljaju u nizu na ogranke napojnih vodova iz iste sabirnice kako bi se ograničila struja kratkog{2}}spoja napojnog voda i održao napon na sabirnici tijekom kvara napojnog voda.

Zavojnica-za suzbijanje luka

Zavojnice za-prigušivanje luka naširoko se koriste u rezonantnim sustavima uzemljenja 10kV–63kV. Zbog trenda bez ulja u trafostanicama, većina svitaka za gašenje luka ispod 35 kV je suho lijevanog tipa.

Prigušni reaktor

(Uobičajeno nazvan serijski reaktor) Spojen u seriju s baterijama kondenzatora ili gustim kondenzatorima kako bi se ograničila udarna struja preklapanja kondenzatora. Slično reaktorima s ograničenjem struje. Filtarski reaktori tvore rezonantne filtere s filterskim kondenzatorima, obično za filtriranje od 3. do 17. harmonika ili visokopropusno filtriranje višeg reda. Harmonijski izvori uključuju stanice pretvarača istosmjernog prijenosa, fazno kontrolirane SVC-ove, srednje/velike ispravljače, elektrificirane željeznice i sve tiristorski upravljane elektroničke krugove velike snage; moraju se filtrirati kako bi se spriječilo onečišćenje mreže. Nadležna tijela za napajanje određuju harmoničke granice.

Reaktor za izglađivanje

Koristi se u istosmjernim krugovima nakon ispravljanja. Ispravljački krugovi imaju konačan broj impulsa, tako da izlazni istosmjerni napon sadrži valovitost koja je često štetna i mora se potisnuti prigušnicama. Sve pretvaračke stanice za prijenos istosmjerne struje opremljene su reaktorima za izravnavanje kako bi se približile idealne istosmjerne struje. Također su neophodni u tiristorskim istosmjernim električnim pogonima. Kao ključne komponente u krugovima ispravljača, reaktori za izravnavanje u izvorima napajanja srednje frekvencije uglavnom:

1. Ograničite struju kratkog spoja (istodobno provođenje tijekom komutacije tiristora pretvarača jednako je izravnom kratkom spoju; ​​nijedan reaktor ne uzrokuje izravni kratki spoj).

2. Spriječite komponente srednje frekvencije koje utječu na električnu mrežu.

3. Filter (struja ispravljača sadrži izmjeničnu struju; visokofrekventna izmjenična struja ima poteškoća s propuštanjem velike induktivnosti) kako bi izlaz ispravljača bio kontinuiran. Isprekidana struja uzrokuje razdoblja nulte struje, zaustavljanje mosta pretvarača i otvaranje mosta ispravljača.

4. Apsorbirati jalovu snagu u paralelnim inverterskim krugovima; reaktori za pohranu energije potrebni su u inverterskim ulaznim krugovima.