Funcții și clasificări ale reactoarelor

Reactorul se mai numește și inductor. Când un conductor este alimentat, acesta generează un câmp magnetic într-un anumit spațiu pe care îl ocupă. Prin urmare, toți conductorii electrici-care transportă curent prezintă proprietăți inductive generale. Cu toate acestea, un conductor lung și drept alimentat are inductanță scăzută și produce un câmp magnetic slab. În practică, reactoarele sunt fabricate prin înfășurarea firelor într-un solenoid, cunoscut sub numele de Reactor cu miez de aer-; uneori, un miez de fier este introdus în solenoid pentru a crește inductanța, formând un reactor cu miez de fier-.

 

Funcțiile reactoarelor

1. Odată cu extinderea capacității rețelei electrice, capacitatea nominală de scurt-circuit a sistemului crește rapid. De exemplu, la partea de joasă-tensiune de 35 kV a unei substații de 500 kV, valoarea efectivă maximă a curentului de scurtcircuit trifazat simetric- se apropie de 50 kA. Pentru a limita curentul de scurt-circuit în liniile de transmisie și pentru a proteja echipamentele de alimentare, trebuie instalate reactoare. Reactoarele reduc curentul de scurt-circuit și mențin stabilă tensiunea sistemului în timpul scurtcircuitelor.

2. Instalarea unui reactor de amortizare (reactor de serie) într-un circuit de condensator suprimă curentul de pornire atunci când circuitul condensatorului este alimentat. De asemenea, formează un circuit armonic cu banca de condensatoare pentru a filtra diferitele armonici.

⑴. De exemplu, în circuitul condensatorului unui dispozitiv de compensare a puterii reactive de 35 kV la o substație de 500 kV, reactoarele de amortizare sunt necesare pentru a limita curentul de comutare a condensatorului și pentru a suprima armonicile sistemului. Pentru a suprima armonicile a treia, se folosește o tensiune nominală de 35 kV, inductanță nominală de 26,2 mH, curent nominal de curent nominal de 350 A de tip aer uscat-miez monofazat-de exterior, formând un circuit de rezonanță a armonicii a treia (filtru) cu un condensator de 2,5 Mvar.

⑵. În mod similar, pentru a suprima armonicile a 5-a și superioare, un reactor de amortizare exterioară monofazat de 35 kV, 9,2 mH, 382 A formează un circuit rezonant pentru armonicile a 5-a și superioare cu un condensator de 2,52 Mvar. Rețineți că utilizarea și specificațiile tehnice ale reactoarelor de amortizare sunt specificate în standardul național GB 10229-88 Reactoare și standardul internațional IEC 289-88.

 

Rolul reactoarelor în dispozitivele de compensare a puterii reactive

Dezvoltarea sistemelor electrice de 500 kV, a căilor ferate electrificate și a bazelor mari din fier și oțel necesită instalarea deCompensatoare static Var (SVC) în principalele substații hub.

SVC-urile răspund rapid la schimbările de sarcină (timp de răspuns obișnuit 0,02–0,04 s) și oferă o putere reactivă și o reglare fluidă a tensiunii. Ele stabilizează tensiunea rețelei, compensează eficient factorul de putere reactivă a sistemului, suprimă fluctuațiile de tensiune, mențin echilibrul trifazic și atenuează oscilațiile sub-sincrone.

SVC-urile instalate la hub-urile rețelei reduc, de asemenea, supratensiunile tranzitorii. Prin urmare, rețelele electrice majore necesită substații mari și mijlocii-pentru a instala reactoare pentru compensarea și echilibrarea puterii reactive capacitive locale pentru a asigura funcționarea în siguranță.

Reactoarele sunt componente cheie ale echipamentelor de compensare a puterii reactive. Reactoarele Shunt oferă reactanță inductivă pentru a absorbi puterea reactivă capacitivă în exces, care este esențială în timpul transmisiei scăzute în faza inițială și a sarcinilor ușoare de noapte.

În aceste cazuri, pierderea reactivă a liniei de transmisie este scăzută; din cauza efectului de capacitate, puterea reactivă generată depășește puterea reactivă consumată, lăsând surplus de putere reactivă capacitivă. Reactoarele de șunt trebuie să absoarbă acest surplus pentru a menține echilibrul reactiv și nivelurile de tensiune; în caz contrar, supratensiunea pune în pericol siguranța sistemului.

Pentru a reduce numărul tiristorilor și a economisi investiția SVC, există o tendință de maximizareCondensator comutat cu tiristoare (TSC)și capacitatea reactorului controlat cu tiristor (TCR).

Unele SVC elimină sucursala TSC și folosesc în schimb bănci de condensatoare fixe (FC).

Pentru a menține puterea reactivă continuă și regulată a tensiunii, capacitatea totală a reactorului de șunt trebuie mărită.

Astfel, utilizarea reactoarelor continuă să crească. Reactoarele de amortizare în serie cu circuitele condensatoare oferă, de asemenea, compensarea puterii reactive, în plus față de limitarea curentului de pornire și a armonicilor.

 

Aplicarea reactoarelor în convertizoare de frecvență

Funcția reactoarelor de intrare

Reactoarele de intrarelimitați supratensiunile de curent din fluctuațiile tensiunii rețelei și supratensiunile de comutare, vârfurile de tensiune netede în alimentare și corectați defectele de tensiune induse de comutație la redresoarele în punte. Acestea protejează convertizoarele de frecvență, îmbunătățesc factorul de putere, blochează interferența rețelei și reduc poluarea armonică de la unitățile redresoare.

Funcția reactoarelor de ieșire

Reactoarele de ieșirecompensează în principal capacitatea distribuită în cablurile lungi (50–200 m), suprimă curentul armonic de ieșire, crește impedanța de înaltă frecvență de ieșire, limitează eficient dv/dt, reduce curentul de scurgere de înaltă frecvență, protejează convertoarele și zgomotul echipamentului redus. Condensatorii în compensarea puterii sunt vulnerabili la tensiunea și curentul armonici, care cauzează defecțiuni și factor de putere degradat, deci este necesar un tratament armonic.

Funcția reactoarelor de curent continuu

Reactoarele de curent continuu sunt conectate între secțiunile redresorului de curent continuu și invertorului unui convertizor de frecvență variabilă. Scopul lor principal este de a limita ondulația AC suprapusă curentului de curent continuu, de a menține curentul continuu al redresorului, de a reduce pulsația curentului, de a stabiliza funcționarea invertorului și de a îmbunătăți factorul de putere al convertorului.

 

Tipuri de reactoare

Reactor de șunt

Reactoarele utilizate pentru testarea la sarcină completă a generatorului sunt prototipuri de reactoare de șunt. Datorită forțelor atractive generate de câmpurile magnetice alternative dintre nucleele segmentate, reactoarele de tip miez sunt de obicei cu aproximativ 10 dB mai zgomotoase decât transformatoarele de capacitate egală.

Reactoarele shunt transportă curent alternativ și compensează reactanța capacitivă a sistemului. Ele sunt de obicei conectate în serie cu tiristoare pentru reglarea continuă a curentului de reactanță. Ele atenuează supratensiunea de frecvență a puterii de la efectele capacității de linie lungă în condiții de gol sau de sarcină ușoară, îmbunătățesc distribuția tensiunii și a puterii reactive, reduc pierderile de linie, scad curentul arcului secundar, accelerează stingerea arcului secundar, îmbunătățesc rata de succes a reînchiderii automate și sunt utilizate pe scară largă în transmisia și distribuția de energie pe distanțe lungi.

Reactor în serie

Reactoarele în serie transportă curent alternativ și sunt conectate în serie cu condensatoare de compensare pentru a crea rezonanță în serie pentru armonicile în stare staționară (a 5-a, a 7-a, a 11-a, a 13-a). Sunt de obicei reactoare de 5-6% cu inductanță mare.

Reactoarele în serie sunt echipamente de sprijin esențiale pentru compensarea puterii reactive ale sistemului de alimentare. Atunci când sunt combinate cu condensatoare de putere, acestea suprimă eficient armonicile rețelei, limitează curentul de pornire de comutare și supratensiunile de funcționare, îmbunătățesc forma de undă a tensiunii, cresc factorul de putere și îmbunătățesc foarte mult funcționarea în siguranță a condensatoarelor și a altor echipamente de alimentare.

Reactor reglat

Reactoare reglatetransportă curent alternativ și sunt conectate în serie cu condensatori pentru a crea rezonanță în serie pentru o armonică a n-a specificată (de obicei n=5,7,11,13,19) pentru a absorbi acea armonică.

Reactor de ieșire

Reactoarele de ieșire limitează curentul de încărcare capacitiv în cablurile motorului și limitează rata de creștere a tensiunii înfășurării motorului la 540 V/μs. Acestea sunt recomandate atunci când lungimea cablului între un convertor de 4–90 kW și motor depășește 50 m. De asemenea, ele atenuează gradul de înclinare a tensiunii de ieșire a convertorului și reduc perturbațiile componentelor invertorului, cum ar fi IGBT-urile.

Instrucțiuni pentru reactorul de ieșire: Pentru a mări distanța dintre convertor și motor, utilizați cabluri mai groase, cu izolație mai mare, de preferință neecranată.

Caracteristici reactor de ieșire:

1. Potrivit pentru compensarea puterii reactive și controlul armonicilor.

2. Compensează în principal capacitatea distribuită pe linie lungă și suprimă curentul armonic de ieșire.

3. Protejează eficient convertizoarele de frecvență, îmbunătățește factorul de putere, blochează interferența rețelei și reduce poluarea armonică de la unitățile redresoare.

Reactor de intrare

Reactoarele de intrare limitează căderea de tensiune pe partea rețelei în timpul comutării convertizorului, suprimă armonicile, decuplează grupurile de convertoare paralele și limitează supratensiunile de curent din treptele de tensiune sau operațiunile sistemului. Când raportul dintre capacitatea de scurtcircuit al rețelei și capacitatea convertorului depășește 33:1, căderea relativă de tensiune a reactoarelor de intrare este de 2% pentru funcționarea cu un singur cadran și de 4% pentru funcționarea în patru cadrane.

Reactoarele de intrare sunt permise atunci când tensiunea de scurtcircuit al rețelei depășește 6%. 12-unitățile redresoare cu impulsuri au nevoie de cel puțin un reactor de intrare pe partea rețelei cu 2% cădere relativă de tensiune. Reactoarele de intrare sunt utilizate pe scară largă în sistemele de automatizare industriale/de fabrică, instalate între convertoare/regulatoare de viteză și sursa de alimentare pentru a suprima supratensiunile și curenții și a atenua armonicile înalte și distorsionate.

Caracteristici reactor de intrare:

1. Potrivit pentru compensarea puterii reactive și controlul armonicilor.

2. Limitează supratensiunile de curent din fluctuațiile tensiunii rețelei și supratensiunile de comutare; filtrează armonicile pentru a suprima distorsiunea formei de undă.

3.Atenuează vârfurile de tensiune din sursa de alimentare și corectează defectele de tensiune induse de comutație la redresoarele în punte.

Reactor de{0}}limitare curent

Reactoarele de-limitare curente sunt utilizate în general în liniile de distribuție. Acestea sunt adesea instalate în serie pe surse de alimentare de la aceeași bară pentru a limita curentul de scurt-circuit al alimentatorului și pentru a menține tensiunea în bara în timpul defecțiunilor alimentatorului.

Arc-Bobina de suprimare

Bobinele-de suprimare a arcului sunt utilizate pe scară largă în sistemele de împământare rezonantă de 10 kV–63 kV. Datorită tendinței fără ulei în substații, majoritatea bobinelor de suprimare a arcului-sub 35kV sunt de tip turnat uscat.

Reactor de amortizare

(Denumit în mod obișnuit Reactor în serie) Conectat în serie cu bănci de condensatoare sau condensatoare dense pentru a limita curentul de pornire de comutare a condensatorului. Similar cu reactoarele de limitare a curentului. Reactoarele de filtrare formează filtre rezonante cu condensatoare de filtru, de obicei pentru filtrarea armonică a 3-a până la a 17-a sau filtrarea trece-înaltă de ordin superior. Sursele armonice includ stații de conversie de transmisie de curent continuu, SVC-uri controlate de fază, redresoare medii/mari, căi ferate electrificate și toate circuitele electronice de putere controlate de tiristoare de mare putere; acestea trebuie filtrate pentru a preveni poluarea rețelei. Autoritățile energetice specifică limite armonice.

Reactor de netezire

Folosit în circuitele DC după rectificare. Circuitele redresoare au numere de impulsuri finite, astfel încât tensiunea de ieșire DC conține ondulații care sunt adesea dăunătoare și trebuie suprimate prin reactoare de netezire. Toate stațiile de conversie de transmisie DC sunt echipate cu reactoare de netezire pentru a aproxima DC ideal. Ele sunt, de asemenea, esențiale în acționările electrice DC bazate pe tiristoare. Ca componente cheie în circuitele redresoarelor, reactoarele de netezire din sursele de alimentare cu frecvență medie, în principal:

1. Limitați curentul de scurtcircuit (conducția simultană în timpul comutării tiristoarelor invertorului este echivalentă cu un scurtcircuit direct; niciun reactor nu cauzează un scurtcircuit direct).

2. Suprimați componentele de frecvență medie care afectează rețeaua de alimentare.

3. Filtru (curentul redresorului conține AC; AC de înaltă frecvență trece cu dificultate de inductanță mare) pentru a menține ieșirea redresorului continuă. Curentul discontinuu determină perioade de curent zero, oprind puntea invertorului și deschizând puntea redresorului.

4.Absorb puterea reactivă în circuitele invertoare paralele; reactoarele de stocare a energiei sunt necesare în circuitele de intrare ale invertorului.