Reaktor ograniczający prąd

Reaktor ograniczający prąd

Reaktor ograniczający prąd to cewka indukcyjna charakteryzująca się znacznie wyższą indukcyjną reaktancją w porównaniu do jej oporu, zaprojektowana do ograniczania prądów przekroczenia w przypadku uszkodzeń. Te reaktory zmniejszają również zakłócenia napięcia w pozostałej części systemu zasilania. Są instalowane w pasach rozdzielczych, liniach połączeniowych, przewodach generatora oraz między sekcjami szyn, aby obniżyć wartość prądów przekroczenia i złagodzić związane z nimi fluktuacje napięcia.

W normalnych warunkach pracy reaktory pozwalają na nieograniczony przepływ mocy. W przypadku uszkodzenia, reaktor ogranicza zakłócenia do uszkodzonej części. Ponieważ opór systemu jest zaniedbywalny w porównaniu z jego reaktancją, obecność reaktora ma minimalny wpływ na ogólną efektywność systemu.

Główna funkcja reaktora ograniczającego prąd

Podstawowym celem reaktora ograniczającego prąd jest utrzymanie jego reaktancji, gdy przez jego cewki płyną duże prądy przekroczenia. Gdy prądy uszkodzeniowe przekraczają około trzy razy nominalny prąd pełnej obciążenia, stosuje się żelazosrdcowe reaktory o dużej przekroju poprzecznym, aby ograniczyć prądy uszkodzeniowe. Jednak ich wysoka cena i ciężar spowodowane grube srdcewa żelazne sprawiają, że reaktory bezsrdcowe są preferowanym wyborem do ograniczania prądów przekroczenia w większości zastosowań.

• Żelazosrdcowe reaktory: Podatne na straty hysterezji i wirujące, co prowadzi do wyższego zużycia energii.

• Bezsrdcowe reaktory: Wykazują całkowite straty zwykle około 5% ich mocy KVA, co czyni je bardziej efektywnymi.

Funkcje reaktora ograniczającego prąd

• Ochrona przed prądem uszkodzeniowym: Redukuje przepływ prądu przekroczenia, aby chronić urządzenia przed naprężeniami mechanicznymi i nadmiernym nagrzewaniem.

• Zmniejszenie zakłóceń napięcia: Zmniejsza fluktuacje napięcia spowodowane krótkimi uszkodzeniami.

• Izolacja uszkodzenia: Ogranicza prądy uszkodzeniowe do dotkniętej części, zapobiegając rozprzestrzenianiu się na zdrowe pasy rozdzielcze i utrzymując ciągłość dostaw.

Wady reaktora ograniczającego prąd

• Zwiększa całkowity procentowy współczynnik reaktancji obwodu, gdy jest zintegrowany w sieć.

• Degradowanie współczynnika mocy i pogarszanie problemów z regulacją napięcia.

Lokalizacja reaktorów w systemach zasilania

Reaktory są strategicznie umieszczane szeregowo z generatorami, pasami rozdzielczymi lub szynami, aby ograniczyć prądy przekroczenia:

• Reaktory generatora: Instalowane między generatorami a szynami generatora, aby zapewnić ochronę poszczególnych maszyn, zwykle z reaktancją około 0,05 jednostki per unit.

• Wada: Uszkodzenie w jednym pasie może wpłynąć na cały system ze względu na wspólne konfigurację reaktora.

Wady takich reaktorów

Wady tego typu reaktora są dwustronne: nie chroni on generatorów przed uszkodzeniami krótkiego zwarcia na szynach, a powoduje stałe spadki napięcia i straty mocy podczas normalnej pracy.

Reaktory szynowe

Gdy reaktory są montowane w szynach, nazywane są one reaktorami szynowymi. Wprowadzenie reaktorów do szyn pomaga uniknąć stałych spadków napięcia i strat mocy. Poniżej znajduje się wyjaśnienie reaktorów szynowych w systemach pierścieniowych i łącznikowych:

Reaktory szynowe (system pierścieniowy)

Reaktory szynowe służą do łączenia oddzielnych sekcji szyn, które składają się z generatorów i pasów rozdzielczych połączonych z wspólną szyną. W tej konfiguracji każdy pas jest zazwyczaj zasilany przez jeden generator. W normalnych warunkach pracy tylko niewielka ilość mocy przepływa przez reaktory, co powoduje niskie spadki napięcia i straty mocy. Aby zminimalizować spadki napięcia, reaktory szynowe są zaprojektowane z dużym oporem ohmicznym.

W przypadku uszkodzenia w dowolnym pasie, tylko jeden generator dostarcza prąd uszkodzeniowy, podczas gdy prąd z innych generatorów jest ograniczany przez reaktory szynowe. To redukuje silne prądy i zakłócenia napięcia spowodowane krótkimi zwarciami na sekcji szyny, ograniczając je do uszkodzonej części. Jedyne wady tej konfiguracji reaktora polegają na braku ochrony generatorów połączonych z uszkodzoną sekcją.

Reaktory szynowe (system łącznikowy)

To jest modyfikacja powyższego systemu. W konfiguracji łącznikowej generatory są połączone z wspólną szyną poprzez reaktory, z pasami rozdzielczymi zasila się ze strony generatora.

System działa podobnie do systemu pierścieniowego, ale oferuje dodatkowe zalety. W tej konfiguracji, jeśli liczba sekcji wzrośnie, prąd uszkodzeniowy nie przekroczy określonej wartości, która jest określona przez specyfikację indywidualnych reaktorów.