Strömbegränsande reaktor

Strömbegränsande reaktor

En strömbegränsande reaktor är en induktiv spole med en betydligt högre induktiv reaktans jämfört med dess resistans, utformad för att begränsa kortslutningsströmmar under felvillkor. Dessa reaktorer minskar också spänningsstörningar i resten av elsystemet. De installeras i försörjare, bindelser, generatorledningar och mellan bussektioner för att minska storleken på kortslutningsströmmar och lindra relaterade spänningsfluktuationer.

Under normala driftförhållanden tillåter strömbegränsande reaktorer ostruken energiflöde. Under ett fel begränsar dock reaktorn störningarna till den defekta sektionen. Eftersom systemets resistans är försumbar jämfört med dess reaktans har reaktorns närvaro minimal inverkan på det totala systemets effektivitet.

Huvudfunktion hos strömbegränsande reaktor

Det primära målet med en strömbegränsande reaktor är att bibehålla sin reaktans när stora kortslutningsströmmar flödar genom dess vindningar. När felströmmar överskrider ungefär tre gånger den nominella fullbelastningsströmmen används järnkärnreaktorer med stora tvärsnittsarealer för att begränsa felströmmar. På grund av deras höga kostnad och vikt till följd av kraftiga järnkärnor är luftkärnreaktorer dock det föredragna valet för begränsning av kortslutningsströmmar i de flesta tillämpningar.

• Järnkärnreaktorer: Känsliga för hysteresis- och virvelströmssvinn, vilket leder till högre energiförbrukning.

• Luftekärnreaktorer: Visar totala svinn på cirka 5% av deras KVA-värde, vilket gör dem mer effektiva.

Funktioner hos strömbegränsande reaktor

• Felskydd mot felströmmar: Minskar flödet av kortslutningsströmmar för att skydda utrustningen från mekanisk stress och överhettning.

• Minskning av spänningsstörningar: Dämpar spänningsfluktuationer orsakade av kortslutning.

• Felegendring: Begränsar felströmmar till den drabbade sektionen, förhindrar spridning till friska försörjare och upprätthåller leveranskontinuitet.

Nackdelar med strömbegränsande reaktor

• Ökar den totala procentuella reaktansen i kretsen när den integreras i nätverket.

• Förvärrar effektfaktorn och spänningsregleringsproblem.

Placering av reaktorer i elkraftsystem

Reaktorer placeras strategiskt i serie med generatörer, försörjare eller busbar för att begränsa kortslutningsströmmar:

• Generatorreaktorer: Installeras mellan generatörer och generatorbusbar för att ge individuell maskinskydd, vanligtvis med en reaktans på ~0,05 per enhet.

• Nackdel: Ett fel i en försörjare kan påverka hela systemet på grund av delad reaktorkonfiguration.

Nackdelar med sådana reaktorer

De nackdelar som dessa reaktorer har är tvåfaldiga: de skyddar inte generatörerna mot kortslutningsfel över busbar, och de orsakar konstanta spänningsfall och energiförluster under normal drift.

Busbarreaktorer

När reaktorer installeras i busbar kallas de busbarreaktorer. Att infoga reaktorer i busbar hjälper till att undvika konstanta spänningsfall och energiförluster. Nedan finns en förklaring av busbarreaktorer i ring- och bindelse-system:

Busbarreaktorer (Ring-system)

Busbarreaktorer fungerar för att ansluta separata bussektioner, vilka består av generatörer och försörjare kopplade till en gemensam busbar. I denna konfiguration levereras varje försörjare typiskt av en enda generatör. Under normal drift flyter endast en liten mängd energi genom reaktorer, vilket resulterar i låga spänningsfall och energiförluster. För att minimera spänningsfall över dem är busbarreaktorer därför utformade med hög ohmisk resistans.

När ett fel uppstår i någon försörjare levereras felströmmen endast av en generatör, medan strömmen från andra generatörer begränsas av busbarreaktorerna. Detta minskar tunga strömmar och spänningsstörningar orsakade av kortslutning på en bussektion, vilket begränsas till den defekta sektionen. Den enda nackdelen med denna reaktorkonfiguration är dess oförmåga att skydda generatörer som är anslutna till den defekta sektionen.

Busbarreaktorer (Bindelse-bussystem)

Detta representerar en modifiering av ovanstående system. I ett bindelse-busssystem är generatörerna anslutna till den gemensamma busbaren via reaktorer, med försörjare som levereras från generatorsidan.

Systemet fungerar liknande ring-systemet men erbjuder ytterligare fördelar. I denna konfiguration kommer felströmmen inte att överskrida ett specifikt värde om antalet sektioner ökar, vilket bestäms av specifikationerna för enskilda reaktorer.