Какви са видовете реактори Ключови роли в енергийните системи

Реактор (индуктор): дефиниция и видове

Реактор, също известен като индуктор, генерира магнитно поле в обкръжаващото пространство, когато ток протича през проводник. Следователно, всеки проводник, носещ ток, има индуктивност. Обачно, индуктивността на прав проводник е малка и произвежда слабо магнитно поле. Практическите реактори се изграждат, като проводникът се оплета в форма на соленоид, известен като реактор без желязно ядро. За да се увеличи още повече индуктивността, в соленоида се вмъква феромагнитно ядро, формирайки железно-ядрен реактор.

1. Шунтиращ реактор
Прототипът на шунтиращите реактори се използвал за пълнотоварни тестове на генератори. Железно-ядрените шунтиращи реактори генериращи алтернативни магнитни сили между разделени секции на ядрото, водят до нива на шум, които обикновено са с 10 дБ по-високи от трансформаторите с еквивалентна мощност. Шунтиращите реактори носят алтернативен ток (AC) и се използват за компенсиране на системната капацитивна реактивна мощност. Често се свързват поредно с тирисистори, за да се осигури непрекъснат регулация на реактивния ток.

2. Серийни реактори
Серийните реактори носят AC ток и се свързват поредно с мощностни кондензатори, за да формират серийна резонансна верига за стационарни хармоники (например 5-та, 7-ма, 11-ва, 13-та хармоника). Типичните серийни реактори имат импедансни стойности от 5–6% и се считат за типове с висока индуктивност.

3. Настройващ реактор
Настройващите реактори носят AC и се свързват поредно с кондензатори, за да създадат серийна резонанс при определена хармонична честота (n), като така абсорбират тази хармонична компонента. Общи настройващи редове са n = 5, 7, 11, 13 и 19.

4. Изходен реактор
Изходният реактор ограничава капацитивния заряден ток в кабели на двигатели и ограничава скоростта на нарастване на напрежението в обмотките на двигателя до 540 V/μs. Той е необходим, когато дължината на кабела между променливочестотен преобразувател (VFD) (4–90 kW) и двигателя надхвърля 50 метра. Той също гладко изравнява изходното напрежение на VFD (намалява стръмността на переключване), минимизирайки разбъркванията и напреженията вverter компоненти като IGBT.

Забележки за приложение на изходни реактори:
За удължаване на разстоянието между VFD и двигател, използвайте по-дебели кабели с подобрена изолация, предпочтително нещитирани типове.

Характеристики на изходните реактори:

• Подходящи за компенсация на реактивна мощност и намаляване на хармониките;

• Компенсират разпределената капацитивност в дълги кабели и подтискат изходните хармонични токове;

• Ефективно защитават VFD, подобряват фактора на мощност, блокират сетеви помехи и намаляват хармоничното замърсяване от правоъгълни единици към мрежата.

5. Входен реактор
Входният реактор ограничава падането на напрежението от страна на мрежата по време на комутация на преобразувателите, подтиска хармониките и декуплира паралелни групи преобразуватели. Той също ограничава скачъци на тока, причинени от преходни напрежения или операции за включване/изключване. Когато отношението на капацитета на мрежата при краткосрочно коротко замыкание към капацитета на VFD надхвърля 33:1, относителното падане на напрежението на входния реактор трябва да бъде 2% за работа в един квадрант и 4% за работа в четири квадранта. Реакторът може да работи, когато напрежението при коротко замыкание на мрежата надхвърля 6%. За 12-импулсна правоъгълна единица е необходим входен реактор с поне 2% падане на напрежението. Входните реактори се използват широко в индустриални и заводски автоматизирани контролни системи. Установени между електроенергийната мрежа и VFD или регулатори на скорост, те подтискат скачъци на напрежение и ток, генериращи от тези устройства, значително намалявайки висшите хармоники и искривените хармоники в системата.

Характеристики на входните реактори:

• Подходящи за компенсация на реактивна мощност и филтриране на хармониките;

• Ограничават скачъци на тока, причинени от преходни напрежения и превишаване на напрежението при включване/изключване; филтрират хармониките, за да намалят искривяването на вълната на напрежението;

• Гладко изравняват скачъци на напрежението и нечеткия момент на комутация в мостови вериги.

6. Реактор за ограничаване на тока
Реакторите за ограничаване на тока обикновено се използват в разпределителни вериги. Те се свързват поредно с линии, разклоняващи се от същата шина, за да ограничат краткосрочния ток и да поддържат стабилността на напрежението на шината при аварии, предотвратявайки прекомерни падания на напрежението.

7. Дуговият потискащ обик (Петерсенов обик)
Широко използван в резонансно заземени системи на 10kV–63kV, дуговият потискащ обик все по-често е изработен от сух тип с лигатурен материал, поради тенденцията към безмаслени подстанции, особено за системи под 35kV.

8. Амортисиращ реактор (често синоним на серийния реактор)
Свързани поредно с кондензаторни банки или компактни кондензатори, амортисиращите реактори ограничават входния ток при включване на кондензатори - функционално подобни на реакторите за ограничаване на тока. Филтриращ реактор: При свързване поредно с филтриращи кондензатори, те формират резонансни филтриращи вериги, обикновено използвани за филтриране на 3-та до 17-та хармоника или висшоредови филтри. Преобразувателни станции HVDC, фазово-контролирани статични VAR компенсатори, големи правоъгълници, електрифицирани железопътни линии и висшомощни тирисисторни електронни вериги са източници на хармонични токове, които трябва да бъдат филтрирани, за да се предотврати инжекцията на хармоники в мрежата. Енергийните компании имат специфични регламенти относно нивата на хармониките в системите за енергийна доставка.

9. Гладки реактор (DC Link Reactor)
Гладките реактори се използват в DC вериги след правоъгълната преобразувателна. Тъй като правоъгълните вериги произвеждат ограничен брой импулси, изходното DC напрежение съдържа рипла, което често е вредно и трябва да бъде подтиснато от гладкия реактор. Преобразувателните станции HVDC са оборудвани с гладки реактори, за да направят изходния DC колкото е възможно по-близък до идеалния. Гладките реактори са също важни в тирисисторни DC двигатели. В правоъгълните вериги, особено средночестотни мощности, техните основни функции включват:

• Ограничаване на краткосрочния ток (по време на комутация на тирисисторите на инвертора, едновременното провеждане е равно на пряко краткосрочно замыкание на изхода на правоъгълната мостова верига); без реактор, това би довело до пряко краткосрочно замыкание;

• Подтискане на влиянието на средночестотните компоненти върху електроенергийната мрежа;

• Филтриращ ефект - правоъгълният ток съдържа AC компоненти; високочестотният AC е затруднен от големия индуктивен импеданс - осигурява непрекъснат изходен токов вълна. Непрекъснат ток (с интервали без ток) би довел до спиране на инверторната мостова верига, което би довело до отворена цепка на изхода на правоъгълната мостова верига;

• В паралелни инверторни вериги, реактивната мощност се разменя на входа; следователно, елементи за съхранение на енергия - реактори - са съществени в входната верига.

Важни бележки

Реакторите в електроенергийните мрежи се използват за абсорбиране на реактивната мощност, генерирана от кабелни линии. Чрез регулиране на броя на шунтиращите реактори, може да се регулира работното напрежение на системата. Шунтиращите реактори с ултра-високо напрежение (UHV) служат за множество функции, свързани с управлението на реактивната мощност в електроенергийните системи, включително:

• Намаляване на капацитивния ефект в леко заредени или празни линии за пренос, намаляване на преходните периодични превишения на напрежението;

• Подобряване на разпределението на напрежението във въздушни линии за пренос;

• Балансиране на реактивната мощност локално при леко зареждане, предотвратяване на неразумно движение на реактивната мощност и намаляване на загубите от линиите;

• Намаляване на стационарното периодично напрежение на високонапрегнатите шини, когато големи генератори се синхронизират с мрежата, облекчаване на синхронизацията на генераторите;

• Предотвратяване на самозапалване, което може да се случи, когато генераторите са свързани с дълги линии за пренос;

• Когато нейтралният проводник на реактора е заземен чрез малък реактор, малкият реактор може да компенсира междудиференциалната и фазно-земна капацитивност, ускорявайки самоизчезването на остатъчните токове и позволявайки автоматично повторно включване на единичен полюс.

Реакторите се свързват или поредно, или паралелно. Серийните реактори обикновено се използват за ограничаване на тока, докато шунтиращите реактори се използват най-често за компенсация на реактивната мощност.

• Шунтиращ реактор: В системи за ултра-високо напрежение на дълги разстояния, те се свързват към третичната обмотка на трансформаторите, за да компенсират капацитивния заряден ток на линиите за пренос, да ограничат повишаването на напрежението и превишаването на напрежението при включване, и да гарантират надеждна работа на системата.

• Серийни реактори: Установени в кондензаторни вериги, те се използват, когато кондензаторната банка е под напрежение.