Quins són els tipus de reactores Els seus paper clau en els sistemes d'energia

Reactor (Inductor): Definició i tipus

Un reactor, també conegut com a inductor, genera un camp magnètic en l'espai que l'envolta quan la corrent flueix a través d'un conductor. Per tant, qualsevol conductor que porta corrent té inherentment inductància. No obstant això, l'inductància d'un conductor recte és petita i produeix un camp magnètic feble. Els reactors pràctics es construeixen enrotllant el conductor en forma de solenoide, conegut com a reactor de nucli d'aire. Per augmentar encara més l'inductància, s'insereix un nucli ferromagnètic al solenoide, formant un reactor de nucli de ferro.

1. Reactor paral·lel
El prototip dels reactors paral·lels s'utilitzava per a les proves de càrrega total dels generadors. Els reactors paral·lels de nucli de ferro generen forces magnètiques alternades entre seccions de nucli segmentades, resultant en nivells de soroll típicament 10 dB més alts que els transformadors de capacitat equivalent. Els reactors paral·lels porten corrent alternada (CA) i s'utilitzen per compensar la reactància capacitiva del sistema. Sovint es connecten en sèrie amb tiristors per permetre una regulació contínua de la corrent reactiva.

2. Reactor en sèrie
Els reactors en sèrie porten corrent CA i es connecten en sèrie amb condensadors de potència per formar un circuit de ressonància en sèrie per a harmòniques estacionàries (per exemple, les harmòniques 5, 7, 11, 13). Els reactors en sèrie típics tenen valors d'impedància de 5-6% i es consideren de tipus d'alta inductància.

3. Reactor d'ajust
Els reactors d'ajust porten CA i es connecten en sèrie amb condensadors per crear ressonància en sèrie a una freqüència harmònica especificada (n), absorint així aquest component harmònic. Les ordres d'ajust comunes són n = 5, 7, 11, 13 i 19.

4. Reactor de sortida
Un reactor de sortida limita la corrent de càrrega capacitiva en els cables del motor i restringeix la velocitat de pujada de tensió en les bobines del motor a 540 V/μs. Normalment és necessari quan la longitud del cable entre un variador de freqüència (VFD) (4-90 kW) i el motor supera els 50 metres. També allisa la tensió de sortida del VFD (reduint la pendesa de l'aresta de commutació), minimitzant les pertorbacions i la tensió en components inversors com els IGBT.

Notes d'aplicació per a reactors de sortida:
Per ampliar la distància entre el VFD i el motor, utilitzeu cables més gruosos amb aïllament millorat, preferentment de tipus no blindat.

Característiques dels reactors de sortida:

• Adequats per a la compensació de potència reactiva i la mitigació d'harmòniques;

• Compensa la capacitancia distribuïda en cables llargs i suprimeix les corrents harmòniques de sortida;

• Protegeix eficientment els VFD, millora el factor de potència, bloqueja les interferències del costat de la xarxa i reduix la contaminació harmònica des de les unitats retificadores a la xarxa.

5. Reactor d'entrada
El reactor d'entrada limita les caigudes de tensió al costat de la xarxa durant la commutació del convertidor, suprimeix les harmòniques i desacopla grups de convertidors en paral·lel. També limita els creixements de corrent causats per transitoris de tensió de la xarxa o operacions de commutació. Quan la relació entre la capacitat de curto-circuit de la xarxa i la capacitat del VFD supera 33:1, la caiguda de tensió relativa del reactor d'entrada hauria de ser del 2% per a l'operació en un quadrant i del 4% per a l'operació en quatre quadrants. El reactor pot funcionar quan la tensió de curto-circuit de la xarxa excedeixi el 6%. Per a una unitat retificadora de 12 impulsos, es requereix un reactor lateral de línia amb una caiguda de tensió d'almenys el 2%. Els reactors d'entrada s'utilitzen àmpliament en sistemes de control d'automatització industrial i de fàbrica. Instal·lats entre la xarxa elèctrica i els VFD o reguladors de velocitat, suprimeixen les tensions i corrents de pic generades per aquests dispositius, atenuant significativament les harmòniques d'ordre superior i distorsionades del sistema.

Característiques dels reactors d'entrada:

• Adequats per a la compensació de potència reactiva i la filtració d'harmòniques;

• Limiten els creixements de corrent causats per transitoris de tensió de la xarxa i sobretensions de commutació; filtre les harmòniques per reduir la distorsió de la forma de ona de tensió;

• Allisa els pics de tensió i les notxes de commutació dels rectificadors en circuits de pont.

6. Reactor limitador de corrent
Els reactors limitadors de corrent s'utilitzen típicament en circuits de distribució. Es connecten en sèrie amb línies d'alimentació que branquen del mateix barra de bus per limitar la corrent de curto-circuit i mantenir l'estabilitat de la tensió del bus durant els errors, prevenint caigudes excessives de tensió.

7. Bobina de supressió d'arc (Bobina de Petersen)
Ampliament utilitzades en sistemes de terra resonant a 10kV–63kV, les bobines de supressió d'arc són cada vegada més de disseny de resina fundida sense oli degut a la tendència cap a subestacions sense oli, especialment per a sistemes inferiors a 35kV.

8. Reactor d'amortigament (sovint sinònim de reactor en sèrie)
Connectats en sèrie amb bateries de condensadors o condensadors compactes, els reactors d'amortigament limiten la corrent d'inrush durant la commutació dels condensadors—similar en funció als reactors limitadors de corrent. Reactor de filtratge: Quan es connecten en sèrie amb condensadors de filtratge, formen circuits de filtratge resonants, típicament utilitzats per al filtratge d'harmòniques del 3r al 17è o filtratge de passa-altes d'ordre superior. Les estacions conversores HVDC, els compensadors de potència reactiva estàtica controlada per fase, els rectificadors grans, les vies férrees electrificades i els circuits electrònics d'alta potència basats en tiristors són tots fonts de corrent harmònica que han de ser filtrades per prevenir la injecció d'harmòniques a la xarxa. Les companyies elèctriques tenen reglaments específics sobre els nivells d'harmòniques en els sistemes de potència.

9. Reactor de suavització (Reactor de DC Link)
Els reactors de suavització s'utilitzen en circuits de CC després de la rectificació. Com que els circuits rectificadors produeixen un nombre finit d'impulsos, la tensió de CC de sortida conté ondulació, que sovint és nociva i ha de ser suprimida per un reactor de suavització. Les estacions conversores HVDC estan equipades amb reactors de suavització per fer que la tensió de CC de sortida sigui tan propera a ideal com sigui possible. Els reactors de suavització són també essencials en conduccions de CC controlades per tiristors. En circuits rectificadors, especialment en alimentacions de mitja freqüència, les seves funcions principals inclouen:

• Limitar la corrent de curto-circuit (durant la commutació dels tiristors inversors, la conducció simultània és equivalent a un curto-circuit directe a la sortida del pont rectificador); sense un reactor, això provocaria un curto-circuit directe;

• Suprimir l'influència de les components de mitja freqüència en la xarxa elèctrica;

• Efecte de filtratge—la corrent rectificada conté components de CA; l'AC de alta freqüència és impedida per la gran inductància—assegurant una forma de ona de corrent de sortida contínua. La corrent discontinua (amb intervals de corrent zero) faria aturar el pont inversor, resultant en una condició de circuit obert al pont rectificador;

• En circuits inversors en paral·lel, la potència reactiva es canvia a l'entrada; per tant, els elements d'emmagatzemament d'energia—reactors—són essencials en el circuit d'entrada.

Notes importants

Els reactors en les xarxes elèctriques s'utilitzen per absorir la potència reactiva capacitiva generada per les línies de cablat. Ajustant el nombre de reactors paral·lels, es pot regular la tensió d'operació del sistema. Els reactors paral·lels d'ultraalta tensió (UHV) serveixen múltiples funcions relacionades amb la gestió de la potència reactiva en els sistemes de potència, incloent-hi:

• Mitigar l'efecte capacitif en línies de transmissió lleugerament carregades o sense càrrega, reduint les sobretensions transitòries de freqüència de potència;

• Millorar la distribució de tensió en línies de transmissió llargues;

• Equilibrar la potència reactiva local en condicions de baixa càrrega, prevenint el flux de potència reactiva irracional i reduint les pèrdues de potència de la línia;

• Reducir la tensió de freqüència de potència estacionària en barras de tensió elevada quan els grans generadors es sincronitzen amb la xarxa, facilitant la sincronització dels generadors;

• Prevenir la resonància d'autoexcitació que pot ocórrer quan els generadors es connecten a línies de transmissió llargues;

• Quan el neutre del reactor està a terra a través d'un petit reactor, aquest petit reactor pot compensar la capacitancia interfasial i fase-a-terra, accelerant l'extinció automàtica de les corrents residuals i permetent la recobrada automàtica d'un pol.

Els reactors es connecten en sèrie o en paral·lel. Els reactors en sèrie s'utilitzen típicament per limitar la corrent, mentre que els reactors paral·lels s'utilitzen comunament per compensar la potència reactiva.

• Reactor paral·lel: En sistemes de transmissió de ultraalta tensió a llarga distància, es connecten a la bobina terciària dels transformadors per compensar la corrent de càrrega capacitiva de les línies de transmissió, limitar l'augment de tensió i les sobretensions de commutació, i assegurar el funcionament fiable del sistema.

• Reactor en sèrie: Instal·lat en circuits de condensadors, s'utilitza quan la bateria de condensadors està energitzada.