Hvad er typerne af reaktorer? Nøgleroller i kraftsystemer

Reaktor (Induktor): Definition og typer

En reaktor, også kendt som en induktor, genererer et magnetfelt i det omkringliggende rum, når strøm løber gennem en ledere. Derfor har enhver strømbærende leder indbygget induktans. Dog er induktansen af en ret linjeleder lille og producerer et svagt magnetfelt. Praktiske reaktorer konstrueres ved at vindingsledeeren i en solenoidform, kendt som en luftkernereaktor. For at yderligere øge induktansen indsættes en ferromagnetisk kerne i solenoide, hvilket danner en jernkernereaktor.

1. Parallelreaktor
Den første parallelreaktor blev anvendt til fuld belastningstest af generatorer. Jernkerneparallelreaktorer genererer alternerende magnetiske kræfter mellem segmenterede kernedele, hvilket resulterer i støjniveauer typisk 10 dB højere end for transformatorer med samme kapacitet. Parallelreaktorer bærer alternerende strøm (AC) og bruges til at kompensere for systemets kapacitive reaktivitetsmodstand. De forbinder ofte i serie med thyristorer for at muliggøre kontinuerlig regulering af reaktiv strøm.

2. Seriereaktor
Seriereaktorer bærer AC-strøm og forbinder i serie med effektkondensatorer for at danne en serieresonanscirkel for stabile harmoniske (f.eks. 5., 7., 11. og 13. harmoniske). Typiske seriereaktorer har impedansværdier på 5-6% og anses for at være høj-induktive typer.

3. Justeringsreaktor
Justeringsreaktorer bærer AC og forbinder i serie med kondensatorer for at skabe serieresonans ved en bestemt harmonisk frekvens (n), hvilket absorberer den harmoniske komponent. Almindelige justeringsordener er n = 5, 7, 11, 13 og 19.

4. Udgangsreaktor
En udgangsreaktor begrænser den kapacitive opladningsstrøm i motorkabler og begrænser hastigheden af spændingsstigningen over motorvindinger til inden for 540 V/μs. Den er typisk nødvendig, når kabellængden mellem en variabelfrekvensdriv (VFD) (4–90 kW) og motoren overstiger 50 meter. Den glatter også VFD's udgangsspænding (reducerer skiftkantens stødighed), hvilket minimaliserer forstyrrelser og stress på inverterkomponenter som IGBT'er.

Anvendelsesnoter for udgangsreaktorer:
Til at forlænge afstanden mellem VFD og motor, brug tykkere kabler med forbedret isolation, helst ikke-skjoldede typer.

Egenskaber for udgangsreaktorer:

• Egnede til reaktiv effekt kompensation og harmonisk reduktion;

• Kompenserer for fordelt kapacitans i lange kabler og dæmper udgangsharmoniske strømme;

• Beskytter effektivt VFD'er, forbedrer effektfaktoren, blokerer netstørrelsesforstyrrelser og reducerer harmonisk forurening fra rektifierenheder til nettet.

5. Indgangsreaktor
Indgangsreaktoren begrænser spændingsfald på nettets side under konverterens kommutering, dæmper harmoniske og dekobler parallelle konvertergrupper. Den begrænser også strømsvingninger, der skyldes nettets spændingsovertræk eller skiftoperationer. Når forholdet mellem nettets kortslutningskapacitet og VFD-kapacitet overstiger 33:1, skal den relative spændingsfald for indgangsreaktoren være 2% for enkvadrants drift og 4% for firekvadrants drift. Reaktoren kan fungere, når nettets kortslutningsspænding overstiger 6%. For en 12-puls-rektifierenhet er en linjeside indgangsreaktor med mindst 2% spændingsfald påkrævet. Indgangsreaktorer anvendes bredt i industrielle og fabriksautomatiseringskontrolsystemer. Installerede mellem kraftnettet og VFD'er eller hastighedsregulatører, dæmper de spændings- og strømovertræk, der genereres af disse enheder, og formindsker betydeligt højere orden og forvrængte harmoniske i systemet.

Egenskaber for indgangsreaktorer:

• Egnede til reaktiv effekt kompensation og harmonisk filtrering;

• Begrænser strømsvingninger, der skyldes nettets spændingsovertræk og skiftoverspændinger; filtrerer harmoniske for at reducere spændingsbølgens forvrængning;

• Glatter spændingspikker og rektifieringskommuteringshuller i brokredsløb.

6. Strømbegrænsende reaktor
Strømbegrænsende reaktorer anvendes typisk i distributionskredsløb. De forbinder i serie med feederlinjer, der grener fra samme busbar, for at begrænse kortslutningsstrøm og opretholde busspændingens stabilitet under fejl, for at undgå uforholdsmæssige spændingsfald.

7. Bueudslukningsbobine (Petersen-bobin)
Brede anvendt i resonanstilsluttede systemer på 10kV–63kV, er bueudslukningsbobiner i stigende grad af tør type med gjutresin design på grund af tendensen mod oliefrie transformer, især for systemer under 35kV.

8. Dæmpende reaktor (ofte synonym med seriereaktor)
Forbundet i serie med kondensatorbanker eller kompakte kondensatorer, begrænser dæmpende reaktorer indtrængningsstrøm under kondensatorskift—i funktion ligner de strømbegrænsende reaktorer. Filterreaktor: Når de forbinder i serie med filterkondensatorer, dannes resonanfilterkredsløb, typisk brugt for 3. til 17. harmonisk filtrering eller højere orden højpassfiltrering. HVDC-konverterstationer, faseregulerede statiske VAR-kompensatorer, store rektificerere, elektrificerede jernbaner og høgeffektthyristorbaserede elektroniske kredsløb er alle harmoniske strømkilder, der skal filtreres for at forhindre harmonisk injection i nettet. Energiforsyningsvirksomheder har specifikke regler for harmoniske niveauer i energisystemer.

9. Glatte reaktor (DC-link reaktor)
Glatte reaktorer anvendes i DC-kredsløb efter rektificering. Da rektificeringskredsløb producerer en endelig mængde pulser, indeholder udgangs DC-spændingen ripple, som ofte er skadelig og må undertrykkes af en glatte reaktor. HVDC-konverterstationer er udstyret med glatte reaktorer for at gøre udgangs DC så nær ideal som muligt. Glatte reaktorer er også essentielle i thyristor-styret DC-drev. I rektificeringskredsløb, især middelfrekvente strømforsyninger, inkluderer deres primære funktioner:

• Begrænser kortslutningsstrøm (under inverter-thyristor kommutering, samtidig konduktion er lig med en direkte kortslutning ved rektifieringsbroens udgang); uden en reaktor ville dette forårsage en direkte kortslutning;

• Dæmper indflydelsen af middelfrekvente komponenter på kraftnettet;

• Filtrerende effekt—rektificeret strøm indeholder AC-komponenter; højfrekvent AC hæmmes af den store induktans—sikrer en kontinuerlig udgangsstrømbølge. Diskontinuert strøm (med nulstrøm-intervaller) ville forårsage, at inverterbroen stoppede, hvilket ville resultere i en åbenkredsløbsbetegnelse ved rektifieringsbroen;

• I parallelle inverterkredsløb udveksles reaktiv effekt ved indgang; derfor er energilagringsenheder—reaktorer—essentielle i indgangskredsløbet.

Vigtige bemærkninger

Reaktorer i kraftnettet anvendes til at absorbere kapacitiv reaktiv effekt, der genereres af kabellinjer. Ved at justere antallet af parallelreaktorer kan systemets driftsspænding reguleres. Ultra-højspændings (UHV) parallelreaktorer har flere funktioner relateret til reaktiv effektstyring i kraftsystemer, herunder:

• Nedsætter den kapacitive effekt på let belasted eller ubelasted transmissionslinjer, reducerer effektfrekvens-overtransienter;

• Forbedrer spændingsfordeling langs lange transmissionslinjer;

• Balancerer lokal reaktiv effekt under let belastede forhold, forhindrer urimelig reaktiv effektstrøm og reducerer linjetab;

• Reducerer stabil effektfrekvens-spænding på højspændingsbusbars, når store generatorer synkroniseres med nettet, faciliteter generator-synkronisering;

• Forhindrer selvopspændingsresonans, der kan forekomme, når generatorer forbinder til lange transmissionslinjer;

• Når reaktorens neutral er jordet via en lille reaktor, kan den lille reaktor kompensere for faseskæve og fase-til-jord kapacitans, accelererer selvfremmede reststrømme og muliggør enpolig automatiseret genlukning.

Reaktorer forbinder enten i serie eller parallel. Seriereaktorer anvendes typisk til strømbegrænsning, mens parallelreaktorer anvendes ofte til reaktiv effekt kompensation.

• Parallelreaktor: I ultra-højspændings langdistancetransmissionsystemer forbinder de til tertiær vindings变压器似乎在翻译过程中被意外截断了。请允许我继续完成剩余部分的翻译：

  Parallelreaktor: I ultra-højspændings langdistancetransmissionsystemer forbinder de til tertiær vindingsafsnittet af transformatorer for at kompensere for den kapacitive opladningsstrøm i transmissionslinjerne, begrænse spændingsstigninger og skiftoverspændinger, og sikre en pålidelig systemdrift.

• Seriereaktor: Installerede i kondensatorkredsløb, anvendes de, når kondensatorbanken er aktiveret.