Τι είδη αντιδραστήρων υπάρχουν Κύριες Ρολές στα Συστήματα Παροχής Ρεύματος

Ρεακτώρας (Ινδουκτάν): Ορισμός και Τύποι

Ένας ρεακτώρας, επίσης γνωστός ως ινδουκτάν, παράγει μαγνητικό πεδίο στο περιβάλλον του όταν ο ρεύματα διαρρέει έναν ηλεκτροδόχο. Συνεπώς, οποιοδήποτε ηλεκτροδόχος που φέρει ρεύμα αναπόφευκτα διαθέτει ινδουκτανότητα. Ωστόσο, η ινδουκτανότητα ενός ευθύ γραμμικού ηλεκτροδόχου είναι μικρή και παράγει αδύναμο μαγνητικό πεδίο. Πρακτικοί ρεακτώρες κατασκευάζονται εντυλίσσοντας τον ηλεκτροδόχο σε μορφή σπείρας, γνωστή ως αέριος-πυρήνας ρεακτώρας. Για να αυξηθεί περαιτέρω η ινδουκτανότητα, εισάγεται ένας φερρομαγνητικός πυρήνας στη σπείρα, σχηματίζοντας έναν σιδηρο-πυρήνα ρεακτώρα.

1. Παράλληλος Ρεακτώρας
Το πρωτότυπο των παράλληλων ρεακτώρων χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο πλήρους φόρτου των γεννητών. Οι σιδηρο-πυρήνες παράλληλων ρεακτώρων παράγουν εναλλασσόμενες μαγνητικές δυνάμεις μεταξύ των τμημάτων του πυρήνα, προκαλώντας επίπεδα θορύβου κατά τοιουτον 10 dB υψηλότερα από τους μετατροπείς ίδιας ικανότητας. Οι παράλληλοι ρεακτώρες φέρουν εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και χρησιμοποιούνται για την αντιστάθμιση της κατακερανικής αντίδρασης του συστήματος. Συνήθως συνδέονται σε σειρά με θυρίστορες για τη συνεχή ρύθμιση του ανεδρανούμενου ρεύματος.

2. Σειριακός Ρεακτώρας
Οι σειριακοί ρεακτώρες φέρουν εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και συνδέονται σε σειρά με ενεργειακούς κατακερανισμούς για τη δημιουργία ενός σειριακού κυκλώματος συμφωνίας για σταθερά αρμονικά (π.χ., 5η, 7η, 11η, 13η αρμονικά). Τυπικοί σειριακοί ρεακτώρες έχουν τιμές αντίστασης 5–6% και θεωρούνται υψηλής ινδουκτανότητας.

3. Ρυθμιζόμενος Ρεακτώρας
Οι ρυθμιζόμενοι ρεακτώρες φέρουν εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και συνδέονται σε σειρά με κατακερανισμούς για τη δημιουργία σειριακής συμφωνίας σε συγκεκριμένη αρμονική συχνότητα (n), απορροφώντας έτσι αυτό το συνιστώμα αρμονικής. Κοινές ταξινομήσεις ρυθμίσεων είναι n = 5, 7, 11, 13, και 19.

4. Εξόδιος Ρεακτώρας
Ένας εξόδιος ρεακτώρας περιορίζει το ρεύμα φόρτισης των καλωδίων μοτέρας και περιορίζει το ρυθμό αύξησης της τάσης στις στροφές της μοτέρας σε 540 V/μs. Απαιτείται συνήθως όταν η μήκος του καλωδίου μεταξύ ενός μετατροπέα συχνότητας (VFD) (4–90 kW) και της μοτέρας υπερβαίνει τα 50 μέτρα. Επίσης, ομαλοποιεί την εξόδια τάση του VFD (μειώνοντας την ακρίβεια των σημείων κατάτμησης), μειώνοντας τις διαταραχές και τον άλλοχο σε συσταδικά στοιχεία, όπως IGBTs.

Σημειώσεις Εφαρμογής για Εξόδιους Ρεακτώρες:
Για την επέκταση της απόστασης μεταξύ VFD και μοτέρα, χρησιμοποιήστε πιο παχύτερα καλώδια με ενισχυμένη απομόνωση, επιθυμητά τύπους χωρίς αποστολή.

Χαρακτηριστικά Εξόδιων Ρεακτώρων:

• Κατάλληλοι για αντιστάθμιση ανεδρανούμενης ενέργειας και περιορισμό αρμονικών;

• Αντισταθμίζουν την κατακερανική αντίδραση σε μακρά καλώδια και περιορίζουν τα αρμονικά ρεύματα εξόδου;

• Επιτυγχάνουν αποτελεσματική προστασία των VFD, βελτιώνοντας τον συντελεστή ενέργειας, εμποδίζοντας τις διαταραχές από το πλέγμα και μειώνοντας την ρύπανση αρμονικών από τα μοντούλα ορθογωνίων στο πλέγμα.

5. Εισόδιος Ρεακτώρας
Ο εισόδιος ρεακτώρας περιορίζει την πτώση τάσης στην πλευρά του πλέγματος κατά τη μετατροπή, περιορίζει τις αρμονικές και αποδυναμώνει τις παράλληλες ομάδες μετατροπέων. Επίσης, περιορίζει τις ξαφνικές αυξήσεις ρεύματος λόγω μεταβολών τάσης του πλέγματος ή λειτουργιών κατάτμησης. Όταν το πληθοσύνολο των συντομών του πλέγματος σε σχέση με την ικανότητα του VFD υπερβαίνει 33:1, η σχετική πτώση τάσης του εισόδιου ρεακτώρα πρέπει να είναι 2% για μονοτεταρτημόρια λειτουργία και 4% για τετρατεταρτημόρια λειτουργία. Ο ρεακτώρας μπορεί να λειτουργεί όταν η τάση συντομών του πλέγματος υπερβαίνει το 6%. Για ένα 12-παλμικό μοντούλο, απαιτείται ένας εισόδιος ρεακτώρας με τουλάχιστον 2% πτώση τάσης. Οι εισόδιοι ρεακτώρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανικά και εργοστασιακά συστήματα αυτοματοποίησης. Εγκαταστάνται μεταξύ του πλέγματος ενέργειας και των VFD ή ρυθμιστών ταχύτητας, περιορίζοντας τις ξαφνικές αυξήσεις τάσης και ρεύματος που παράγονται από αυτά τα συστήματα, μειώνοντας σημαντικά τα υψηλότερα αρμονικά και τις διαταραχές στο σύστημα.

Χαρακτηριστικά Εισόδιων Ρεακτώρων:

• Κατάλληλοι για αντιστάθμιση ανεδρανούμενης ενέργειας και φίλτραρισμό αρμονικών;

• Περιορίζουν τις ξαφνικές αυξήσεις ρεύματος λόγω μεταβολών τάσης του πλέγματος και υπερτάσεων κατάτμησης; φίλτραρουν τις αρμονικές για τη μείωση της διαταραχής της μορφής τάσης;

• Ομαλοποιούν τις ξαφνικές αυξήσεις τάσης και τις αποκοπές στην τάση των μοντούλων στα παλινδρομικά κύκλωμα.

6. Ρεακτώρας Περιορισμού Ρεύματος
Οι ρεακτώρες περιορισμού ρεύματος χρησιμοποιούνται συνήθως σε κατανεμητικά κύκλωμα. Συνδέονται σε σειρά με γραμμές παροχής που αναπτύσσονται από την ίδια στιγμιότητα για τον περιορισμό του ρεύματος συντόμης και τη διατήρηση της σταθερότητας τάσης στη στιγμιότητα κατά την εμφάνιση σφαλμάτων, αποτρέποντας υπερβολικές πτώσεις τάσης.

7. Κατασταλτικός Δακτύλιος (Petersen Coil)
Ευρέως χρησιμοποιούνται σε συστήματα συμφωνίας με τη γη 10kV–63kV, οι κατασταλτικοί δακτύλιοι είναι όλο και περισσότερο σχεδιασμένοι ως ξηροί τύποι με εγκατάσταση σε ψευδοπλαστικό επίπεδο λόγω της τάσης προς απολιπαρίθυμα υποσταθμίων, ειδικά για συστήματα κάτω από 35kV.

8. Συντομευτικός Ρεακτώρας (συχνά ομώνυμος με τον Σειριακό Ρεακτώρα)
Συνδεδεμένος σε σειρά με τα τμήματα καταθηκείων ή συμπαγείς καταθηκείς, οι συντομευτικοί ρεακτώρες περιορίζουν την εισερχόμενη ροή ρεύματος κατά την αλλαγή των καταθηκείων - παρόμοια σε λειτουργία με τους ρεακτώρες περιορισμού ροής. Φίλτρο-Ρεακτώρας: Όταν συνδέονται σε σειρά με φίλτρα-καταθηκείς, δημιουργούν συντονικές κυκλώσεις φίλτρου, συνήθως χρησιμοποιούμενες για τον φίλτρο των 3ου έως 17ου αρμονικών ή υψηλότερης τάξης φίλτρων υψηλής προπέρασης. Οι σταθμοί μετατροπής HVDC, οι φάσης-ελεγχόμενες στατικές συσκευές επιστροφής ενεργού ρεύματος, μεγάλοι ορθογωνικοί, ηλεκτροφορικές σιδηρόδρομοι και υψηλής ισχύος ηλεκτρονικές κυκλώσεις με βάση thyristor είναι όλες πηγές αρμονικού ρεύματος που πρέπει να φιλτράρονται για να αποτραπεί η εισαγωγή αρμονικών στο δίκτυο. Οι επιχειρήσεις ενέργειας έχουν συγκεκριμένες κανονικές διατάξεις σχετικά με τα επίπεδα αρμονικών στα συστήματα ενέργειας.

9. Κανονικοποιητικός Ρεακτώρας (Ρεακτώρας DC Link)
Οι κανονικοποιητικοί ρεακτώρες χρησιμοποιούνται σε κυκλώσεις DC μετά την ορθογωνία. Επειδή οι κυκλώσεις ορθογωνίας παράγουν πεπερασμένο αριθμό παλμών, το εξερχόμενο DC βολτίο περιέχει ροπή, η οποία συχνά είναι βλαβερή και πρέπει να περιοριστεί από έναν κανονικοποιητικό ρεακτώρα. Οι σταθμοί μετατροπής HVDC είναι εξοπλισμένοι με κανονικοποιητικούς ρεακτώρες για να κάνουν το εξερχόμενο DC τόσο κοντά στο ιδανικό όσο είναι δυνατό. Οι κανονικοποιητικοί ρεακτώρες είναι επίσης απαραίτητοι σε thyristor-ελεγχόμενες κινητήρες DC. Στις κυκλώσεις ορθογωνίας, ειδικά σε μεσοπραγματικούς πηγαίους ρεύματος, οι βασικές λειτουργίες τους περιλαμβάνουν:

• Περιορισμό της ροής σύντομης σύνδεσης (κατά την αλλαγή thyristor του αντιστροφέα, η ταυτόχρονη σύνδεση είναι ισοδύναμη με άμεση σύντομη σύνδεση στην εξέλιξη της γέφυρας ορθογωνίας); χωρίς ρεακτώρα, αυτό θα προκαλούσε άμεση σύντομη σύνδεση;

• Καταστολή της επιρροής των μεσοπραγματικών συστατικών στο δίκτυο ενέργειας;

• Εφέ αφαίρεσης—το ορθογωνικό ρεύμα περιέχει AC συστατικά; το υψηλής συχνότητας AC περιορίζεται από τη μεγάλη αυτοδυναμική—διασφαλίζοντας συνεχή μορφή του εξερχόμενου ρεύματος. Η διακοπή του ρεύματος (με διαστήματα μηδενικού ρεύματος) θα προκαλούσε την παύση της γέφυρας αντιστροφέα, οδηγώντας σε συνθήκη ανοικτής κύκλωσης στη γέφυρα ορθογωνίας;

• Σε παράλληλες κυκλώσεις αντιστροφέα, το αντιδραστικό ρεύμα ανταλλάσσεται στην είσοδο· επομένως, τα στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας—ρεακτώρες—είναι απαραίτητα στην κυκλωματική είσοδο.

Σημαντικά Σημεία

Οι ρεακτώρες στα δίκτυα ενέργειας χρησιμοποιούνται για την απορρόφηση της αντιδραστικής ενεργειακής ενέργειας που παράγεται από γραμμές καλωδίων. Με την προσαρμογή του αριθμού των παράλληλων ρεακτώρων, μπορεί να ρυθμιστεί το λειτουργικό βολτίο του συστήματος. Οι υψηλής υπερψηφίας (UHV) παράλληλοι ρεακτώρες υπηρετούν πολλαπλές λειτουργίες σχετικά με τη διαχείριση της αντιδραστικής ενέργειας στα συστήματα ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων:

• Μείωση του αντιδραστικού αποτελέσματος σε ελαφρά φορτωμένες ή μη φορτωμένες γραμμές μεταφοράς, μείωση των μεταβατικών υπερβολικών βολτίων προς την τακτική συχνότητα;

• Βελτίωση της κατανομής του βολτίου κατά μήκος μακρών γραμμών μεταφοράς;

• Τοπική ισορροπία της αντιδραστικής ενέργειας υπό συνθήκες ελαφρού φορτίου, προλήψη της ανόητης ροής αντιδραστικής ενέργειας και μείωση των απωλειών ρεύματος στις γραμμές;

• Μείωση του σταθερού βολτίου προς την τακτική συχνότητα σε υψηλόβολτικές συνδεσμικές γραμμές όταν μεγάλοι γεννήτριες συνδέονται στο δίκτυο, ευαιτιότητα της συγχρονισμένης σύνδεσης των γεννητριών;

• Πρόληψη της αυτοεξάρσης αντιδραστικής συντονίας που μπορεί να συμβεί όταν οι γεννήτριες συνδέονται σε μακρές γραμμές μεταφοράς;

• Όταν η ουδέτερη του ρεακτώρα είναι συνδεδεμένη μέσω μικρού ρεακτώρα, ο μικρός ρεακτώρας μπορεί να αντισταθμίσει την διαφασική και φάση-σε-γη αυτοδυναμική, επιταχύνοντας την αυτονομική κατάρρευση των υπόλοιπων ροών και επιτρέποντας την αυτόματη επανενεργοποίηση με μία πόλη.

Οι ρεακτώρες συνδέονται είτε σε σειρά είτε παράλληλα. Οι σειριακοί ρεακτώρες είναι συνήθως χρησιμοποιούμενοι για τον περιορισμό της ροής, ενώ οι παράλληλοι ρεακτώρες είναι συνήθως χρησιμοποιούμενοι για την αντιστάθμιση της αντιδραστικής ενέργειας.

• Παράλληλος Ρεακτώρας: Σε υψηλής υπερψηφίας συστήματα μακρινής μεταφοράς, συνδέονται στην τρίτη πλεξίδα των μετατροπέων για να αντισταθμίσουν την αντιδραστική φορτιστική ροή των γραμμών μεταφοράς, να περιορίσουν την αύξηση του βολτίου και τα υπερβολικά βολτία κατά την ενεργοποίηση, και να εξασφαλίσουν την αξιόπιστη λειτουργία του συστήματος.

• Σειριακός Ρεακτώρας: Εγκαταστάνται σε κυκλώσεις καταθηκείων, χρησιμοποιούνται όταν το τμήμα καταθηκείων ενεργοποιείται.