रिएक्टर के प्रकार क्या हैं? पावर सिस्टम में महत्वपूर्ण भूमिकाएँ
रिएक्टर (इंडक्टर): परिभाषा और प्रकार
रिएक्टर, जिसे इंडक्टर भी कहा जाता है, जब किसी चालक में धारा प्रवाहित होती है, तो उसके आसपास चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। इसलिए, किसी भी धारा-वाहक चालक में इंडक्टेंस स्वभावतः मौजूद होता है। हालांकि, एक सीधे चालक का इंडक्टेंस छोटा होता है और यह एक कमजोर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। व्यावहारिक रिएक्टर चालक को सोलेनॉइड आकार में मोड़कर बनाया जाता है, जिसे एयर-कोर रिएक्टर कहा जाता है। इंडक्टेंस को आगे बढ़ाने के लिए, सोलेनॉइड में फेरोमैग्नेटिक कोर डाला जाता है, जिससे आयरन-कोर रिएक्टर बनता है।
1. शंट रिएक्टर
शंट रिएक्टरों का प्रोटोटाइप जनरेटरों की फुल-लोड परीक्षण के लिए उपयोग किया जाता था। आयरन-कोर शंट रिएक्टर विभाजित कोर खंडों के बीच विकल्पीय चुंबकीय बल उत्पन्न करते हैं, जिससे शोर स्तर आमतौर पर समकक्ष क्षमता वाले ट्रांसफॉर्मरों की तुलना में 10 डीबी अधिक होता है। शंट रिएक्टर विकल्पीय धारा (एसी) ले जाते हैं और इन्हें प्रणाली की क्षमतिक रिएक्टेंस की भरपाई के लिए उपयोग किया जाता है। इन्हें अक्सर थायरिस्टरों के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है ताकि रिएक्टिव धारा का निरंतर नियंत्रण संभव हो सके।
2. श्रृंखला रिएक्टर
श्रृंखला रिएक्टर विकल्पीय धारा (एसी) ले जाते हैं और इन्हें शक्ति कैपेसिटरों के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है ताकि स्थिर-अवस्था हार्मोनिक्स (जैसे, 5वीं, 7वीं, 11वीं, 13वीं हार्मोनिक्स) के लिए श्रृंखला गैर-संतुलन परिपथ बनाया जा सके। आम श्रृंखला रिएक्टरों के इम्पीडेंस मान 5-6% होते हैं और इन्हें उच्च-इंडक्टेंस प्रकार के माना जाता है।
3. ट्यूनिंग रिएक्टर
ट्यूनिंग रिएक्टर विकल्पीय धारा (एसी) ले जाते हैं और इन्हें कैपेसिटरों के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है ताकि निर्दिष्ट हार्मोनिक आवृत्ति (n) पर श्रृंखला संतुलन बनाया जा सके, जिससे उस हार्मोनिक घटक को अवशोषित किया जा सके। सामान्य ट्यूनिंग ऑर्डर n = 5, 7, 11, 13, और 19 हैं।
4. आउटपुट रिएक्टर
आउटपुट रिएक्टर मोटर केबलों में क्षमतिक चार्जिंग धारा की सीमा निर्धारित करता है और मोटर वाइंडिंग्स पर वोल्टेज की दर को 540 वी/μs के भीतर सीमित करता है। जब वेरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव (VFD) (4-90 kW) और मोटर के बीच केबल की लंबाई 50 मीटर से अधिक होती है, तो यह आमतौर पर आवश्यक होता है। यह VFD आउटपुट वोल्टेज (स्विचिंग एज ढाल को कम करके) को चिकना करता है, जिससे इनवर्टर के घटकों जैसे IGBTs पर विक्षोभ और तनाव को कम किया जाता है।
आउटपुट रिएक्टरों के लिए एप्लिकेशन नोट्स:
VFD और मोटर के बीच की दूरी बढ़ाने के लिए, उन्नत इन्सुलेशन वाले मोटे केबलों का उपयोग करें, जो अपर्याप्त शील्डिंग वाले प्रकार के हों।
आउटपुट रिएक्टरों की विशेषताएं:
रिएक्टिव शक्ति की भरपाई और हार्मोनिक मिटिगेशन के लिए उपयुक्त;
लंबी केबलों में वितरित क्षमता की भरपाई करता है और आउटपुट हार्मोनिक धाराओं को दबाता है;
VFDs की प्रभावी रक्षा करता है, पावर फैक्टर को सुधारता है, ग्रिड-साइड हस्तक्षेप को रोकता है, और रेक्टिफायर यूनिटों से ग्रिड की ओर हार्मोनिक प्रदूषण को कम करता है।
5. इनपुट रिएक्टर
इनपुट रिएक्टर कन्वर्टर कम्युटेशन के दौरान ग्रिड साइड पर वोल्टेज गिरावट की सीमा निर्धारित करता है, हार्मोनिक्स को दबाता है, और समानांतर कन्वर्टर समूहों को अलग करता है। यह ग्रिड वोल्टेज ट्रांसींट्स या स्विचिंग ऑपरेशनों के कारण धारा झंकारों को भी सीमित करता है। जब ग्रिड शॉर्ट-सर्किट क्षमता और VFD क्षमता का अनुपात 33:1 से अधिक होता है, तो इनपुट रिएक्टर की सापेक्ष वोल्टेज गिरावट एक-चतुर्थांश कार्य के लिए 2% और चार-चतुर्थांश कार्य के लिए 4% होनी चाहिए। ग्रिड शॉर्ट-सर्किट वोल्टेज 6% से अधिक होने पर रिएक्टर संचालित हो सकता है। 12-पल्स रेक्टिफायर यूनिट के लिए, लाइन-साइड इनपुट रिएक्टर की आवश्यकता होती है, जिसकी वोल्टेज गिरावट कम से कम 2% हो। इनपुट रिएक्टर औद्योगिक और कारखाना ऑटोमेशन नियंत्रण प्रणालियों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। इन्हें शक्ति ग्रिड और VFDs या गति नियंत्रकों के बीच स्थापित किया जाता है, जिससे इन उपकरणों द्वारा उत्पन्न झंकार वोल्टेज और धारा को दबाया जाता है, जिससे प्रणाली में उच्च-क्रम और विकृत हार्मोनिक्स में विक्षोभ काफी कम होता है।
इनपुट रिएक्टरों की विशेषताएं:
रिएक्टिव शक्ति की भरपाई और हार्मोनिक फिल्टरिंग के लिए उपयुक्त;
ग्रिड वोल्टेज ट्रांसींट्स और स्विचिंग ओवरवोल्टेज के कारण उत्पन्न धारा झंकारों को सीमित करता है; हार्मोनिक्स को फिल्टर करता है ताकि वोल्टेज वेवफॉर्म विकृति को कम किया जा सके;
ब्रिज सर्किटों में वोल्टेज स्पाइक्स और रेक्टिफायर कम्युटेशन नोट्स को चिकना करता है।
6. धारा-सीमित रिएक्टर
धारा-सीमित रिएक्टर आमतौर पर वितरण सर्किटों में उपयोग किए जाते हैं। इन्हें एक ही बसबार से निकलने वाली फीडर लाइनों के साथ श्रृंखला में जोड़ा जाता है ताकि फ़ॉल्ट के दौरान शॉर्ट-सर्किट धारा को सीमित किया जा सके और बस वोल्टेज स्थिरता को बनाया जा सके, जिससे अत्यधिक वोल्टेज गिरावट को रोका जा सके।
7. आर्क सुप्रेशन कोइल (पेटर्सन कोइल)
10kV-63kV की रिज़ोनेंट ग्राउंड सिस्टमों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले आर्क सुप्रेशन कोइल निर्जलीय सबस्टेशनों की दिशा में धारा के कारण ड्राई-टाइप कास्ट रेजिन डिजाइन के रूप में अधिक उपयोग किए जा रहे हैं, विशेष रूप से 35kV से नीचे की सिस्टमों के लिए।
8. डैम्पिंग रिएक्टर (अक्सर सीरीज रिएक्टर के साथ समानार्थक)
कैपेसिटर बैंक या कॉम्पैक्ट कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में जोड़े जाने पर, डैम्पिंग रिएक्टर कैपेसिटर स्विचिंग के दौरान इनरश करंट को सीमित करते हैं—वर्तमान-सीमित रिएक्टर के समान कार्य करते हैं। फिल्टर रिएक्टर: फिल्टर कैपेसिटर के साथ श्रृंखला में जोड़े जाने पर, वे गैर-सहस्रिक फिल्टर सर्किट बनाते हैं, आमतौर पर 3 से 17 वीं हार्मोनिक फिल्टरिंग या उच्च-आदेश उच्च-पास फिल्टरिंग के लिए उपयोग किए जाते हैं। एचवीडीसी कन्वर्टर स्टेशन, फेज-नियंत्रित स्टैटिक वार कंपेंसेटर, बड़े रेक्टिफायर, विद्युतीकृत रेलवे, और उच्च-शक्ति थायरिस्टर-आधारित इलेक्ट्रोनिक सर्किट सभी हार्मोनिक करंट स्रोत हैं जिन्हें ग्रिड में हार्मोनिक इंजेक्शन से रोकने के लिए फिल्टर करना चाहिए। विद्युत वितरण कंपनियों के पास विद्युत प्रणालियों में हार्मोनिक स्तरों के लिए विशिष्ट नियम होते हैं।
9. स्मूथिंग रिएक्टर (डीसी लिंक रिएक्टर)
स्मूथिंग रिएक्टर रेक्टिफायर के बाद डीसी सर्किट में उपयोग किए जाते हैं। क्योंकि रेक्टिफायर सर्किट एक सीमित संख्या के पल्स उत्पन्न करते हैं, इसलिए आउटपुट डीसी वोल्टेज में रिपल होता है, जो अक्सर हानिकारक होता है और स्मूथिंग रिएक्टर द्वारा दबाया जाना चाहिए। एचवीडीसी कन्वर्टर स्टेशनों में स्मूथिंग रिएक्टर इसलिए लगाए जाते हैं ताकि आउटपुट डीसी इदालगी के जितना संभव हो सके। स्मूथिंग रिएक्टर थायरिस्टर-नियंत्रित डीसी ड्राइव में भी आवश्यक हैं। रेक्टिफायर सर्किट में, विशेष रूप से मध्य-आवृत्ति पावर सप्लाइ में, उनके मुख्य कार्य निम्नलिखित हैं:
शॉर्ट-सर्किट करंट की सीमा (इनवर्टर थायरिस्टर कम्युटेशन के दौरान, एक साथ चालना रेक्टिफायर ब्रिज आउटपुट पर एक निर्देशित शॉर्ट-सर्किट के बराबर होता है); रिएक्टर के बिना, यह एक निर्देशित शॉर्ट-सर्किट का कारण बनेगा;
मध्य-आवृत्ति घटकों के प्रभाव को दबाना विद्युत वितरण ग्रिड पर;
फिल्टरिंग प्रभाव—रेक्टिफायड करंट में एसी घटक शामिल होते हैं; उच्च-आवृत्ति एसी बड़े इंडक्टेंस द्वारा रोका जाता है—निरंतर आउटपुट करंट वेवफॉर्म को सुनिश्चित करता है। असंतत करंट (शून्य-करंट अंतरालों के साथ) इनवर्टर ब्रिज को रोक देगा, जिससे रेक्टिफायर ब्रिज पर ओपन-सर्किट स्थिति होगी;
समानांतर इनवर्टर सर्किट में, इनपुट पर रिएक्टिव पावर एक्सचेंज होता है; इसलिए, इनपुट सर्किट में ऊर्जा संचय तत्व—रिएक्टर—आवश्यक हैं।
महत्वपूर्ण नोट्स
विद्युत ग्रिड में रिएक्टर केबल लाइनों द्वारा उत्पन्न कैपेसिटिव रिएक्टिव पावर को अवशोषित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। शंट रिएक्टरों की संख्या को समायोजित करके, सिस्टम ऑपरेटिंग वोल्टेज को नियंत्रित किया जा सकता है। अत्यधिक उच्च वोल्टेज (यूएचवी) शंट रिएक्टर विद्युत प्रणालियों में रिएक्टिव पावर प्रबंधन से संबंधित कई कार्यों को संभालते हैं, जिनमें शामिल हैं:
हल्की लोड या नो-लोड पावर लाइनों पर कैपेसिटिव प्रभाव को कम करना, शक्ति-आवृत्ति ट्रांसिएंट ओवरवोल्टेज को कम करना;
लंबी पावर लाइनों पर वोल्टेज वितरण को सुधारना;
हल्की लोड की स्थितियों में स्थानीय रिएक्टिव पावर को संतुलित करना, अवांछित रिएक्टिव पावर फ्लो को रोकना और लाइन पावर लाभ को कम करना;
बड़े जनरेटर को ग्रिड से सिंक्रनाइज करते समय उच्च-वोल्टेज बसबारों पर स्थिर-स्थिति शक्ति-आवृत्ति वोल्टेज को कम करना, जनरेटर सिंक्रनाइजेशन को सुगम बनाना;
जनरेटरों को लंबी पावर लाइनों से जोड़ने पर होने वाले स्व-प्रेरित रिझोनेंस को रोकना;
जब रिएक्टर की न्यूट्रल छोटे रिएक्टर द्वारा ग्राउंड की जाती है, तो छोटा रिएक्टर फेज-बीच और फेज-से-ग्राउंड कैपेसिटेंस को भर सकता है, अवशिष्ट करंट के स्व-संपात को तेज करता है और एक-पोल ऑटो-रिक्लोजिंग की सुविधा प्रदान करता है।
रिएक्टर या तो श्रृंखला में या शंट में जोड़े जाते हैं। श्रृंखला रिएक्टर आमतौर पर वर्तमान सीमित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जबकि शंट रिएक्टर आमतौर पर रिएक्टिव पावर कंपेंसेशन के लिए उपयोग किए जाते हैं।
शंट रिएक्टर: अत्यधिक उच्च वोल्टेज लंबी दूरी के पावर ट्रांसमिशन सिस्टम में, वे ट्रांसफार्मर के तृतीय वाइंडिंग से जोड़े जाते हैं ताकि पावर लाइनों की कैपेसिटिव चार्जिंग करंट को संतुलित किया जा सके, वोल्टेज वृद्धि और स्विचिंग ओवरवोल्टेज को सीमित किया जा सके, और सिस्टम का विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित किया जा सके।
श्रृंखला रिएक्टर: कैपेसिटर सर्किट में इनस्टॉल किए जाते हैं, जब कैपेसिटर बैंक एनर्जाइज्ड होता है।
