Milyen típusú reaktorok vannak? A reaktorok kulcsfontosságú szerepe az energiarendszerekben

Reaktor (Induktor): Definíció és Típusai

A reaktor, más néven induktor, amikor áram folyik egy vezetőn keresztül, egy mágneses mezőt generálja a környező térben. Ezért minden áramvitt vezető alapvetően induktanciát tartalmaz. Azonban egy egyenes vezető induktanciája kis mértékű, és gyenge mágneses mezőt hoz létre. A gyakorlati reaktorokat a vezető szilárdításával, tevékenységként szolenoid formájú, úgynevezett légmagasságú reaktort alkotnak. Az induktanciának további növeléséhez ferromágneses mag kerül be a szolenoidbe, így jön létre a vasmagasságú reaktor.

1. Párhuzamos Reaktor
A párhuzamos reaktorok prototípusa teljes terhelés esetén használták a generátorok tesztelésére. A vasaljú párhuzamos reaktorok alternáló mágneses erőket generálnak a szelektált mag részek között, ami a zajszintet általában 10 dB-rel növeli a megfelelő kapacitású transzformátorokhoz képest. A párhuzamos reaktorok váltakozó áramot (AC) visznek, és a rendszer kapacitív reaktanciájának kompenzálására használják őket. Gyakran thyristorral sorosan csatlakoztatják őket, hogy a reaktív áram folyamatos szabályozása lehetséges legyen.

2. Soros Reaktor
A soros reaktorok váltakozó áramot (AC) visznek, és sorosan kapcsolódnak hatalmas kondenzátorokkal, hogy soros rezgési áramkört alkossanak az állapotfennmaradó harmonikusokhoz (pl. 5., 7., 11., 13. harmonikus). A tipikus soros reaktorok impedanciája 5-6% értékű, és magas-induktanciás típusoknak számítanak.

3. Hangoló Reaktor
A hangoló reaktorok váltakozó áramot (AC) visznek, és sorosan kapcsolódnak kondenzátorokkal, hogy soros rezgést hozzanak létre egy meghatározott harmonikus frekvencián (n), ezzel elnyelve azt a harmonikus komponenst. Gyakori hangolási sorrendek n = 5, 7, 11, 13, és 19.

4. Kimeneti Reaktor
A kimeneti reaktor korlátozza a motor kábelekben lévő kapacitív töltési áramot, valamint korlátozza a motor tekercsek feletti feszültség emelkedési rátát 540 V/μs-nél. Általában akkor szükséges, ha a változófrekvenciás irányító (VFD) (4–90 kW) és a motor közötti kábel hossza meghaladja a 50 métert. Ezenkívül simítja a VFD kimeneti feszültségét (csökkentve a kapcsoló éleket), minimalizálva a zavarokat és a stresszt az inverter összetevők, például IGBT-kon.

Alkalmazási jegyzetek a kimeneti reaktorokhoz:
A VFD és a motor közötti távolság meghosszabbításához használjon vastagabb kábeleket, javított izolációval, lehetőleg nem védett típusokat.

A kimeneti reaktorok jellemzői:

• Megfelel a reaktív teljesítmény kompenzálására és harmonikus csillapításra;

• Kompenzálja a hosszú kábelekben osztott kapacitanciát, és csillapítja a kimeneti harmonikus áramokat;

• Hatékonyan védje a VFD-kat, javítja a teljesítménytényezőt, blokkolja a hálózati oldali zavarokat, és csökkenti a rectifier egységekből a hálózatra irányuló harmonikus tisztességet.

5. Bemeneti Reaktor
A bemeneti reaktor korlátozza a hálózatoldali feszültség-csökkenést konvertáláskor, csillapítja a harmonikusokat, és decouple-olja a párhuzamos konvertáló csoportokat. Korlátozza a hálózatfeszültség időbeli változásai vagy kapcsoló műveletek által okozott áramkitöréseket is. Ha a hálózat rövidzárló kapacitása a VFD kapacitásához viszonyítva 33:1-nél nagyobb, a bemeneti reaktor relatív feszültség-csökkenése 2%-os kell, hogy legyen egy negyedik síknegyed működés esetén, és 4%-os négy síknegyed működés esetén. A reaktor működhet, ha a hálózat rövidzárló feszültsége 6%-nál nagyobb. 12 impulzusú rectifier egységnél legalább 2%-os feszültség-csökkenésű vonaloldali bemeneti reaktor szükséges. A bemeneti reaktorok széles körben használódnak ipari és gyárautomatizálási ellenőrző rendszerekben. A hálózat és a VFD-k vagy sebességregulátorok között telepítve csillapítják a ezek által előidézett kitörő feszültségeket és áramokat, jelentősen csökkentve a rendszerben lévő magasabb rendű és torzított harmonikusokat.

A bemeneti reaktorok jellemzői:

• Megfelel a reaktív teljesítmény kompenzálására és harmonikus szűrésre;

• Korlátozza a hálózatfeszültség időbeli változásai és kapcsoló túlfeszültségek által okozott áramkitöréseket; szűri a harmonikusokat, csökkentve a feszültség hullámforma torzulását;

• Simítja a feszültség csúcsokat és a rectifier commutation notches bridge circuit-ben.

6. Áramkorlátozó Reaktor
Az áramkorlátozó reaktorok általában elosztási áramkörökben használódnak. Ugyanazon buszbar-ról származó átmeneti vezetékekkel sorosan kapcsolódnak, hogy korlátozzák a rövidzárló áramot, és fenntartsák a buszfeszültség stabilizálódását hibák során, megelőzve a túl nagy feszültség-csökkenést.

7. Ívcsillapító Csomó (Petersen Csomó)
Elterjedten használódnak rezonáló földes rendszerekben 10kV–63kV-on, és a száraz, öntött reszinszerű tervezésű ívcsillapító csomók egyre inkább elterjednek, mivel a szénmentes alkatrészek trendje miatt, különösen 35kV-nál alacsonyabb rendszerekben.

8. Csillapító Reaktor (gyakran szinonim a soros reaktorral)
Kondenzátorbankokkal vagy kompakt kondenzátorokkal sorosan kapcsolódnak, korlátozva a kondenzátor kapcsoláskor bekövetkező behúzó áramot – hasonló funkcióval, mint az áramkorlátozó reaktorok. Szűrő Reaktor: Amikor szűrő kondenzátorokkal sorosan kapcsolódnak, rezonáló szűrő áramkört alkotnak, tipikusan 3. és 17. harmonikus szűrésre vagy magasabb rendű high-pass szűrésre. A HVDC konverter állomások, fázis-ellenőrzött statikus VAR kompenzátors, nagy rectifier egységek, elektromos vasutak, és nagy teljesítményű thyristor-alapú elektronikus áramkörök mind harmonikus áram források, amelyeket szűrni kell, hogy megakadályozzák a harmonikus beszivárgást a hálózatba. A villamosenergia-szolgáltatók specifikus előírásokat adnak ki a harmonikus szintekről a villamos energiaszolgáltatásban.

9. Simító Reaktor (DC Link Reaktor)
A simító reaktorok DC áramkörökben használódnak a rectifikáció után. Mivel a rectifier áramkörök véges számú impulzust termelnek, a kimeneti DC feszültségben ripply található, ami gyakran ártalmas, és csillapítani kell egy simító reaktorral. A HVDC konverter állomások simító reaktorokkal látják el, hogy a kimeneti DC minél közelebb legyen az ideálishez. A simító reaktorok szükségesek a thyristor-ellenőrzött DC meghajtókban is. A rectifier áramkörökben, különösen közepes frekvenciájú energiaellátásban, fő funkcióik a következők:

• Korlátozik a rövidzárló áramot (a inverter thyristor commutation során, a simultán vezetés ekvivalens egy közvetlen rövidzárló a rectifier bridge output-on); nincs reaktor, ez direkt rövidzárló lenne;

• Csillapítja a közepes frekvenciájú komponensek hatását a villamos hálózaton;

• Szűrő hatás - a rectified current AC komponenseket tartalmaz; a magas frekvenciájú AC nagy induktanciával van gátolt - biztosítva a folyamatos kimeneti áram hullámformát. A folytonos áram (nullával kezdődő intervallummal) oka lenne, hogy a inverter bridge leállna, ami nyitott áramkört eredményezne a rectifier bridge-on;

• Párhuzamos inverter áramkörökben, a reaktív teljesítmény a bemeneten cserélődik; ezért az energia tároló elemek - reaktorok - szükségesek a bemeneti áramkörben.

Fontos Jegyzetek

A hálózatban lévő reaktorok feladata a kábelekből eredő kapacitív reaktív teljesítmény felvételének szabályozása. A párhuzamos reaktorok számának beállításával a rendszer működési feszültségét szabályozhatjuk. Az ultra-magasspanningú (UHV) párhuzamos reaktorok több funkciót is ellátják a villamos energiahálózat reaktív teljesítmény-kezelésében, beleértve:

• Enyhítik a könnyen terhelt vagy üresen futó átviteli vezetékek kapacitív hatását, csökkentve a hajlékony frekvenciás átmeneti túlfeszültségeket;

• Javítják a hosszú átviteli vezetékek menti feszültség eloszlását;

• Helyileg egyensúlyozzák a reaktív teljesítményt könnyen terhelt feltételek mellett, megelőzve az ésszerűtlen reaktív teljesítmény-áramlást, és csökkentve a vezeték teljesítményveszteségeit;

• Csökkentik a magasfeszültségű buszokon lévő állapotfennmaradó hajlékony frekvenciás feszültséget, amikor nagy generátorokat szinkronizálnak a hálózattal, megkönnyítve a generátorok szinkronizálását;

• Megelőzik a generátorok hosszú átviteli vezetékekhez csatlakoztatásakor bekövetkező saját-excitációs rezonanciát;

• Amikor a reaktor neutrális kis reaktorral van földre kapcsolva, a kis reaktor kiegyensúlyozhatja a fázis közötti és fázis-föld közötti kapacitanciát, gyorsítva a maradék áramok saját eltűnését, és lehetővé téve az egyes pólusú automatikus újrakapcsolást.

A reaktorok sorosan vagy párhuzamosan kapcsolódnak. A soros reaktorok általában áramkorlátozásra használódnak, míg a párhuzamos reaktorok gyakran a reaktív teljesítmény kompenzálására szolgálnak.

• Párhuzamos Reaktor: Az ultra-magasspanningú hosszútávú átviteli rendszerekben a transzformátorok harmadik tekercsére kapcsolódnak, hogy kompenzálják a vezetékek kapacitív töltési áramát, korlátozzák a feszültség-emelkedést és a kapcsoló túlfeszültségeket, és biztosítsák a rendszer megbízható működését.

• Soros Reaktor: Kondenzátor áramkörökben telepítik, amikor a kondenzátor bankot energiázni kell.