Welke Soorten Reactors Bestaan? Sleutelrollen in EnergieSystemen

Reactor (Spoel): Definitie en Types

Een reactor, ook bekend als spoel, genereert een magnetisch veld in de omliggende ruimte wanneer stroom door een geleider stroomt. Daarom heeft elke stroomvoerende geleider inherent inductie. Echter, de inductie van een rechte geleider is klein en produceert een zwak magnetisch veld. Praktische reactors worden gemaakt door de geleider in een solenoïde-vorm te winden, bekend als een luchtspoel. Om de inductie verder te vergroten, wordt een ferromagnetisch kern in de solenoïde geplaatst, wat resulteert in een ijzerkern-spoel.

1. Shunt Reactor
De prototype van shunt reactors werd gebruikt voor volledige belastingstesten van generatoren. IJzerkern-shunt reactors genereren wisselende magnetische krachten tussen gesegmenteerde kernafdelingen, wat resulteert in geluidsniveaus die meestal 10 dB hoger zijn dan bij transformatoren met gelijke capaciteit. Shunt reactors voeren wisselstroom (AC) en worden gebruikt om het systeemcapacitieve reactantie te compenseren. Ze worden vaak in serie verbonden met thyristors om continue regeling van de reactieve stroom mogelijk te maken.

2. Serie Reactor
Serie reactors voeren AC-stroom en worden in serie verbonden met stroomcondensatoren om een reeksserieschakeling te vormen voor stabiele harmonischen (bijv., 5e, 7e, 11e, 13e harmonische). Typische serie reactors hebben impedantiewaarden van 5-6% en worden beschouwd als hoog-inductieve types.

3. Afstemming Reactor
Afstemming reactors voeren AC en worden in serie verbonden met condensatoren om resonantie op een bepaalde harmonische frequentie (n) te creëren, waardoor dat harmonische component wordt geabsorbeerd. Gewone afstemming ordes zijn n = 5, 7, 11, 13, en 19.

4. Uitvoer Reactor
Een uitvoer reactor beperkt de capacitaire laadstroom in motorkabels en beperkt de snelheid van de spanningstoename over de motorwindingen tot binnen 540 V/μs. Het is meestal vereist wanneer de kabellengte tussen een variabele frequentieaandrijving (VFD) (4-90 kW) en de motor meer dan 50 meter bedraagt. Het maakt ook de uitvoerspanning van de VFD glad (vermindert de schakelingsrandsteilheid), minimaliseert storingen en belasting op invertercomponenten zoals IGBT's.

Toepassingsnotities voor Uitvoer Reactors:
Om de afstand tussen VFD en motor te verlengen, gebruik dikker kabels met verbeterde isolatie, preferentieel niet-geschilderde types.

Kenmerken van Uitvoer Reactors:

• Geschikt voor reactieve vermogenscompensatie en harmonische vermindering;

• Compenseert verdeelde capaciteit in lange kabels en onderdrukt uitvoerharmonische stromen;

• Beschermt effectief VFD's, verbetert de cosinus phi, blokkeert netzijde-interferentie, en vermindert harmonische vervuiling van rectifier-eenheden naar het net.

5. Invoer Reactor
De invoer reactor beperkt spanningval aan de netzijde tijdens commutatie van converters, onderdrukt harmonische stromen, en ontkoppelt parallelle convertergroepen. Het beperkt ook stroompieken veroorzaakt door netspanningsfluctuaties of schakeloperaties. Wanneer de verhouding tussen het korte-slagsysteemcapaciteit en de VFD-capaciteit groter is dan 33:1, moet de relatieve spanningval van de invoer reactor 2% zijn voor enkelkwadrantbewerking en 4% voor vierkwadrantbewerking. De reactor kan werken wanneer de korte-slagspanning van het net groter is dan 6%. Voor een 12-puls rectifieer-eenheid is een lijnzijdse invoer reactor met minimaal 2% spanningval vereist. Invoer reactors worden breed toegepast in industriële en fabrieksautomatiseringscontrolesystemen. Ze worden geïnstalleerd tussen het elektriciteitsnet en VFD's of snelheidsregelaars, ze onderdrukken stootspanningen en -stromen die door deze apparaten worden gegenereerd, en vermindert aanzienlijk hogere-orde en vervormde harmonische stromen in het systeem.

Kenmerken van Invoer Reactors:

• Geschikt voor reactieve vermogenscompensatie en harmonische filtering;

• Beperkt stroompieken veroorzaakt door netspanningsfluctuaties en schakeloverspanningen; filtert harmonische stromen om de vormvervorming van de spanning te verkleinen;

• Maakt spanningsspijkers en rectifier commutatie-inhammen in brugcircuits glad.

6. Stroombeperkende Reactor
Stroombeperkende reactors worden meestal gebruikt in distributiecircuit. Ze worden in serie verbonden met voeders die van dezelfde busbar vertakken om kortsluitstroom te beperken en busspanning stabiliteit tijdens fouten te handhaven, waardoor extreme spanningdalingen worden voorkomen.

7. Bogenonderdrukkings Spoel (Petersen Spoel)
Breed gebruikt in resonerend afgestemde systemen op 10kV-63kV, bogenonderdrukkings spoelen zijn steeds meer droogtype gegoten harsontwerp wegens de trend naar olievrije transformatorstations, vooral voor systemen onder 35kV.

8. Demping Reactor (vaak synoniem met Serie Reactor)
Verbonden in serie met condensatorenbanken of compacte condensatoren, demping reactors beperken inloopstroom tijdens schakeling van condensatoren—gelijkwaardig in functie aan stroombeperkende reactors. Filter Reactor: Wanneer verbonden in serie met filters condensatoren, vormen ze resonante filterschakelingen, meestal gebruikt voor 3e tot 17e harmonische filtering of hogere-orde high-pass filtering. HVDC-converterstations, fasegecontroleerde statische VAR-compensatoren, grote rectifiers, geëlektrificeerde spoorwegen, en krachtige thyristor-gebaseerde elektronische circuits zijn allemaal bronnen van harmonische stromen die gefilterd moeten worden om harmonische injectie in het net te voorkomen. Elektriciteitsbedrijven hebben specifieke regels ten aanzien van harmonische niveaus in elektriciteitsystemen.

9. Gladdende Reactor (DC Schakellink Reactor)
Gladdende reactors worden gebruikt in DC-circuits na rectificatie. Aangezien rectifiercircuits een eindig aantal pulsen produceren, bevat de uitvoer DC-spanning ruis, die vaak schadelijk is en moet worden onderdrukt door een gladdende reactor. HVDC-converterstations zijn uitgerust met gladdende reactors om de uitvoer DC zo dicht mogelijk bij ideaal te maken. Gladdende reactors zijn ook essentieel in thyristor-gecontroleerde DC-aandrijvingen. In rectifiercircuits, vooral middel-frequentie voedingen, zijn hun hoofdfuncties:

• Beperken kortsluitstroom (tijdens inverter thyristor commutatie, simultane geleiding is equivalent aan een directe kortsluiting aan de uitvoer van de rectifierbrug); zonder reactor zou dit een directe kortsluiting veroorzaken;

• Onderdrukken de invloed van middel-frequente componenten op het elektriciteitsnet;

• Filtereffect—gerekt stroom bevat AC-componenten; hoge-frequentie AC wordt belemmerd door de grote inductie—zorgt ervoor dat de uitvoer stroomvorm continu is. Ongestage stroom (met nul-stroom intervallen) zou de inverterbrug doen stoppen, wat resulteert in een open circuit aan de rectifierbrug;

• In parallelle invertercircuits wordt reactief vermogen ingewisseld aan de invoer; daarom zijn energieopslagelementen—reactors—essentieel in het invoercircuit.

Belangrijke Opmerkingen

Reactors in elektriciteitsnetwerken worden gebruikt om de capacitaire reactieve vermogen die door kabellijnen wordt geproduceerd, op te nemen. Door het aantal shunt reactors aan te passen, kan de systeemwerkspanning worden gereguleerd. Ultra-hoge spanning (UHV) shunt reactors dienen meerdere functies gerelateerd aan reactieve vermogensbeheer in elektriciteitsystemen, waaronder:

• Minderen de capacitaire effecten op licht belaste of niet-belaste transportlijnen, verminder power-frequency tijdelijke overspanningen;

• Verbeteren de spanningverdeling langs lange transportlijnen;

• Balanceren reactief vermogen lokaal onder lichte belastingsomstandigheden, voorkomen onredelijke reactief vermogen stroom en verminder lijnverlies;

• Verminder stabiele power-frequency spanning op hoge spanning busbars wanneer grote generatoren worden gesynchroniseerd met het net, faciliteer generator synchronisatie;

• Voorkomen zelf-opwekkingsresonantie die kan optreden wanneer generatoren zijn verbonden met lange transportlijnen;

• Wanneer de reactorneutrale is aangesloten via een kleine reactor, kan de kleine reactor interfasiale en fase-naar-grondcapaciteit compenseren, versnellen de zelf-extinctie van resterende stromen en maken enkel-polige automatische herinschakeling mogelijk.

Reactors worden in serie of parallel verbonden. Serie reactors worden meestal gebruikt voor stroombeperking, terwijl shunt reactors meestal worden gebruikt voor reactieve vermogenscompensatie.

• Shunt Reactor: In ultra-hoge spanning langafstands transport systemen, worden ze verbonden met de tertiaire winding van transformatoren om de capacitaire laadstroom van transportlijnen te compenseren, spanningsstijging en schakeloverspanningen te beperken, en betrouwbare systeemoperatie te waarborgen.

• Serie Reactor: Geïnstalleerd in condensatorcircuits, worden ze gebruikt wanneer de condensatorbank wordt opgewekt.