Hva er typer av reaktorer? Nøkkelroller i kraftsystemer

Reaktor (Induktor): Definisjon og Typer

En reaktor, også kjent som en induktor, genererer et magnetfelt i området rundt når strøm flyter gjennom en leder. Derfor har alle strømførende ledere inductanse. Imidlertid er inductansen til en rett leder liten og produserer et svakt magnetfelt. Praktiske reaktorer konstrueres ved å vinde ledningen i en spoleform, kjent som en luftkjerneverktore. For å øke inductansen ytterligere settes en ferromagnetisk kjerne inn i spolen, noe som danner en jernkjerneverktore.

1. Shunt-reaktor
Prototypen av shunt-reaktorer ble brukt for fullbelastningstesting av generatorer. Jernkjerneverktorer genererer alternerende magnetkrefter mellom segmenterte kjerne-seksjoner, noe som resulterer i støy nivåer typisk 10 dB høyere enn transformer med ekvivalent kapasitet. Shunt-reaktorer bærer alternerende strøm (AC) og brukes til å kompensere for systemets kapasitiv reaktiv effekt. De kobles ofte i serie med thyristorer for å muliggjøre kontinuerlig regulering av reaktiv strøm.

2. Serie-reaktor
Serie-reaktorer bærer AC-strøm og kobles i serie med effektkondensatorer for å danne en serieresonanssirkel for stabile harmonikker (f.eks. 5., 7., 11. og 13. harmonikker). Typiske serie-reaktorer har impedansverdier på 5–6% og regnes som høy-induktanse typer.

3. Justeringsreaktor
Justeringsreaktorer bærer AC og kobles i serie med kondensatorer for å skape serieresonans ved en angitt harmonisk frekvens (n), dermed absorberer den harmonisk komponent. Vanlige justeringsordener er n = 5, 7, 11, 13 og 19.

4. Utgangsreaktor
En utgangsreaktor begrenser kapasitiv oppladningsstrøm i motorkabler og begrenser hastigheten av spenningstilvekst over motorens vindinger til under 540 V/μs. Den er typisk nødvendig når kabellengden mellom en variabel frekvensdrift (VFD) (4–90 kW) og motoren overstiger 50 meter. Den glatter også VFD-utgangsspenningen (reduserer skruvingseffekten), minimerer forstyrrelser og stress på inverterkomponenter som IGBT-er.

Bruksnotater for utgangsreaktorer:
For å utvide avstanden mellom VFD og motor, bruk tykkere kabler med forbedret isolasjon, helst ikke-skjoldede typer.

Egenskaper ved utgangsreaktorer:

• Egnede for reaktiv effektkompensasjon og harmonisering;

• Kompenserer for fordelt kapasitiv effekt i lange kabler og demper utgangsharmoniske strømmer;

• Beskytter effektivt VFD-er, forbedrer effektfaktoren, blokkerer nettstørrelses forstyrrelser, og reduserer harmonisk forurensning fra rektifierenheter til nettet.

5. Inngangsreaktor
Inngangsreaktoren begrenser spenningstap på nettet siden under konvertering, demper harmoniske, og dekobler parallelle konvertergrupper. Den begrenser også strømsprang forårsaket av nettspenningsoverganger eller slår/kobling. Når nettet kortslutningskapasitet til VFD-kapasitet forhold overstiger 33:1, bør relativ spenningstap for inngangsreaktoren være 2% for en kvadrant drift og 4% for fire kvadrant drift. Reaktoren kan operere når nettet kortslutningsspenningsnivå overstiger 6%. For en 12-puls rektifierenhet kreves en linjeside inngangsreaktor med minst 2% spenningstap. Inngangsreaktorer er bredt anvendt i industrielle og fabrikkautomatiseringskontrollsystemer. Installert mellom kraftnett og VFD-er eller fartsregulatører, demper de spenningsoverganger og strømsprang generert av disse enhetene, betydelig demper høyere ordens og forvrengte harmoniske i systemet.

Egenskaper ved inngangsreaktorer:

• Egnede for reaktiv effektkompensasjon og harmonisk filtrering;

• Begrenser strømsprang forårsaket av nettspenningsoverganger og slår/overvoltage; filtrerer harmoniske for å redusere spenningbølgeform deformering;

• Glatter spenningstopper og rektifiering kommutasjon notcher i brokrets.

6. Strømbegrensning reaktor
Strømbegrensning reaktorer blir typisk brukt i distribusjonskretser. De kobles i serie med feederlinjer som grener fra samme busbar for å begrense kortslutningsstrøm og opprettholde bus spenning stabil under feil, unngå unødig spenningstap.

7. Bukselundertrykkingsbobin (Petersen-bobin)
Bredt brukt i resonant grunnete systemer ved 10kV–63kV, bukselundertrykkingsbobiner er i økende grad av tørrtype gjetestoff design pga trender mot olje-frie transformatorstasjoner, spesielt for systemer under 35kV.

8. Dempningsreaktor (ofte synonym med serie-reaktor)
Koblet i serie med kondensatorbanker eller kompakte kondensatorer, dempingsreaktorer begrenser indrømningsstrøm under kondensator slår—liknende funksjon til strømbegrensning reaktorer. Filterreaktor: Når koblet i serie med filterkondensatorer, danner de resonante filterkrefter, typisk brukt for 3. til 17. harmonisk filtrering eller høyere ordens høy-pass filtrering. HVDC konverterstasjoner, fasekontrollerte statiske var kompensatorer, store rektifiserere, elektrifiserte jernbaner, og høyeffekt thyristorbaserede elektroniske sirkler er alle harmoniske strømkilder som må filtreres for å forhindre harmonisk injeksjon til nettet. Kraftselskaper har spesifikke regler angående harmoniske nivåer i kraftsystemer.

9. Glattleggingsreaktor (DC-link reaktor)
Glattleggingsreaktorer brukes i DC-krefter etter rektifisering. Siden rektifiseringskrefter produserer et endelig antall pulser, inneholder utgangs DC-spenningen ripl, som ofte er skadelig og må undertrykkes av en glattleggingsreaktor. HVDC konverterstasjoner er utstyrt med glattleggingsreaktorer for å gjøre utgangs DC så nær ideell som mulig. Glattleggingsreaktorer er også essensielle i thyristor-kontrollerte DC-draiver. I rektifiseringskrefter, spesielt mediumfrekvens kraftleverandører, deres hovedfunksjoner inkluderer:

• Begrensning av kortslutningsstrøm (under inverter thyristor kommutasjon, samtidig konduksjon er ekvivalent til direkte kortslutning ved rektifieringsbro utgang); uten en reaktor, ville dette ført til direkte kortslutning;

• Undertrykkelse av påvirkningen av mediumfrekvenskomponenter på kraftnett;

• Filtereffekt—rektifisert strøm inneholder AC-komponenter; høyfrekvens AC hindres av stor inductanse—sikrer kontinuerlig utgangsstrømbølgeform. Diskontinuerlig strøm (med null-strømintervaller) ville ført til at inverterbroen stoppet, resulterende i åpenkretstilstand ved rektifieringsbroen;

• I parallell inverterkrefter, byttes reaktiv effekt ut ved inngangen; derfor er energilagringselementer—reaktorer—essensielle i inngangskreften.

Viktige Notater

Reaktorer i kraftnett brukes for å absorbere kapasitiv reaktiv effekt generert av kabellinjer. Ved å justere antallet shunt-reaktorer, kan systemets driftsspenning reguleres. Ekstremt høy spenning (UHV) shunt-reaktorer har flere funksjoner relatert til reaktiv effektbehandling i kraftsystemer, inkludert:

• Mildring av kapasitiv effekt på lett belasted eller ubelasted overføringslinjer, reduserer driftsfrekvens transiente overspenninger;

• Forbedrer spenningfordeling langs lange overføringslinjer;

• Balanserer reaktiv effekt lokalt under lett belasted forhold, forebygger urealisable reaktiv effektstrøm og reduserer linje effekt tap;

• Reduserer stabilt driftsfrekvens spenning på høy spenning busser når store generatorer synkroniseres til nettet, fremmer generator synkronisering;

• Forebygger selvoppkvæding resonans som kan oppstå når generatorer kobles til lange overføringslinjer;

• Når reaktorens neutral er grunnet via en liten reaktor, kan den lille reaktoren kompensere for mellomfas og fas-til-jord kapasitiv effekt, akselererer selvutslukking av reststrømmer og muliggjør enkeltpol auto-lukking.

Reaktorer kobles enten i serie eller parallell. Serie-reaktorer brukes typisk for strømbegrensning, mens shunt-reaktorer brukes vanligvis for reaktiv effektkompensasjon.

• Shunt-reaktor: I ekstremt høy spenning langdistans overføringsystemer, kobles de til tertiær vindning av transformer for å kompensere for kapasitiv ladestrøm av overføringslinjer, begrense spenningstilvekst og slår/overspenninger, og sikre pålitelig systemoperasjon.

• Serie-reaktor: Installert i kondensatorsirkler, brukes de når kondensatorbanken er energisert.