ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์คืออะไร บทบาทสำคัญในระบบพลังงาน
Reactor (Inductor): คำนิยามและประเภท
รีแอคเตอร์หรือที่เรียกว่าอินดักเตอร์สร้างสนามแม่เหล็กภายในพื้นที่โดยรอบเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านตัวนำ ดังนั้น ตัวนำใด ๆ ที่มีกระแสไหลผ่านจะมีความเหนี่ยวนำอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ความเหนี่ยวนำของตัวนำตรงมีขนาดเล็กและสร้างสนามแม่เหล็กที่อ่อน รีแอคเตอร์ที่ใช้งานจริงถูกสร้างขึ้นโดยการพันตัวนำให้เป็นรูปทรงโซลีนอยด์ ซึ่งเรียกว่ารีแอคเตอร์แบบแกนอากาศ เพื่อเพิ่มความเหนี่ยวนำมากขึ้น สามารถใส่แกนเฟอร์โรแมグเนติกเข้าไปในโซลีนอยด์ ทำให้เกิดรีแอคเตอร์แบบแกนเหล็ก
1. รีแอคเตอร์แบบชันท์
รีแอคเตอร์แบบชันท์รุ่นแรก ๆ ถูกใช้ในการทดสอบโหลดเต็มสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า รีแอคเตอร์แบบชันท์ที่มีแกนเหล็กสร้างแรงแม่เหล็กสลับระหว่างส่วนแกนที่แยกออก ทำให้ระดับเสียงสูงกว่าหม้อแปลงที่มีความจุเท่ากันประมาณ 10 dB รีแอคเตอร์แบบชันท์ขนานกับกระแสสลับ (AC) และใช้ในการชดเชยความต้านทานความจุของระบบ มักจะเชื่อมต่อกับไธริสเตอร์เพื่อให้สามารถปรับควบคุมกระแสปฏิกิริยาได้ต่อเนื่อง
2. รีแอคเตอร์แบบอนุกรม
รีแอคเตอร์แบบอนุกรมขนานกับกระแสสลับ (AC) และเชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์เพื่อสร้างวงจรอนุกรมที่มีการสั่นสะเทือนที่ความถี่ฮาร์โมนิกคงที่ (เช่น ฮาร์โมนิกที่ 5, 7, 11, 13) รีแอคเตอร์แบบอนุกรมทั่วไปมีค่าความต้านทาน 5-6% และถือว่าเป็นประเภทที่มีความเหนี่ยวนำสูง
3. รีแอคเตอร์แบบปรับแต่ง
รีแอคเตอร์แบบปรับแต่งขนานกับกระแสสลับ (AC) และเชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์เพื่อสร้างการสั่นสะเทือนอนุกรมที่ความถี่ฮาร์โมนิกที่กำหนด (n) ทำให้สามารถดูดซับส่วนประกอบฮาร์โมนิกนั้นได้ ลำดับการปรับแต่งที่พบบ่อยคือ n = 5, 7, 11, 13, และ 19
4. รีแอคเตอร์แบบเอาต์พุต
รีแอคเตอร์แบบเอาต์พุตจำกัดกระแสชาร์จความจุในสายเคเบิลมอเตอร์และจำกัดอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่ขดลวดมอเตอร์ไม่เกิน 540 V/μs มักจำเป็นเมื่อลำดับสายเคเบิลระหว่างเครื่องขับความถี่แปรผัน (VFD) (4-90 kW) และมอเตอร์เกิน 50 เมตร นอกจากนี้ยังช่วยลดความรุนแรงของแรงดันเอาต์พุตของ VFD (ลดความรุนแรงของขอบสวิตช์) ลดการรบกวนและการกระทำต่อส่วนประกอบอินเวอร์เตอร์ เช่น IGBT
หมายเหตุการใช้งานสำหรับรีแอคเตอร์แบบเอาต์พุต:
เพื่อขยายระยะทางระหว่าง VFD และมอเตอร์ ควรใช้สายเคเบิลที่หนาขึ้นพร้อมฉนวนที่ทนทานมากขึ้น โดยเฉพาะสายเคเบิลที่ไม่มีชิลด์
คุณสมบัติของรีแอคเตอร์แบบเอาต์พุต:
เหมาะสมสำหรับการชดเชยกำลังปฏิกิริยาและการลดฮาร์โมนิก;
ชดเชยความจุกระจายในสายเคเบิลยาวและลดกระแสฮาร์โมนิกเอาต์พุต;
ปกป้อง VFD อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงแฟคเตอร์พลังงาน ป้องกันการรบกวนจากฝั่งกริด และลดการปนเปื้อนฮาร์โมนิกจากหน่วยรีกทิฟายเออร์สู่กริด
5. รีแอคเตอร์แบบอินพุต
รีแอคเตอร์แบบอินพุตจำกัดแรงดันตกในฝั่งกริดระหว่างการสลับเฟสของคอนเวอร์เตอร์ ลดฮาร์โมนิก และแยกกลุ่มคอนเวอร์เตอร์ที่ทำงานแบบขนาน นอกจากนี้ยังจำกัดกระแสกระแทกที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าทรานซีนท์หรือการสลับสวิตช์ หากอัตราส่วนความจุสั้นวงจรของกริดต่อความจุของ VFD เกิน 33:1 ความตกแรงดันสัมพัทธ์ของรีแอคเตอร์อินพุตควรเป็น 2% สำหรับการทำงานแบบควอดแรนต์เดียว และ 4% สำหรับการทำงานแบบ 4 ควอดแรนต์ รีแอคเตอร์อาจทำงานเมื่อแรงดันสั้นวงจรของกริดเกิน 6% สำหรับหน่วยรีกทิฟายเออร์ 12 พัลส์ จำเป็นต้องใช้รีแอคเตอร์ฝั่งสายที่มีความตกแรงดันอย่างน้อย 2% รีแอคเตอร์แบบอินพุตถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมอุตสาหกรรมและโรงงานอัตโนมัติ ติดตั้งระหว่างกริดไฟฟ้าและ VFD หรือเครื่องควบคุมความเร็ว ลดแรงดันและกระแสกระแทกที่เกิดจากอุปกรณ์เหล่านี้ ลดฮาร์โมนิกที่มีลำดับสูงและผิดรูปในระบบอย่างมาก
คุณสมบัติของรีแอคเตอร์แบบอินพุต:
เหมาะสมสำหรับการชดเชยกำลังปฏิกิริยาและการกรองฮาร์โมนิก;
จำกัดกระแสกระแทกที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าทรานซีนท์และแรงดันเกินจากการสลับสวิตช์ กรองฮาร์โมนิกเพื่อลดการผิดรูปของแรงดัน;
ทำให้แรงดันสูงสุดและความขาดแคลนในการสลับเฟสของวงจรบริดจ์ราบรื่นขึ้น
6. รีแอคเตอร์จำกัดกระแส
รีแอคเตอร์จำกัดกระแสมักถูกใช้ในวงจรกระจาย ติดตั้งแบบอนุกรมกับสายฟีดเดอร์ที่แยกออกจากบัสบาร์เดียวกัน เพื่อจำกัดกระแสสั้นวงจรและรักษาความมั่นคงของแรงดันบัสในระหว่างความผิดพลาด ป้องกันการลดลงของแรงดันมากเกินไป
7. คอยล์ป้องกันอาร์ค (Petersen Coil)
ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบต่อกราวด์แบบรีโซแนนท์ที่ 10kV–63kV คอยล์ป้องกันอาร์คมีแนวโน้มที่จะเป็นแบบเรซินหล่อแห้งมากขึ้น เนื่องจากแนวโน้มของการลดการใช้น้ำมันในสถานีไฟฟ้า โดยเฉพาะในระบบต่ำกว่า 35kV
8. รีแอคเตอร์แบบดัมมิ่ง (มักเรียกว่ารีแอคเตอร์แบบอนุกรม)
เชื่อมต่อกับแบงก์คอนเดนเซอร์หรือคอนเดนเซอร์แบบคอมแพค รีแอคเตอร์แบบดัมมิ่งจำกัดกระแสกระแทกขณะสลับคอนเดนเซอร์ คล้ายคลึงกับรีแอคเตอร์จำกัดกระแส รีแอคเตอร์กรอง: เมื่อเชื่อมต่อกับคอนเดนเซอร์กรอง จะสร้างวงจรกรองรีโซแนนท์ มักใช้สำหรับการกรองฮาร์โมนิกที่ 3 ถึง 17 หรือการกรองไฮพาสที่มีลำดับสูง สถานีคอนเวอร์เตอร์ HVDC สตัทิค VAR คอมเพนเซเตอร์ที่ควบคุมเฟส รีกทิฟายเออร์ขนาดใหญ่ รถไฟฟ้าที่ใช้ไฟฟ้า และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ไธริสเตอร์ขนาดใหญ่ เป็นแหล่งกำเนิดกระแสฮาร์โมนิกที่ต้องกรองเพื่อป้องกันการปนเปื้อนฮาร์โมนิกเข้าสู่กริด บริษัทไฟฟ้ามีกฎระเบียบที่เฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับระดับฮาร์โมนิกในระบบไฟฟ้า
9. รีแอคเตอร์แบบสมูธ (รีแอคเตอร์แบบลิงค์ DC)
รีแอคเตอร์แบบสมูธใช้ในวงจร DC หลังจากการรีกทิฟาย ด้วยเหตุผลที่วงจรรีกทิฟายสร้างพัลส์จำนวนจำกัด แรงดัน DC ที่ได้มีแรงดันริปล์ที่อาจเป็นอันตรายและต้องได้รับการลดลงโดยรีแอคเตอร์แบบสมูธ สถานีคอนเวอร์เตอร์ HVDC ติดตั้งรีแอคเตอร์แบบสมูธเพื่อทำให้แรงดัน DC ที่ได้ใกล้เคียงกับค่าที่ต้องการมากที่สุด รีแอคเตอร์แบบสมูธยังเป็นสิ่งจำเป็นในเครื่องขับ DC ที่ควบคุมโดยไธริสเตอร์ ในวงจรรีกทิฟาย โดยเฉพาะวงจรพลังงานความถี่กลาง หน้าที่หลักของรีแอคเตอร์รวมถึง:
จำกัดกระแสสั้นวงจร (ระหว่างการสลับเฟสของไธริสเตอร์อินเวอร์เตอร์ การนำไฟฟ้าพร้อมกันเทียบเท่ากับการสั้นวงจรที่เอาต์พุตของบริดจ์รีกทิฟาย); ไม่มีรีแอคเตอร์จะทำให้เกิดการสั้นวงจร;
ลดอิทธิพลของส่วนประกอบความถี่กลางต่อระบบไฟฟ้า;
ผลกระทบการกรอง—กระแสที่รีกทิฟายมีส่วนประกอบ AC; กระแส AC ความถี่สูงถูกจำกัดโดยความเหนี่ยวนำขนาดใหญ่—ทำให้รูปแบบของกระแสเอาต์พุตต่อเนื่อง กระแสไม่ต่อเนื่อง (มีช่วงเวลาที่ไม่มีกระแส) จะทำให้บริดจ์อินเวอร์เตอร์หยุดทำงาน ทำให้เกิดสภาพเปิดวงจรที่บริดจ์รีกทิฟาย;
ในวงจรอินเวอร์เตอร์แบบขนาน กำลังปฏิกิริยาถูกแลกเปลี่ยนที่อินพุต ดังนั้น องค์ประกอบในการเก็บพลังงาน—รีแอคเตอร์—เป็นสิ่งจำเป็นในวงจรอินพุต
ข้อควรระวังสำคัญ
รีแอคเตอร์ในระบบไฟฟ้าใช้ในการดูดซับกำลังปฏิกิริยาความจุที่เกิดจากสายเคเบิล ด้วยการปรับจำนวนรีแอคเตอร์แบบชันท์ สามารถควบคุมแรงดันระบบได้ รีแอคเตอร์แบบชันท์แรงดันสูงมาก (UHV) มีฟังก์ชันหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับการจัดการกำลังปฏิกิริยาในระบบไฟฟ้า รวมถึง:
ลดผลกระทบของความจุในสายส่งที่มีโหลดเบาหรือไม่มีโหลด ลดแรงดันทรานซีนท์ที่ความถี่กำลัง;
ปรับปรุงการกระจายแรงดันตามสายส่งยาว;
บาลานซ์กำลังปฏิกิริยาท้องถิ่นภายใต้ภาวะโหลดเบา ป้องกันการไหลของกำลังปฏิกิริยาที่ไม่สมเหตุสมผลและลดการสูญเสียพลังงานในสาย;
ลดแรงดันคงที่ที่บัสบาร์แรงดันสูงเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่เชื่อมต่อกับกริด ทำให้ง่ายต่อการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า;
ป้องกันการสั่นสะเทือนที่เกิดเองเมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับสายส่งยาว;
เมื่อแกนกลางของรีแอคเตอร์เชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านรีแอคเตอร์ขนาดเล็ก รีแอคเตอร์ขนาดเล็กสามารถชดเชยความจุระหว่างเฟสและระหว่างเฟสกับกราวด์ ทำให้กระแสตกค้างดับเองเร็วขึ้นและทำให้การป้อนกลับอัตโนมัติแบบเสาเดียวเป็นไปได้
รีแอคเตอร์สามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนาน รีแอคเตอร์แบบอนุกรมมักใช้ในการจำกัดกระแส ในขณะที่รีแอคเตอร์แบบชันท์มักใช้ในการชดเชยกำลังปฏิกิริยา
รีแอคเตอร์แบบชันท์: ในระบบส่งไฟฟ้าระยะไกลแรงดันสูงมาก ติดตั้งที่ขดลวดที่สามของหม้อแปลงเพื่อชดเชยกระแสชาร์จความจุของสายส่ง จำกัดการเพิ่มขึ้นของแรงดันและการเพิ่มขึ้นของแรงดันจากการสลับสวิตช์ และรับประกันการทำงานของระบบอย่างเชื่อถือได้
รีแอคเตอร์แบบอนุกรม: ติดตั้งในวงจรคอนเดนเซอร์ ใช้เมื่อแบงก์คอนเดนเซอร์ถูกเปิดใช้งาน
