Які Існують Типи Реакторів Ключові Ролі в Енергетичних Системах
Реактор (індуктор): визначення та види
Реактор, також відомий як індуктор, створює магнітне поле у навколишньому просторі, коли струм проходить через провідник. Тому будь-який провідник, що несе струм, має властивість індуктивності. Однак індуктивність прямого провідника невелика і він створює слабке магнітне поле. Практичні реактори виготовляються за допомогою намотки провідника у вигляд соленоїда, відомого як реактор з повітряним сердечником. Для подальшого збільшення індуктивності до соленоїда вставляється феромагнітний сердечник, формуючи реактор з металевим сердечником.
1. Шунт-реактор
Прототип шунт-реакторів був використаний для повної навантаження генераторів. Железозначні шунт-реактори генерують альтернативні магнітні сили між розділеними частинами сердечника, що призводить до рівня шуму на 10 дБ вище, ніж у трансформаторах з еквівалентною потужністю. Шунт-реактори несуть альтернативний струм (AC) і використовуються для компенсації капацитивного реактивного опору системи. Вони часто підключаються в серію з тирісторами для забезпечення неперервного регулювання реактивного струму.
2. Серійний реактор
Серійні реактори несуть альтернативний струм (AC) і підключаються в серію з конденсаторами для формування серійного резонансного контуру для стаціонарних гармонік (наприклад, 5-та, 7-ма, 11-та, 13-та гармоніки). Типові серійні реактори мають значення імпедансу 5–6% і вважаються високоіндуктивними типами.
3. Налаштовуваний реактор
Налаштовувані реактори несуть альтернативний струм (AC) і підключаються в серію з конденсаторами для створення серійного резонансу на певній гармонічній частоті (n), що забезпечує поглинання цієї гармонічної складової. Звичайні порядки налаштування n = 5, 7, 11, 13, 19.
4. Вихідний реакторПокажчики застосування вихідних реакторів:
Для продовження відстані між VFD та двигуном використовуйте товстіші кабелі з покращеною ізоляцією, бажано безекранові типи.
Особливості вихідних реакторів:
Придатні для компенсації реактивної потужності та зниження гармонік;
Компенсують розподілену капацитивність у довгих кабелях та пригнічують вихідні гармонічні струми;
Ефективно захищають VFD, покращують коефіцієнт ефективності, блокують завади з боку мережі та зменшують гармонічне забруднення від прямокутних блоків до мережі.
5. Вхідний реактор
Вхідний реактор обмежує спади напруги з боку мережі під час комутації конвертера, пригнічує гармоніки та роз'єднує паралельні групи конвертерів. Він також обмежує струмові стриби, спричинені перехідними процесами напруги мережі або операціями переключення. Коли відношення короткозамкненої потужності мережі до потужності VFD перевищує 33:1, відносний спад напруги вхідного реактора повинен становити 2% для одночастотного режиму та 4% для чотирьохчастотного режиму. Реактор може працювати, коли короткозамкнута напруга мережі перевищує 6%. Для 12-імпульсного прямокутного блоку потрібен лінійний вхідний реактор з відносним спадом напруги принаймні 2%. Вхідні реактори широко використовуються в промислових та заводських системах автоматизованого управління. Вони встановлюються між електроенергетичною мережею та VFD або регуляторами швидкості, пригнічаючи стриби напруги та струму, що генеруються цими пристроями, значно знижуючи вищі гармоніки та деформацію напруги в системі.
Особливості вхідних реакторів:
Придатні для компенсації реактивної потужності та фільтрації гармонік;
Обмежують струмові стриби, спричинені перехідними процесами напруги мережі та надлишковими напругами при переключенні; фільтрують гармоніки, щоб зменшити деформацію напруги;
Згладжують стриби напруги та нотки комутації прямокутних мостів.
6. Реактор обмеження струму
Реактори обмеження струму зазвичай використовуються в розподільчих мережах. Вони підключаються в серію з лініями живлення, що відходять від однієї шини, для обмеження короткозамкнутого струму та підтримання стабільності напруги шини під час аварій, запобігаючи надмірному спаду напруги.
7. Ковзаюча катушка (катушка Петерсена)
Широко використовуються в резонансних заземлених системах на 10 кВ–63 кВ, ковзаючі катушки все більше використовуються у конструкціях з сухим заливним смолою дизайном через тенденцію до безмасляних підстанцій, особливо для систем нижче 35 кВ.
8. Гасній реактор (часто синонім до серійного реактора)
Підключений в серію з банками конденсаторів або компактними конденсаторами, гасній реактор обмежує струм включення під час переключення конденсаторів — аналогічно по функції до реакторів обмеження струму. Фільтруючий реактор: коли підключений в серію з фільтруючими конденсаторами, вони формують резонансні фільтруючі контури, зазвичай використовуються для фільтрації 3-го до 17-го гармонік або вищих порядків високопропускних фільтрів. Перетворювальні станції HVDC, фазоконтрольовані статичні компенсатори реактивної потужності, великі прямокутні блоки, електрифіковані залізниці та високопотужні електронні схеми на базі тирісторів є джерелами гармонічного струму, які повинні бути відфільтровані, щоб запобігти впливу гармонік на мережу. Енергетичні компанії мають специфічні регуляції щодо рівня гармонік в енергетичних системах.
9. Згладжуючий реактор (реактор DC-зв'язку)
Згладжуючі реактори використовуються в DC-мережах після прямокутного перетворення. Оскільки прямокутні схеми генерують скінчену кількість імпульсів, вихідна DC-напруга містить ряб, який часто є шкідливим і повинен бути пригнічений за допомогою згладжуючого реактора. Перетворювальні станції HVDC оснащені згладжуючими реакторами, щоб зробити вихідний DC-ток максимально близьким до ідеального. Згладжуючі реактори також важливі в тирісторних DC-приводах. У прямокутних схемах, особливо в середньочастотних джерелах живлення, їх основні функції включають:
Обмеження короткозамкнутого струму (під час комутації тирісторів інвертора, одночасне проводження еквівалентне прямої замкненості на виході мосту прямокутника); без реактора це призведе до прямої замкненості;
Пригнічення впливу середньочастотних компонентів на енергетичну мережу;
Фільтруючий ефект — прямокутний струм містить AC-компоненти; високочастотні AC-компоненти затримуються великою індуктивністю — забезпечуючи неперервний вихідний струм. Розривний струм (з інтервалами нульового струму) призведе до зупинки моста інвертора, що призведе до відкритого контуру на виході моста прямокутника;
У паралельних інверторних схемах реактивна потужність обмінюється на вході; тому елементи зберігання енергії — реактори — є важливими в вхідній схемі.
Важливі зауваження
Реактори в енергетичних мережах використовуються для поглинання реактивної потужності, генерованої кабельними лініями. За допомогою налаштування кількості шунт-реакторів можна регулювати напругу системи. Шунт-реактори надзвичайно високої напруги (UHV) виконують кілька функцій, пов'язаних з управлінням реактивної потужності в енергетичних системах, включаючи:
Зниження капацитивного ефекту на мало навантажених або безнавантажених лініях передачі, зменшення перехідних періодичних наднапруг;
Покращення розподілу напруги вздовж довгих ліній передачі;
Балансування реактивної потужності місцево при мало навантажених умовах, запобігання нерозумій реактивній потужності та зменшення втрат потужності лінії;
Зменшення стаціонарної періодичної напруги на високовольтних шинах при синхронізації великих генераторів з мережею, сприяння синхронізації генераторів;
Запобігання самозвучаючому резонансу, який може виникнути при підключенні генераторів до довгих ліній передачі;
Коли нейтраль реактора заземлена через маленький реактор, маленький реактор може компенсувати міжфазну та фазо-земну капацитивність, прискорюючи самовідмінення залишкового струму та дозволяючи автоматичне повторне включення однополюсного типу.
Реактори підключаються або в серію, або паралельно. Серійні реактори зазвичай використовуються для обмеження струму, а шунт-реактори — для компенсації реактивної потужності.
Шунт-реактор: У системах надзвичайно високої напруги на великі відстані вони підключаються до третинного витягу трансформаторів для компенсації капацитивного зарядного струму ліній передачі, обмеження підвищення напруги та перехідних наднапруг, забезпечуючи надійну роботу системи.
Серійний реактор: Встановлюється в контурі конденсаторів, використовується під час включення банки конденсаторів.
