Reactores de Núcleo Aéreo TKDG Potencian el Sistema Rectificador de 12 Pulso: Solución de Atenuación Armónica para el Suministro de Energía de Trenes de Tracción
Ⅰ. Escenario de Aplicación
Cuando las unidades de rectificación de 12 pulsos operan en subestaciones de tracción del metro, tienden a generar armónicos característicos como los de 11º y 13º orden. Esto lleva a una distorsión excesiva de la forma de onda del voltaje de la línea de contacto (medida en 8.5%), afectando la calidad del suministro eléctrico y la seguridad del equipo de material rodante.
II. Solución Central
Despliegue de reactancias de aire de resina epoxi tipo TKDG para lograr una absorción eficiente de armónicos y optimización del sistema.
III. Puntos Técnicos Destacados
- Diseño Innovador de Reactancia
- Estructura de Bobinado Apilado Vertical: Diseño de disposición espacial único que reduce la huella mientras asegura la precisión de la inductancia, adaptándose a los requisitos de espacio compacto de las subestaciones.
- Capacidad de Operación Continua a 120°C: El proceso de colada al vacío con resina epoxi proporciona un encapsulado completo de aislamiento, permitiendo una operación estable a largo plazo bajo enfriamiento natural por aire a altas temperaturas. El ciclo sin mantenimiento alcanza 20 años.
- Mitigación de Armónicos a Nivel de Sistema
- Mitigación Colaborativa de Rectificación de 24 Pulsos: Las reactancias y las unidades de rectificación forman una unidad de mitigación completa:
▸ Rectificación de 12 pulsos → Genera armónicos de 11º/13º/23º/25º orden.
▸ Actualización a rectificación de 24 pulsos → Elimina los armónicos de 23º/25º orden.
▸ Reactancia TKDG → Absorbe específicamente los armónicos característicos residuales de 11º/13º orden. - Parámetros de Rendimiento Clave
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Indicador |
Antes de la Mitigación |
Después de la Mitigación |
Tasa de Mejora |
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THD del Voltaje de la Línea de Contacto |
8.5% |
2.1% |
75.3% |
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Tasa de Contenido de Armónicos Característicos |
>5% |
<0.8% |
>84% |
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Aumento de Temperatura en Operación Continua (°C) |
- |
≤70 K |
- |
IV. Beneficios de la Implementación
- Mayor Seguridad en el Suministro de Energía: El THD del voltaje cumple con el requisito (≤4%) de la Norma Nacional GB/T 14549-93 "Calidad de la Energía - Armónicos en la Red de Suministro Público", reduciendo el riesgo de fallos en los sistemas de control de locomotoras.
- Optimización de la Eficiencia Energética: La reducción de las corrientes armónicas disminuye las pérdidas en la línea. Se midió una mejora de 3%-5% en la eficiencia energética integral del sistema de tracción.
- Ventajas de Espacio y Costo:
▸ La estructura vertical ahorra un 30% del área de instalación.
▸ El diseño de enfriamiento natural ahorra un 45% en costos de operación y mantenimiento en comparación con soluciones de enfriamiento forzado.
V. Validación de Ingeniería
- La corriente armónica de 11º orden se redujo de 312 A a 58 A.
- La corriente armónica de 13º orden se redujo de 285 A a 62 A.
- La tasa de fallas de los bancos de capacitores y el equipo de protección por relés se redujo a cero.
Resumen de las Ventajas de la Solución: Logra un salto en la calidad de la energía del sistema de 12 pulsos al nivel de un sistema de 24 pulsos a través de la absorción precisa de armónicos característicos mediante la optimización topológica, evitando la necesidad de renovaciones de ampliación de capacidad.
