Funkcie a klasifikácie reaktorov

Reaktor sa tiež nazýva induktor. Keď je vodič pod napätím, generuje magnetické pole v určitom priestore, ktorý zaberá. Preto všetky elektrické vodiče-prenášajúce prúd vykazujú všeobecné indukčné vlastnosti. Dlhý priamy vodič pod napätím má však nízku indukčnosť a vytvára slabé magnetické pole. V praxi sa reaktory vyrábajú navíjaním drôtov do solenoidu, známeho ako vzduchový-jadrový reaktor; niekedy sa do solenoidu vloží železné jadro, aby sa zvýšila indukčnosť, čím sa vytvorí reaktor so železným-jadrom.

 

Funkcie reaktorov

1. S rozširovaním kapacity elektrickej siete sa menovitá skratová- kapacita systému rýchlo zvyšuje. Napríklad na 35kV nízkonapäťovej-strane 500kV rozvodne sa maximálna efektívna hodnota trojfázového symetrického skratového-prúdu blíži 50 kA. Aby sa obmedzil{10}}skratový prúd v prenosových vedeniach a chránili energetické zariadenia, musia byť nainštalované reaktory. Reaktory znižujú skratový{12}}prúd a udržiavajú stabilné napätie systému počas skratov.

2. Inštalácia tlmiaceho reaktora (sériový reaktor) do obvodu kondenzátora potlačí nárazový prúd, keď je obvod kondenzátora pod napätím. Vytvára tiež harmonický obvod s kondenzátorovou bankou na odfiltrovanie rôznych harmonických.

⑴. Napríklad v obvode kondenzátora zariadenia na kompenzáciu jalového výkonu 35 kV v rozvodni 500 kV sú potrebné tlmiace tlmivky na obmedzenie spínacieho prúdu kondenzátora a potlačenie harmonických v systéme. Na potlačenie 3. harmonickej sa používa menovité napätie 35 kV, menovitá indukčnosť 26,2 mH, menovitý prúd suchého -vzduchového-jednofázového-jadrového vonkajšieho tlmiaceho reaktora 350 A, ktorý tvorí rezonančný (filtračný) obvod 3. harmonickej s kondenzátorom 2,52 Mvar.

⑵.Podobne, na potlačenie 5. a vyšších harmonických, 35 kV, 9,2 mH, 382 A jednofázová vonkajšia tlmiaca tlmivka vytvára rezonančný obvod pre 5. a vyššie harmonické s kondenzátorom 2,52 Mvar. Upozorňujeme, že použitie a technické špecifikácie tlmiacich reaktorov sú špecifikované v národnej norme GB 10229-88 Reaktory a medzinárodnej norme IEC 289-88.

 

Úloha reaktorov v zariadeniach na kompenzáciu jalového výkonu

Vývoj 500 kV energetických systémov, elektrifikovaných železníc a veľkých železných a oceľových základov si vyžaduje inštaláciuStatické kompenzátory variácií (SVC) v hlavných uzlových rozvodniach.

SVC rýchlo reagujú na zmeny záťaže (typická doba odozvy 0,02–0,04 s) a poskytujú plynulú reguláciu jalového výkonu a napätia. Stabilizujú sieťové napätie, účinne kompenzujú jalový účinník systému, potláčajú kolísanie napätia, udržiavajú troj{3}}fázovú rovnováhu a tlmia sub-synchrónne oscilácie.

SVC inštalované v rozbočovačoch siete tiež znižujú prechodné prepätia. Hlavné energetické siete preto vyžadujú veľké a stredne veľké rozvodne{1}} na inštaláciu reaktorov na lokálnu kompenzáciu kapacitného jalového výkonu a vyváženie na zaistenie bezpečnej prevádzky.

Reaktory sú kľúčovými komponentmi zariadení na kompenzáciu jalového výkonu. Shuntové reaktory poskytujú indukčnú reaktanciu na absorbovanie nadmerného kapacitného jalového výkonu, čo je nevyhnutné pri nízkom prenose v počiatočnom štádiu a pri svetelnom zaťažení neskoro v noci.

V týchto prípadoch je reaktívna strata prenosovej linky nízka; v dôsledku kapacitného efektu generovaný jalový výkon prevyšuje spotrebovaný jalový výkon, pričom zostáva nadbytočný kapacitný jalový výkon. Shuntové reaktory musia absorbovať tento prebytok, aby sa zachovala reaktívna rovnováha a úrovne napätia; v opačnom prípade prepätie ohrozuje bezpečnosť systému.

Na zníženie počtu tyristorov a úsporu investícií do SVC existuje trend maximalizácieTyristorový spínaný kondenzátor (TSC)a kapacita reaktora riadeného tyristorom (TCR).

Niektoré SVC eliminujú vetvu TSC a namiesto toho používajú banky s pevným kondenzátorom (FC).

Aby sa zachoval plynulý, nepretržitý jalový výkon a regulácia napätia, musí sa zvýšiť celková kapacita bočného reaktora.

Využitie reaktorov teda stále rastie. Tlmiace tlmivky v sérii s kondenzátorovými obvodmi tiež poskytujú kompenzáciu jalového výkonu okrem obmedzenia nábehového prúdu a harmonických.

 

Aplikácia reaktorov vo frekvenčných meničoch

Funkcia vstupných reaktorov

Vstupné reaktorylimitné prúdové rázy z kolísania sieťového napätia a spínacích prepätí, hladké napäťové špičky v napájaní a korigovanie komutáciou indukovaných porúch napätia v mostíkových usmerňovačoch. Chránia frekvenčné meniče, zlepšujú účinník, blokujú rušenie siete a znižujú harmonické znečistenie z usmerňovačov.

Funkcia výstupných reaktorov

Výstupné reaktoryhlavne kompenzuje distribuovanú kapacitu v dlhých (50–200 m) kábloch, potláča výstupný harmonický prúd, zvyšuje výstupnú vysokofrekvenčnú impedanciu, efektívne obmedzuje dv/dt, znižuje vysokofrekvenčný zvodový prúd, chráni meniče a znižuje hlučnosť zariadenia. Kondenzátory v kompenzácii výkonu sú citlivé na harmonické napätie a prúd, ktoré spôsobujú poruchu a znížený účinník, takže je potrebné harmonické ošetrenie.

Funkcia jednosmerných reaktorov

Jednosmerné tlmivky sú zapojené medzi sekciou jednosmerného usmerňovača a meniča frekvenčného meniča. Ich hlavným účelom je obmedziť zvlnenie striedavého prúdu superponované na jednosmerný prúd, zachovať nepretržitý prúd usmerňovača, znížiť pulzáciu prúdu, stabilizovať prevádzku meniča a zlepšiť účinník meniča.

 

Typy reaktorov

Shuntový reaktor

Reaktory používané na testovanie generátora pri plnom zaťažení sú prototypmi bočných reaktorov. V dôsledku príťažlivých síl zo striedajúcich sa magnetických polí medzi segmentovanými jadrami sú reaktory typu jadra zvyčajne asi o 10 dB hlučnejšie ako transformátory s rovnakou kapacitou.

Bočné reaktory prenášajú striedavý prúd a kompenzujú kapacitnú reaktanciu systému. Zvyčajne sú sériovo zapojené s tyristormi pre plynulú reguláciu reaktančného prúdu. Zmierňujú výkonovo-frekvenčné prepätie spôsobené kapacitnými efektmi dlhého vedenia v podmienkach bez zaťaženia alebo nízkeho zaťaženia, zlepšujú distribúciu napätia a jalového výkonu, znižujú straty vo vedení, znižujú prúd sekundárneho oblúka, urýchľujú zhášanie sekundárneho oblúka, zlepšujú úspešnosť automatického opätovného zapínania a sú široko používané pri prenose a distribúcii energie na veľké vzdialenosti.

Sériový reaktor

Sériové tlmivky prenášajú striedavý prúd a sú zapojené do série s kompenzačnými kondenzátormi, aby vytvorili sériovú rezonanciu pre ustálené harmonické (5., 7., 11., 13.). Typicky sú to 5–6 % reaktory s vysokou indukčnosťou.

Sériové reaktory sú základným podporným zariadením na kompenzáciu jalového výkonu energetického systému. V kombinácii s výkonovými kondenzátormi účinne potláčajú sieťové harmonické, obmedzujú spínací prúd a prevádzkové prepätia, zlepšujú priebeh napätia, zvyšujú účinník a výrazne zvyšujú bezpečnú prevádzku kondenzátorov a iných energetických zariadení.

Vyladený reaktor

Vyladené reaktoryprenášajú striedavý prúd a sú sériovo zapojené s kondenzátormi, aby vytvorili sériovú rezonanciu pre špecifikovanú n-tú harmonickú (zvyčajne n=5,7,11,13,19), aby túto harmonickú absorbovali.

Výstupný reaktor

Výstupné tlmivky obmedzujú kapacitný nabíjací prúd v kábloch motora a obmedzujú rýchlosť nárastu napätia vinutia motora na 540 V/μs. Odporúčajú sa, keď dĺžka kábla medzi meničom 4–90 kW a motorom presahuje 50 m. Tiež zmierňujú strmosť výstupného napätia meniča a znižujú rušenie komponentov meniča, ako sú IGBT.

Inštrukcie výstupnej tlmivky: Na zvýšenie vzdialenosti meniča od motora použite primerane hrubšie káble s vyššou izoláciou, najlepšie netienené káble.

Vlastnosti výstupného reaktora:

1.Vhodné pre kompenzáciu jalového výkonu a harmonickú reguláciu.

2.Hlavne kompenzuje distribuovanú kapacitu dlhého vedenia a potláča výstupný harmonický prúd.

3. Účinne chráni frekvenčné meniče, zlepšuje účinník, blokuje rušenie siete a znižuje harmonické znečistenie z usmerňovačov.

Vstupný reaktor

Vstupné tlmivky obmedzujú pokles napätia na strane siete počas komutácie meniča, potláčajú harmonické, oddeľujú paralelné skupiny meničov a obmedzujú prúdové rázy z napäťových krokov alebo systémových operácií. Keď pomer skratovej kapacity siete ku kapacite konvertora presiahne 33:1, relatívny pokles napätia na vstupných reaktoroch je 2 % pre jednokvadrantovú prevádzku a 4 % pre štvorkvadrantovú prevádzku.

Vstupné tlmivky sú povolené, keď sieťové skratové napätie presiahne 6 %. 12 – jednotky impulzného usmerňovača potrebujú aspoň jednu vstupnú tlmivku na strane siete s 2 % relatívnym poklesom napätia. Vstupné tlmivky sú široko používané v priemyselných/fabrikových automatizačných systémoch, inštalované medzi konvertory/regulátory otáčok a napájací zdroj na potlačenie rázových napätí a prúdov a tlmenie vysokých a skreslených harmonických.

Vlastnosti vstupného reaktora:

1.Vhodné pre kompenzáciu jalového výkonu a harmonickú reguláciu.

2.Obmedzuje prúdové rázy spôsobené kolísaním sieťového napätia a spínacími prepätiami; filtruje harmonické, aby potlačil skreslenie tvaru vlny.

3.Vyhladzuje napäťové špičky v napájacom zdroji a koriguje poruchy napätia spôsobené komutáciou v mostíkových usmerňovačoch.

Aktuálny-obmedzujúci reaktor

Súčasné-reaktory obmedzujúce prúd sa vo všeobecnosti používajú v rozvodoch. Často sa inštalujú sériovo na odbočky z tej istej prípojnice, aby sa obmedzil skratový prúd napájača- a udržalo sa napätie na prípojnici počas porúch napájača.

Cievka na potlačenie oblúka-

Cievky na potlačenie oblúka sa široko používajú v rezonančných uzemňovacích systémoch 10 kV – 63 kV. Z dôvodu bezolejového trendu v rozvodniach je väčšina zhášacích cievok pod 35 kV typu suchého odlievania.

Tlmiaci reaktor

(Bežne nazývaný sériový reaktor) Zapojené do série s kondenzátorovými bankami alebo hustými kondenzátormi na obmedzenie spínacieho prúdu kondenzátora. Podobne ako reaktory obmedzujúce prúd. Filtračné reaktory tvoria rezonančné filtre s filtračnými kondenzátormi, typicky pre filtrovanie 3. až 17. harmonickej alebo filtráciu vyššieho rádu s hornou priepustnosťou. Harmonické zdroje zahŕňajú jednosmerné prenosové konvertory, fázovo riadené SVC, stredné/veľké usmerňovače, elektrifikované železnice a všetky výkonové elektronické obvody s vysokým výkonom riadené tyristorom; tieto musia byť filtrované, aby sa zabránilo znečisteniu siete. Výkonové autority špecifikujú harmonické limity.

Vyhladzovací reaktor

Používa sa v jednosmerných obvodoch po usmernení. Obvody usmerňovača majú konečný počet impulzov, takže výstupné jednosmerné napätie obsahuje zvlnenie, ktoré je často škodlivé a musí byť potlačené vyhladzovacími reaktormi. Všetky prevodníky jednosmerného prúdu sú vybavené vyhladzovacími reaktormi na približovanie ideálneho jednosmerného prúdu. Sú tiež nevyhnutné v tyristorových jednosmerných elektrických pohonoch. Ako kľúčové komponenty v obvodoch usmerňovačov, vyhladzovacie reaktory v strednofrekvenčných napájacích zdrojoch hlavne:

1. Obmedzte skratový prúd (súčasné vedenie pri komutácii tyristora meniča je ekvivalentné priamemu skratu, žiadna tlmivka nespôsobuje priamy skrat).

2.Potlačenie strednofrekvenčných komponentov ovplyvňujúcich elektrickú sieť.

3. Filter (prúd usmerňovača obsahuje striedavý prúd; vysokofrekvenčný striedavý prúd má problém prejsť veľkou indukčnosťou), aby bol výstup usmerňovača nepretržitý. Diskontinuálny prúd spôsobuje periódy nulového prúdu, zastavuje most meniča a otvára mostík usmerňovača.

4. Absorbujte jalový výkon v paralelných invertorových obvodoch; Vo vstupných obvodoch invertorov sú potrebné akumulačné reaktory.