Функции и класификации на реакторите

Реакторът се нарича още индуктор. Когато един проводник е под напрежение, той генерира магнитно поле в определено пространство, което заема. Следователно всички-текущи електрически проводници проявяват общи индуктивни свойства. Въпреки това, дълъг прав проводник под напрежение има ниска индуктивност и създава слабо магнитно поле. На практика реакторите се правят чрез навиване на проводници в соленоид, известен като реактор с въздушно-ядро; понякога в соленоида се вкарва желязна сърцевина, за да се увеличи индуктивността, образувайки реактор с желязна-сърцевина.

 

Функции на реакторите

1. С разширяването на капацитета на електрическата мрежа, номиналният капацитет на късо{1}} съединение на системата нараства бързо. Например, при 35kV ниско{4}}напрежение на подстанция 500kV, максималната ефективна стойност на три-фазния ток на късо-верига се доближава до 50kA. За да се ограничи токът на късо{10}} съединение в преносните линии и да се защити захранващото оборудване, трябва да се инсталират реактори. Реакторите намаляват тока на късо съединение и поддържат системното напрежение стабилно по време на късо съединение.

2. Инсталирането на амортизиращ реактор (сериен реактор) в кондензаторна верига потиска пусковия ток, когато кондензаторната верига е под напрежение. Той също така образува хармонична верига с кондензаторната банка за филтриране на различни хармоници.

⑴. Например в кондензаторната верига на устройство за компенсиране на реактивна мощност от 35 kV в подстанция от 500 kV са необходими амортизиращи реактори за ограничаване на пусковия ток на превключване на кондензатора и за потискане на системните хармоници. За потискане на 3-ти хармоници се използва 35 kV номинално напрежение, 26,2 mH номинална индуктивност, 350 A номинален ток сух{8}}тип въздушен-ядрен еднофазен-външен амортизиращ реактор, образуващ 3-та хармонична резонансна (филтърна) верига с 2,52Mvar кондензатор.

⑵. По подобен начин, за потискане на 5-ти и по-високи хармоници, 35 kV, 9,2 mH, 382 A еднофазен-реактор за затихване на открито образува резонансна верига за 5-ти и по-високи хармоници с 2,52 Mvar кондензатор. Имайте предвид, че използването и техническите спецификации на амортизиращите реактори са посочени в националния стандарт GB 10229-88 Реактори и международния стандарт IEC 289-88.

 

Роля на реакторите в устройствата за компенсиране на реактивната мощност

Развитието на 500kV енергийни системи, електрифицирани железопътни линии и големи железни и стоманени бази изисква инсталирането наСтатични променливи компенсатори (SVC) в основните възлови подстанции.

SVC реагират бързо на промени в натоварването (типично време за реакция 0,02–0,04 s) и осигуряват плавно регулиране на реактивната мощност и напрежението. Те стабилизират напрежението на мрежата, ефективно компенсират фактора на реактивната мощност на системата, потискат колебанията на напрежението, поддържат три-фазов баланс и гасят под-синхронните колебания.

SVC, инсталирани в центровете на мрежата, също намаляват преходните пренапрежения. Следователно големите електрически мрежи изискват големи и средни -подстанции за инсталиране на реактори за локално капацитивно компенсиране на реактивната мощност и балансиране, за да се осигури безопасна работа.

Реакторите са ключови компоненти на оборудването за компенсиране на реактивната мощност. Шунтиращите реактори осигуряват индуктивно съпротивление за абсорбиране на излишната капацитивна реактивна мощност, което е от съществено значение по време на ниски ранни етапи на предаване и леки натоварвания късно през нощта.

В тези случаи реактивните загуби на преносната линия са ниски; поради ефекта на капацитета, генерираната реактивна мощност надвишава консумираната реактивна мощност, оставяйки излишък от капацитивна реактивна мощност. Шунтовите реактори трябва да абсорбират този излишък, за да поддържат реактивен баланс и нива на напрежение; в противен случай пренапрежението застрашава безопасността на системата.

За да се намали броят на тиристорите и да се спестят инвестиции в SVC, има тенденция за максимизиранеТиристорен комутируем кондензатор (TSC)и капацитет на тиристорно контролиран реактор (TCR).

Някои SVC премахват клона на TSC и вместо това използват банки с постоянен кондензатор (FC).

За да се поддържа плавно, непрекъснато регулиране на реактивната мощност и напрежението, трябва да се увеличи общият капацитет на шунтиращия реактор.

По този начин използването на реактора продължава да расте. Затихващите реактори в серия с кондензаторни вериги също осигуряват компенсация на реактивната мощност в допълнение към ограничаването на пусковия ток и хармониците.

 

Приложение на реактори в честотни преобразуватели

Функция на входящите реактори

Входни реакториограничаване на токовите удари от колебания на мрежовото напрежение и комутационни пренапрежения, плавни пикове на напрежението в захранването и коригиране на предизвиканите от комутацията дефекти на напрежението в мостовите токоизправители. Те предпазват честотните преобразуватели, подобряват фактора на мощността, блокират смущенията в мрежата и намаляват хармоничното замърсяване от токоизправителните модули.

Функция на изходните реактори

Изходни реакториосновно компенсират разпределения капацитет в дълги (50–200m) кабели, потискат изходния хармоничен ток, повишават изходния високочестотен импеданс, ефективно ограничават dv/dt, намаляват високочестотния ток на утечка, защитават преобразувателите и намаляват шума на оборудването. Кондензаторите при компенсация на мощността са уязвими на хармонично напрежение и ток, които причиняват повреда и влошен фактор на мощността, така че е необходимо хармонично третиране.

Функция на DC реакторите

DC реакторите са свързани между DC токоизправителя и инверторните секции на задвижване с променлива честота. Тяхната основна цел е да ограничат пулсациите на променлив ток, насложени върху постоянния ток, да поддържат непрекъснат ток на токоизправителя, да намалят пулсациите на тока, да стабилизират работата на инвертора и да подобрят фактора на мощността на преобразувателя.

 

Видове реактори

Шунт реактор

Реакторите, използвани за изпитване при пълно натоварване на генератора, са прототипи на шунтови реактори. Поради силите на привличане от променливите магнитни полета между сегментираните сърцевини, реакторите със сърцевина обикновено са с около 10 dB по-шумни от трансформаторите с еднакъв капацитет.

Шунтиращите реактори пренасят променлив ток и компенсират капацитивното съпротивление на системата. Те обикновено са последователно свързани с тиристори за непрекъснато регулиране на реактивния ток. Те смекчават пренапрежението на силовата честота от капацитивните ефекти на дългата линия при условия на празен ход или слабо натоварване, подобряват разпределението на напрежението и реактивната мощност, намаляват загубите в линията, намаляват тока на вторичната дъга, ускоряват изгасването на вторичната дъга, подобряват степента на успеваемост на автоматичното повторно включване и се използват широко при пренос и разпределение на енергия на дълги разстояния.

Серия Реактор

Серийните реактори пренасят променлив ток и са свързани последователно с компенсационни кондензатори, за да създадат сериен резонанс за хармоници в стационарно състояние (5-ти, 7-ми, 11-ти, 13-ти). Те обикновено са 5–6% реактори с висока индуктивност.

Серийните реактори са основно поддържащо оборудване за компенсиране на реактивната мощност на електроенергийната система. Когато се комбинират със силови кондензатори, те ефективно потискат хармониците в мрежата, ограничават пусковия ток при превключване и работните пренапрежения, подобряват формата на вълната на напрежението, повишават фактора на мощността и значително подобряват безопасната работа на кондензатори и друго енергийно оборудване.

Настроен реактор

Настроени реакторипренасят променлив ток и са последователно свързани с кондензатори, за да създадат сериен резонанс за определен n-ти хармоник (обикновено n=5,7,11,13,19), за да абсорбира този хармоник.

Изходен реактор

Изходните реактори ограничават капацитивния ток на зареждане в кабелите на двигателя и ограничават скоростта на нарастване на напрежението на намотката на двигателя до 540 V/μs. Те се препоръчват, когато дължината на кабела между преобразувател 4–90 kW и мотор надвишава 50 m. Те също така омекотяват стръмността на изходното напрежение на преобразувателя и намаляват смущенията в компонентите на инвертора като IGBT.

Инструкции за изходен реактор: За да увеличите разстоянието между преобразувателя и двигателя, използвайте подходящо по-дебели кабели с по-висока изолация, за предпочитане неекранирани кабели.

Характеристики на изходния реактор:

1. Подходящ за компенсация на реактивна мощност и хармоничен контрол.

2. Основно компенсира разпределения капацитет по дълга линия и потиска изходния хармоничен ток.

3. Ефективно защитава честотните преобразуватели, подобрява фактора на мощността, блокира смущенията в мрежата и намалява хармоничното замърсяване от токоизправителните модули.

Входен реактор

Входните реактори ограничават спада на напрежението от страна на мрежата по време на комутация на преобразувателя, потискат хармониците, отделят паралелни преобразувателни групи и ограничават токовите удари от стъпалата на напрежението или системните операции. Когато съотношението на капацитета на късо съединение на мрежата към капацитета на преобразувателя надвиши 33:1, относителният спад на напрежението на входните реактори е 2% за единичен квадрант и 4% за четириквадрантна работа.

Входните реактори са разрешени, когато напрежението на късо съединение в мрежата надвишава 6%. 12-импулсните токоизправители се нуждаят от поне един входящ реактор от страната на мрежата с 2% относителен спад на напрежението. Входните реактори се използват широко в индустриални/фабрични системи за автоматизация, инсталирани между преобразуватели/регулатори на скоростта и захранването за потискане на пренапрежения и токове и за намаляване на високи и изкривени хармоници.

Характеристики на входния реактор:

1. Подходящ за компенсация на реактивна мощност и хармоничен контрол.

2. Ограничава токовите удари от колебания на мрежовото напрежение и комутационни пренапрежения; филтрира хармониците, за да потисне изкривяването на формата на вълната.

3. Изглажда пиковете на напрежението в захранването и коригира предизвиканите от комутацията дефекти на напрежението в мостовите токоизправители.

Реактор-ограничаващ тока

Реакторите-ограничаващи тока обикновено се използват в разпределителните линии. Те често се инсталират последователно на разклонителни фидери от една и съща шина, за да ограничат тока на късо- съединение на фидера и да поддържат напрежението на шината по време на повреди на фидера.

Бобина-за потискане на дъгата

Дугогасителните бобини се използват широко в резонансни заземяващи системи от 10 kV до 63 kV. Поради тенденцията в подстанциите да не използват масло, повечето дъгогасителни бобини под 35 kV са от сухо отлят тип.

Амортизиращ реактор

(Обикновено наричан сериен реактор) Свързан последователно с кондензаторни батерии или плътни кондензатори за ограничаване на пусковия ток на превключване на кондензатора. Подобно на токоограничаващите реактори. Филтърните реактори образуват резонансни филтри с филтърни кондензатори, обикновено за 3-та до 17-та хармонична филтрация или високочестотна филтрация от по-висок порядък. Хармоничните източници включват преобразувателни станции за постоянен ток, фазово контролирани SVC, средни/големи токоизправители, електрифицирани железопътни линии и всички силови електронни вериги с висока мощност, управлявани от тиристор; те трябва да бъдат филтрирани, за да се предотврати замърсяването на мрежата. Енергийните органи определят хармоничните граници.

Изглаждащ реактор

Използва се в DC вериги след коригиране. Токоизправителните вериги имат ограничен брой импулси, така че изходното постоянно напрежение съдържа пулсации, които често са вредни и трябва да бъдат потиснати чрез изглаждащи реактори. Всички преобразувателни станции за постоянен ток са оборудвани с изглаждащи реактори за доближаване до идеалния постоянен ток. Те също така са от съществено значение в базираните на тиристор DC електрически задвижвания. Като ключови компоненти в токоизправителните вериги, изглаждащите реактори в средночестотните захранвания основно:

1. Ограничете тока на късо съединение (едновременната проводимост по време на комутация на тиристора на инвертора е еквивалентна на директно късо съединение; нито един реактор не причинява директно късо съединение).

2.Потискайте средночестотните компоненти, засягащи електрическата мрежа.

3. Филтър (токът на токоизправителя съдържа променлив ток; високочестотният променлив ток трудно преминава през голяма индуктивност), за да поддържа изхода на токоизправителя непрекъснат. Прекъснатият ток причинява периоди на нулев ток, спиране на инверторния мост и отваряне на токоизправителния мост.

4. Поемане на реактивна мощност в паралелни инверторни вериги; в инверторните входни вериги са необходими реактори за съхранение на енергия.