Functies en classificaties van reactoren

Reactor wordt ook wel een inductor genoemd. Wanneer een geleider wordt bekrachtigd, genereert deze een magnetisch veld binnen een bepaalde ruimte die deze inneemt. Daarom vertonen alle stroom-voerende elektrische geleiders algemene inductieve eigenschappen. Een lange, rechte, bekrachtigde geleider heeft echter een lage inductie en produceert een zwak magnetisch veld. In de praktijk worden reactoren gemaakt door draden in een solenoïde te wikkelen, ook wel een lucht-kernreactor genoemd; soms wordt een ijzeren kern in de solenoïde gestoken om de inductie te vergroten, waardoor een ijzeren-kernreactor ontstaat.

 

Functies van reactoren

1. Met de uitbreiding van de capaciteit van het elektriciteitsnet neemt de nominale kortsluitcapaciteit van het systeem snel toe. Aan de laagspanningszijde van 35 kV- van een 500 kV-substation nadert de maximale effectieve waarde van drie- symmetrische kortsluitstroom in drie fasen- 50 kA. Om de kortsluitstroom-in transmissielijnen te beperken en energieapparatuur te beschermen, moeten reactoren worden geïnstalleerd. Reactoren verminderen de kortsluitstroom-en houden de systeemspanning stabiel tijdens kortsluiting.

2.Het installeren van een dempingsreactor (seriereactor) in een condensatorcircuit onderdrukt de inschakelstroom wanneer het condensatorcircuit wordt bekrachtigd. Het vormt ook een harmonisch circuit met de condensatorbank om verschillende harmonischen uit te filteren.

⑴.In het condensatorcircuit van een compensatieapparaat voor reactief vermogen van 35 kV op een onderstation van 500 kV zijn bijvoorbeeld dempingsreactoren vereist om de inschakelstroom van de condensatorschakelingen te beperken en systeemharmonischen te onderdrukken. Om de 3e harmonischen te onderdrukken, wordt een nominale spanning van 35 kV, een nominale inductantie van 26,2 mH en een nominale stroom van 350 A gebruikt, een droge -type lucht-kern enkel--fase dempingsreactor voor buitengebruik, die een 3e harmonische resonantiecircuit (filter) vormt met een condensator van 2,52 Mvar.

⑵. Om de 5e en hogere harmonischen te onderdrukken, vormt een 35 kV, 9,2 mH, 382 A enkel- fase dempingsreactor voor buitengebruik een resonantiecircuit voor de 5e en hogere harmonischen met een condensator van 2,52 Mvar. Merk op dat het gebruik en de technische specificaties van dempingsreactoren zijn gespecificeerd in de nationale norm GB 10229-88 Reactoren en de internationale norm IEC 289-88.

 

Rol van reactoren in apparaten voor reactieve stroomcompensatie

De ontwikkeling van 500 kV-energiesystemen, geëlektrificeerde spoorwegen en grote ijzeren en stalen bases vereist de installatie vanStatische Var-compensatoren (SVC) in grote hub-substations.

SVC's reageren snel op veranderingen in de belasting (typische responstijd 0,02–0,04s) en zorgen voor een soepele regeling van reactief vermogen en spanning. Ze stabiliseren de netspanning, compenseren effectief de reactieve arbeidsfactor van het systeem, onderdrukken spanningsschommelingen, handhaven de drie-fasebalans en dempen sub-synchrone oscillaties.

SVC's die op netwerkhubs zijn geïnstalleerd, verminderen ook transiënte overspanningen. Grote elektriciteitsnetwerken vereisen daarom grote en middelgrote onderstations-om reactoren te installeren voor lokale capacitieve blindvermogencompensatie en -balancering om een ​​veilige werking te garanderen.

Reactoren zijn belangrijke componenten van apparatuur voor reactief vermogencompensatie. Shuntreactoren bieden inductieve reactantie om overtollig capacitief reactief vermogen te absorberen, wat essentieel is tijdens lage transmissie in een vroeg stadium en nachtelijke lichte belastingen.

In deze gevallen is het reactieve verlies van de transmissielijn laag; vanwege het capaciteitseffect overtreft het gegenereerde reactieve vermogen het verbruikte reactieve vermogen, waardoor er een overschot aan capacitief reactief vermogen overblijft. Shuntreactoren moeten dit overschot absorberen om het reactieve evenwicht en de spanningsniveaus te behouden; anders brengt overspanning de veiligheid van het systeem in gevaar.

Om het aantal thyristors te verminderen en SVC-investeringen te besparen, is er een trend om te maximaliserenThyristor-geschakelde condensator (TSC)en Thyristor Controlled Reactor (TCR)-capaciteit.

Sommige SVC's elimineren de TSC-tak en gebruiken in plaats daarvan Fixed Capacitor (FC)-banken.

Om een ​​soepele, continue regeling van reactief vermogen en spanning te behouden, moet de totale capaciteit van de shuntreactor worden vergroot.

Het reactorgebruik blijft dus groeien. Dempingsreactoren in serie met condensatorcircuits bieden naast het beperken van de inschakelstroom en harmonischen ook compensatie van reactief vermogen.

 

Toepassing van reactoren in frequentieomvormers

Functie van invoerreactoren

Ingangsreactorenbeperk stroompieken als gevolg van fluctuaties in de netspanning en schakeloverspanningen, strijk spanningspieken in de voeding glad en corrigeer door commutatie veroorzaakte spanningsdefecten in bruggelijkrichters. Ze beschermen frequentieomvormers, verbeteren de arbeidsfactor, blokkeren netinterferentie en verminderen harmonische vervuiling door gelijkrichters.

Functie van uitgangsreactoren

Outputreactorencompenseert voornamelijk de gedistribueerde capaciteit in lange (50-200 m) kabels, onderdrukt de harmonische uitgangsstroom, verhoogt de hoogfrequente uitgangsimpedantie, beperkt dv/dt effectief, vermindert hoogfrequente lekstroom, beschermt converters en vermindert apparatuurruis. Condensatoren bij vermogenscompensatie zijn kwetsbaar voor harmonische spanning en stroom, die storingen en een verminderde arbeidsfactor veroorzaken, dus harmonische behandeling is vereist.

Functie van DC-reactoren

DC-reactoren worden aangesloten tussen de DC-gelijkrichter- en invertersecties van een frequentieregelaar. Hun belangrijkste doel is het beperken van de AC-rimpel die op de gelijkstroom wordt gesuperponeerd, het handhaven van een continue gelijkrichterstroom, het verminderen van de stroompulsatie, het stabiliseren van de werking van de omvormer en het verbeteren van de arbeidsfactor van de omvormer.

 

Soorten reactoren

Shuntreactor

Reactoren die worden gebruikt voor het testen van generatoren op vollast zijn prototypes van shuntreactoren. Als gevolg van de aantrekkingskrachten van wisselende magnetische velden tussen gesegmenteerde kernen zijn kernreactoren doorgaans ongeveer 10 dB luidruchtiger dan transformatoren met gelijke capaciteit.

Shuntreactoren voeren wisselstroom en compenseren de capacitieve reactantie van het systeem. Ze zijn doorgaans in serie verbonden met thyristors voor continue regeling van de reactantiestroom. Ze verminderen de overspanning op de netfrequentie als gevolg van capaciteitseffecten op de lange lijn bij onbelaste of lichte belasting, verbeteren de verdeling van de spanning en het reactieve vermogen, verminderen lijnverlies, verminderen de secundaire boogstroom, versnellen het uitdoven van de secundaire boog, verbeteren het succespercentage van automatische hersluiting en worden veel gebruikt bij de transmissie en distributie van energie over lange afstanden.

Serie reactor

Seriereactoren voeren wisselstroom en zijn in serie geschakeld met compensatiecondensatoren om serieresonantie te creëren voor stabiele harmonischen (5e, 7e, 11e, 13e). Het zijn doorgaans 5-6% reactoren met hoge inductie.

Seriereactoren zijn essentiële ondersteunende apparatuur voor reactief vermogencompensatie van energiesystemen. In combinatie met vermogenscondensatoren onderdrukken ze effectief de harmonischen van het net, beperken ze de inschakelstroom en bedrijfsoverspanningen, verbeteren ze de spanningsgolfvorm, verhogen ze de arbeidsfactor en verbeteren ze de veilige werking van condensatoren en andere elektrische apparatuur aanzienlijk.

Afgestemde reactor

Afgestemde reactorenvoeren wisselstroom en zijn in serie verbonden met condensatoren om serieresonantie te creëren voor een gespecificeerde n-de harmonische (meestal n=5,7,11,13,19) om die harmonische te absorberen.

Uitgangsreactor

Uitgangsreactoren beperken de capacitieve laadstroom in motorkabels en beperken de stijgingssnelheid van de motorwikkelingsspanning tot binnen 540 V/μs. Ze worden aanbevolen wanneer de kabellengte tussen een 4–90 kW-omvormer en de motor groter is dan 50 meter. Ze verzachten ook de steilheid van de uitgangsspanning van de omvormer en verminderen de verstoring van omvormercomponenten zoals IGBT's.

Instructies voor de uitgangsreactor: Om de afstand tussen de omvormer en de motor te vergroten, dient u dikkere, beter geïsoleerde, bij voorkeur niet-afgeschermde kabels te gebruiken.

Functies van de uitgangsreactor:

1. Geschikt voor blindvermogencompensatie en harmonische controle.

2. Compenseert voornamelijk de gedistribueerde capaciteit op de lange lijn en onderdrukt de harmonische uitgangsstroom.

3. Beschermt frequentieomvormers effectief, verbetert de arbeidsfactor, blokkeert netinterferentie en vermindert harmonische vervuiling door gelijkrichters.

Invoerreactor

Ingangsreactoren beperken de spanningsval aan de netzijde tijdens omvormercommutatie, onderdrukken harmonischen, ontkoppelen parallelle omvormergroepen en beperken stroompieken als gevolg van spanningsstappen of systeemwerking. Wanneer de verhouding tussen het kortsluitvermogen van het elektriciteitsnet en de capaciteit van de omvormer groter is dan 33:1, bedraagt ​​de relatieve spanningsval van ingangsreactoren 2% voor werking met één kwadrant en 4% voor werking met vier kwadranten.

Ingangsreactoren zijn toegestaan ​​als de kortsluitspanning van het net hoger is dan 6%.. 12-pulsgelijkrichtereenheden hebben ten minste één ingangsreactor aan de netzijde nodig met een relatieve spanningsval van 2%. Ingangsreactoren worden veel gebruikt in industriële/fabrieksautomatiseringssystemen, geïnstalleerd tussen omvormers/snelheidsregelaars en de voeding om overspanningen en stromen te onderdrukken en hoge en vervormde harmonischen te dempen.

Functies van de invoerreactor:

1. Geschikt voor blindvermogencompensatie en harmonische controle.

2. Beperkt stroompieken als gevolg van schommelingen in de netspanning en schakeloverspanningen; filtert harmonischen om golfvormvervorming te onderdrukken.

3.Verzacht spanningspieken in de voeding en corrigeert door commutatie veroorzaakte spanningsdefecten in bruggelijkrichters.

Huidige-beperkende reactor

Stroombeperkende reactoren- worden over het algemeen gebruikt in distributielijnen. Ze worden vaak in serie geïnstalleerd op aftakkingen van dezelfde rail om de kortsluitstroom van de feeder- te beperken en de railspanning op peil te houden tijdens feederfouten.

Boog-onderdrukkingsspoel

Boog-onderdrukkingsspoelen worden veel gebruikt in resonante aardingssystemen van 10 kV–63 kV. Vanwege de olievrije trend in onderstations zijn de meeste boogonderdrukkingsspoelen onder 35 kV van het drooggiettype.

Dempende reactor

(gewoonlijk seriereactor genoemd) In serie verbonden met condensatorbanken of dichte condensatoren om de inschakelstroom van condensatorschakelingen te beperken. Vergelijkbaar met stroombegrenzende reactoren. Filterreactoren vormen resonante filters met filtercondensatoren, doorgaans voor 3e tot 17e harmonische filtering of hoogdoorlaatfiltering van hogere orde. Harmonische bronnen zijn onder meer DC-transmissieomzetterstations, fasegestuurde SVC's, middelgrote/grote gelijkrichters, geëlektrificeerde spoorwegen en alle thyristorgestuurde vermogenselektronische circuits met hoog vermogen; deze moeten worden gefilterd om netvervuiling te voorkomen. Machtsautoriteiten specificeren harmonische limieten.

Gladmakende reactor

Gebruikt in DC-circuits na rectificatie. Gelijkrichtercircuits hebben eindige pulsaantallen, dus de DC-uitgangsspanning bevat rimpelingen die vaak schadelijk zijn en moeten worden onderdrukt door reactoren af ​​te vlakken. Alle DC-transmissieconvertorstations zijn uitgerust met afvlakkingsreactoren om de ideale DC te benaderen. Ze zijn ook essentieel in op thyristors gebaseerde elektrische DC-aandrijvingen. Als sleutelcomponenten in gelijkrichtercircuits zijn afvlakreactoren in middenfrequente voedingen voornamelijk:

1. Beperk de kortsluitstroom (gelijktijdige geleiding tijdens de thyristorcommutatie van de inverter is gelijk aan directe kortsluiting; geen enkele reactor veroorzaakt directe kortsluiting).

2. Onderdruk middenfrequentiecomponenten die van invloed zijn op het elektriciteitsnet.

3. Filter (gelijkrichterstroom bevat wisselstroom; hoogfrequente wisselstroom heeft moeite met het passeren van grote inductie) om de gelijkrichteruitgang continu te houden. Discontinue stroom veroorzaakt perioden van nulstroom, waardoor de inverterbrug stopt en de gelijkrichtbrug wordt geopend.

4. Absorbeer reactief vermogen in parallelle invertercircuits; In de ingangscircuits van de inverters zijn energieopslagreactoren vereist.