Funktioner och klassificeringar av reaktorer

Reaktor kallas också en induktor. När en ledare aktiveras genererar den ett magnetfält inom ett visst utrymme som den upptar. Därför uppvisar alla-strömförande elektriska ledare generella induktiva egenskaper. En lång rak strömförsörjd ledare har dock låg induktans och producerar ett svagt magnetfält. I praktiken tillverkas reaktorer genom att linda ledningar till en solenoid, känd som en luft-kärnreaktor; ibland sätts en järnkärna in i solenoiden för att öka induktansen, vilket bildar en järn-härdreaktor.

 

Reaktorers funktioner

1. Med utbyggnaden av kraftnätets kapacitet ökar den nominella kortslutningskapaciteten snabbt i systemet. Till exempel, vid 35 kV låg-sidan av en 500 kV transformatorstation, närmar sig det maximala effektiva värdet för trefas symmetrisk- kortslutningsström 50 kA. För att begränsa-kortslutningsströmmen i transmissionsledningar och skydda kraftutrustning måste reaktorer installeras. Reaktorer minskar kortslutningsströmmen- och håller systemspänningen stabil under kortslutningar.

2.Installation av en dämpningsreaktor (seriereaktor) i en kondensatorkrets undertrycker startströmmen när kondensatorkretsen är spänningssatt. Den bildar också en övertonskrets med kondensatorbanken för att filtrera bort olika övertoner.

⑴. Till exempel, i kondensatorkretsen för en 35kV reaktiv effektkompensationsanordning vid en 500kV transformatorstation, krävs dämpningsreaktorer för att begränsa kondensatoromkopplingsströmmen och undertrycka systemövertoner. För att undertrycka 3:e övertoner används en 35kV märkspänning, 26,2mH märkinduktans, 350A märkström torr-lufttyp-kärnig enfas utomhusdämpningsreaktor, som bildar en 3:e övertonsresonanskrets (filter) med en kapacitor på 2,52Mvar.

⑵. På liknande sätt, för att undertrycka 5:e och högre övertoner, bildar en 35kV, 9,2mH, 382A enfas utomhusdämpningsreaktor en resonanskrets för 5:e och högre övertoner med en 2,52Mvar kondensator. Observera att användningen och tekniska specifikationer för dämpningsreaktorer specificeras i den nationella standarden GB 10229-88 Reactors och den internationella standarden IEC 289-88.

 

Reaktorernas roll i kompensationsanordningar för reaktiv effekt

Utvecklingen av 500kV kraftsystem, elektrifierade järnvägar och stora järn- och stålbaser kräver installation avStatic Var Compensators (SVC) i större navtransformatorstationer.

SVC:er reagerar snabbt på belastningsförändringar (typisk svarstid 0,02–0,04s) och ger smidig reaktiv effekt och spänningsreglering. De stabiliserar nätspänningen, kompenserar effektivt systemets reaktiva effektfaktor, undertrycker spänningsfluktuationer, upprätthåller trefasbalans och dämpar sub-synkrona svängningar.

SVC:er installerade vid näthubbar minskar också transienta överspänningar. Stora kraftnät kräver därför stora och medelstora- transformatorstationer för att installera reaktorer för lokal kapacitiv reaktiv effektkompensation och balansering för att säkerställa säker drift.

Reaktorer är nyckelkomponenter i utrustning för reaktiv effektkompensation. Shuntreaktorer ger induktiv reaktans för att absorbera överskott av kapacitiv reaktiv effekt, vilket är väsentligt under låga överföringar i tidigt skede och sena ljusbelastningar.

I dessa fall är överföringsledningens reaktiva förlust låg; på grund av kapacitanseffekten överstiger genererad reaktiv effekt förbrukad reaktiv effekt, vilket lämnar överskott av kapacitiv reaktiv effekt. Shuntreaktorer måste absorbera detta överskott för att upprätthålla reaktiv balans och spänningsnivåer; annars äventyrar överspänning systemsäkerheten.

För att minska antalet tyristorer och spara SVC-investeringar finns det en trend att maximeraTyristor Switched Capacitor (TSC)och Thyristor Controlled Reactor (TCR) kapacitet.

Vissa SVC:er tar bort TSC-grenen och använder istället Fixed Capacitor-banker (FC).

För att bibehålla jämn, kontinuerlig reaktiv effekt och spänningsreglering måste den totala shuntreaktorkapaciteten ökas.

Således fortsätter reaktoranvändningen att växa. Dämpningsreaktorer i serie med kondensatorkretsar ger också reaktiv effektkompensation utöver att begränsa startström och övertoner.

 

Tillämpning av reaktorer i frekvensomvandlare

Funktion hos ingångsreaktorer

Ingångsreaktorerbegränsa strömstötar från nätspänningsfluktuationer och switchande överspänningar, jämna ut spänningsspikar i matningen och korrigera kommuteringsinducerade spänningsdefekter i brygglikriktare. De skyddar frekvensomformare, förbättrar effektfaktorn, blockerar nätstörningar och minskar övertonsföroreningar från likriktarenheter.

Utgångsreaktorers funktion

Utgångsreaktorerhuvudsakligen kompensera för distribuerad kapacitans i långa (50–200 m) kablar, undertrycka utgående övertonsström, höja utgångens högfrekventa impedans, effektivt begränsa dv/dt, minska högfrekvent läckström, skydda omvandlare och sänka utrustningsbrus. Kondensatorer i effektkompensation är känsliga för övertonsspänning och ström, vilket orsakar fel och försämrad effektfaktor, så övertonsbehandling krävs.

Funktion hos DC-reaktorer

DC-reaktorer är anslutna mellan DC-likriktaren och växelriktarsektionerna på en frekvensomriktare. Deras huvudsakliga syfte är att begränsa växelströmsrippel som överlagras på likström, bibehålla kontinuerlig likriktarström, minska strömpulsering, stabilisera växelriktarens drift och förbättra omvandlarens effektfaktor.

 

Typer av reaktorer

Shuntreaktor

Reaktorer som används för fulllasttestning av generatorer är prototyper av shuntreaktorer. På grund av attraktionskrafter från alternerande magnetfält mellan segmenterade kärnor, är reaktorer av härdtyp typiskt cirka 10 dB bullrigare än transformatorer med samma kapacitet.

Shuntreaktorer bär växelström och kompenserar systemets kapacitiva reaktans. De är vanligtvis seriekopplade med tyristorer för kontinuerlig reaktansströmreglering. De dämpar effektfrekvensöverspänning från effekter på långa kapacitanser under tomgångs- eller lågbelastningsförhållanden, förbättrar spänning och reaktiv effektfördelning, minskar ledningsförluster, minskar sekundär bågström, accelererar sekundär bågsläckning, förbättrar framgångsfrekvensen för automatisk återstängning och används i stor utsträckning vid långdistanskraftöverföring och -distribution.

Seriereaktor

Seriereaktorer bär växelström och är seriekopplade med kompensationskondensatorer för att skapa serieresonans för övertoner i stabilt tillstånd (5:e, 7:e, 11:e, 13:e). De är vanligtvis 5–6 % reaktorer med hög induktans.

Seriereaktorer är väsentlig stödutrustning för kompensation av reaktiv effekt i kraftsystemet. När de kombineras med kraftkondensatorer undertrycker de effektivt nätövertoner, begränsar inkopplingsström och driftsöverspänningar, förbättrar spänningsvågformen, höjer effektfaktorn och förbättrar avsevärt den säkra driften av kondensatorer och annan kraftutrustning.

Trimmad reaktor

Trimmade reaktorerbär växelström och är seriekopplade med kondensatorer för att skapa serieresonans för en specificerad n:te överton (vanligtvis n=5,7,11,13,19) för att absorbera den övertonen.

Utgångsreaktor

Utgående reaktorer begränsar den kapacitiva laddningsströmmen i motorkablar och begränsar motorlindningens spänningsökning till inom 540V/μs. De rekommenderas när kabellängden mellan en 4–90kW omvandlare och motor överstiger 50m. De mjukar också upp omvandlarens utgångsspännings branthet och minskar störningar på växelriktarkomponenter som IGBT.

Utgångsreaktorinstruktioner: För att öka avståndet mellan omvandlare och motor, använd lämpligt tjockare, högre isolering, helst oskärmade kablar.

Utgångsreaktorfunktioner:

1. Lämplig för reaktiv effektkompensation och harmonisk kontroll.

2. Kompenserar huvudsakligen lång-line distribuerad kapacitans och undertrycker utgående övertonsström.

3. Skyddar effektivt frekvensomformare, förbättrar effektfaktorn, blockerar nätstörningar och minskar övertonsföroreningar från likriktarenheter.

Ingångsreaktor

Ingångsreaktorer begränsar spänningsfallet på nätet under omvandlarkommutering, undertrycker övertoner, kopplar bort parallella omvandlargrupper och begränsar strömstötar från spänningssteg eller systemdrift. När förhållandet mellan nätkortslutningskapacitet och omvandlarkapacitet överstiger 33:1 är det relativa spänningsfallet för ingångsreaktorer 2 % för enkvadrantdrift och 4 % för fyrkvadrantdrift.

Ingångsreaktorer är tillåtna när nätkortslutningsspänningen överstiger 6 %. 12-pulslikriktarenheter behöver minst en ingångsreaktor på nätet med 2 % relativt spänningsfall. Ingångsreaktorer används ofta i industri-/fabriksautomationssystem, installerade mellan omvandlare/hastighetsregulatorer och strömförsörjningen för att undertrycka överspänningar och strömmar och dämpa höga och förvrängda övertoner.

Ingångsreaktorfunktioner:

1. Lämplig för reaktiv effektkompensation och harmonisk kontroll.

2. Begränsar strömstötar från nätspänningsfluktuationer och switchade överspänningar; filtrerar övertoner för att undertrycka vågformsdistorsion.

3. Jämnar ut spänningsspikar i strömförsörjningen och korrigerar kommuteringsinducerade spänningsdefekter i brygglikriktare.

Nuvarande-begränsande reaktor

Nuvarande-begränsande reaktorer används vanligtvis i distributionsledningar. De installeras ofta i serie på grenmatare från samma samlingsskena för att begränsa matarkort-ström och bibehålla samlingsskenas spänning under matarfel.

Båg-dämpningsspole

Båg-dämpningsspolar används ofta i 10kV–63kV resonansjordsystem. På grund av den oljefria trenden i transformatorstationer är de flesta bågdämpningsspolar under 35kV torrgjutna.

Dämpningsreaktor

(Allmänt kallad seriereaktor) Ansluts i serie med kondensatorbanker eller täta kondensatorer för att begränsa kondensatoromkopplingsströmmen. Liknar strömbegränsande reaktorer. Filterreaktorer bildar resonansfilter med filterkondensatorer, vanligtvis för 3:e till 17:e övertonsfiltrering eller högre ordningens högpassfiltrering. Harmoniska källor inkluderar DC-transmissionsomvandlarstationer, fasstyrda SVC:er, medelstora/stora likriktare, elektrifierade järnvägar och alla tyristorstyrda kraftkretsar med hög effekt; dessa måste filtreras för att förhindra nätföroreningar. Kraftmyndigheter anger harmoniska gränser.

Utjämningsreaktor

Används i DC-kretsar efter likriktning. Likriktarkretsar har ändliga pulstal, så utgående DC-spänning innehåller rippel som ofta är skadlig och måste undertryckas av utjämningsreaktorer. Alla DC-transmissionsomvandlarstationer är utrustade med utjämningsreaktorer för att approximera ideal DC. De är också viktiga i tyristorbaserade elektriska DC-drivenheter. Som nyckelkomponenter i likriktarkretsar, utjämningsreaktorer i medelfrekventa strömförsörjningar huvudsakligen:

1. Begränsa kortslutningsströmmen (samtidig ledning under växelriktartyristorkommutering motsvarar direkt kortslutning; ingen reaktor orsakar direkt kortslutning).

2.Undertryck medelfrekventa komponenter som påverkar elnätet.

3.Filter (likriktarströmmen innehåller växelström; högfrekvent växelström har svårt att passera stor induktans) för att hålla likriktarutgången kontinuerlig. Diskontinuerlig ström orsakar nollströmsperioder, stoppar växelriktarbryggan och öppnar likriktarbryggan.

4. Absorbera reaktiv effekt i parallella växelriktarkretsar; Energilagringsreaktorer krävs i växelriktarens ingångskretsar.