Funkcje i klasyfikacje reaktorów
Apr 08, 2026| Reaktor nazywany jest również cewką indukcyjną. Gdy przewodnik jest pod napięciem, wytwarza pole magnetyczne w określonej przestrzeni, którą zajmuje. Dlatego wszystkie-przewodniki elektryczne przewodzące prąd wykazują ogólne właściwości indukcyjne. Jednakże długi, prosty przewodnik pod napięciem ma niską indukcyjność i wytwarza słabe pole magnetyczne. W praktyce reaktory buduje się przez nawinięcie drutów w elektromagnes, zwany reaktorem z-rdzeniowym powietrzem; czasami do elektromagnesu wkładany jest żelazny rdzeń, aby zwiększyć indukcyjność, tworząc reaktor z żelaznym-rdzeniem.
Funkcje reaktorów
1.Wraz ze wzrostem wydajności sieci energetycznej znamionowa-wytrzymałość systemu zwarciowego szybko rośnie. Na przykład po stronie niskiego-napięcia 35 kV podstacji 500 kV maksymalna wartość skuteczna trójfazowego symetrycznego-prądu zwarciowego zbliża się do 50 kA. Aby ograniczyć-prąd zwarciowy w liniach przesyłowych i chronić urządzenia energetyczne, należy zainstalować dławiki. Dławiki zmniejszają-prąd zwarciowy i utrzymują stabilne napięcie systemu podczas zwarć.
2. Zainstalowanie dławika tłumiącego (dławika szeregowego) w obwodzie kondensatora tłumi prąd rozruchowy, gdy obwód kondensatora jest pod napięciem. Tworzy również obwód harmoniczny z baterią kondensatorów w celu odfiltrowania różnych harmonicznych.
⑴Na przykład w obwodzie kondensatora urządzenia kompensującego moc bierną 35 kV w podstacji 500 kV wymagane są dławiki tłumiące, aby ograniczyć prąd rozruchowy przełączania kondensatorów i tłumić harmoniczne systemu. Do tłumienia trzeciej harmonicznej stosuje się zewnętrzny dławik tłumiący o napięciu znamionowym 35 kV, indukcyjności znamionowej 26,2 mH i natężeniu znamionowym 350 A.
⑵Podobnie, aby stłumić piątą i wyższą harmoniczną, jednofazowy-zewnętrzny dławik tłumiący 35 kV, 9,2 mH, 382 A tworzy obwód rezonansowy dla harmonicznej 5 i wyższej z kondensatorem 2,52 Mvar. Należy pamiętać, że zastosowanie i specyfikacje techniczne dławików tłumiących są określone w normie krajowej GB 10229-88 Reactors i normie międzynarodowej IEC 289-88.
Rola dławików w urządzeniach kompensacji mocy biernej
Rozwój systemów elektroenergetycznych 500 kV, zelektryfikowanych kolei oraz dużych baz żelazno-stalowych wymaga instalowaniaStatyczne kompensatory Var (SVC) w głównych podstacjach centralnych.
SVC szybko reagują na zmiany obciążenia (typowy czas reakcji 0,02–0,04 s) i zapewniają płynną regulację mocy biernej i napięcia. Stabilizują napięcie sieciowe, skutecznie kompensują współczynnik mocy biernej systemu, tłumią wahania napięcia, utrzymują równowagę trójfazową-i tłumią-oscylacje subsynchroniczne.
SVC zainstalowane w węzłach sieci zmniejszają również przepięcia przejściowe. Dlatego też główne sieci elektroenergetyczne wymagają, aby w dużych i średnich- podstacjach instalowano reaktory w celu lokalnej kompensacji pojemnościowej mocy biernej i równoważenia, aby zapewnić bezpieczną pracę.
Reaktory są kluczowymi elementami urządzeń kompensujących moc bierną. Dławiki bocznikowe zapewniają reaktancję indukcyjną w celu absorpcji nadmiaru pojemnościowej mocy biernej, która jest niezbędna podczas niskich obciążeń na wczesnym etapie transmisji i lekkich obciążeń nocnych.
W takich przypadkach straty reaktywne linii przesyłowej są niskie; ze względu na efekt pojemnościowy wygenerowana moc bierna przekracza zużytą moc bierną, pozostawiając nadwyżkę pojemnościowej mocy biernej. Dławiki bocznikowe muszą pochłaniać tę nadwyżkę, aby utrzymać równowagę bierną i poziomy napięcia; w przeciwnym razie przepięcie zagraża bezpieczeństwu systemu.
Aby zmniejszyć liczbę tyrystorów i zaoszczędzić inwestycje w SVC, istnieje tendencja do maksymalizacjiKondensator tyrystorowy (TSC)i wydajność reaktora sterowanego tyrystorowo (TCR).
Niektóre SVC eliminują gałąź TSC i zamiast tego korzystają z banków kondensatorów stałych (FC).
Aby zachować płynną, ciągłą regulację mocy biernej i napięcia, należy zwiększyć całkowitą pojemność dławika bocznikowego.
Zatem wykorzystanie reaktorów stale rośnie. Dławiki tłumiące połączone szeregowo z obwodami kondensatorów zapewniają również kompensację mocy biernej, a także ograniczają prąd rozruchowy i harmoniczne.
Zastosowanie dławików w przemiennikach częstotliwości
Funkcja dławików wejściowych
Reaktory wejścioweograniczać udary prądowe wynikające z wahań napięcia sieciowego i przepięć łączeniowych, łagodzić skoki napięcia w zasilaniu oraz korygować defekty napięcia wywołane komutacją w prostownikach mostkowych. Chronią przetwornice częstotliwości, poprawiają współczynnik mocy, blokują zakłócenia sieciowe i redukują zakłócenia harmoniczne z prostowników.
Funkcja reaktorów wyjściowych
Reaktory wyjściowekompensują głównie rozproszoną pojemność w długich (50–200 m) kablach, tłumią wyjściowy prąd harmoniczny, zwiększają wyjściową impedancję wysokiej częstotliwości, skutecznie ograniczają dv/dt, redukują prąd upływowy wysokiej częstotliwości, chronią przetwornice i obniżają poziom hałasu sprzętu. Kondensatory w kompensacji mocy są podatne na harmoniczne napięcia i prądu, które powodują awarię i obniżony współczynnik mocy, dlatego wymagane jest leczenie harmoniczne.
Funkcja dławików prądu stałego
Dławiki prądu stałego są podłączone pomiędzy sekcjami prostownika prądu stałego i falownika przetwornicy częstotliwości. Ich głównym celem jest ograniczenie tętnienia prądu przemiennego nałożonego na prąd stały, utrzymanie ciągłego prądu prostownika, zmniejszenie pulsacji prądu, stabilizacja pracy falownika i poprawa współczynnika mocy przetwornicy.
Rodzaje reaktorów
Reaktor bocznikowy
Reaktory używane do testów pełnego obciążenia generatorów są prototypami dławików bocznikowych. Ze względu na siły przyciągające pochodzące ze zmiennego pola magnetycznego pomiędzy rdzeniami segmentowymi, reaktory rdzeniowe są zwykle o około 10 dB głośniejsze niż transformatory o tej samej wydajności.
Dławiki bocznikowe przewodzą prąd przemienny i kompensują reaktancję pojemnościową systemu. Zazwyczaj są one połączone szeregowo z tyrystorami w celu ciągłej regulacji prądu reaktancji. Łagodzą przepięcia o częstotliwości sieciowej wynikające z efektów pojemności długich linii w warunkach bez obciążenia lub przy niewielkim obciążeniu, poprawiają dystrybucję napięcia i mocy biernej, zmniejszają straty w linii, zmniejszają prąd łuku wtórnego, przyspieszają wygaszanie łuku wtórnego, poprawiają skuteczność automatycznego ponownego załączenia i są szeroko stosowane w przesyłaniu i dystrybucji mocy na duże odległości.
Reaktor serii
Dławiki szeregowe przewodzą prąd przemienny i są połączone szeregowo z kondensatorami kompensacyjnymi w celu wytworzenia rezonansu szeregowego dla harmonicznych stanu ustalonego (5., 7., 11., 13.). Są to zazwyczaj reaktory 5–6% o dużej indukcyjności.
Dławiki szeregowe są niezbędnym urządzeniem wspomagającym kompensację mocy biernej systemu elektroenergetycznego. W połączeniu z kondensatorami mocy skutecznie tłumią harmoniczne sieci, ograniczają prąd rozruchowy i przepięcia robocze, poprawiają kształt fali napięcia, zwiększają współczynnik mocy i znacznie poprawiają bezpieczną pracę kondensatorów i innych urządzeń zasilających.
Dostrojony reaktor
Dostrojone reaktoryprzewodzą prąd przemienny i są połączone szeregowo z kondensatorami w celu wytworzenia rezonansu szeregowego dla określonej n-tej harmonicznej (zwykle n=5,7,11,13,19) w celu pochłonięcia tej harmonicznej.
Reaktor wyjściowy
Dławiki wyjściowe ograniczają pojemnościowy prąd ładowania w kablach silnika i ograniczają szybkość wzrostu napięcia uzwojenia silnika do wartości 540 V/μs. Są zalecane, gdy długość kabla pomiędzy przetwornicą 4–90 kW a silnikiem przekracza 50 m. Łagodzą także stromość napięcia wyjściowego przetwornicy i redukują zakłócenia w elementach falownika, takich jak IGBT.
Instrukcje dotyczące dławika wyjściowego: Aby zwiększyć odległość przetwornicy od silnika, należy zastosować odpowiednio grubsze kable o wyższej izolacji, najlepiej nieekranowane.
Funkcje reaktora wyjściowego:
1. Nadaje się do kompensacji mocy biernej i kontroli harmonicznych.
2. Kompensuje głównie pojemność rozproszoną w długich liniach i tłumi wyjściowe prądy harmoniczne.
3. Skutecznie chroni przetwornice częstotliwości, poprawia współczynnik mocy, blokuje zakłócenia sieciowe i redukuje zanieczyszczenia harmoniczne z prostowników.
Reaktor wejściowy
Dławiki wejściowe ograniczają spadek napięcia po stronie sieci podczas komutacji przetwornicy, tłumią harmoniczne, oddzielają równoległe grupy przetwornic i ograniczają przepięcia prądowe wynikające ze stopni napięcia lub operacji systemu. Gdy stosunek zdolności zwarciowej sieci do wydajności przekształtnika przekracza 33:1, względny spadek napięcia na dławikach wejściowych wynosi 2% dla pracy jednokwadrantowej i 4% dla pracy czterokwadrantowej.
Dławiki wejściowe są dozwolone, gdy napięcie zwarcia w sieci przekracza 6%. 12 – prostowniki impulsowe wymagają co najmniej jednego dławika wejściowego po stronie sieci o względnym spadku napięcia wynoszącym 2%. Dławiki wejściowe są szeroko stosowane w systemach automatyki przemysłowej/fabrycznej. Instalowane są pomiędzy przetwornicami/regulatorami prędkości a zasilaczem w celu tłumienia przepięć i prądów oraz tłumienia wysokich i zniekształconych harmonicznych.
Funkcje reaktora wejściowego:
1. Nadaje się do kompensacji mocy biernej i kontroli harmonicznych.
2. Ogranicza udary prądowe wynikające z wahań napięcia sieciowego i przepięć przełączających; filtruje harmoniczne w celu tłumienia zniekształceń kształtu fali.
3.Wygładza skoki napięcia w zasilaczu i koryguje defekty napięcia wywołane komutacją w prostownikach mostkowych.
Reaktor ograniczający prąd-
Reaktory ograniczające prąd-są powszechnie stosowane w liniach dystrybucyjnych. Często są one instalowane szeregowo na odgałęzieniach tej samej szyny zbiorczej, aby ograniczyć-prąd zwarciowy w linii zasilającej i utrzymać napięcie na szynie zbiorczej podczas zwarć w linii zasilającej.
Cewka-tłumiąca łuk
Cewki-tłumiące łuk są szeroko stosowane w rezonansowych systemach uziemiających 10 kV–63 kV. Ze względu na trend bezolejowy w podstacjach większość cewek-tłumiących łuk poniżej 35 kV to cewki odlewane na sucho.
Reaktor tłumiący
(Powszechnie nazywany dławikiem szeregowym) Połączony szeregowo z bateriami kondensatorów lub gęstymi kondensatorami w celu ograniczenia prądu rozruchowego przełączania kondensatorów. Podobny do dławików ograniczających prąd. Dławiki filtrujące tworzą filtry rezonansowe z kondensatorami filtrującymi, zazwyczaj do filtrowania od 3. do 17. harmonicznej lub filtrowania górnoprzepustowego wyższego rzędu. Źródła harmonicznych obejmują stacje przekształtnikowe transmisji prądu stałego, SVC sterowane fazowo, średnie/duże prostowniki, zelektryfikowane linie kolejowe i wszystkie obwody energoelektroniczne dużej mocy sterowane tyrystorami; należy je filtrować, aby zapobiec zanieczyszczeniu sieci. Władze energetyczne określają granice harmonicznych.
Reaktor wygładzający
Stosowany w obwodach prądu stałego po prostowaniu. Obwody prostownika mają skończoną liczbę impulsów, więc wyjściowe napięcie prądu stałego zawiera tętnienie, które jest często szkodliwe i musi być tłumione przez reaktory wygładzające. Wszystkie stacje przekształtnikowe transmisji prądu stałego są wyposażone w dławiki wygładzające w celu przybliżenia idealnego prądu stałego. Są one również niezbędne w tyrystorowych napędach elektrycznych prądu stałego. Jako kluczowe elementy obwodów prostowniczych, dławiki wygładzające w zasilaczach średniej częstotliwości to głównie:
1. Ogranicz prąd zwarciowy (jednoczesne przewodzenie podczas komutacji tyrystora falownika jest równoznaczne z zwarciem bezpośrednim; brak dławika powoduje bezpośrednie zwarcie).
2.Wytłumić komponenty średniej częstotliwości wpływające na sieć energetyczną.
3. Filtr (prąd prostownika zawiera prąd przemienny; prąd przemienny o wysokiej częstotliwości ma trudności z przepuszczaniem dużej indukcyjności), aby zapewnić ciągłość mocy wyjściowej prostownika. Prąd nieciągły powoduje okresy zerowego prądu, zatrzymujące mostek falownika i otwierające mostek prostowniczy.
4.Absorbuj moc bierną w równoległych obwodach falownika; W obwodach wejściowych falownika wymagane są dławiki magazynujące energię.