Funcions i classificacions dels reactors

El reactor també s'anomena inductor. Quan un conductor està energitzat, genera un camp magnètic dins d'un espai determinat que ocupa. Per tant, tots els conductors elèctrics-que porten corrent presenten propietats inductives generals. Tanmateix, un conductor energitzat recte llarg té una inductància baixa i produeix un camp magnètic feble. A la pràctica, els reactors es fabriquen enrotllant cables en un solenoide, conegut com a reactor de nucli d'aire-; de vegades s'insereix un nucli de ferro al solenoide per augmentar la inductància, formant un reactor de nucli de ferro-.

 

Funcions dels reactors

1.Amb l'ampliació de la capacitat de la xarxa elèctrica, la capacitat nominal de curt-circuits del sistema augmenta ràpidament. Per exemple, al costat de baixa tensió-de 35 kV d'una subestació de 500 kV, el valor efectiu màxim del corrent de curt-simètric trifàsic-s'aproxima als 50 kA. Per limitar el corrent de curt{10}}circuits a les línies de transmissió i protegir els equips elèctrics, s'han d'instal·lar reactors. Els reactors redueixen el corrent de curt-circuit i mantenen la tensió del sistema estable durant els curtcircuits.

2. La instal·lació d'un reactor d'amortiment (reactor de sèrie) en un circuit de condensadors suprimeix el corrent d'irrupció quan el circuit del condensador està energitzat. També forma un circuit harmònic amb el banc de condensadors per filtrar diversos harmònics.

⑴.Per exemple, al circuit de condensadors d'un dispositiu de compensació de potència reactiva de 35 kV en una subestació de 500 kV, calen reactors d'amortiment per limitar el corrent d'entrada de commutació del condensador i suprimir els harmònics del sistema. Per suprimir els 3r harmònics, s'utilitza un reactor d'amortiment exterior monofàsic de 35 kV, 26,2 mH d'inductància nominal, 350 A de corrent nominal d'aire sec-tip d'aire-monofàsic, que forma un circuit de ressonància (filtre) de 3r harmònic amb un condensador de 2,5 Mvar.

⑵.De la mateixa manera, per suprimir els harmònics de 5è i superiors, un reactor d'amortiment exterior monofàsic de 35 kV, 9,2 mH i 382 A forma un circuit ressonant per a harmònics de 5è i superior amb un condensador de 2,52 Mvar. Tingueu en compte que l'ús i les especificacions tècniques dels reactors d'amortiment s'especifiquen a la norma nacional GB 10229-88 Reactors i la norma internacional IEC 289-88.

 

Paper dels reactors en els dispositius de compensació de potència reactiva

El desenvolupament de sistemes elèctrics de 500 kV, ferrocarrils electrificats i grans bases de ferro i acer requereix la instal·lació deCompensadors de varis estàtiques (SVC) a les principals subestacions centrals.

Els SVC responen ràpidament als canvis de càrrega (temps de resposta típic de 0,02 a 0,04 s) i proporcionen una potència reactiva suau i una regulació de tensió. Estabilitzen la tensió de la xarxa, compensen eficaçment el factor de potència reactiva del sistema, suprimeixen les fluctuacions de tensió, mantenen l'equilibri trifàsic i humitegen les oscil·lacions sub-sincròniques.

Els SVC instal·lats als concentradors de la xarxa també redueixen les sobretensions transitòries. Per tant, les xarxes elèctriques principals requereixen subestacions grans i mitjanes-per instal·lar reactors per a la compensació i l'equilibri local de la potència reactiva capacitiva per garantir un funcionament segur.

Els reactors són components clau dels equips de compensació de potència reactiva. Els reactors de derivació proporcionen una reactància inductiva per absorbir l'excés de potència reactiva capacitiva, que és essencial durant la transmissió en fase inicial baixa i les càrregues de llum nocturna.

En aquests casos, la pèrdua reactiva de la línia de transmissió és baixa; a causa de l'efecte de la capacitat, la potència reactiva generada supera la potència reactiva consumida, deixant una potència reactiva capacitiva excedent. Els reactors de derivació han d'absorbir aquest excedent per mantenir l'equilibri reactiu i els nivells de tensió; en cas contrari, la sobretensió posa en perill la seguretat del sistema.

Per reduir el nombre de tiristors i estalviar la inversió en SVC, hi ha una tendència a maximitzarCondensador commutat de tiristors (TSC)i capacitat del reactor controlat per tiristors (TCR).

Alguns SVC eliminen la branca TSC i utilitzen bancs de condensadors fixos (FC).

Per mantenir una potència reactiva suau i contínua i una regulació de tensió, s'ha d'augmentar la capacitat total del reactor de derivació.

Així, l'ús del reactor continua creixent. Els reactors d'amortiment en sèrie amb circuits de condensadors també proporcionen compensació de potència reactiva a més de limitar el corrent d'entrada i els harmònics.

 

Aplicació de reactors en convertidors de freqüència

Funció dels reactors d'entrada

Reactors d'entradalimitar les pujades de corrent de les fluctuacions de tensió de la xarxa i les sobretensions de commutació, els pics de tensió suaus al subministrament i corregir els defectes de tensió induïts per la commutació en els rectificadors de pont. Protegeixen els convertidors de freqüència, milloren el factor de potència, bloquegen la interferència de la xarxa i redueixen la contaminació harmònica de les unitats rectificadores.

Funció dels reactors de sortida

Reactors de sortidaCompensa principalment la capacitat distribuïda en cables llargs (50-200 m), suprimeix el corrent harmònic de sortida, augmenta la impedància d'alta freqüència de sortida, limita efectivament dv/dt, redueix el corrent de fuga d'alta freqüència, protegeix els convertidors i redueix el soroll de l'equip. Els condensadors en la compensació de potència són vulnerables a la tensió i el corrent harmònics, que causen fallades i un factor de potència degradat, de manera que es requereix un tractament harmònic.

Funció dels reactors de corrent continu

Els reactors de corrent continu es connecten entre les seccions del rectificador de corrent continu i l'inversor d'un variador de freqüència. El seu propòsit principal és limitar la ondulació de CA superposada al corrent de CC, mantenir el corrent continu del rectificador, reduir la pulsació actual, estabilitzar el funcionament de l'inversor i millorar el factor de potència del convertidor.

 

Tipus de reactors

Reactor de derivació

Els reactors utilitzats per a les proves de càrrega completa del generador són prototips de reactors de derivació. A causa de les forces atractives dels camps magnètics alternats entre nuclis segmentats, els reactors de tipus nucli solen ser uns 10 dB més sorollosos que els transformadors d'igual capacitat.

Els reactors de derivació transporten corrent alterna i compensen la reactància capacitiva del sistema. Normalment es connecten en sèrie amb tiristors per a la regulació contínua del corrent de reactància. Mitenen la sobretensió de freqüència elèctrica dels efectes de la capacitat de la línia llarga en condicions sense càrrega o de càrrega lleugera, milloren la distribució de voltatge i potència reactiva, redueixen la pèrdua de línia, disminueixen el corrent d'arc secundari, acceleren l'extinció de l'arc secundari, milloren la taxa d'èxit de tancament automàtic i s'utilitzen àmpliament en la transmissió i distribució d'energia a llarga distància.

Reactor Sèrie

Els reactors en sèrie transporten corrent alterna i estan connectats en sèrie amb condensadors de compensació per crear ressonància en sèrie per als harmònics en estat estacionari (5è, 7è, 11è, 13è). Normalment són reactors del 5-6% amb alta inductància.

Els reactors en sèrie són equips de suport essencials per a la compensació de la potència reactiva del sistema elèctric. Quan es combinen amb condensadors de potència, suprimeixen eficaçment els harmònics de la xarxa, limiten el corrent d'entrada de commutació i les sobretensions de funcionament, milloren la forma d'ona de tensió, augmenten el factor de potència i milloren considerablement el funcionament segur dels condensadors i altres equips d'alimentació.

Reactor ajustat

Reactors ajustatstransporten corrent alterna i estan connectats en sèrie amb condensadors per crear ressonància en sèrie per a un harmònic n-especificat (normalment n=5,7,11,13,19) per absorbir aquest harmònic.

Reactor de sortida

Els reactors de sortida limiten el corrent de càrrega capacitiva als cables del motor i restringeixen la taxa d'augment de la tensió del bobinat del motor a 540 V/μs. Es recomanen quan la longitud del cable entre un convertidor de 4 a 90 kW i el motor supera els 50 m. També suavitzen la inclinació de la tensió de sortida del convertidor i redueixen les pertorbacions als components de l'inversor com els IGBT.

Instruccions del reactor de sortida: per augmentar la distància entre el convertidor i el motor, utilitzeu cables adequats més gruixuts i d'aïllament més alt, preferiblement cables no apantallats.

Característiques del reactor de sortida:

1.Adequat per a la compensació de potència reactiva i el control harmònic.

2.Compensa principalment la capacitat distribuïda de línia llarga i suprimeix el corrent harmònic de sortida.

3. Protegeix eficaçment els convertidors de freqüència, millora el factor de potència, bloqueja la interferència de la xarxa i redueix la contaminació harmònica de les unitats rectificadores.

Reactor d'entrada

Els reactors d'entrada limiten la caiguda de tensió del costat de la xarxa durant la commutació del convertidor, suprimeixen els harmònics, desacoblen els grups de convertidors paral·lels i restringeixen les pujades de corrent dels passos de tensió o de les operacions del sistema. Quan la relació entre la capacitat de curtcircuit de la xarxa i la capacitat del convertidor supera 33:1, la caiguda de tensió relativa dels reactors d'entrada és del 2% per a un quadrant únic i del 4% per a un funcionament de quatre quadrants.

Els reactors d'entrada es permeten quan la tensió de curtcircuit de la xarxa supera el 6% de les unitats rectificadores de pols. 12 necessiten almenys un reactor d'entrada del costat de la xarxa amb una caiguda de tensió relativa del 2%. Els reactors d'entrada s'utilitzen àmpliament en sistemes d'automatització industrial/fàbrica, instal·lats entre els convertidors/controladors de velocitat i la font d'alimentació per suprimir les sobretensions i corrents i atenuar els harmònics alts i distorsionats.

Característiques del reactor d'entrada:

1.Adequat per a la compensació de potència reactiva i el control harmònic.

2. Limita les pujades de corrent de les fluctuacions de la tensió de la xarxa i les sobretensions de commutació; filtra els harmònics per suprimir la distorsió de la forma d'ona.

3. Suavitza els pics de tensió a la font d'alimentació i corregeix els defectes de tensió induïts per la commutació en els rectificadors de pont.

Reactor-limitador actual

Els reactors-limitadors de corrent s'utilitzen generalment a les línies de distribució. Sovint s'instal·len en sèrie als alimentadors de branca de la mateixa barra per limitar el corrent de curt-de l'alimentació i mantenir la tensió de la barra durant els errors de l'alimentació.

Bobina-de supressió d'arc

Les bobines-de supressió d'arc s'utilitzen àmpliament en sistemes de connexió a terra ressonants de 10 kV a 63 kV. A causa de la tendència sense petroli a les subestacions, la majoria de bobines de supressió d'arc-per sota de 35 kV són del tipus de fosa en sec.

Reactor d'amortiment

(Comunament anomenat Reactor en sèrie) Connectat en sèrie amb bancs de condensadors o condensadors densos per limitar el corrent d'entrada de commutació del condensador. Similar als reactors limitadors de corrent. Els reactors de filtre formen filtres ressonants amb condensadors de filtre, normalment per al filtrat d'harmònics del 3r al 17è o per al filtrat de pas alt d'ordre superior. Les fonts harmòniques inclouen estacions convertidores de transmissió de CC, SVC controlats per fase, rectificadors mitjans/grans, ferrocarrils electrificats i tots els circuits electrònics de potència controlats per tiristors d'alta potència; aquests s'han de filtrar per evitar la contaminació de la xarxa. Les autoritats elèctriques especifiquen límits harmònics.

Reactor de suavització

S'utilitza en circuits de corrent continu després de la rectificació. Els circuits rectificadors tenen números de pols finits, de manera que la tensió de sortida de CC conté ondulacions que sovint són perjudicials i s'han de suprimir mitjançant reactors de suavització. Totes les estacions convertidores de transmissió de CC estan equipades amb reactors de suavització per aproximar el CC ideal. També són essencials en els accionaments elèctrics de CC basats en tiristors. Com a components clau en circuits rectificadors, els reactors de suavització en fonts d'alimentació de mitjana freqüència principalment:

1. Limiteu el corrent de curtcircuit (la conducció simultània durant la commutació del tiristor de l'inversor és equivalent a un curtcircuit directe; cap reactor provoca un curtcircuit directe).

2. Suprimir components de mitjana freqüència que afecten la xarxa elèctrica.

3.Filtre (el corrent del rectificador conté CA; la CA d'alta freqüència té dificultats per passar una gran inductància) per mantenir la sortida del rectificador contínua. El corrent discontinu provoca períodes de corrent zero, aturant el pont inversor i obrint el pont rectificador.

4. Absorbeix la potència reactiva en circuits inversors paral·lels; Els reactors d'emmagatzematge d'energia són necessaris als circuits d'entrada de l'inversor.