توابع و طبقه بندی راکتورها

راکتور را القاگر نیز می نامند. هنگامی که یک هادی انرژی می گیرد، میدان مغناطیسی را در فضای مشخصی که اشغال می کند ایجاد می کند. بنابراین، همه رساناهای الکتریکی حامل جریان، خواص القایی عمومی را نشان می‌دهند. با این حال، یک هادی بلند مستقیم با انرژی، اندوکتانس کمی دارد و میدان مغناطیسی ضعیفی تولید می کند. در عمل، راکتورها با سیم پیچی سیم‌ها در یک شیر برقی ساخته می‌شوند که به عنوان راکتور هسته-هوا شناخته می‌شود. گاهی اوقات یک هسته آهنی برای افزایش اندوکتانس به شیر برقی وارد می شود و یک راکتور هسته آهنی- تشکیل می دهد.

 

وظایف راکتورها

1. با افزایش ظرفیت شبکه برق، ظرفیت اتصال کوتاه{1}}سیستم به سرعت افزایش می یابد. به عنوان مثال، در سمت ولتاژ پایین 35 کیلوولت یک پست 500 کیلوولت، حداکثر مقدار موثر جریان مدار کوتاه متقارن سه فاز-به 50 کیلو آمپر نزدیک می شود. برای محدود کردن جریان اتصال کوتاه{10}}در خطوط انتقال و محافظت از تجهیزات برق، راکتورها باید نصب شوند. راکتورها جریان اتصال کوتاه{12}}را کاهش می‌دهند و ولتاژ سیستم را در طول اتصال کوتاه ثابت نگه می‌دارند.

2. نصب یک راکتور میرایی (راکتور سری) در مدار خازن، جریان هجومی را هنگامی که مدار خازن برق می‌گیرد، سرکوب می‌کند. همچنین یک مدار هارمونیک با بانک خازن تشکیل می دهد تا هارمونیک های مختلف را فیلتر کند.

⑴.به عنوان مثال، در مدار خازن یک دستگاه جبران توان راکتیو 35 کیلوولت در یک پست 500 کیلوولت، راکتورهای میرایی برای محدود کردن جریان هجومی سوئیچینگ خازن و سرکوب هارمونیک های سیستم مورد نیاز است. برای سرکوب هارمونیک سوم، از ولتاژ نامی 35 کیلو ولت، اندوکتانس نامی 26.2 mH، جریان خشک نامی 350 آمپر-نوع هوا{9}}راکتور میرایی بیرونی تک فاز{10}}استفاده می‌شود که یک مدار هارمونیک سوم با رزونانس 2M .a2 را تشکیل می‌دهد.

⑵. به طور مشابه، برای سرکوب هارمونیک های 5 و بالاتر، یک راکتور میرایی در فضای باز تک فاز 35 کیلوولت، 9.2 mH، 382A یک مدار تشدید برای هارمونیک های 5 و بالاتر با خازن 2.52Mvar تشکیل می دهد. توجه داشته باشید که کاربرد و مشخصات فنی راکتورهای میرایی در استاندارد ملی GB 10229-88 راکتورها و استاندارد بین المللی IEC 289-88 مشخص شده است.

 

نقش راکتورها در دستگاه های جبران توان راکتیو

توسعه سیستم های برق 500 کیلوولت، راه آهن برقی و پایه های بزرگ آهنی و فولادی مستلزم نصبجبران کننده های استاتیک وار (SVC) در پست های هاب اصلی

SVCها به سرعت به تغییرات بار پاسخ می دهند (زمان پاسخ معمولی 0.02-0.04 ثانیه) و توان راکتیو و تنظیم ولتاژ را ارائه می دهند. آنها ولتاژ شبکه را تثبیت می کنند، به طور موثر ضریب توان راکتیو سیستم را جبران می کنند، نوسانات ولتاژ را سرکوب می کنند، تعادل سه-فاز و نوسانات زیر{4}}همگام مرطوب را حفظ می کنند.

SVCهای نصب شده در هاب های شبکه همچنین اضافه ولتاژهای گذرا را کاهش می دهند. بنابراین، شبکه‌های برق اصلی به پست‌های پست بزرگ و متوسط-برای نصب راکتورهایی برای جبران و تعادل توان راکتیو خازنی محلی نیاز دارند تا از عملکرد ایمن اطمینان حاصل شود.

راکتورها اجزای کلیدی تجهیزات جبران توان راکتیو هستند. راکتورهای شنت راکتانس القایی را برای جذب توان راکتیو خازنی اضافی ارائه می‌کنند، که در هنگام انتقال در مراحل اولیه پایین و بارهای نور اواخر شب ضروری است.

در این موارد، تلفات راکتیو خط انتقال کم است. به دلیل اثر خازنی، توان راکتیو تولید شده از توان راکتیو مصرفی فراتر می رود و توان راکتیو خازنی مازاد بر جای می گذارد. راکتورهای شنت باید این مازاد را برای حفظ تعادل راکتیو و سطوح ولتاژ جذب کنند. در غیر این صورت، اضافه ولتاژ ایمنی سیستم را به خطر می اندازد.

برای کاهش تعداد تریستور و صرفه جویی در سرمایه گذاری SVC، روند به حداکثر رساندن وجود داردخازن سوئیچ تریستور (TSC)و ظرفیت راکتور کنترل شده تریستور (TCR).

برخی از SVC ها شعبه TSC را حذف می کنند و به جای آن از بانک های خازن ثابت (FC) استفاده می کنند.

برای حفظ توان راکتیو و تنظیم ولتاژ صاف و پیوسته، ظرفیت کل راکتور شنت باید افزایش یابد.

بنابراین، استفاده از راکتور همچنان در حال رشد است. راکتورهای میرایی سری با مدارهای خازن نیز علاوه بر محدود کردن جریان هجومی و هارمونیک ها، جبران توان راکتیو را نیز فراهم می کنند.

 

کاربرد راکتورها در مبدل های فرکانس

عملکرد راکتورهای ورودی

راکتورهای ورودینوسانات ولتاژ شبکه و اضافه ولتاژ سوئیچینگ، نوسانات ولتاژ صاف در منبع تغذیه را محدود کنید و نقص ولتاژ ناشی از کموتاسیون را در یکسو کننده های پل اصلاح کنید. آنها از مبدل های فرکانس محافظت می کنند، ضریب توان را بهبود می بخشند، تداخل شبکه را مسدود می کنند و آلودگی هارمونیک ناشی از واحدهای یکسو کننده را کاهش می دهند.

عملکرد راکتورهای خروجی

راکتورهای خروجیبه طور عمده ظرفیت توزیع شده در کابل های بلند (50-200 متر) را جبران می کند، جریان هارمونیک خروجی را سرکوب می کند، امپدانس فرکانس بالا را افزایش می دهد، dv/dt را به طور موثر محدود می کند، جریان نشتی فرکانس بالا را کاهش می دهد، از مبدل ها محافظت می کند و نویز تجهیزات را کاهش می دهد. خازن ها در جبران توان نسبت به ولتاژ و جریان هارمونیک آسیب پذیر هستند که باعث خرابی و کاهش ضریب توان می شود، بنابراین عملیات هارمونیک مورد نیاز است.

عملکرد راکتورهای DC

راکتورهای DC بین بخشهای یکسو کننده DC و اینورتر یک درایو با فرکانس متغیر متصل می شوند. هدف اصلی آنها محدود کردن موج AC بر روی جریان DC، حفظ جریان یکسو کننده پیوسته، کاهش ضربان جریان، تثبیت عملکرد اینورتر و بهبود ضریب توان مبدل است.

 

انواع راکتورها

راکتور شنت

راکتورهای مورد استفاده برای آزمایش بار کامل ژنراتور نمونه اولیه راکتورهای شنت هستند. به دلیل نیروهای جاذبه ناشی از میدان های مغناطیسی متناوب بین هسته های قطعه بندی شده، راکتورهای نوع هسته معمولاً حدود 10 دسی بل نویزتر از ترانسفورماتورهای با ظرفیت برابر هستند.

راکتورهای شنت جریان AC را حمل می کنند و راکتانس خازنی سیستم را جبران می کنند. آنها معمولاً برای تنظیم جریان راکتانس پیوسته با تریستورها به صورت سری متصل می شوند. آنها اضافه ولتاژ فرکانس توان را از اثرات خازنی خط طولانی تحت شرایط بدون بار یا بار سبک کاهش می دهند، ولتاژ و توزیع توان راکتیو را بهبود می بخشند، تلفات خط را کاهش می دهند، جریان قوس ثانویه را کاهش می دهند، سرعت خاموش شدن قوس ثانویه را افزایش می دهند، نرخ موفقیت در بسته شدن مجدد خودکار را بهبود می بخشند، و به طور گسترده در توزیع توان طولانی استفاده می شوند.

راکتور سری

راکتورهای سری جریان AC را حمل می کنند و به صورت سری با خازن های جبرانی به هم متصل می شوند تا رزونانس سری برای هارمونیک های حالت پایدار ایجاد کنند (5، 7، 11، 13). آنها معمولاً راکتورهای 5-6٪ با اندوکتانس بالا هستند.

راکتورهای سری تجهیزات پشتیبانی ضروری برای جبران توان راکتیو سیستم قدرت هستند. هنگامی که با خازن های قدرت ترکیب می شوند، به طور موثر هارمونیک های شبکه را سرکوب می کنند، جریان هجومی سوئیچینگ و اضافه ولتاژهای عملیاتی را محدود می کنند، شکل موج ولتاژ را بهبود می بخشند، ضریب توان را افزایش می دهند و عملکرد ایمن خازن ها و سایر تجهیزات قدرت را تا حد زیادی افزایش می دهند.

راکتور تنظیم شده

راکتورهای تنظیم شدهجریان AC را حمل می کنند و با خازن ها به صورت سری متصل می شوند تا رزونانس سری برای هارمونیک n مشخص شده (معمولاً n=5،7،11،13،19) ایجاد کنند تا آن هارمونیک را جذب کند.

راکتور خروجی

راکتورهای خروجی جریان شارژ خازنی را در کابل‌های موتور محدود می‌کنند و نرخ افزایش ولتاژ سیم‌پیچ موتور را تا 540V/μs محدود می‌کنند. زمانی توصیه می شود که طول کابل بین مبدل 4 تا 90 کیلووات و موتور از 50 متر بیشتر شود. آنها همچنین شیب ولتاژ خروجی مبدل را کاهش می دهند و اختلال در اجزای اینورتر مانند IGBT ها را کاهش می دهند.

دستورالعمل‌های راکتور خروجی: برای افزایش فاصله مبدل به موتور، از کابل‌های ضخیم‌تر و عایق‌تر و ترجیحاً بدون محافظ استفاده کنید.

ویژگی های راکتور خروجی:

1. مناسب برای جبران توان راکتیو و کنترل هارمونیک.

2. عمدتاً خازن پراکنده خط طولانی را جبران می کند و جریان هارمونیک خروجی را سرکوب می کند.

3. به طور موثر از مبدل های فرکانس محافظت می کند، ضریب توان را بهبود می بخشد، تداخل شبکه را مسدود می کند و آلودگی هارمونیک ناشی از واحدهای یکسو کننده را کاهش می دهد.

راکتور ورودی

راکتورهای ورودی افت ولتاژ سمت شبکه را در طول کموتاسیون مبدل محدود می‌کنند، هارمونیک‌ها را سرکوب می‌کنند، گروه‌های مبدل موازی را جدا می‌کنند و نوسانات جریان را از مراحل ولتاژ یا عملیات سیستم محدود می‌کنند. زمانی که نسبت ظرفیت اتصال کوتاه شبکه به ظرفیت مبدل از 33:1 بیشتر شود، افت ولتاژ نسبی راکتورهای ورودی برای عملکرد یک ربع 2٪ و برای عملکرد چهار ربع 4٪ است.

راکتورهای ورودی زمانی مجاز هستند که ولتاژ اتصال کوتاه شبکه از 6% بیشتر شود، واحدهای یکسو کننده پالس حداقل به یک راکتور ورودی سمت شبکه با 2% افت ولتاژ نسبی نیاز دارند. راکتورهای ورودی به طور گسترده در سیستم‌های اتوماسیون صنعتی/کارخانه‌ای استفاده می‌شوند که بین مبدل‌ها/کنترل‌کننده‌های سرعت و منبع تغذیه برای سرکوب ولتاژها و جریان‌های افزایشی و تضعیف هارمونیک‌های بالا و مخدوش نصب می‌شوند.

ویژگی های راکتور ورودی:

1. مناسب برای جبران توان راکتیو و کنترل هارمونیک.

2. نوسانات ولتاژ شبکه و اضافه ولتاژ سوئیچینگ را محدود می کند. هارمونیک ها را برای سرکوب اعوجاج شکل موج فیلتر می کند.

3. نوک های ولتاژ در منبع تغذیه را صاف می کند و نقص ولتاژ ناشی از کموتاسیون را در یکسو کننده های پل اصلاح می کند.

راکتور{0}}محدود کننده فعلی

راکتورهای محدود کننده فعلی معمولاً در خطوط توزیع استفاده می‌شوند. آنها اغلب به صورت سری روی فیدرهای انشعاب از همان شینه نصب می شوند تا جریان مدار کوتاه- فیدر را محدود کرده و ولتاژ شینه را در هنگام خطاهای فیدر حفظ کنند.

سیم پیچ مهار قوس-

سیم‌پیچ‌های مهارکننده قوس به طور گسترده در سیستم‌های زمین رزونانس 10kV-63kV استفاده می‌شوند. با توجه به روند بدون روغن در پست‌ها، اکثر سیم‌پیچ‌های مهار قوس{4} زیر 35 کیلوولت از نوع ریختگی خشک هستند.

راکتور میرایی

(که معمولاً راکتور سری نامیده می شود) به صورت سری با بانک های خازن یا خازن های متراکم متصل می شود تا جریان هجومی سوئیچینگ خازن را محدود کند. مشابه راکتورهای محدود کننده جریان. راکتورهای فیلتر، فیلترهای رزونانسی را با خازن‌های فیلتر تشکیل می‌دهند، که معمولاً برای فیلتر هارمونیک 3 تا 17 یا فیلترهای بالا گذر درجه بالاتر. منابع هارمونیک شامل ایستگاه‌های مبدل انتقال DC، SVC‌های کنترل‌شده با فاز، یکسو کننده‌های متوسط/بزرگ، راه‌آهن‌های برق‌دار و همه مدارهای الکترونیکی قدرت کنترل‌شده با تریستور با توان بالا هستند. اینها باید فیلتر شوند تا از آلودگی شبکه جلوگیری شود. مقامات قدرت محدودیت های هارمونیک را مشخص می کنند.

راکتور صاف کردن

پس از اصلاح در مدارهای DC استفاده می شود. مدارهای یکسو کننده دارای اعداد پالس محدودی هستند، بنابراین ولتاژ DC خروجی حاوی امواجی است که اغلب مضر است و باید توسط راکتورهای هموارسازی سرکوب شود. تمام ایستگاه های مبدل انتقال DC مجهز به راکتورهای صاف کننده برای تقریبی DC ایده آل هستند. آنها همچنین در درایوهای الکتریکی DC مبتنی بر تریستور ضروری هستند. به عنوان اجزای کلیدی در مدارهای یکسو کننده، راکتورهای صاف کننده در منابع تغذیه فرکانس متوسط ​​عمدتا:

1. محدود کردن جریان اتصال کوتاه (رسانایی همزمان در طول کموتاسیون تریستور اینورتر معادل اتصال کوتاه مستقیم است؛ هیچ راکتوری باعث اتصال کوتاه مستقیم نمی‌شود).

2. اجزای فرکانس متوسط ​​را که بر شبکه برق اصلی تأثیر می گذارند سرکوب کنید.

3. فیلتر (جریان یکسو کننده حاوی AC است؛ جریان متناوب فرکانس بالا در عبور از اندوکتانس بزرگ با مشکل مواجه است) تا خروجی یکسو کننده را پیوسته نگه دارد. جریان ناپیوسته باعث پریودهای جریان صفر، توقف پل اینورتر و باز شدن پل یکسو کننده می شود.

4. جذب توان راکتیو در مدارهای اینورتر موازی. راکتورهای ذخیره انرژی در مدارهای ورودی اینورتر مورد نیاز هستند.