Reaktīvo pretestības ātruma izvēle sērijveida reaktoriem kondensatoru blokos

Ievads

Sērijas reaktori (pazīstami arī kādetūnēti reaktori), ko izmanto ar jaudas kondensatoru bankām, ir plaši pierādīts energosistēmās visā pasaulē, lai uzlabotu reaktīvās jaudas kompensāciju, samazinātu līnijas zudumus, ierobežotu kondensatoru pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas un nomāktu harmoniskos kropļojumus.

 

Atbilstoša reaktora pretestības ātruma izvēle ir ļoti svarīga, jo harmoniskās strāvas ietekmē vairāki faktori, tostarp režģa harmonikas avoti, sistēmas pretestība un kondensatora bloka parametri. Nepiemērota pretestības pakāpe var izraisīt rezonansi, kondensatora pārslodzi, pārkaršanu vai priekšlaicīgu iekārtas atteici.

 

Šajā rakstā ir izskaidroti pretestības ātruma izvēles principi un sniegti praktiski norādījumi kondensatoru bankas lietojumiem.

 

1. Ierobežojoša kondensatora ieslēgšanas strāva

Kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāva ir viens no biežākajiem sprieguma cēloņiem komutācijas ierīcēs unkondensatoru bankas. Pārmērīga ieslēgšanas strāva var sabojāt kontaktorus, slēdžus, kondensatorus un citus energosistēmas komponentus.

 

Kondensatora bloka barošanas laikā parasti rodas divu veidu ieslēgšanas strāvas:

1. tips: viena kondensatora bloka pārslēgšana

Kad atsevišķa kondensatoru banka ir ieslēgta, iegūtā ieslēgšanas strāva parasti ir standarta komutācijas iekārtu pieļaujamās izturības robežās. Vairumā gadījumu nav nepieciešami nekādi papildu pašreizējie-ierobežojošie pasākumi.

 

2. veids: atpakaļ-uz-atpakaļ kondensatora bankas pārslēgšana

Ja tiek ieslēgta papildu kondensatoru banka, kamēr viena vai vairākas kondensatoru bankas jau ir pievienotas sistēmai, var rasties daudz lielāka ieslēgšanas strāva.

 

Lauka pieredze liecina, ka šī pārejošā strāva var sasniegt20 līdz 250 reizes lielāka par nominālo strāvuno kondensatoru bankas.

Ieslēgšanas strāvu var izteikt šādi:

 

Kur:

(Q_C)=Kondensatora reaktīvā jauda

(X_L)=Ķēdes induktīvā pretestība

 

Vienādojums parāda, ka ķēdes induktīvās pretestības palielināšana samazina ieslēgšanas strāvu. Tāpēc pareizi izvēlētas sērijas reaktora uzstādīšana efektīvi ierobežo pārslēgšanās pārspriegumus un aizsargā gan kondensatorus, gan komutācijas iekārtas.

 

2. Harmoniskā slāpēšana un pretestības ātruma izvēle

Mūsdienu energosistēmās ir liels skaits nelineāru slodžu, piemēram:

• Mainīgas frekvences diskdziņi (VFD)
• Taisngrieži
• UPS sistēmas
• Atjaunojamās enerģijas pārveidotāji

 

Šīs ierīces rada harmoniskas strāvas, kas izkropļo sprieguma viļņu formu un negatīvi ietekmē kondensatoru blokus.

 

Lai uzlabotu elektroenerģijas kvalitāti un aizsargātu kondensatorus, sērijveida reaktorus parasti uzstāda kā harmonikas slāpēšanas reaktorus.

 

Harmonikas ietekme uz kondensatoru bankām

Ne-sinusoidāla viļņa forma sastāv no pamatfrekvences komponenta un harmoniskām frekvencēm, kas ir pamatfrekvences veseli skaitļi.

 

Praktiskajās energosistēmās nozīmīgākās harmoniku kārtas ir:

• 3. harmonika
• 5. harmonika
• 7. harmonika
• 11. harmonika
• 13. harmonika

 

Starp tiem,5. harmonikaparasti ir dominējošā sastāvdaļa.

 

Apsveriet sistēmu, kurā ir tikai pamata spriegums un 5. harmoniskā sprieguma komponents. Ja 5. harmonikas spriegums sasniedz 26,45% no nominālā sprieguma:

• Kondensatora pārspriegums sasniedz aptuveni 3,4%
• Kondensatora pārstrāva sasniedz aptuveni 65,6%
• Reaktīvās jaudas pārslodze sasniedz aptuveni 35%

 

Šīs vērtības skaidri parāda harmoniku smago ietekmi uz kondensatora bankas darbību.

 

3. Rezonanses analīze

Harmonisko strāvu var aprēķināt šādi:

Kur:

• (E_n)=Harmoniskais spriegums
• (X_B)=Sistēmas pretestība
• (X_L)=Reaktora pretestība
• (X_C)=Kondensatora pretestība
• (n)=Harmoniskā secība

 

Rezonanse rodas, ja:

 

Atbilstošie rezonanses nosacījumi:

Lai izvairītos no rezonanses un efektīvi slāpētu harmoniskās strāvas, ir jāievēro šāds nosacījums:

 

Tas nodrošina, ka kondensatora atzaram ir induktīvie raksturlielumi mērķa harmoniskajā frekvencē, tādējādi novēršot harmonisko pastiprināšanos.

 

4. Reaktora pretestības ātruma noteikšana

Inženierpraksē parasti izmanto drošības koeficientu 1,5:

 

5. harmonikas slāpēšanai:

Reakcijas koeficients (K) ir definēts kā:

kur:

(K)=Reaktora pretestības koeficients

(X_L)=Fundamentālā-frekvences reaktora pretestība

(X_C)=Pamata-frekvences kondensatora pretestība

 

Tāpēc a6% pretestības koeficientsefektīvi noskaņo kondensatora bloku zem 5. harmonikas frekvences, nomāc 5. -kārtības un augstākas harmonikas un ierobežo ieslēgšanas strāvu līdz aptuveni piecas reizes lielākai par nominālo strāvu.

 

5. Standarta pretestības ātruma izvēles rokasgrāmata

0,1% - 1% pretestības koeficients

Pielietojums:

• Tikai ieslēgšanas strāvas ierobežojums
• Nav harmonikas slāpēšanas prasības

 

Tipisks lietojums:

• Tīras energosistēmas ar ļoti zemu harmoniku saturu
• Īssavienojuma strāvas ierobežojums-

 

4,5% - 6% pretestības koeficients

Pielietojums:

• 5.-kārtības un augstāku harmoniku slāpēšana

 

Tipisks lietojums:

• Rūpnieciskās iekārtas
• Tirdzniecības ēkas
• Vispārējās reaktīvās jaudas kompensācijas sistēmas

 

Visbiežāk izvēlētais pretestības koeficients

12% - 13% pretestības koeficients

Pielietojums:

• Trešās-kārtības un augstāku harmoniku slāpēšana

 

Tipisks lietojums:

• Sistēmas ar nozīmīgu 3. harmonikas saturu
• Īpaši harmonikas mazināšanas projekti

 

Piemērojamā sistēmas frekvence

• 50 Hz barošanas sistēmas
• 60 Hz barošanas sistēmas

 

Secinājums

Sērijas reaktori ir būtiska mūsdienu kondensatoru banku sastāvdaļa, nodrošinot efektīvu aizsardzību pret pārslēgšanas ieslēgšanas strāvām, harmoniskiem traucējumiem un rezonanses problēmām, vienlaikus uzlabojot vispārējo elektroenerģijas kvalitāti un energoefektivitāti.

 

Reaktīvās pretestības koeficients vienmēr jāizvēlas atbilstoši faktiskajiem vietas apstākļiem un harmonikas mērījumiem:

• 6% pretestības koeficientsparasti ieteicams harmoniku slāpēšanai un kondensatora bloka aizsardzībai.
• 0,2%–1% gaisa{2}}aktīvās zonas reaktoriir piemēroti, ja galvenais mērķis ir ierobežot pārslēgšanas ieslēgšanas strāvu un mazākā mērā samazināt īsslēguma{0}}strāvu.
• 12–13% pretestības rādītājiir ieteicamas lietojumprogrammām, kurām nepieciešama nozīmīgas trešās -kārtības harmonikas nomākšana.

 

Pareiza reaktora izvēle nodrošina uzticamu darbību, pagarinātu kondensatora kalpošanas laiku, uzlabotu jaudas koeficienta korekcijas veiktspēju un uzlabotu jaudas kvalitāti visā elektriskajā sistēmā.