A reaktancia ráta kiválasztása a kondenzátorbankok sorozatreaktoraihoz

Bevezetés

Sorozatos reaktorok (más névenelhangolt reaktorok) erősáramú kondenzátorbankokkal történő használatáról világszerte bebizonyosodott, hogy javítják a meddőteljesítmény-kompenzációt, csökkentik a vonali veszteségeket, korlátozzák a kondenzátorok kapcsolási bekapcsolási áramait és elnyomják a harmonikus torzítást.

 

A reaktor megfelelő reaktanciájának kiválasztása kritikus fontosságú, mivel a harmonikus áramokat több tényező befolyásolja, beleértve a rács harmonikus forrásait, a rendszer impedanciáját és a kondenzátortelep paramétereit. A nem megfelelő reaktancia rezonanciához, kondenzátor túlterheléshez, túlmelegedéshez vagy a berendezés idő előtti meghibásodásához vezethet.

 

Ez a cikk elmagyarázza a reaktancia mértékének megválasztásának alapelveit, és gyakorlati útmutatást ad a kondenzátortelep-alkalmazásokhoz.

 

1. A kondenzátor kapcsoló bekapcsolási áramának korlátozása

A kondenzátor kapcsolási bekapcsolási árama az egyik leggyakoribb okozója a kapcsolóeszközök feszültségének éskondenzátor bankok. A túlzott bekapcsolási áram károsíthatja a kontaktorokat, a megszakítókat, a kondenzátorokat és az energiarendszer egyéb alkatrészeit.

 

A kondenzátortelep feszültség alá helyezése során jellemzően két típusú bekapcsolási áram fordul elő:

1. típus: Egykondenzátoros bankkapcsolás

Amikor egy önálló kondenzátortelepet feszültség alá helyeznek, a keletkező bekapcsolási áram általában a szabványos kapcsolóberendezések megengedett ellenálló képességén belül van. A legtöbb esetben nincs szükség további aktuális{1}}korlátozó intézkedésekre.

 

2. típus: Vissza-–-hátsó kondenzátortelep kapcsolás

Ha egy további kondenzátortelepet bekapcsolnak, miközben egy vagy több kondenzátortelep már csatlakoztatva van a rendszerhez, sokkal nagyobb bekapcsolási áram léphet fel.

 

A helyszíni tapasztalatok azt mutatják, hogy ez a tranziens áram elérhetiA névleges áram 20-250-szeresea kondenzátor bankról.

A bekapcsolási áram a következőképpen fejezhető ki:

 

Ahol:

(Q_C)=Kondenzátor reaktív teljesítménye

(X_L)=Az áramkör induktív reaktanciája

 

Az egyenlet azt mutatja, hogy az áramkör induktív reaktanciájának növelése csökkenti a bekapcsolási áramot. Ezért a megfelelően kiválasztott sorozatú reaktor telepítése hatékonyan korlátozza a kapcsolási túlfeszültségeket, és védi mind a kondenzátorokat, mind a kapcsolóberendezéseket.

 

2. Harmonikus elnyomás és reaktancia arány kiválasztása

A modern energiaellátó rendszerek nagyszámú nemlineáris terhelést tartalmaznak, mint például:

• Változtatható frekvenciájú meghajtók (VFD)
• Egyenirányítók
• UPS rendszerek
• Ívkemencék
• Megújuló energia átalakítók

 

Ezek az eszközök harmonikus áramokat generálnak, amelyek torzítják a feszültség hullámformáját, és negatívan befolyásolják a kondenzátortelepeket.

 

Az energiaminőség javítása és a kondenzátorok védelme érdekében a soros reaktorokat általában felharmonikus elnyomó reaktorként telepítik.

 

A felharmonikusok hatása a kondenzátortelepekre

A nem-szinuszos hullámforma egy alapfrekvencia-komponensből, valamint olyan harmonikus frekvenciákból áll, amelyek az alapfrekvencia egész számú többszörösei.

 

A gyakorlati villamosenergia-rendszerekben a legjelentősebb harmonikus rendek:

• 3. harmonikus
• 5. harmonikus
• 7. harmonikus
• 11. harmonikus
• 13. harmonikus

 

Ezek közül a5. harmonikusáltalában a domináns összetevő.

 

Vegyünk egy rendszert, amely csak az alapfeszültséget és egy 5. harmonikus feszültségkomponenst tartalmazza. Ha az 5. harmonikus feszültség eléri a névleges feszültség 26,45%-át:

• A kondenzátor túlfeszültsége eléri a körülbelül 3,4%-ot
• A kondenzátor túláram eléri a 65,6%-ot
• A meddőteljesítmény túlterhelés eléri a körülbelül 35%-ot

 

Ezek az értékek egyértelműen mutatják a harmonikusok súlyos hatását a kondenzátortelep működésére.

 

3. Rezonanciaanalízis

A harmonikus áram a következőképpen számítható ki:

Ahol:

• (E_n)=Harmonikus feszültség
• (X_B)=Rendszerimpedancia
• (X_L)=A reaktor reaktanciája
• (X_C)=Kondenzátor reaktanciája
• (n)=Harmonikus rend

 

Rezonancia akkor fordul elő, ha:

 

A megfelelő rezonancia feltételek:

A rezonancia elkerülése és a harmonikus áramok hatékony elnyomása érdekében a következő feltételnek kell teljesülnie:

 

Ez biztosítja, hogy a kondenzátorág induktív karakterisztikát mutasson a célharmonikus frekvencián, ezáltal megakadályozza a harmonikus erősítést.

 

4. A reaktor reaktanciasebességének meghatározása

A mérnöki gyakorlatban általában 1,5-ös biztonsági tényezőt alkalmaznak:

 

Az 5. harmonikus elnyomáshoz:

A reaktancia sebessége (K) a következőképpen definiálható:

ahol:

(K)=A reaktor reaktanciája

(X_L)=Alapvető-frekvenciás reaktor reaktanciája

(X_C)=Alapvető-frekvenciás kondenzátor reaktanciája

 

Ezért a6% reaktancia rátahatékonyan elhangolja a kondenzátortelepet az 5. harmonikus frekvencia alatt, elnyomja az 5. -rendű és magasabb felharmonikusokat, és a kapcsolási bekapcsolási áramot a névleges áram körülbelül ötszörösére korlátozza.

 

5. Szabványos reaktanciasebesség-választási útmutató

0,1% – 1% reaktancia ráta

Alkalmazás:

• Csak bekapcsolási áramkorlátozás
• Nincs szükség harmonikus elnyomásra

 

Tipikus felhasználás:

• Tiszta energiarendszerek nagyon alacsony harmonikus tartalommal
• Rövidzár{0}}áramkorlátozás

 

4,5% – 6% reaktancia ráta

Alkalmazás:

• 5. -rendű és magasabb harmonikusok elnyomása

 

Tipikus felhasználás:

• Ipari létesítmények
• Kereskedelmi épületek
• Általános meddőteljesítmény kompenzációs rendszerek

 

A leggyakrabban választott reaktancia sebesség

12% - 13% reaktancia ráta

Alkalmazás:

• Harmadik-rendű és magasabb harmonikusok elnyomása

 

Tipikus felhasználás:

• Jelentős 3. harmonikus tartalmú rendszerek
• Speciális harmonikus hatáscsökkentési projektek

 

Alkalmazható rendszerfrekvencia

• 50 Hz-es energiarendszerek
• 60 Hz-es energiaellátó rendszerek

 

Következtetés

A soros reaktorok a modern kondenzátortelepek alapvető alkotóelemei, hatékony védelmet nyújtanak a kapcsolási bekapcsolási áramok, harmonikus torzítások és rezonanciaproblémák ellen, miközben javítják az általános energiaminőséget és az energiahatékonyságot.

 

A reaktancia sebességét mindig az aktuális helyszíni feltételeknek és a harmonikus méréseknek megfelelően kell kiválasztani:

• 6% reaktancia rátaáltalában ajánlott felharmonikus elnyomásra és kondenzátortelep védelmére.
• 0,2%–1% levegős-magreaktorokakkor alkalmasak, ha az elsődleges cél a kapcsolási bekapcsolási áram korlátozása, és kisebb mértékben a rövidzár{0}}áram csökkentése.
• 12-13% reaktanciaolyan alkalmazásokhoz ajánljuk, amelyek jelentős 3. -rendű harmonikusok elnyomását igénylik.

 

A reaktor megfelelő kiválasztása megbízható működést, meghosszabbított kondenzátor élettartamot, jobb teljesítménytényező-korrekciós teljesítményt és jobb energiaminőséget biztosít az egész elektromos rendszerben.