Reaktanssinopeuden valinta kondensaattoripankkien sarjareaktoreille

Johdanto

Sarjareaktorit (tunnetaan myös nimelläviritetyt reaktorit) käytetään tehokondensaattoripankkien kanssa laajalti tehojärjestelmissä maailmanlaajuisesti parantamaan loistehon kompensointia, vähentämään linjahäviöitä, rajoittamaan kondensaattorin kytkentäsyöttövirtoja ja vaimentamaan harmonisia vääristymiä.

 

Sopivan reaktorin reaktanssinopeuden valinta on kriittinen, koska harmonisiin virtoihin vaikuttavat useat tekijät, mukaan lukien verkon harmoniset lähteet, järjestelmän impedanssi ja kondensaattoriryhmän parametrit. Sopimaton reaktanssinopeus voi johtaa resonanssiin, kondensaattorin ylikuormitukseen, ylikuumenemiseen tai ennenaikaiseen laitevikaan.

 

Tässä artikkelissa selitetään reaktanssinopeuden valinnan taustalla olevat periaatteet ja annetaan käytännön ohjeita kondensaattoripankkisovelluksiin.

 

1. Rajoituskondensaattorin kytkentäsyöttövirta

Kondensaattorin kytkentävirta on yksi yleisimmistä kytkinlaitteiden jakondensaattoripankit. Liiallinen syöttövirta voi vahingoittaa kontaktoreita, katkaisijoita, kondensaattoreita ja muita tehojärjestelmän osia.

 

Kondensaattoripariston virran kytkemisen aikana esiintyy tyypillisesti kahden tyyppistä syöttövirtaa:

Tyyppi 1: Yhden kondensaattorin kytkentä

Kun erillinen kondensaattoripankki kytketään päälle, tuloksena oleva syöttövirta on tavallisesti standardikytkentälaitteiden sallitun kestokyvyn sisällä. Useimmissa tapauksissa muita nykyisiä-rajoitustoimenpiteitä ei tarvita.

 

Tyyppi 2: Takaisin-to-takaisin kondensaattoripankin vaihto

Kun ylimääräinen kondensaattoriryhmä kytketään päälle, kun yksi tai useampi kondensaattoriryhmä on jo kytketty järjestelmään, voi esiintyä paljon suurempi syöttövirta.

 

Kenttäkokemus osoittaa, että tämä transienttivirta voi saavuttaa20-250 kertaa nimellisvirtakondensaattoripankista.

Syöttövirta voidaan ilmaista seuraavasti:

 

Jossa:

(Q_C)=Kondensaattorin loisteho

(X_L)=Piirin induktiivinen reaktanssi

 

Yhtälö osoittaa, että piirin induktiivisen reaktanssin lisääminen vähentää käynnistysvirtaa. Siksi oikein valitun sarjareaktorin asentaminen rajoittaa tehokkaasti kytkentäpiikkejä ja suojaa sekä kondensaattoreita että kytkentälaitteita.

 

2. Harmonisen vaimennuksen ja reaktanssinopeuden valinta

Nykyaikaiset voimajärjestelmät sisältävät suuren määrän epälineaarisia kuormia, kuten:

• Variable Frequency Drives (VFD)
• Tasasuuntaajat
• UPS-järjestelmät
• Valokaariuunit
• Uusiutuvan energian muuntimet

 

Nämä laitteet tuottavat harmonisia virtoja, jotka vääristävät jännitteen aaltomuotoa ja vaikuttavat negatiivisesti kondensaattoriryhmiin.

 

Tehonlaadun parantamiseksi ja kondensaattoreiden suojaamiseksi sarjareaktorit asennetaan yleensä yliaaltovaimennusreaktoreiksi.

 

Yliaaltojen vaikutus kondensaattoripankkiin

Ei--siniaaltomuoto koostuu perustaajuuskomponentista ja harmonisista taajuuksista, jotka ovat perustaajuuden kokonaislukukertoja.

 

Käytännön tehojärjestelmissä merkittävimmät harmoniset järjestykset ovat:

• 3. harmoninen
• 5. harmoninen
• 7. harmoninen
• 11. harmoninen
• 13. harmoninen

 

Näistä mm5. harmoninenon yleensä hallitseva komponentti.

 

Tarkastellaan järjestelmää, jossa on vain perusjännite ja 5. harmoninen jännitekomponentti. Jos 5. harmoninen jännite saavuttaa 26,45 % nimellisjännitteestä:

• Kondensaattorin ylijännite saavuttaa noin 3,4 %
• Kondensaattorin ylivirta saavuttaa noin 65,6 %
• Loisteho ylikuormitus saavuttaa noin 35 %

 

Nämä arvot osoittavat selvästi yliaaltojen vakavan vaikutuksen kondensaattoripankin toimintaan.

 

3. Resonanssianalyysi

Harmoninen virta voidaan laskea seuraavasti:

Jossa:

• (E_n)=Harmoninen jännite
• (X_B)=Järjestelmän impedanssi
• (X_L)=Reaktorin reaktanssi
• (X_C)=Kondensaattorin reaktanssi
• (n)=Harmoninen järjestys

 

Resonanssi tapahtuu, kun:

 

Vastaavat resonanssiolosuhteet:

Resonanssin välttämiseksi ja harmonisten virtojen tehokkaaksi vaimentamiseksi seuraavan ehdon on täytyttävä:

 

Tämä varmistaa, että kondensaattorihaara osoittaa induktiiviset ominaisuudet tavoitetaajuudella, mikä estää harmonisen vahvistuksen.

 

4. Reaktorin reaktanssinopeuden määrittäminen

Insinöörikäytännössä käytetään yleisesti turvakerrointa 1,5:

 

Viidennelle harmoniselle vaimennukselle:

Reaktanssinopeus (K) määritellään seuraavasti:

jossa:

(K)=Reaktorin reaktanssinopeus

(X_L)=Perus-taajuusreaktorin reaktanssi

(X_C)=Perus-taajuuskondensaattorin reaktanssi

 

Siksi a6% reaktanssivirittää tehokkaasti kondensaattoripariston 5. harmonisen taajuuden alapuolelle, vaimentaa viidennen -kertaluvun ja sitä korkeammat harmoniset ja rajoittaa kytkentävirran noin viisinkertaiseksi nimellisvirtaan verrattuna.

 

5. Vakioreaktanssinopeuden valintaopas

0,1 % – 1 % reaktanssinopeus

Sovellus:

• Vain käynnistysvirran rajoitus
• Ei harmonista vaimennusvaatimusta

 

Tyypillinen käyttö:

• Puhtaat tehojärjestelmät, joissa on erittäin alhainen harmoninen pitoisuus
• Oikosulkuvirtarajoitus-

 

4,5 % - 6 % reaktanssinopeus

Sovellus:

• Viidennen kertaluvun-ja korkeampien harmonisten vaimennus

 

Tyypillinen käyttö:

• Teollisuustilat
• Liikerakennukset
• Yleiset loistehon kompensointijärjestelmät

 

Yleisimmin valittu reaktanssinopeus

12 % - 13 % reaktanssinopeus

Sovellus:

• Kolmannen-kertaluvun ja korkeampien harmonisten vaimennus

 

Tyypillinen käyttö:

• Järjestelmät, joilla on merkittävä 3. harmoninen sisältö
• Erityiset harmonisten lieventämisprojektit

 

Sovellettava järjestelmän taajuus

• 50 Hz tehojärjestelmät
• 60 Hz tehojärjestelmät

 

Johtopäätös

Sarjareaktorit ovat olennainen osa nykyaikaisia ​​kondensaattoripankkeja, jotka tarjoavat tehokkaan suojan kytkentäsyöttövirroilta, harmonisilta säröiltä ja resonanssiongelmista ja parantavat samalla yleistä virranlaatua ja energiatehokkuutta.

 

Reaktanssinopeus tulee aina valita todellisten paikkaolosuhteiden ja harmonisten mittausten mukaan:

• 6% reaktanssisuositellaan yleensä yliaaltojen vaimentamiseen ja kondensaattoripariston suojaukseen.
• 0,2–1 % ilma-ydinreaktoreitasopivat, kun ensisijaisena tavoitteena on rajoittaa kytkentäsyöttövirtaa ja vähäisemmässä määrin vähentää oikosulkuvirtaa.
• 12–13 % reaktanssinopeudetsuositellaan sovelluksiin, jotka vaativat merkittävien 3. -asteen harmonisten vaimentamista.

 

Oikea reaktorin valinta varmistaa luotettavan toiminnan, pidennetyn kondensaattorin käyttöiän, paremman tehokertoimen korjaussuorituskyvyn ja paremman virranlaadun koko sähköjärjestelmässä.