Kondensatorių blokų serijinių reaktorių reaktyvumo koeficiento parinkimas

Įvadas

Serijiniai reaktoriai (taip pat žinomi kaipsugadinti reaktoriai) naudojami kartu su galios kondensatorių baterijomis, buvo plačiai įrodyta visame pasaulyje, siekiant pagerinti reaktyviosios galios kompensavimą, sumažinti linijos nuostolius, apriboti kondensatorių įjungimo sroves ir slopinti harmoninius iškraipymus.

 

Tinkamo reaktoriaus reaktyvumo koeficiento parinkimas yra labai svarbus, nes harmonines sroves veikia keli veiksniai, įskaitant tinklo harmonikų šaltinius, sistemos varžą ir kondensatoriaus bloko parametrus. Netinkamas reaktyvumo koeficientas gali sukelti rezonansą, kondensatoriaus perkrovą, perkaitimą arba ankstyvą įrangos gedimą.

 

Šiame straipsnyje paaiškinami reaktyvumo koeficiento pasirinkimo principai ir pateikiamos praktinės kondensatorių blokų taikymo gairės.

 

1. Ribojanti kondensatoriaus perjungimo įjungimo srovė

Kondensatoriaus įjungimo įjungimo srovė yra viena iš dažniausių perjungimo įtaisų įtempimo priežasčių irkondensatorių baterijos. Per didelė įjungimo srovė gali sugadinti kontaktorius, grandinės pertraukiklius, kondensatorius ir kitus maitinimo sistemos komponentus.

 

Įjungiant kondensatoriaus bloką, paprastai atsiranda dviejų tipų įjungimo srovės:

1 tipas: vieno kondensatoriaus bloko perjungimas

Kai įjungiamas atskiras kondensatorių blokas, susidaranti įjungimo srovė paprastai neviršija leistinos standartinės perjungimo įrangos atsparumo. Daugeliu atvejų jokių papildomų dabartinių-ribojančių priemonių nereikia.

 

2 tipas: atgal-į-galinis kondensatoriaus bloko perjungimas

Kai įjungiamas papildomas kondensatorių blokas, kai vienas ar daugiau kondensatorių blokų jau yra prijungti prie sistemos, gali susidaryti daug didesnė įjungimo srovė.

 

Lauko patirtis rodo, kad ši pereinamoji srovė gali pasiekti20–250 kartų didesnė už vardinę srovękondensatorių baterijos.

Įsijungimo srovė gali būti išreikšta taip:

 

Kur:

(Q_C)=Kondensatoriaus reaktyvioji galia

(X_L)=Indukcinė grandinės varža

 

Lygtis rodo, kad padidinus grandinės indukcinę varžą sumažėja įsijungimo srovė. Todėl įrengus tinkamai parinktą serijinį reaktorių efektyviai apribojami perjungimo viršįtampiai ir apsaugomi tiek kondensatoriai, tiek perjungimo įranga.

 

2. Harmoninio slopinimo ir reaktyvumo greičio pasirinkimas

Šiuolaikinės energijos sistemos turi daug netiesinių apkrovų, tokių kaip:

• Kintamo dažnio diskai (VFD)
• Lygintuvai
• UPS sistemos
• Lankinės krosnys
• Atsinaujinančios energijos keitikliai

 

Šie įrenginiai generuoja harmonines sroves, kurios iškreipia įtampos bangos formą ir neigiamai veikia kondensatorių blokus.

 

Siekiant pagerinti energijos kokybę ir apsaugoti kondensatorius, serijiniai reaktoriai paprastai įrengiami kaip harmonikų slopinimo reaktoriai.

 

Harmonikų įtaka kondensatorių blokams

Ne{0}}sinusoidinė bangos forma susideda iš pagrindinio dažnio komponento ir harmoninių dažnių, kurie yra sveikieji pagrindinio dažnio kartotiniai.

 

Praktinėse energijos sistemose svarbiausios harmonikų eilės yra:

• 3 harmonika
• 5-oji harmonika
• 7-oji harmonika
• 11-oji harmonika
• 13 harmonika

 

Tarp jų,5-oji harmonikapaprastai yra dominuojantis komponentas.

 

Apsvarstykite sistemą, kurioje yra tik pagrindinė įtampa ir 5-asis harmoninės įtampos komponentas. Jei 5-oji harmoninė įtampa pasiekia 26,45% vardinės įtampos:

• Kondensatoriaus viršįtampis siekia maždaug 3,4 %
• Kondensatoriaus viršsrovė siekia maždaug 65,6 %
• Reaktyviosios galios perkrova siekia maždaug 35 proc.

 

Šios vertės aiškiai parodo didelį harmonikų poveikį kondensatoriaus bloko veikimui.

 

3. Rezonanso analizė

Harmoninę srovę galima apskaičiuoti taip:

Kur:

• (E_n)=Harmoninė įtampa
• (X_B)=Sistemos varža
• (X_L)=Reaktoriaus reaktyvumas
• (X_C)=Kondensatoriaus varža
• (n)=Harmoninė tvarka

 

Rezonansas atsiranda, kai:

 

Atitinkamos rezonanso sąlygos:

Norint išvengti rezonanso ir veiksmingai slopinti harmonines sroves, turi būti įvykdyta ši sąlyga:

 

Tai užtikrina, kad kondensatoriaus šaka turi indukcines charakteristikas tiksliniame harmoniniame dažnyje, taip užkertant kelią harmoniniam stiprėjimui.

 

4. Reaktoriaus reaktyvumo greičio nustatymas

Inžinerinėje praktikoje dažniausiai taikomas 1,5 saugos koeficientas:

 

5-ajam harmonikų slopinimui:

Reaktyvumo koeficientas (K) apibrėžiamas taip:

kur:

(K)=Reaktoriaus reaktyvumo koeficientas

(X_L)=Pagrindinis-dažnio reaktoriaus reaktyvumas

(X_C)=Pagrindinė-dažnio kondensatoriaus varža

 

Todėl a6% reaktyvumo koeficientasveiksmingai išderina kondensatorių bloką, esantį žemiau 5-osios harmonikos dažnio, slopina 5-eilės ir aukštesnes harmonikas ir apriboja perjungimo įjungimo srovę iki maždaug penkių kartų didesnės nei vardinė srovė.

 

5. Standartinės reakcijos greičio pasirinkimo vadovas

0,1% – 1% reaktyvumo koeficientas

Taikymas:

• Tik įjungimo srovės ribojimas
• Nereikalaujama harmonikų slopinimo

 

Įprastas naudojimas:

• Švarios maitinimo sistemos su labai mažu harmonikų kiekiu
• Trumpojo jungimo srovės-ribojimas

 

4,5% – 6% reaktyvumo koeficientas

Taikymas:

• 5-osios-eilės ir aukštesnių harmonikų slopinimas

 

Įprastas naudojimas:

• Pramoniniai įrenginiai
• Komerciniai pastatai
• Bendrosios reaktyviosios galios kompensavimo sistemos

 

Dažniausiai pasirenkamas reaktyvumo koeficientas

12% – 13% reaktyvumo koeficientas

Taikymas:

• Trečiosios-eilės ir aukštesnių harmonikų slopinimas

 

Įprastas naudojimas:

• Sistemos su reikšmingu 3 harmoniniu turiniu
• Specialūs harmonikų mažinimo projektai

 

Taikomas sistemos dažnis

• 50 Hz maitinimo sistemos
• 60 Hz maitinimo sistemos

 

Išvada

Serijiniai reaktoriai yra esminė šiuolaikinių kondensatorių blokų sudedamoji dalis, užtikrinanti veiksmingą apsaugą nuo perjungimo įjungimo srovių, harmoninių iškraipymų ir rezonanso problemų, kartu gerinant bendrą energijos kokybę ir energijos vartojimo efektyvumą.

 

Reaktyvumo koeficientas visada turi būti parenkamas pagal faktines vietos sąlygas ir harmonikų matavimus:

• 6% reaktyvumo koeficientaspaprastai rekomenduojamas harmonikų slopinimui ir kondensatorių blokų apsaugai.
• 0,2–1 % oro-akros reaktoriųyra tinkami, kai pagrindinis tikslas yra apriboti perjungimo įjungimo srovę ir kiek mažesniu mastu sumažinti trumpojo jungimo srovę.
• 12–13 % reaktyvumo koeficientairekomenduojamos programoms, kurioms reikia slopinti reikšmingas 3-eilės harmonikas.

 

Tinkamas reaktoriaus pasirinkimas užtikrina patikimą veikimą, pailgina kondensatoriaus tarnavimo laiką, pagerina galios koeficiento korekcijos veikimą ir geresnę elektros energijos kokybę visoje elektros sistemoje.