1. Bevezetés: kontextus és jelentés
1.1 A villamosenergia-hálózat harmonikus szennyezésének jelenlegi állapota
Az ipari automatizálás és az új energetikai technológiák rohamos fejlődésével jelentősen megnőtt a nemlineáris terhelések (pl. frekvenciaváltók, egyenirányítók, elektromos ívek stb.) elterjedése az elektromos hálózatokban. Ezek az eszközök működés közben jelentős harmonikus áramokat generálnak, ami feszültséghullám-torzulást, feszültségingadozást, vibrálást és háromfázisú kiegyensúlyozatlanságot okoz. A statisztikák szerint a harmonikus szennyezés az ipari berendezések meghibásodásának több mint 30%-áért felelős, ami évente több milliárd jüan közvetlen gazdasági veszteséget okoz.
1.2 A nagyfeszültségű sorozatú reaktorok maghelyzete
A nagy-feszültségű soros reaktor kulcsfontosságú berendezés a harmonikus szennyezés megoldásához és az áramminőség javításához, a soros rezonancia elvét alkalmazva a harmonikus sorozatok elnyomására. Alkalmazása jelentősen csökkentheti a teljes harmonikus torzítást, stabilizálja a feszültség amplitúdóját, növeli a teljesítménytényezőt és meghosszabbítja a berendezés élettartamát. Megfelel az 519-2014 „Az energiarendszer harmonikus szabályozására vonatkozó javasolt gyakorlatnak és a kínai GB/T 14549-1993” Power Quality-Harmonics szabványnak.
2. A nagyfeszültségű sorozatú reaktorok működési elve: A soros rezonancia elnyomási technológia elemzése
2.1 A sorozatrezonancia alapelmélete
Ha egy tekercs (L) és egy kondenzátor (C) sorba kapcsolnak, a teljes impedancia a következőképpen van megadva:
Forrás: Principles of Circuit Analysis (Li Hansun)
2.2 Harmonikus elnyomási mechanizmus
Azáltal, hogy a reaktorparamétereket (például az L induktivitás értékét) úgy tervezik, hogy az fr rezonanciafrekvenciát a célharmonikus sorozathoz illesszék (például az ötödik harmonikus rezonanciafrekvenciája 250 Hz), az ötödik harmonikus számára egy alacsony impedanciaút jön létre, hogy megakadályozza az áramhálózatba való beáramlását. A mért adatok azt mutatják, hogy a reaktor telepítése után 5 felharmonikus áram esetén a csillapítás mértéke meghaladhatja a 70%-ot, a THD 8%-ról 3% alá csökkenthető.
Hivatkozás: Tanulmány a soros reaktorok alkalmazásáról a harmonikus elnyomásban (az elektromos elektronikai technológia tézise)
3. A nagyfeszültségű-sorozatú reaktorok típusa és kiválasztása: Különböző hálózati megoldások
3.1 A szerkezeti típusok összehasonlítása
TypeOil{0}}Imered ReactorDry-Type Reactor Heat Disipation teljesítmény
Kiváló (olajcirkulációs hűtés)
Különbség (a légkonvekciótól függően)
Kapacitás tartomány
Nagy (nagyfeszültségű és nagyáramú helyzetekre alkalmas)
Kicsi (közepes{0}}és alacsony{1}}feszültségű forgatókönyvekhez)
Megfelelő környezet
Szabadban (robbanásbiztos kialakítás szükséges)
Beltérben (környezetigényes jelenetek)
Javítási költségek
Magas (rendszeres olajcsere és az olajminőség ellenőrzése szükséges)
Alacsony (karbantartás-mentes)
Hivatkozás: Siemens és ABB Reactor Technical Manuals
3.2 Kulcsparaméterek kiválasztása
Reaktancia ráta (%): harmonikus sorrendben van kiválasztva. Például öt harmonikus elnyomásához 5%-os, hét harmonikus elnyomásához 7%-os reaktancia szükséges.
Névleges áramerősség és hőmérséklet-emelkedés: meg kell egyeznie a terhelési kapacitással a túlmelegedés és a meghibásodás elkerülése érdekében. Az IEC 60076-6 100 K hőmérséklet-emelkedési határt (környezeti hőmérséklet 40 fok) határoz meg a reaktorok számára.
Forrás: IEC 60076-6 Erőátviteli transzformátorok és reaktorok
4. A nagyfeszültségű sorozatú reaktorok fő szerepe{1}} a harmonikus elnyomásban
4.1 Harmonikus elnyomás esettanulmánya nemlineáris terhelésekre
Például a reaktor telepítése után a frekvenciaváltók által előállított harmonikus spektrum főként 5 és 7 harmonikus:
Az ötödik harmonikus áram 120A-ről 35A-re csökkent 70,8%-os csillapítás mellett.
A 7. harmonikus áram 80A-ról 20A-re csökkent, 75%-os csillapítási rátával.
Forrás: Field Test Report egy acélgyár harmonikus elnyomási projektjéről
4.2 A redukció hatása a teljes harmonikus torzításra
A PSCAD/EMTDC szimuláció révén a THD értékek változásai a reaktor telepítése előtt és után a következők voltak:
Telepítés előtti jelenet Jelenet a telepítés után TelepítésJavítási arányIpari Park Grid
7.8%
2.9%
62.8%
Új energiaművek Hálózati csatlakozás
6.5%
2.1%
67.7%
Forrás: PSCAD/EMTDC szimulációk
V. Az elektromos hálózat energiaminőségének átfogó javítása{1}}nagyfeszültségű sorozatú reaktorokkal
5.1 Feszültségingadozás és villogás elnyomása
A reaktor a meddőteljesítmény felvételével stabilizálja a feszültség amplitúdóját. Például egy energiahatékony felújítási projektben egy ipari parkban, egy reaktor telepítése után:
a feszültség ingadozási tartománya ±8%-ról ±3%-ra csökkent.
Megfelelés a GB/T 12326-2008. évi áramminőség-feszültségingadozásra és villogásra vonatkozó követelményeknek.
Forrás: Egy ipari park energetikai audit jelentése.
5.2 A teljesítménytényező javítása és a berendezések élettartamának meghosszabbítása
A reaktor csökkenti a meddőteljesítmény-veszteséget és javítja a vezetékes átvitel hatékonyságát. A mért adatok a következőket mutatják:
A teljesítménytényező 0,75-ről 0,95-re nőtt, és a vezetékveszteség 36%-kal csökkent;
A transzformátorok, kábelek és egyéb berendezések túlmelegedésének kockázata kisebb, átlagos élettartamuk pedig 5-8 év.
Forrás: jelentés egy alállomási energiatakarékos{0}}felújítási projektről.
6. Nagyfeszültségű sorozatú reaktorok telepítése és karbantartása: kulcs a hosszú távú és stabil működés biztosításához{2}
6.1 A telepítés helye és a bekötési előírások
Helyválasztás: A nemlineáris terhelési oldal közelében telepítve, lerövidítve a harmonikus terjedési utat;
Bekötési mód: A csillagcsatlakozás (Y) három-fázisú egyensúlyi terhelésre, a delta csatlakozás (Δ) pedig a harmadik harmonikus elnyomására alkalmas.
Hivatkozás: GB 50227-2017 Shunt kondenzátor eszközök tervezési specifikációja
6.2 Szokásos ellenőrzés és hibakezelés
Ellenőrzési pontok: Hőmérséklet-emelkedés figyelése (100K vagy annál kisebb), szigetelési ellenállás vizsgálata (100M vagy kisebb), zaj-anomália vizsgálata (65 dB vagy kisebb);
Gyakori hibák: Tekercszárlat (40%%), szigetelés elöregedése (30%%), rendszeres megelőző karbantartást igényel.
Forrás: TBEA Reactor Repair Guide
7. Következtetések és kitekintés
7.1 Pótolhatatlanság
A nagy-feszültségű tandemreaktor a soros rezonancia elvét alkalmazza a harmonikusok pontos elnyomására, ami a központi berendezéssé válik az elektromos hálózat energiaminőségének javítása és a berendezés biztonságos működésének biztosítása érdekében. A technológia magas érettséggel és figyelemre méltó ár-érték arányú. Széles körben alkalmazzák az iparban, az új energetikában és a vasúti szállításban.
7.2 Jövőbeli trendek
Intelligens megfigyelés: Integrált IoT-technológia valós idejű adatgyűjtés és hibajelzés megvalósításához;{0}}
Új anyagalkalmazások: magas{0}}hőmérsékletű szupravezető reaktorok fejlesztése a veszteségek csökkentése és a kapacitás növelése érdekében.
Referenciák:
519-2014 Ajánlott gyakorlat az energiaellátó rendszerek harmonikus szabályozásához
GB/T 14549-1993 teljesítményminőség-harmonikusok
"Az áramkör-elemzés elvei" (Li Hansun)
A Siemens és az ABB Reactor műszaki kézikönyvei
Terepi vizsgálati jelentés az acélgyár harmonikus szabályozásának tervezéséről