Hogyan oldhatják meg a nagy{0}}feszültségű sorozatú reaktorok a harmonikus szennyezés problémáját a vasúti tranzit áramellátó rendszerekben?

A vasúti tranzit áramellátó rendszerekben a nagyfeszültségű soros reaktor- és kondenzátortelepek egy sor szűrőt alkotnak a harmonikus szennyezés problémájának hatékony megoldása érdekében. A fő mechanizmus és a végrehajtási elemek a következők:
I. A harmonikus szennyezés forrásai és veszélyei
A vasúti tranzit áramellátó rendszerek harmonikusai főként egyenirányító egységekből származnak (például a vontatási alállomások 24{2}}impulzusos egyenirányítójából). Bár a több-impulzustechnika csökkentheti az alacsony felharmonikusokat, a gyakorlatban továbbra is lesz 5, 7 és 11 karakterisztikus felharmonikus, valamint az elektromos hálózat aszimmetriájából adódó nem karakterisztikus felharmonikusok. A felharmonikusok a következőket okozhatják:
A kondenzátor túlmelegedése és károsodása: a harmonikus áram növeli a kondenzátor veszteségeit és felgyorsítja a szigetelés öregedését.
Harmonikus erősítés és rezonancia: A kondenzátorok és a rács induktív reaktanciája olyan rezonáns áramköröket képezhetnek, amelyek felerősítik az adott harmonikusokat, és veszélyeztetik a berendezés biztonságát.
Relévédelem hibás működése: A harmonikus interferencia differenciálvédelemhez, távolságvédelemhez stb. vezethet, és befolyásolhatja a rendszer stabilitását.
ii. A nagyfeszültségű{1}}sorozatú reaktorok működési elve
A nagyfeszültségű soros reaktor a harmonikusokat a következő módokon elnyomja:
Változtassuk meg a rendszer impedancia karakterisztikáját: kondenzátorral sorba kapcsolva az LC szűrő ág jön létre. Impedanciáját egy meghatározott harmonikus frekvencián indukálják, megakadályozva, hogy harmonikus áram folyjon be a kondenzátortelepbe.
Például 5 harmonikus (250 Hz) esetén a kondenzátor ága 5 harmonikusra induktív, ha az ellenállást 6%-ra választják a rezonancia elkerülése érdekében.
Bekapcsolási áram: Amikor a kondenzátort áramforráshoz csatlakoztatják, a reaktor induktivitása gátolja a pillanatnyi bekapcsolási áramot, védve a kapcsolókészüléket és magát a kondenzátort.
Frekvenciaosztásos szűrés: a reaktancia mértékének beállításával (pl. 4,5%, 6%, 12%) kiszűrhetők a kulcsfontosságú harmonikusok, mint a három és öt fázis. Például:
6%-os reaktancia: 5 harmonikus hatékony elnyomása, miközben megakadályozza a 3 harmonikus erősítését.
12%-os reaktancia: Alkalmas súlyos három-fázisú harmonikus szennyeződésekre, például nagy egy-fázisú nemlineáris terhelésű alállomásokra.
III. A vasúti tranzit tipikus alkalmazásai
Vegyünk például egy 110 kV-os metró alállomást:
A rendszer háttere: Két új, 2400 kvar-os kondenzátortelepet telepítettek egy soros reaktorral (144 kvar) 6%-os reaktivitási rátával.
Hibakeresés után a 10kV-os gyűjtősín teljes feszültségtorzítási aránya elérte a 4,33%-ot (4%-kal a határérték felett), ebből a harmadik harmonikus torzítás mértéke 3,77%% (3,2%-kal a határ felett).
Problémaelemzés: Az eredeti reaktancia arány kiválasztása nem vette teljes mértékben figyelembe a rendszer harmonikus hátterét, ami három harmonikus erősítést eredményezett.
A számítások azt mutatják, hogy a kondenzátor kapacitása közel 5,1%-a a gyűjtősín zárlati kapacitásának-6% reaktancia alatt, és könnyen kiváltható a párhuzamos rezonancia.
Optimalizálási intézkedések: a reaktancia ráta 12%-ra állítva és a harmonikus impedancia újraszámítva:
A harmadik harmonikus feszültségerősítési ráta 0,50-re csökken, ami megfelel a szabványnak.
Ez elkerüli a rezonancia kockázatát, és korlátozza a gerjesztési betörést.
IV. BEVEZETÉS Műszaki paraméterek és kiválasztási elvek
Reaktancia arány kiválasztása:
3. felharmonikus túlsúly: Válasszon 12%-os reaktancia arányt, hogy a kondenzátor ága érzékelje a harmadik harmonikust.
5. Harmonikus Túlsúly: Válasszon 6%-os reaktancia arányt a szűrés hatékonyságának és költségének egyensúlyba hozásához.
Általános forgatókönyvek: A 4,5%-os reaktancia arány képes kezelni az 5-ös és nagyobb harmonikus elnyomást.
Névleges feszültség és kapacitás:
A névleges feszültségnek meg kell egyeznie a rendszer feszültségszintjével (pl. . 10kV, 35 kV).
A névleges kapacitást úgy számítjuk ki, hogy a kapacitáskapacitást megszorozzuk a reaktanciaaránnyal (pl. . 144 kW=2,400 kW x 6%).
Szerkezet és anyagok: Az epoxi{0}}erősítésű tekercsek és az importált szilíciumacél mag biztosítja az alacsony hőmérséklet-emelkedést és alacsony zajszintet.
A szilikongumi vibrációs gumi csillapító betét alkalmas a vasúti szállítás kompakt helyére.
V. A megvalósítás eredményei és iparági gyakorlatok
Harmonikus mérséklési hatékonyság: A reaktancia mértékének beállítása után a harmadik harmonikus torzítási arányú metró alállomás 3,77%-ról 2,8%-ra, a teljes torzítási arány pedig 3,9%-ra csökkent, elérve a GB/T 14549-1993 szabványt.
A kondenzátor meghibásodási aránya 80%-kal csökkent, meghosszabbítva a berendezés élettartamát.
Iparági trendek: Az aktív teljesítményszűrőkkel (APF) kombinált dinamikus kompenzáció megoldja az egyre összetettebb harmonikus spektrum kihívását.
Az intelligens felügyeleti rendszer valós időben képes nyomon követni a harmonikus változásokat, és optimalizálni tudja a reaktorparaméter-beállítási stratégiákat.