Избор стопе реактансе за серијске реакторе у кондензаторским банкама

Увод

Серијски реактори (познати и каодетонираним реакторима) који се користе са батеријама кондензатора нашироко се доказало у електроенергетским системима широм света за побољшање компензације реактивне снаге, смањење губитака у линији, ограничавање струје укључивања кондензатора и сузбијање хармонијских изобличења.

 

Одабир одговарајуће стопе реактанције реактора је критичан јер на хармонијске струје утичу вишеструки фактори, укључујући изворе хармоника у мрежи, импедансу система и параметре групе кондензатора. Неодговарајућа стопа реактансе може довести до резонанце, преоптерећења кондензатора, прегревања или превременог квара опреме.

 

Овај чланак објашњава принципе иза одабира стопе реактансе и пружа практичне смернице за апликације кондензаторске банке.

 

1. Ограничење струје укључивања кондензатора

Ускочна струја укључивања кондензатора је један од најчешћих узрока напрезања склопних уређаја икондензаторске банке. Прекомерна ударна струја може оштетити контакторе, прекидаче, кондензаторе и друге компоненте енергетског система.

 

Два типа ударне струје се обично јављају током напајања кондензаторске банке:

Тип 1: Пребацивање једне банке кондензатора

Када је самостална кондензаторска батерија под напоном, резултујућа ударна струја је обично унутар дозвољене отпорности стандардне опреме за пребацивање. У већини случајева нису потребне додатне тренутне{1}}мере ограничавања.

 

Тип 2: Повратак-на-Промена позадинске банке кондензатора

Када је укључена додатна батерија кондензатора док је једна или више кондензаторских батерија већ спојено на систем, може доћи до много веће струје удара.

 

Искуство на терену показује да ова пролазна струја може достићи20 до 250 пута већа од називне струјекондензаторске банке.

Улетна струја се може изразити као:

 

где:

(К_Ц)=Реактивна снага кондензатора

(Кс_Л)=Индуктивна реактанца кола

 

Једначина показује да повећање индуктивне реактансе кола смањује ударну струју. Због тога, инсталирање правилно одабраног серијског реактора ефикасно ограничава пренапоне прекидача и штити и кондензаторе и склопну опрему.

 

2. Потискивање хармоника и избор брзине реактансе

Савремени енергетски системи садрже велики број нелинеарних оптерећења, као што су:

• Погони са променљивом фреквенцијом (ВФД)
• Исправљачи
• УПС системи
• Лучне пећи
• Претварачи обновљиве енергије

 

Ови уређаји генеришу хармонијске струје које искривљују таласни облик напона и негативно утичу на кондензаторске банке.

 

Да би се побољшао квалитет енергије и заштитили кондензатори, серијски пригушници се обично инсталирају као реактори за сузбијање хармоника.

 

Утицај хармоника на банке кондензатора

Не-синусоидни таласни облик се састоји од компоненте основне фреквенције плус хармонијских фреквенција које су целобројни вишекратници основне фреквенције.

 

У практичним електроенергетским системима најзначајнији хармонијски редови су:

• 3. хармоник
• 5. хармоник
• 7. хармоник
• 11. хармоник
• 13. хармоник

 

Међу овима,5. хармоникје обично доминантна компонента.

 

Размислите о систему који садржи само основни напон и компоненту напона 5. хармоника. Ако напон 5. хармоника достигне 26,45% називног напона:

• Пренапон кондензатора достиже приближно 3,4%
• Прекомерна струја кондензатора достиже приближно 65,6%
• Преоптерећење реактивном снагом достиже приближно 35%

 

Ове вредности јасно показују озбиљан утицај хармоника на рад кондензаторске банке.

 

3. Резонантна анализа

Хармонична струја се може израчунати као:

где:

• (Е_н)=Хармонски напон
• (Кс_Б)=Импеданса система
• (Кс_Л)=Реактанса реактора
• (Кс_Ц)=Реактанса кондензатора
• (н)=Хармонични ред

 

Резонанција се јавља када:

 

Одговарајући услови резонанције:

Да би се избегла резонанција и ефикасно потиснуле хармонске струје, мора бити задовољен следећи услов:

 

Ово осигурава да грана кондензатора показује индуктивне карактеристике на циљној хармонијској фреквенцији, чиме се спречава хармонијско појачање.

 

4. Одређивање брзине реактансе реактора

У инжењерској пракси се обично примењује фактор сигурности од 1,5:

 

За потискивање 5. хармоника:

Стопа реактансе (К) је дефинисана као:

где:

(К)=Стопа реактансе реактора

(Кс_Л)=Реактанса реактора основне-фреквенције

(Кс_Ц)=Реактанса кондензатора основне-фреквенције

 

Стога, а6% стопе реактансеефективно деподешава кондензаторску банку испод фреквенције 5. хармоника, потискује 5.-ред и више хармонике и ограничава ударну струју пребацивања на приближно пет пута већу од називне струје.

 

5. Водич за избор стандардне стопе реактансе

0,1% – 1% Реактанса

апликација:

• Ограничавање само ударне струје
• Нема потребе за потискивањем хармоника

 

Типична употреба:

• Чисти енергетски системи са веома ниским садржајем хармоника
• Ограничење струје{0}} кратког споја

 

4,5% – 6% Реактансе

апликација:

• Потискивање 5.-реда и виших хармоника

 

Типична употреба:

• Индустријски објекти
• Пословне зграде
• Општи системи компензације реактивне снаге

 

Најчешће одабрана стопа реактансе

12% – 13% Реактанса

апликација:

• Потискивање 3.-реда и виших хармоника

 

Типична употреба:

• Системи са значајним садржајем 3. хармоника
• Посебни пројекти ублажавања хармоника

 

Применљива системска фреквенција

• 50 Хз системи напајања
• 60 Хз системи напајања

 

Закључак

Серијски реактори су суштинска компонента модерних кондензаторских батерија, обезбеђујући ефикасну заштиту од уклопних струја, хармонијских изобличења и проблема са резонанцом, док истовремено побољшавају укупни квалитет енергије и енергетску ефикасност.

 

Стопу реактансе увек треба изабрати у складу са стварним условима на локацији и хармонијским мерењима:

• 6% стопе реактансегенерално се препоручује за потискивање хармоника и заштиту кондензаторске банке.
• 0,2%–1% реактори са ваздушном{2}}језгромсу погодни када је примарни циљ да ограниче ударну струју укључивања и, у мањој мери, смање струју кратког{0}}споја.
• 12%–13% стопе реактансесе препоручују за апликације које захтевају потискивање значајних хармоника 3.-реда.

 

Правилан избор реактора обезбеђује поуздан рад, продужени радни век кондензатора, побољшане перформансе корекције фактора снаге и побољшан квалитет електричне енергије у целом електричном систему.