1.Introducere: context și sens
1.1 Starea actuală a poluării armonice în rețeaua electrică
Odată cu dezvoltarea rapidă a automatizării industriale și a noilor tehnologii energetice, prevalența sarcinilor neliniare (de exemplu, convertoare de frecvență, redresoare, arc electric etc.) în rețelele electrice a crescut semnificativ. Aceste dispozitive generează curenți armonici substanțiali în timpul funcționării, provocând distorsiuni ale formei de undă a tensiunii, fluctuații de tensiune, pâlpâire și dezechilibru trifazat. Potrivit statisticilor, poluarea armonică reprezintă peste 30% din defecțiunile echipamentelor industriale, provocând pierderi economice directe de miliarde de yuani în fiecare an.
1.2 Poziția miezului reactoarelor în serie de-înaltă tensiune
Reactorul serie de -înaltă tensiune este un echipament cheie pentru a rezolva poluarea armonică și pentru a îmbunătăți calitatea energiei prin utilizarea principiului rezonanței serie pentru a suprima seria armonică. Aplicarea sa poate reduce semnificativ distorsiunea armonică totală, poate stabiliza amplitudinea tensiunii, poate crește factorul de putere și poate prelungi durata de viață a echipamentului. Este în conformitate cu 519-2014 „Recommended Practice for Harmonic Control of Power System and China’s GB/T 14549-1993” Power Quality-Harmonics.
2.Principiul de funcționare al reactoarelor în serie de-înaltă tensiune: analiza tehnologiei de suprimare a rezonanței în serie
2.1 Teoria de bază a rezonanței seriilor
Când un inductor (L) și un condensator (C) sunt în serie, impedanța totală este dată după cum urmează:
Sursa: Principiile analizei circuitelor (Li Hansun)
2.2 Mecanismul de suprimare a armonicilor
Prin proiectarea parametrilor reactorului (cum ar fi valoarea inductanței L) pentru a potrivi frecvența de rezonanță fr cu seria armonicii țintă (de exemplu, frecvența de rezonanță a armonicii a cincea este de 250 Hz), este creată o cale de impedanță -scăzută pentru armonica a cincea pentru a preveni curgerea acesteia în rețeaua de alimentare. Datele măsurate arată că, după instalarea reactorului, 5 curent armonic, rata de atenuare poate depăși 70%, THD-ul poate fi redus de la 8% la mai puțin de 3%.
Referință: Studiu privind aplicarea reactoarelor în serie în suprimarea armonică (teza tehnologiei electronice electrice)
3. Tipul și selecția reactoarelor în serie de-înaltă tensiune: potrivirea diferitelor soluții de rețea
3.1 Compararea tipurilor structurale
TipUlei-Immers ReactorDry-Tip Reactor Performanță de disipare a căldurii
Excelent (răcire cu circulație a uleiului)
Diferență (în funcție de convecția aerului)
Gama de capacitate
Mare (potrivit pentru situații de înaltă tensiune și curent ridicat)
Mic (pentru scenarii de tensiune medie-și joasă-)
Mediu potrivit
În aer liber (se cere un design rezistent la explozie)
În interior (scene exigente din punct de vedere ecologic)
Costuri de reparație
Ridicat (sunt necesare schimburi regulate de ulei și testarea calității uleiului)
Scăzut (fără întreținere-)
Referință: Siemens și ABB Reactor Technical Manuals
3.2 Selectarea parametrilor cheie
Rata de reacție (%): selectată în ordine armonică. De exemplu, suprimarea a cinci armonici necesită o reactanță de 5%, iar suprimarea a șapte armonici necesită o reactanță de 7%.
Curentul nominal și creșterea temperaturii: trebuie să se potrivească cu capacitatea de sarcină pentru a evita supraîncălzirea și defecțiunea. IEC 60076-6 stabilește o limită de creștere a temperaturii de 100K (temperatura ambiantă 40 grade) pentru reactoare.
Sursa: IEC 60076-6 Transformatoare de putere și reactor
4.Rolul principal al reactoarelor de serie de-înaltă tensiune în suprimarea armonicilor
4.1 Studiu de caz pentru suprimarea armonicilor pentru sarcini neliniare
De exemplu, după instalarea reactorului, spectrul armonic produs de convertizoarele de frecvență este în principal de 5 și 7 armonici:
Curentul armonic al cincilea a scăzut de la 120A la 35A cu o rată de atenuare de 70,8%.
Curentul armonic al 7-lea a scăzut de la 80A la 20A cu o rată de atenuare de 75%.
Sursa: Raportul de testare pe teren al proiectului de suprimare a armonicilor a unei fabrici de oțel
4.2 Efectele reducerii asupra distorsiunii armonice totale
Prin simularea PSCAD/EMTDC, modificările valorilor THD înainte și după instalarea reactorului au fost următoarele:
Scenă înainte de instalare Scenă după instalare InstalareRata de îmbunătățire Industrial Park Grid
7.8%
2.9%
62.8%
Centrale energetice noi Conexiune la Rețea
6.5%
2.1%
67.7%
Sursa: simulări PSCAD/EMTDC
V. Îmbunătățirea completă a calității energiei rețelei electrice prin reactoare în serie de-înaltă tensiune
5.1 Fluctuația tensiunii și suprimarea pâlpâirii
Reactorul stabilizează amplitudinea tensiunii prin absorbția puterii reactive. De exemplu, într-un proiect de renovare-energetic eficient într-un parc industrial, după instalarea unui reactor:
intervalul de fluctuație a tensiunii a scăzut de la ±8% la ±3%.
Conformitate cu GB/T 12326-2008 Calitatea energiei-Fluctuația tensiunii și cerințele de pâlpâire.
Sursa: Raport de audit energetic al unui parc industrial.
5.2 Îmbunătățirea factorului de putere și extinderea duratei de viață a echipamentelor
Reactorul reduce pierderea de putere reactivă și îmbunătățește eficiența transmisiei pe linie. Datele măsurate arată:
Factorul de putere a fost crescut de la 0,75 la 0,95, iar pierderile de linie au fost reduse cu 36%;
Transformatoarele, cablurile și alte echipamente au un risc redus de supraîncălzire și o durată de viață medie de 5 până la 8 ani.
Sursa: raportați un proiect de renovare{0}}substație care economisește energie.
6. Instalarea și întreținerea reactoarelor în serie de-înaltă tensiune: cheia pentru asigurarea funcționării stabile și pe termen lung-
6.1 Locația de instalare și specificațiile de cablare
Alegerea locației: Instalat lângă partea neliniară a sarcinii, scurtând calea de propagare armonică;
Metoda de cablare: conexiunea în stea (Y) este potrivită pentru sarcina de echilibru trifazat, iar conexiunea în triunghi (Δ) este potrivită pentru suprimarea armonicii a treia.
Referință: GB 50227-2017 Specificații de proiectare a dispozitivelor de condensator de derivație
6.2 Inspecție de rutină și tratare a defecțiunilor
Puncte de inspecție: monitorizarea creșterii temperaturii (mai puțin sau egală cu 100K), testarea rezistenței de izolație (mai mică sau egală cu 100M), investigarea anomaliilor de zgomot (mai puțin sau egală cu 65dB);
Defecțiuni comune: scurtcircuite bobine (40%%), izolație îmbătrânită (30%%), care necesită întreținere preventivă regulată.
Sursa: Ghid de reparare a reactorului TBEA
7. Concluzii și perspective
7.1 De neînlocuit
Reactorul tandem de -tensiune înaltă folosește principiul rezonanței în serie pentru a suprima cu acuratețe armonicile, care devine echipamentul de bază pentru a îmbunătăți calitatea energiei rețelei electrice și pentru a asigura funcționarea în siguranță a echipamentului. Tehnologia are o maturitate ridicată și un raport calitate-preț remarcabil. Este aplicat pe scară largă în industrie, energie nouă și transport feroviar.
7.2 Tendințe viitoare
Monitorizare inteligentă: tehnologie integrată IoT pentru a realiza-colectarea de date în timp real și avertizare de eroare;
Noi aplicații pentru materiale: dezvoltarea de reactoare supraconductoare-înalte pentru a reduce pierderile și a crește capacitatea.
Referinte:
519-2014 Practică recomandată pentru controlul armonic al sistemelor de alimentare
GB/T 14549-1993 Calitatea puterii-armonici
„Principiile analizei circuitelor” (Li Hansun)
Manuale tehnice Siemens și ABB Reactor
Raport de testare pe teren privind ingineria controlului armonic al unei fabrici de oțel