1.Uvod: kontekst in pomen
1.1 Trenutno stanje harmoničnega onesnaženja v elektroenergetskem omrežju
S hitrim razvojem industrijske avtomatizacije in novih energetskih tehnologij se je razširjenost nelinearnih bremen (npr. frekvenčni pretvorniki, usmerniki, električni oblok itd.) v električnih omrežjih znatno povečala. Te naprave med delovanjem ustvarjajo znatne harmonične tokove, kar povzroča popačenje napetostne valovne oblike, nihanje napetosti, utripanje in tri{4}}fazno neravnovesje. Po statističnih podatkih harmonično onesnaženje predstavlja več kot 30 % okvar industrijske opreme, kar vsako leto povzroči neposredne gospodarske izgube v višini milijard juanov.
1.2 Položaj jedra visoko{1}}napetostnih serijskih reaktorjev
Visok{0}}napetostni serijski reaktor je ključna oprema za reševanje harmoničnega onesnaženja in izboljšanje kakovosti električne energije z uporabo načela zaporedne resonance za zatiranje harmoničnega zaporedja. Njegova uporaba lahko znatno zmanjša celotno harmonično popačenje, stabilizira amplitudo napetosti, poveča faktor moči in podaljša življenjsko dobo opreme. Skladen je s 519-2014 "Priporočeno prakso za harmonično krmiljenje elektroenergetskega sistema in kitajskim GB/T 14549-1993"Power Quality-Harmonics.
2. Načelo delovanja visoko{1}}napetostnih serijskih reaktorjev: Analiza tehnologije za zatiranje serijske resonance
2.1 Osnovna teorija serijske resonance
Ko sta induktor (L) in kondenzator (C) zaporedno povezana, je skupna impedanca podana na naslednji način:
Vir: Principles of Circuit Analysis (Li Hansun)
2.2 Mehanizem za zatiranje harmonic
Z načrtovanjem parametrov reaktorja (kot je vrednost induktivnosti L), da se resonančna frekvenca fr ujema s ciljno harmonsko serijo (na primer, resonančna frekvenca petega harmonika je 250 Hz), se za peti harmonik ustvari pot z nizko-impedanco, da se prepreči njegov tok v električno omrežje. Izmerjeni podatki kažejo, da lahko po namestitvi reaktorja 5 harmoničnega toka stopnja dušenja preseže 70 %, THD se lahko zmanjša z 8 % na manj kot 3 %.
Referenca: Študija o uporabi serijskih reaktorjev pri dušenju harmonic (diplomska naloga iz tehnologije elektronike)
3. Vrsta in izbira visoko{1}}napetostnih serijskih reaktorjev: ujemanje različnih omrežnih rešitev
3.1 Primerjava strukturnih tipov
TypeOil-Immersed ReactorDry-Type ReactorHeat Disipation Performance
Odlično (hlajenje s kroženjem olja)
Razlika (odvisno od konvekcije zraka)
Razpon zmogljivosti
Velik (primeren za visoke napetosti in visoke tokove)
Majhen (za srednje{0}}in nizko-napetostne scenarije)
Primerno okolje
Na prostem (potrebna je zasnova, odporna na eksplozijo)
V zaprtih prostorih (okoljsko zahtevni prizori)
Stroški popravila
Visoka (potrebna je redna menjava olja in testiranje kakovosti olja)
Nizko (brez-vzdrževanja)
Referenca: Tehnični priročniki za reaktorje Siemens in ABB
3.2 Izbira ključnih parametrov
Reaktanca (%): izbrana v harmoničnem vrstnem redu. Na primer, zadušitev petih harmonikov zahteva 5 % reaktanco, zadušitev sedmih harmonikov pa 7 % reaktanco.
Nazivni tok in dvig temperature: mora ustrezati nosilnosti, da se prepreči pregrevanje in okvara. IEC 60076-6 določa mejo dviga temperature 100 K (temperatura okolja 40 stopinj) za reaktorje.
Vir: IEC 60076-6 Energetski transformatorji in reaktorji
4. Osrednja vloga visoko{1}}napetostnih serijskih reaktorjev pri dušenju harmonic
4.1 Študija primera dušenja harmonikov za nelinearne obremenitve
Na primer, po namestitvi reaktorja je harmonski spekter, ki ga proizvajajo frekvenčni pretvorniki, večinoma 5 in 7 harmonikov:
Tok petega harmonika se je zmanjšal s 120 A na 35 A s stopnjo dušenja 70,8 %.
Tok 7. harmonika se je zmanjšal z 80 A na 20 A s stopnjo dušenja 75 % %.
Vir: Poročilo o terenskem preskusu projekta dušenja harmonikov v jeklarni
4.2 Učinki redukcije na celotno harmonično popačenje
S pomočjo simulacije PSCAD/EMTDC so bile spremembe vrednosti THD pred in po namestitvi reaktorja naslednje:
Scena pred namestitvijo Scena po namestitvi InstallationImprovement RateIndustrial Park Grid
7.8%
2.9%
62.8%
Nove energetske naprave Priključitev na omrežje
6.5%
2.1%
67.7%
Vir: simulacije PSCAD/EMTDC
V. Celovito izboljšanje kakovosti električne energije električnega omrežja z visoko{1}}napetostnimi serijskimi reaktorji
5.1 Nihanje napetosti in zatiranje utripanja
Reaktor stabilizira amplitudo napetosti z absorpcijo jalove moči. Na primer, v projektu-energetsko učinkovite prenove v industrijskem parku po namestitvi reaktorja:
območje nihanja napetosti se je zmanjšalo z ±8 % na ±3 %.
Skladnost z GB/T 12326-2008 Kakovost električne energije – zahteve glede nihanja napetosti in utripanja.
Vir: Poročilo energetskega pregleda industrijskega parka.
5.2 Izboljšanje faktorja moči in podaljšanje življenjske dobe opreme
Reaktor zmanjša izgubo jalove moči in izboljša učinkovitost prenosa. Izmerjeni podatki kažejo:
Faktor moči se je povečal z 0,75 na 0,95, izgube v liniji pa so se zmanjšale za 36 %;
Transformatorji, kabli in druga oprema imajo zmanjšano tveganje pregrevanja in povprečno življenjsko dobo od 5 do 8 let.
Vir: poročajte o projektu obnove-energijsko varčne transformatorske postaje.
6. Namestitev in vzdrževanje visoko{1}}napetostnih serijskih reaktorjev: ključ do zagotavljanja dolgoročnega-in stabilnega delovanja
6.1 Lokacija namestitve in specifikacije ožičenja
Izbira lokacije: nameščena blizu strani nelinearne obremenitve, kar skrajša harmonično pot širjenja;
Način ožičenja: povezava v zvezdo (Y) je primerna za tri{0}}fazno ravnotežno obremenitev, povezava v trikotniku (Δ) pa je primerna za dušenje tretjega harmonika.
Referenca: GB 50227-2017 Specifikacija zasnove naprav s shunt kondenzatorjem
6.2 Redni pregled in odpravljanje napak
Inšpekcijske točke: spremljanje dviga temperature (manj kot ali enako 100 K), testiranje izolacijske upornosti (manj kot ali enako 100 M), preiskava anomalij hrupa (manj kot ali enako 65 dB);
Pogoste napake: kratek stik tuljave (40 % %), staranje izolacije (30 % %), ki zahteva redno preventivno vzdrževanje.
Vir: TBEA Reactor Repair Guide
7. Sklepi in pogledi
7.1 Nenadomestljivost
Visok{0}}napetostni tandemski reaktor uporablja princip serijske resonance za natančno dušenje harmonikov, kar postane osnovna oprema za izboljšanje kakovosti električne energije v električnem omrežju in zagotavljanje varnega delovanja opreme. Tehnologija ima visoko zrelost in izjemno vrednost za denar. Široko se uporablja v industriji, novi energiji in železniškem prometu.
7.2 Prihodnji trendi
Inteligentno spremljanje: integrirana tehnologija interneta stvari za realno{0}}asno zbiranje podatkov in opozarjanje na napake;
Nove uporabe materialov: razvoj visoko{0}}temperaturnih superprevodnih reaktorjev za zmanjšanje izgub in povečanje zmogljivosti.
Reference:
519-2014 Priporočena praksa za harmonično vodenje elektroenergetskih sistemov
GB/T 14549-1993 Power Quality-Harmonics
"Načela analize vezij" (Li Hansun)
Tehnični priročniki za reaktorje Siemens in ABB
Poročilo o preskusu harmoničnega krmiljenja v jeklarni