1.Uvod: kontekst i značenje
1.1 Trenutno stanje harmonijskog onečišćenja u elektroenergetskoj mreži
S brzim razvojem industrijske automatizacije i novih energetskih tehnologija, prevalencija nelinearnih opterećenja (npr. pretvarači frekvencije, ispravljači, električni luk, itd.) u energetskim mrežama značajno je porasla. Ovi uređaji generiraju značajne harmoničke struje tijekom rada, uzrokujući izobličenje valnog oblika napona, fluktuacije napona, treperenje i tro-fazni disbalans. Prema statistici, harmonično zagađenje čini više od 30% kvarova industrijske opreme, uzrokujući izravne ekonomske gubitke od milijardi juana svake godine.
1.2 Položaj jezgre visoko{1}}naponskih serijskih reaktora
Visok{0}}naponski serijski reaktor ključna je oprema za rješavanje harmonijskog zagađenja i poboljšanje kvalitete električne energije korištenjem principa serijske rezonancije za suzbijanje harmonijskih nizova. Njegovom primjenom može se značajno smanjiti ukupna harmonijska izobličenja, stabilizirati amplituda napona, povećati faktor snage i produžiti vijek trajanja opreme. Sukladan je s 519-2014 "Preporučenom praksom za harmonijsku kontrolu elektroenergetskog sustava i kineskim GB/T 14549-1993"Kvaliteta električne energije - Harmonici.
2. Princip rada visoko{1}}naponskih serijskih reaktora: Analiza tehnologije za suzbijanje serijske rezonancije
2.1 Osnovna teorija serijske rezonancije
Kada su induktor (L) i kondenzator (C) u seriji, ukupna impedancija je dana kako slijedi:
Izvor: Principi analize krugova (Li Hansun)
2.2 Mehanizam za potiskivanje harmonika
Dizajniranjem parametara reaktora (kao što je vrijednost induktiviteta L) za usklađivanje rezonantne frekvencije fr s ciljnim harmoničkim nizom (na primjer, rezonantna frekvencija petog harmonika je 250 Hz), stvara se put niske-impedancije za peti harmonik kako bi se spriječio njegov protok u električnu mrežu. Izmjereni podaci pokazuju da nakon ugradnje reaktora, 5 harmonička struja, stopa prigušenja može premašiti 70%, THD se može smanjiti s 8% na manje od 3%.
Referenca: Studija o primjeni serijskih reaktora u potiskivanju harmonika (diplomski rad iz tehnologije elektronike)
3. Tip i odabir visoko{1}}naponskih serijskih reaktora: Usklađivanje različitih mrežnih rješenja
3.1 Usporedba strukturnih tipova
TypeOil-Immersed ReactorDry-Tip ReactorHeat Disipation Performance
Izvrsno (hlađenje cirkulacijom ulja)
Razlika (ovisno o konvekciji zraka)
Raspon kapaciteta
Veliki (pogodan za situacije visokog napona i jake struje)
Mali (za srednje{0}}i niske-naponske scenarije)
Prikladno okruženje
Na otvorenom (potreban je dizajn otporan na eksploziju)
U zatvorenom prostoru (ekološki zahtjevne scene)
Troškovi popravka
Visoko (potrebne su redovite izmjene ulja i testiranje kvalitete ulja)
Nizak (bez-održavanja)
Referenca: Siemens i ABB Reactor Technical Manuals
3.2 Odabir ključnih parametara
Stopa reaktancije (%): odabrano u harmonijskom redoslijedu. Na primjer, potiskivanje pet harmonika zahtijeva reaktanciju od 5%, a potiskivanje sedam harmonika zahtijeva reaktanciju od 7%.
Nazivna struja i porast temperature: moraju odgovarati nosivosti kako bi se izbjeglo pregrijavanje i kvar. IEC 60076-6 postavlja granicu porasta temperature od 100K (temperatura okoline 40 stupnjeva) za reaktore.
Izvor: IEC 60076-6 Energetski transformatori i reaktor
4. Osnovna uloga visoko{1}}naponskih serijskih reaktora u potiskivanju harmonika
4.1 Studija slučaja potiskivanja harmonika za nelinearna opterećenja
Na primjer, nakon postavljanja reaktora, harmonijski spektar koji proizvode pretvarači frekvencije sastoji se uglavnom od 5 i 7 harmonika:
Struja petog harmonika smanjila se sa 120A na 35A sa stopom prigušenja od 70,8%.
Struja 7. harmonika smanjila se s 80 A na 20 A sa stopom prigušenja od 75%%.
Izvor: Izvješće o terenskom ispitivanju projekta potiskivanja harmonika u čeličani
4.2 Učinci redukcije na ukupno harmonijsko izobličenje
Putem PSCAD/EMTDC simulacije, promjene u THD vrijednostima prije i nakon instalacije reaktora bile su sljedeće:
Scena prije instalacije Scena nakon instalacije InstallationImprovement RateIndustrial Park Grid
7.8%
2.9%
62.8%
Nova energetska postrojenja Priključak na mrežu
6.5%
2.1%
67.7%
Izvor: PSCAD/EMTDC simulacije
V. Sveobuhvatno poboljšanje kvalitete električne energije mreže visoko{1}}naponskim serijskim reaktorima
5.1 Fluktuacija napona i suzbijanje treperenja
Reaktor stabilizira amplitudu napona apsorbirajući jalovu snagu. Na primjer, u energetski-projektu obnove industrijskog parka, nakon postavljanja reaktora:
raspon fluktuacije napona smanjen s ±8% na ±3%.
Usklađenost s GB/T 12326-2008 Kvaliteta napajanja - Zahtjevi za fluktuaciju napona i treperenje.
Izvor: Izvješće o energetskom pregledu industrijskog parka.
5.2 Poboljšanje faktora snage i produljenje vijeka trajanja opreme
Reaktor smanjuje gubitak jalove snage i poboljšava učinkovitost prijenosa. Izmjereni podaci pokazuju:
Faktor snage povećan je s 0,75 na 0,95, a gubici u liniji smanjeni su za 36%;
Transformatori, kabeli i druga oprema imaju smanjeni rizik od pregrijavanja i prosječni životni vijek od 5 do 8 godina.
Izvor: prijavite projekt obnove-energijske podstanice.
6. Ugradnja i održavanje visoko{1}}naponskih serijskih reaktora: ključ za osiguravanje dugotrajnog-i stabilnog rada
6.1 Specifikacije mjesta instalacije i ožičenja
Odabir mjesta: Instalira se blizu strane nelinearnog opterećenja, skraćujući put širenja harmonika;
Metoda ožičenja: spoj u zvijezdu (Y) prikladan je za tro-fazno ravnotežno opterećenje, a spoj u trokut (Δ) prikladan je za potiskivanje trećeg harmonika.
Referenca: GB 50227-2017 Specifikacija dizajna uređaja za skretni kondenzator
6.2 Rutinski pregled i postupanje s greškama
Inspekcijske točke: Praćenje porasta temperature (Manje od ili jednako 100K), ispitivanje izolacijskog otpora (Manje od ili jednako 100M), ispitivanje anomalije buke (Manje od ili jednako 65dB);
Uobičajene greške: kratki spojevi zavojnice (40%%), starenje izolacije (30%%), zahtijeva redovito preventivno održavanje.
Izvor: Vodič za popravak reaktora TBEA
7. Zaključci i izgledi
7.1 Nezamjenjivost
Visok{0}}naponski tandem reaktor koristi načelo serijske rezonancije za precizno potiskivanje harmonika, što postaje temeljna oprema za poboljšanje kvalitete električne energije mreže i osiguranje sigurnog rada opreme. Tehnologija ima visoku zrelost i izvanrednu vrijednost za novac. Široko se primjenjuje u industriji, novoj energiji i željezničkom prijevozu.
7.2 Budući trendovi
Inteligentno praćenje: Integrirana IoT tehnologija za ostvarivanje-prikupljanja podataka u stvarnom vremenu i upozorenja o greškama;
Primjene novih materijala: razvoj visoko{0}}temperaturnih supravodljivih reaktora za smanjenje gubitaka i povećanje kapaciteta.
Reference:
519-2014 Preporučena praksa za harmoničko upravljanje elektroenergetskim sustavima
GB/T 14549-1993 Kvaliteta električne energije-Harmonici
"Principi analize krugova" (Li Hansun)
Tehnički priručnici za reaktore Siemensa i ABB-a
Izvješće o terenskom ispitivanju inženjerstva harmonijskog upravljanja čeličane