Kako visoko{0}}naponski serijski reaktori mogu riješiti problem harmonijskog onečišćenja u sustavima napajanja željezničkim tranzitom?

U sustavima napajanja željezničkim tranzitom, visokonaponski serijski reaktor i kondenzatorske baterije čine niz filtara za učinkovito rješavanje problema harmonijskog onečišćenja. Osnovni mehanizam i implementacijski elementi su sljedeći:
I. Izvori i opasnosti od harmonijskog onečišćenja
Harmonici u sustavima napajanja željezničkim tranzitom uglavnom se izvode iz ispravljačkih jedinica (kao što je 24-impulsni ispravljač u vučnim podstanicama). Iako se više-impulsnom tehnikom može smanjiti nizak harmonijski red, u praksi će i dalje postojati 5, 7 i 11 karakteristični harmonici, kao i nekarakteristični harmonici uzrokovani asimetrijom elektroenergetske mreže. Harmonici mogu uzrokovati:
Pregrijavanje i oštećenje kondenzatora: harmonijska struja povećava gubitke kondenzatora i ubrzava starenje izolacije.
Harmonijsko pojačanje i rezonancija: Kondenzatori i induktivna reaktancija mreže mogu formirati rezonantne krugove koji pojačavaju specifične harmonike i ugrožavaju sigurnost opreme.
Neispravan rad relejne zaštite: harmonijske smetnje mogu dovesti do diferencijalne zaštite, zaštite udaljenosti itd. i utjecati na stabilnost sustava.
ii. Princip rada visoko{1}}naponskih serijskih reaktora
Visokonaponski serijski reaktor potiskuje harmonike na sljedeće načine:
Promijenite karakteristiku impedancije sustava: kada je u seriji s kondenzatorom, formira se grana LC filtra. Njegova impedancija inducira se na specifičnoj harmonijskoj frekvenciji, sprječavajući struju harmonika da teče u kondenzatorsku bateriju.
Na primjer, za 5 harmonika (250 Hz), kondenzatorska grana je induktivna za 5 harmonika kada je otpor odabran na 6% kako bi se izbjegla rezonancija.
Ulazna struja: Kada je kondenzator spojen na napajanje, induktivitet reaktora sprječava trenutnu upadnu struju, štiteći sklopni uređaj i sam kondenzator.
Filtriranje frekvencijske podjele: podešavanjem stope reaktancije (npr. 4,5%, 6%, 12%), ključni harmonici kao što su tri i pet faza mogu se filtrirati. Na primjer:
Stopa reaktancije od 6%: Učinkovito potiskivanje 5 harmonika uz sprječavanje pojačanja 3 harmonika.
Stopa reaktancije od 12%: Prikladno za jaku tro-faznu harmonijsku kontaminaciju, kao što su trafostanice s velikim jedno-faznim nelinearnim opterećenjima.
III. Tipične primjene željezničkog tranzita
Uzmimo, na primjer, trafostanicu metroa 110kV:
Pozadina sustava: Instalirane su dvije nove baterije kondenzatora od 2400 kvar sa serijskim reaktorima (144 kvar) sa stopom reaktivnosti od 6%.
Nakon otklanjanja pogrešaka, ukupna stopa izobličenja napona 10kV sabirnice dosegla je 4,33% (4% iznad granice), od čega je stopa izobličenja trećeg harmonika bila 3,77%% (3,2% iznad granice).
Analiza problema: Izvorni odabir brzine reaktancije nije u potpunosti uzeo u obzir harmonijsku pozadinu sustava, što je rezultiralo pojačanjem tri harmonika.
Izračuni pokazuju da je kapacitet kondenzatora blizu 5,1% kratkog-kapaciteta spoja sabirnice ispod 6% reaktancije i lako je pokrenuti paralelnu rezonanciju.
Mjere optimizacije: stopa reaktancije prilagođena na 12% i ponovno izračunata harmonijska impedancija:
Stopa pojačanja trećeg harmonika napona smanjena je na 0,50, što zadovoljava standard.
Time se izbjegava rizik od rezonancije i ograničava nalet pobude.
IV. UVOD Tehnički parametri i principi odabira
Odabir omjera reaktancije:
Prevladavajući 3. harmonik: Odaberite omjer reaktancije od 12% kako biste omogućili ogranku kondenzatora da osjeti treći harmonik.
Prevladavajući 5. harmonik: Odaberite omjer reaktancije od 6% kako biste uravnotežili učinkovitost filtracije i cijenu.
Opći scenariji: Omjer reaktancije od 4,5% može podnijeti potiskivanje harmonika magnitude 5 i više.
Nazivni napon i kapacitet:
Nazivni napon mora odgovarati razini napona sustava (npr.. 10kV, 35kV).
Nazivni kapacitet izračunava se množenjem kapacitivnog kapaciteta omjerom reaktancije (npr. . 144 kW=2,400 kW x 6%).
Struktura i materijali: zavojnice ojačane epoksidom-i uvezena jezgra od silikonskog čelika osiguravaju nizak porast temperature i nisku buku.
Gumeni jastučić za prigušivanje vibracija od silikonske gume pogodan je za kompaktni prostor željezničkog prijevoza.
V. Rezultati implementacije i industrijske prakse
Učinkovitost ublažavanja harmonika: Nakon prilagođavanja stope reaktancije, stopa treće harmonijske distorzije u trafostanici podzemne željeznice smanjila se s 3,77% na 2,8%, a ukupna stopa distorzije smanjila se na 3,9%, dostigavši ​​standard GB/T 14549-1993.
Stopa kvarova kondenzatora smanjena je za 80%, produžujući životni vijek opreme.
Trendovi u industriji: Dinamička kompenzacija u kombinaciji s aktivnim filtrima snage (APF) rješava izazov sve složenijeg harmonijskog spektra.
Inteligentni sustav praćenja može pratiti harmonijske promjene u stvarnom vremenu i optimizirati strategije podešavanja parametara reaktora.