1.Uvod: kontekst i značenje
1.1 Trenutno stanje harmonijskog zagađenja u elektroenergetskoj mreži
S brzim razvojem industrijske automatizacije i novih energetskih tehnologija, rasprostranjenost nelinearnih opterećenja (npr. frekventni pretvarači, ispravljači, električni luk, itd.) u energetskim mrežama se značajno povećala. Ovi uređaji generišu značajne harmonijske struje tokom rada, uzrokujući izobličenje talasnog oblika napona, fluktuacije napona, treperenje i trofazni disbalans. Prema statistikama, harmonijsko zagađenje čini više od 30% kvarova industrijske opreme, uzrokujući direktne ekonomske gubitke od milijardi juana svake godine.
1.2 Položaj jezgra visokonaponskih serijskih reaktora-
Visoko-serijski reaktor je ključna oprema za rješavanje harmonijskog zagađenja i poboljšanje kvaliteta električne energije korištenjem principa serijske rezonancije za suzbijanje harmonijskog niza. Njegova primjena može značajno smanjiti ukupnu harmonijsku distorziju, stabilizirati amplitudu napona, povećati faktor snage i produžiti vijek trajanja opreme. U skladu je sa 519-2014 "Preporučena praksa za harmonijsku kontrolu elektroenergetskog sistema i kineskim GB/T 14549-1993"Kvalitet električne energije-Harmonike.
2. Princip rada visokonaponskih serijskih reaktora-: Analiza tehnologije serijske supresije rezonancije
2.1 Osnovna teorija serijske rezonancije
Kada su induktor (L) i kondenzator (C) u seriji, ukupna impedancija se daje na sljedeći način:
Izvor: Principi analize kola (Li Hansun)
2.2 Mehanizam za suzbijanje harmonika
Dizajniranjem parametara reaktora (kao što je vrijednost induktivnosti L) za usklađivanje rezonantne frekvencije fr sa ciljnim nizom harmonika (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 harmoničke struje, stopa slabljenja može premašiti 70%, THD se može smanjiti sa 8% na manje od 3%.
Referenca: Studija o primjeni serijskih reaktora u suzbijanju harmonika (Teza o tehnologiji elektronike)
3. Tip i izbor visokonaponskih serijskih reaktora-: Usklađivanje različitih mrežnih rješenja
3.1 Poređenje tipova konstrukcija
Tip Uljni-Uronjeni reaktor Suhi-Tip Reaktor Performanse disipacije topline
Odlično (hlađenje cirkulacijom ulja)
Razlika (ovisno o konvekciji zraka)
Raspon kapaciteta
Veliki (pogodan za situacije visokog napona i velike struje)
Mala (za srednje-i nisko-naponske scenarije)
Odgovarajuće okruženje
Na otvorenom (potreban dizajn otporan na eksploziju)
U zatvorenom prostoru (ekološki zahtjevne scene)
Troškovi popravke
Visoka (potrebne su redovne izmjene ulja i ispitivanje kvalitete ulja)
Niska (bez održavanja-)
Referenca: Tehnički priručnici za Siemens i ABB Reactor
3.2 Odabir ključnih parametara
Stopa reaktanse (%): odabrano u harmonijskom redoslijedu. Na primjer, suzbijanje pet harmonika zahtijeva reaktanciju od 5%, a potiskivanje sedam harmonika zahtijeva reaktanciju od 7%.
Nazivna struja i porast temperature: moraju odgovarati kapacitetu opterećenja kako bi se izbjeglo pregrijavanje i kvar. IEC 60076-6 postavlja granicu porasta temperature od 100K (temperatura okoline 40 stepeni) za reaktore.
Izvor: IEC 60076-6 Energetski transformatori i reaktor
4. Osnovna uloga visokonaponskih serijskih reaktora-u supresiji harmonika
4.1 Studija slučaja potiskivanja harmonika za nelinearna opterećenja
Na primjer, nakon instalacije reaktora, harmonijski spektar koji proizvode frekventni pretvarači je uglavnom 5 i 7 harmonika:
Struja petog harmonika smanjena je sa 120A na 35A sa stopom slabljenja od 70,8%.
Struja 7. harmonika smanjena je sa 80A na 20A sa stopom slabljenja od 75%.
Izvor: Izvještaj o terenskom ispitivanju projekta za suzbijanje harmonika u čeličani
4.2 Efekti redukcije na totalnu harmonijsku distorziju
Kroz PSCAD/EMTDC simulaciju, promjene THD vrijednosti prije i nakon instalacije reaktora bile su sljedeće:
Scena prije instalacije Scena nakon instalacije Stopa poboljšanja instalacije Industrial Park Grid
7.8%
2.9%
62.8%
Priključak na mrežu novih energetskih postrojenja
6.5%
2.1%
67.7%
Izvor: PSCAD/EMTDC simulacije
V. Sveobuhvatno poboljšanje kvaliteta električne energije u elektroenergetskoj mreži pomoću visokonaponskih reaktora{1}}
5.1 Fluktuacija napona i suzbijanje treperenja
Reaktor stabilizuje amplitudu napona apsorbujući reaktivnu snagu. Na primjer, u projektu energetski{1}}efikasne obnove industrijskog parka, nakon instalacije reaktora:
opseg fluktuacije napona je smanjen sa ±8% na ±3%.
Usklađenost sa zahtjevima GB/T 12326-2008 za kvalitet električne energije-fluktuacije napona i treperenje.
Izvor: Izvještaj o energetskoj reviziji industrijskog parka.
5.2 Poboljšanje faktora snage i produženje vijeka trajanja opreme
Reaktor smanjuje gubitak reaktivne snage i poboljšava efikasnost linijskog prenosa. Izmjereni podaci pokazuju:
Faktor snage je povećan sa 0,75 na 0,95, a gubici u liniji smanjeni za 36%;
Transformatori, kablovi i druga oprema imaju smanjen rizik od pregrijavanja i prosječan vijek trajanja od 5 do 8 godina.
Izvor: prijavi projekat{0}}uštede energije trafostanice.
6. Instalacija i održavanje visokonaponskih serijskih reaktora-: ključ za osiguranje dugotrajnog-i stabilnog rada
6.1 Lokacija instalacije i specifikacije ožičenja
Odabir lokacije: Instaliran u blizini nelinearne strane opterećenja, skraćujući putanju širenja harmonika;
Metoda ožičenja: Veza zvijezda (Y) je pogodna za trofazno ravnotežno opterećenje, a trokutna veza (Δ) je pogodna za potiskivanje trećeg harmonika.
Referenca: GB 50227-2017 Specifikacija dizajna uređaja s šantnim kondenzatorom
6.2 Rutinska inspekcija i rukovanje greškama
Tačke inspekcije: praćenje porasta temperature (manje ili jednako 100K), ispitivanje otpora izolacije (manje ili jednako 100M), ispitivanje anomalija buke (manje ili jednako 65dB);
Uobičajeni kvarovi: kratki spojevi zavojnice (40%%), starenje izolacije (30%%), što zahtijeva redovno preventivno održavanje.
Izvor: Vodič za popravku reaktora TBEA
7. Zaključci i izgledi
7.1 Nezamjenjivost
Visoko-tandemski reaktor koristi princip serijske rezonancije za precizno potiskivanje harmonika, što postaje osnovna oprema za poboljšanje kvaliteta električne energije u elektroenergetskoj mreži i osigurava siguran rad opreme. Tehnologija ima visoku zrelost i izuzetnu vrijednost za novac. Široko se primjenjuje u industriji, novoj energiji i željezničkom transportu.
7.2 Budući trendovi
Inteligentno praćenje: Integrirana IoT tehnologija za realizaciju prikupljanja podataka-u stvarnom vremenu i upozorenja o greškama;
Nove primjene materijala: razvoj visoko-supravodljivih reaktora za smanjenje gubitaka i povećanje kapaciteta.
Reference:
519-2014 Preporučena praksa za harmonijsko upravljanje elektroenergetskim sistemima
GB/T 14549-1993 Power Quality-Harmonics
"Principi analize kola" (Li Hansun)
Tehnički priručnici za Siemens i ABB Reactor
Izvještaj o terenskom ispitivanju Harmonic Control Engineering of a Steel Plant