Kako serijski visokonaponski reaktori mogu riješiti problem harmonijskog zagađenja u tranzitnim željezničkim sistemima napajanja?

U željezničkim tranzitnim sistemima napajanja, visokonaponske serije reaktora i kondenzatorske banke formiraju seriju filtera za efikasno rješavanje problema harmonijskog zagađenja. Osnovni mehanizam i elementi implementacije su sljedeći:
I. Izvori i opasnosti harmonijskog zagađenja
Harmonici u tranzitnim tranzitnim sistemima za napajanje željeznicom uglavnom se izvode iz ispravljačkih jedinica (kao što je 24-impulsni ispravljač u vučnim trafostanicama). Iako tehnika više-impulsa može smanjiti niski harmonikoder, u praksi će i dalje postojati 5, 7 i 11 karakterističnih harmonika, kao i nekarakterističnih harmonika uzrokovanih asimetrijom električne mreže. Harmonici mogu uzrokovati:
Pregrijavanje i oštećenje kondenzatora: harmonična struja povećava gubitke kondenzatora i ubrzava starenje izolacije.
Harmonično pojačanje i rezonancija: Kondenzatori i induktivna reaktancija mreže mogu formirati rezonantna kola koja pojačavaju specifične harmonike i ugrožavaju sigurnost opreme.
Nepravilan rad zaštite releja: Harmonične smetnje mogu dovesti do diferencijalne zaštite, zaštite od udaljenosti, itd., i uticati na stabilnost sistema.
ii. Princip rada visokonaponskih serijskih reaktora{1}}
Visokonaponski serijski reaktor potiskuje harmonike na sljedeće načine:
Promijenite karakteristiku impedancije sistema: kada je u seriji sa kondenzatorom, formira se grana LC filtera. Njegova impedansa se indukuje na određenoj harmonijskoj frekvenciji, sprečavajući struju harmonika da teče u kondenzatorsku banku.
Na primjer, za 5 harmonika (250Hz), grana kondenzatora je induktivna na 5 harmonika kada je otpor odabran na 6% kako bi se izbjegla rezonancija.
Uletna struja: Kada je kondenzator spojen na napajanje, induktivnost reaktora inhibira trenutnu udarnu struju, štiteći sklopni uređaj i sam kondenzator.
Filtriranje s podjelom frekvencije: podešavanjem stope reaktancije (npr. 4,5%, 6%, 12%), ključni harmonici kao što su tri i pet faza mogu se filtrirati. na primjer:
Stopa reaktancije 6%: Efikasno potiskivanje 5 harmonika uz sprečavanje pojačanja od 3 harmonika.
Stopa reaktancije 12%: Pogodno za tešku trofaznu harmonijsku kontaminaciju, kao što su trafostanice sa velikim jednofaznim nelinearnim opterećenjima.
III. Tipične primjene željezničkog tranzita
Uzmimo, na primjer, metro 110kV trafostanicu:
Pozadina sistema: Instalirane su dvije nove kondenzatorske banke od 2400kvar sa serijskim reaktorima (144kvar) sa stopom reaktivnosti od 6%.
Nakon otklanjanja grešaka, ukupna stopa izobličenja napona 10kV sabirnice dostigla je 4,33% (4% iznad granice), od čega je stopa izobličenja trećeg harmonika bila 3,77%% (3,2% iznad granice).
Analiza problema: Originalni odabir stope reaktancije nije u potpunosti uzeo u obzir harmonijsku pozadinu sistema, što je rezultiralo tri harmonijska pojačanja.
Proračuni pokazuju da je kapacitet kondenzatora blizu 5,1% kapaciteta kratkog spoja-sabirnice ispod reaktanse od 6% i da je lako pokrenuti paralelnu rezonanciju.
Optimizacijske mjere: stopa reaktancije prilagođena na 12% i harmonska impedancija ponovo izračunata:
Stopa pojačanja napona trećeg harmonika smanjena je na 0,50, što zadovoljava standard.
Ovo izbjegava rizik od rezonancije i ograničava nalet pobude.
IV. UVOD Tehnički parametri i principi odabira
Odabir omjera reaktancije:
3rd Harmonic Dominant: Odaberite omjer reaktancije od 12% kako biste omogućili granu kondenzatora da osjeti treći harmonik.
5. Harmonic Predominant: Odaberite omjer reaktancije od 6% kako biste uravnotežili efikasnost filtracije i cijenu.
Opšti scenariji: Omjer reaktancije od 4,5% može podnijeti supresiju harmonika magnitude 5 i više.
Nazivni napon i kapacitet:
Nazivni napon mora odgovarati nivou napona sistema (npr.. 10kV, 35kV).
Nazivni kapacitet se izračunava množenjem kapaciteta kapacitivnosti sa omjerom reaktancije (npr. . 144 kW=2, 400 kW x 6%).
Struktura i materijali: Zavojnice ojačane epoksidom- i jezgro od uvezenog silikonskog čelika osiguravaju nizak porast temperature i nisku buku.
Silikonska gumena guma za prigušivanje vibracija je pogodna za kompaktan prostor tranzitnog tranzita.
V. Rezultati implementacije i industrijske prakse
Efikasnost ublažavanja harmonika: Nakon prilagođavanja stope reaktancije, treća podstanica podzemne željeznice stope harmonijske distorzije je smanjena sa 3,77% na 2,8%, a ukupna stopa izobličenja je smanjena na 3,9%, dostigavši ​​standard GB/T 14549-1993.
Stopa kvara kondenzatora smanjena za 80%, produžavajući vijek trajanja opreme.
Trendovi u industriji: Dinamička kompenzacija u kombinaciji sa filterima aktivne snage (APF) rješava izazov sve složenijeg harmonijskog spektra.
Inteligentni sistem za praćenje može pratiti harmonijske promjene u realnom vremenu i optimizirati strategije prilagođavanja parametara reaktora.