หน้าที่และการจำแนกประเภทของเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์เรียกอีกอย่างว่าตัวเหนี่ยวนำ เมื่อตัวนำได้รับพลังงาน มันจะสร้างสนามแม่เหล็กภายในพื้นที่หนึ่งที่ตัวนำนั้นครอบครอง ดังนั้น ตัวนำไฟฟ้าที่พากระแสไฟ-ทั้งหมดจึงแสดงคุณสมบัติอุปนัยทั่วไป อย่างไรก็ตาม ตัวนำไฟฟ้าที่มีพลังงานเป็นเส้นตรงยาวมีความเหนี่ยวนำต่ำและสร้างสนามแม่เหล็กอ่อน ในทางปฏิบัติ เครื่องปฏิกรณ์ถูกสร้างขึ้นโดยการพันสายไฟเข้าไปในโซลินอยด์ หรือที่เรียกว่าเครื่องปฏิกรณ์แกนอากาศ- บางครั้งแกนเหล็กจะถูกสอดเข้าไปในโซลินอยด์เพื่อเพิ่มความเหนี่ยวนำ ทำให้เกิดเป็นเครื่องปฏิกรณ์แกนเหล็ก-

 

หน้าที่ของเครื่องปฏิกรณ์

1.ด้วยการขยายขีดความสามารถของโครงข่ายไฟฟ้า ความสามารถในการลัดวงจร-พิกัดของระบบจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ที่ด้านแรงดันไฟฟ้าต่ำ- 35kV ของสถานีย่อย 500kV ค่าประสิทธิผลสูงสุดของ-กระแสไฟฟ้าลัดวงจรแบบสมมาตรสามเฟส-จะเข้าใกล้ 50kA หากต้องการจำกัดกระแสลัดวงจร-ในสายส่งและป้องกันอุปกรณ์ไฟฟ้า จะต้องติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์ เครื่องปฏิกรณ์จะลดกระแสลัดวงจร-และรักษาแรงดันไฟฟ้าของระบบให้คงที่ในระหว่างการลัดวงจร

2.การติดตั้ง Damping Reactor (Series Reactor) ในวงจรตัวเก็บประจุจะระงับกระแสไฟเข้าเมื่อมีการจ่ายไฟให้กับวงจรตัวเก็บประจุ นอกจากนี้ยังสร้างวงจรฮาร์มอนิกร่วมกับธนาคารตัวเก็บประจุเพื่อกรองฮาร์โมนิคต่างๆ

⑴ ตัวอย่างเช่น ในวงจรตัวเก็บประจุของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ 35kV ที่สถานีย่อย 500kV เครื่องปฏิกรณ์แบบหน่วงจำเป็นต้องจำกัดกระแสพุ่งเข้าของสวิตช์ตัวเก็บประจุและระงับฮาร์โมนิกของระบบ ในการระงับฮาร์โมนิคที่ 3 จะใช้แรงดันไฟฟ้าพิกัด 35kV, ตัวเหนี่ยวนำพิกัด 26.2mH, กระแสไฟฟ้าพิกัด 350A แบบแห้ง-ประเภทอากาศ-แกนเดี่ยว-เครื่องปฏิกรณ์หน่วงกลางแจ้งเฟสเดียวถูกนำมาใช้ เพื่อสร้างวงจรฮาร์มอนิกเรโซแนนซ์ตัวที่ 3 (ตัวกรอง) พร้อมด้วยตัวเก็บประจุ 2.52Mvar

⑵ ในทำนองเดียวกัน เพื่อระงับฮาร์โมนิคที่ 5 ขึ้นไป เครื่องปฏิกรณ์หน่วงกลางแจ้งแบบเฟสเดียว 35kV, 9.2mH, 382A- จะสร้างวงจรเรโซแนนซ์สำหรับฮาร์โมนิคที่ 5 ขึ้นไปด้วยตัวเก็บประจุ 2.52Mvar โปรดทราบว่าการใช้งานและข้อกำหนดทางเทคนิคของเครื่องปฏิกรณ์แบบหน่วงนั้นระบุไว้ในมาตรฐานแห่งชาติ GB 10229-88 เครื่องปฏิกรณ์และมาตรฐานสากล IEC 289-88

 

บทบาทของเครื่องปฏิกรณ์ในอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยา

การพัฒนาระบบไฟฟ้าขนาด 500kV รางไฟฟ้า และฐานเหล็กและเหล็กกล้าขนาดใหญ่ จำเป็นต้องมีการติดตั้งตัวชดเชย Var แบบคงที่ (SVC) ในสถานีย่อยฮับหลัก

SVC ตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อการเปลี่ยนแปลงโหลด (เวลาตอบสนองโดยทั่วไป 0.02–0.04 วินาที) และให้การควบคุมกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟและแรงดันไฟฟ้าที่ราบรื่น โดยจะรักษาแรงดันไฟฟ้าของกริดให้คงที่ ชดเชยตัวประกอบกำลังรีแอกทีฟของระบบอย่างมีประสิทธิภาพ ลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า รักษาสมดุลของเฟสสาม- และการแกว่งแบบซิงโครนัสย่อยที่ชื้น-

SVC ที่ติดตั้งที่ฮับกริดยังช่วยลดแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวอีกด้วย ดังนั้นโครงข่ายไฟฟ้าหลักจึงจำเป็นต้องมีสถานีย่อยขนาดใหญ่และขนาดกลาง-ในการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์สำหรับการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟในพื้นที่และการปรับสมดุลเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานปลอดภัย

เครื่องปฏิกรณ์เป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยา เครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่งให้ปฏิกิริยาแบบเหนี่ยวนำเพื่อดูดซับพลังงานรีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟส่วนเกิน ซึ่งจำเป็นในระหว่างการส่งสัญญาณในระยะเริ่มต้นในระดับต่ำและโหลดแสงในช่วงดึก

ในกรณีเหล่านี้ การสูญเสียปฏิกิริยาของสายส่งจะต่ำ เนื่องจากผลกระทบของความจุ พลังงานรีแอกทีฟที่สร้างขึ้นจะมีมากกว่าพลังงานปฏิกิริยาที่ใช้ไป ส่งผลให้พลังงานรีแอกทีฟแบบคาปาซิทีฟส่วนเกินเหลืออยู่ เครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่งจะต้องดูดซับส่วนเกินนี้เพื่อรักษาสมดุลของปฏิกิริยาและระดับแรงดันไฟฟ้า มิฉะนั้น แรงดันไฟฟ้าเกินจะเป็นอันตรายต่อความปลอดภัยของระบบ

เพื่อลดจำนวนไทริสเตอร์และประหยัดการลงทุนของ SVC จึงมีแนวโน้มว่าจะเกิดประโยชน์สูงสุดตัวเก็บประจุแบบสวิตช์ไทริสเตอร์ (TSC)และความจุเครื่องปฏิกรณ์ควบคุมไทริสเตอร์ (TCR)

SVC บางแห่งกำจัดสาขา TSC และใช้ธนาคารตัวเก็บประจุแบบคงที่ (FC) แทน

เพื่อรักษาพลังงานรีแอกทีฟและการควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ราบรื่นและต่อเนื่อง ความจุเครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่งรวมทั้งหมดจะต้องเพิ่มขึ้น

ดังนั้นการใช้เครื่องปฏิกรณ์จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์แบบหน่วงที่ต่ออนุกรมกับวงจรตัวเก็บประจุยังให้การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ นอกเหนือจากการจำกัดกระแสพุ่งเข้าและฮาร์โมนิค

 

การใช้เครื่องปฏิกรณ์ในตัวแปลงความถี่

หน้าที่ของเครื่องปฏิกรณ์อินพุต

เครื่องปฏิกรณ์อินพุตจำกัดกระแสไฟกระชากจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายและการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเกิน แรงดันไฟฟ้าพุ่งอย่างราบรื่นในแหล่งจ่าย และแก้ไขข้อบกพร่องของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนสับเปลี่ยนในวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ โดยจะปกป้องตัวแปลงความถี่ ปรับปรุงตัวประกอบกำลัง บล็อกการรบกวนของกริด และลดมลภาวะฮาร์มอนิกจากยูนิตเรกติไฟเออร์

หน้าที่ของเครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุต

เครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุตส่วนใหญ่จะชดเชยความจุแบบกระจายในสายเคเบิลยาว (50–200 ม.) ลดกระแสฮาร์มอนิกเอาต์พุต เพิ่มอิมพีแดนซ์ความถี่สูงเอาต์พุต จำกัด dv/dt อย่างมีประสิทธิภาพ ลดกระแสรั่วไหลความถี่สูง ป้องกันคอนเวอร์เตอร์ และลดเสียงรบกวนของอุปกรณ์ ตัวเก็บประจุในการชดเชยพลังงานมีความเสี่ยงต่อแรงดันและกระแสฮาร์มอนิก ซึ่งทำให้เกิดความล้มเหลวและตัวประกอบกำลังลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการบำบัดฮาร์มอนิก

หน้าที่ของเครื่องปฏิกรณ์ DC

เครื่องปฏิกรณ์ DC เชื่อมต่อระหว่างวงจรเรียงกระแส DC และส่วนอินเวอร์เตอร์ของไดรฟ์ความถี่แปรผัน วัตถุประสงค์หลักคือการจำกัดการกระเพื่อมของ AC ที่ซ้อนทับกับกระแส DC, รักษากระแสของวงจรเรียงกระแสอย่างต่อเนื่อง, ลดการกระเพื่อมของกระแส, ทำให้การทำงานของอินเวอร์เตอร์มีความเสถียร และปรับปรุงตัวประกอบกำลังของตัวแปลง

 

ประเภทของเครื่องปฏิกรณ์

เครื่องปฏิกรณ์ปัด

เครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้สำหรับการทดสอบโหลดเต็มของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นต้นแบบของเครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่ง เนื่องจากแรงดึงดูดจากการสลับสนามแม่เหล็กระหว่างแกนที่ถูกแบ่งส่วน โดยทั่วไปแล้ว เครื่องปฏิกรณ์แบบแกนจะมีเสียงดังกว่าหม้อแปลงที่มีความจุเท่ากันประมาณ 10dB

เครื่องปฏิกรณ์แบบแบ่งส่งกระแสไฟฟ้ากระแสสลับและชดเชยปฏิกิริยารีแอกแตนซ์ของระบบ โดยปกติจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับไทริสเตอร์เพื่อควบคุมกระแสรีแอกแตนซ์อย่างต่อเนื่อง โดยจะลดแรงดันไฟฟ้าเกินของความถี่กำลังจากผลกระทบของความจุไฟฟ้าแบบเส้นยาวภายใต้สภาวะที่ไม่มีโหลดหรือโหลดเบา ปรับปรุงแรงดันไฟฟ้าและการกระจายพลังงานแบบรีแอกทีฟ ลดการสูญเสียของสาย ลดกระแสอาร์กทุติยภูมิ เร่งการสูญพันธุ์ของอาร์กทุติยภูมิ ปรับปรุงอัตราความสำเร็จในการปิดกลับอัตโนมัติ และใช้กันอย่างแพร่หลายในการส่งและจ่ายพลังงานระยะไกล

เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์

เครื่องปฏิกรณ์แบบอนุกรมส่งกระแสไฟฟ้ากระแสสลับและเชื่อมต่อแบบอนุกรมด้วยตัวเก็บประจุชดเชยเพื่อสร้างเสียงสะท้อนแบบอนุกรมสำหรับฮาร์โมนิคในสภาวะคงตัว (5, 7, 11, 13) โดยทั่วไปจะเป็นเครื่องปฏิกรณ์ 5–6% ที่มีความเหนี่ยวนำสูง

เครื่องปฏิกรณ์แบบซีรีส์เป็นอุปกรณ์สนับสนุนที่จำเป็นสำหรับการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาของระบบไฟฟ้า เมื่อรวมกับตัวเก็บประจุกำลัง จะระงับฮาร์โมนิกของกริดอย่างมีประสิทธิภาพ จำกัดกระแสกระแสพุ่งเข้าของสวิตช์และแรงดันไฟฟ้าเกินในการทำงาน ปรับปรุงรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้า เพิ่มตัวประกอบกำลัง และปรับปรุงการทำงานที่ปลอดภัยของตัวเก็บประจุและอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ได้อย่างมาก

เครื่องปฏิกรณ์แบบปรับจูน

เครื่องปฏิกรณ์ที่ได้รับการปรับแต่งนำกระแสไฟ AC และเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับตัวเก็บประจุเพื่อสร้างเสียงสะท้อนแบบอนุกรมสำหรับฮาร์มอนิกลำดับที่ n ที่ระบุ (ปกติคือ n=5,7,11,13,19) เพื่อดูดซับฮาร์มอนิกนั้น

เครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุต

เครื่องปฏิกรณ์เอาต์พุตจำกัดกระแสการชาร์จแบบคาปาซิทีฟในสายเคเบิลมอเตอร์ และจำกัดอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าของขดลวดมอเตอร์ให้อยู่ภายใน 540V/μs แนะนำให้ใช้เมื่อความยาวสายเคเบิลระหว่างคอนเวอร์เตอร์ 4–90kW และมอเตอร์เกิน 50 ม. นอกจากนี้ยังลดความชันของแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของคอนเวอร์เตอร์ และลดการรบกวนส่วนประกอบของอินเวอร์เตอร์ เช่น IGBT

คำแนะนำเกี่ยวกับเอาต์พุตเครื่องปฏิกรณ์: ในการเพิ่มระยะห่างระหว่างตัวแปลงถึงมอเตอร์ ให้ใช้สายเคเบิลที่หนาขึ้น มีฉนวนสูงกว่าอย่างเหมาะสม และควรใช้สายเคเบิลที่ไม่มีฉนวนหุ้ม

คุณสมบัติเครื่องปฏิกรณ์เอาท์พุต:

1.เหมาะสำหรับการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาและการควบคุมฮาร์มอนิก

2. ชดเชยความจุแบบกระจายสายยาวเป็นหลักและยับยั้งกระแสฮาร์มอนิกเอาต์พุต

3. ปกป้องตัวแปลงความถี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ปรับปรุงตัวประกอบกำลัง บล็อกการรบกวนของกริด และลดมลภาวะฮาร์มอนิกจากหน่วยเรียงกระแส

เครื่องปฏิกรณ์อินพุต

เครื่องปฏิกรณ์อินพุตจะจำกัดแรงดันไฟฟ้าตกฝั่งกริดระหว่างการเปลี่ยนคอนเวอร์เตอร์ ลดฮาร์โมนิก แยกกลุ่มคอนเวอร์เตอร์แบบขนาน และจำกัดกระแสไฟกระชากจากขั้นตอนแรงดันไฟฟ้าหรือการทำงานของระบบ เมื่ออัตราส่วนของความสามารถในการลัดวงจรของกริดต่อความจุของตัวแปลงเกิน 33:1 แรงดันไฟฟ้าตกสัมพัทธ์ของเครื่องปฏิกรณ์อินพุตคือ 2% สำหรับควอแดรนท์เดี่ยวและ 4% สำหรับการทำงานแบบสี่ควอแดรนท์

เครื่องปฏิกรณ์อินพุตได้รับอนุญาตเมื่อแรงดันไฟฟ้าลัดวงจรของกริดเกิน 6%. 12-หน่วยวงจรเรียงกระแสแบบพัลส์ จำเป็นต้องมีเครื่องปฏิกรณ์อินพุตฝั่งกริดอย่างน้อยหนึ่งเครื่องที่มีแรงดันตกคร่อมสัมพัทธ์ 2% เครื่องปฏิกรณ์อินพุตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม/โรงงาน ซึ่งติดตั้งระหว่างคอนเวอร์เตอร์/ตัวควบคุมความเร็วและแหล่งจ่ายไฟเพื่อลดแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟกระชาก และลดทอนฮาร์โมนิกสูงและบิดเบี้ยว

คุณสมบัติเครื่องปฏิกรณ์อินพุต:

1.เหมาะสำหรับการชดเชยพลังงานปฏิกิริยาและการควบคุมฮาร์มอนิก

2.จำกัดกระแสไฟกระชากจากความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าของกริดและการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าเกิน กรองฮาร์โมนิคเพื่อลดความผิดเพี้ยนของรูปคลื่น

3. ปรับแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในแหล่งจ่ายไฟให้เรียบ และแก้ไขข้อบกพร่องของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากการเปลี่ยนในวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส-

เครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส-โดยทั่วไปจะใช้ในสายจำหน่าย มักจะได้รับการติดตั้งแบบอนุกรมบนตัวป้อนกิ่งจากบัสบาร์เดียวกันเพื่อจำกัดกระแสลัดวงจรของตัวป้อน- และรักษาแรงดันไฟฟ้าของบัสบาร์ในระหว่างที่ตัวป้อนทำงานผิดปกติ

อาร์ค-คอยล์ป้องกัน

คอยล์ป้องกันอาร์ค-ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบกราวด์เรโซแนนซ์ 10kV–63kV เนื่องจากแนวโน้มการไร้น้ำมันในสถานีย่อย คอยล์ป้องกันอาร์ค-ส่วนใหญ่ที่ต่ำกว่า 35kV จึงเป็นประเภทแบบหล่อแห้ง

เครื่องปฏิกรณ์แบบหมาด ๆ

(โดยทั่วไปเรียกว่า Series Reactor) เชื่อมต่อแบบอนุกรมกับธนาคารตัวเก็บประจุหรือตัวเก็บประจุหนาแน่นเพื่อจำกัดกระแสกระแสไหลเข้าของตัวเก็บประจุ คล้ายกับเครื่องปฏิกรณ์จำกัดกระแส เครื่องปฏิกรณ์ตัวกรองจะสร้างตัวกรองเรโซแนนซ์ด้วยตัวเก็บประจุตัวกรอง โดยทั่วไปสำหรับการกรองฮาร์มอนิกลำดับที่ 3 ถึง 17 หรือการกรองความถี่สูงผ่านลำดับที่สูงกว่า แหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกประกอบด้วยสถานีแปลงการส่งกระแสตรง, SVC แบบควบคุมเฟส, วงจรเรียงกระแสขนาดกลาง/ใหญ่, รางไฟฟ้า และวงจรอิเล็กทรอนิกส์กำลังควบคุมไทริสเตอร์กำลังสูงทั้งหมด สิ่งเหล่านี้จะต้องถูกกรองเพื่อป้องกันมลพิษจากกริด เจ้าหน้าที่ไฟฟ้าระบุขีดจำกัดฮาร์มอนิก

เครื่องปฏิกรณ์ปรับให้เรียบ

ใช้ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรงหลังการแก้ไข วงจรเรียงกระแสมีตัวเลขพัลส์จำกัด ดังนั้นแรงดันไฟ DC เอาท์พุตจึงมีการกระเพื่อมที่มักเป็นอันตรายและต้องถูกปราบปรามโดยการปรับเครื่องปฏิกรณ์ให้เรียบ สถานีแปลงการส่งกระแสตรงทั้งหมดมีการติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์แบบปรับให้เรียบเพื่อให้ได้ DC ในอุดมคติโดยประมาณ นอกจากนี้ยังจำเป็นในไดรฟ์ไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้ไทริสเตอร์อีกด้วย เนื่องจากเป็นส่วนประกอบสำคัญในวงจรเรียงกระแส เครื่องปฏิกรณ์แบบปรับให้เรียบในแหล่งจ่ายไฟความถี่ปานกลางส่วนใหญ่:

1.จำกัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร (การนำไฟฟ้าพร้อมกันระหว่างการเปลี่ยนไทริสเตอร์ของอินเวอร์เตอร์เทียบเท่ากับการลัดวงจรโดยตรง ไม่มีเครื่องปฏิกรณ์ใดที่ทำให้เกิดการลัดวงจรโดยตรง)

2.ระงับส่วนประกอบความถี่กลางที่ส่งผลต่อโครงข่ายไฟฟ้าหลัก

3. ตัวกรอง (กระแสวงจรเรียงกระแสประกอบด้วย AC; AC ความถี่สูงมีปัญหาในการผ่านการเหนี่ยวนำขนาดใหญ่) เพื่อให้เอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสต่อเนื่อง กระแสไฟฟ้าไม่ต่อเนื่องทำให้เกิดช่วงเวลากระแสเป็นศูนย์ การหยุดบริดจ์อินเวอร์เตอร์และการเปิดบริดจ์วงจรเรียงกระแส

4.ดูดซับพลังงานปฏิกิริยาในวงจรอินเวอร์เตอร์แบบขนาน ต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์กักเก็บพลังงานในวงจรอินพุตของอินเวอร์เตอร์