1.Innledning: kontekst og mening
1.1 Nåværende status for harmonisk forurensning i elektrisitetsnettet
Med den raske utviklingen av industriell automasjon og nye energiteknologier har forekomsten av ikke-lineære belastninger (f.eks. frekvensomformere, likerettere, lysbue, etc.) i kraftnett økt betydelig. Disse enhetene genererer betydelige harmoniske strømmer under drift, noe som forårsaker spenningsbølgeformforvrengning, spenningsfluktuasjoner, flimmer og trefase ubalanse. I følge statistikk utgjør harmonisk forurensning over 30 % av feilene på industriutstyr, noe som forårsaker direkte økonomiske tap på milliarder av yuan hvert år.
1.2 Kjerneposisjon for høyspenningsreaktorer i-serien
Høyspent seriereaktor er et nøkkelutstyr for å løse harmonisk forurensning og forbedre strømkvaliteten ved å bruke prinsippet om serieresonans for å undertrykke harmoniske serier. Bruken kan redusere den totale harmoniske forvrengningen betydelig, stabilisere spenningsamplituden, øke effektfaktoren og forlenge utstyrets levetid. Den er i samsvar med 519-2014 "Anbefalt praksis for harmonisk kontroll av strømsystem og Kinas GB/T 14549-1993" Power Quality-Harmonics.
2. Arbeidsprinsipp for høyspenningsseriereaktorer: Analyse av serieresonansundertrykkelsesteknologi
2.1 Grunnleggende teori om serieresonans
Når en induktor (L) og en kondensator (C) er i serie, er den totale impedansen gitt som følger:
Kilde: Principles of Circuit Analysis (Li Hansun)
2.2 Harmonisk undertrykkelsesmekanisme
Ved å designe reaktorparametere (som induktansverdi L) for å matche resonansfrekvensen fr til målharmoniske serien (for eksempel er resonansfrekvensen til den femte harmoniske 250 Hz), opprettes en lav-impedansbane for den femte harmoniske for å forhindre at den flyter inn i strømnettet. Målte data viser at etter reaktorinstallasjon, 5 harmonisk strøm, kan dempningshastigheten overstige 70%, THD kan reduseres fra 8% til mindre enn 3%.
Referanse: Studie om anvendelsen av seriereaktorer i harmonisk undertrykkelse (Thesis of Electrical Electronics Technology)
3. Type og utvalg av høyspenningsreaktorer i-serien: Matching av forskjellige nettløsninger
3.1 Sammenligning av strukturelle typer
TypeOil-Immersed ReactorDry-Type ReactorVarmeavledningsytelse
Utmerket (oljesirkulasjonskjøling)
Forskjell (avhengig av luftkonveksjon)
Kapasitetsområde
Stor (egnet for situasjoner med høy spenning og høy strøm)
Liten (for middels-og lav-spenningsscenarier)
Egnet miljø
Utendørs (eksplosjonssikker design kreves)
Innendørs (miljøkrevende scener)
Reparasjonskostnader
Høy (regelmessige oljeskift og testing av oljekvalitet er nødvendig)
Lite (vedlikeholds-gratis)
Referanse: Siemens og ABB Reactor Technical Manuals
3.2 Valg av nøkkelparameter
Reaktanshastighet (%): valgt i harmonisk rekkefølge. For eksempel krever undertrykkelse av fem harmoniske en 5 % reaktans og undertrykkelse av syv harmoniske krever 7 % reaktans.
Nominell strøm og temperaturøkning: må samsvare med belastningskapasiteten for å unngå overoppheting og feil. IEC 60076-6 setter en temperaturøkningsgrense på 100K (omgivelsestemperatur 40 grader) for reaktorer.
Kilde: IEC 60076-6 Power Transformers and Reactor
4. Kjernerolle til høyspenningsseriereaktorer i harmonisk undertrykkelse
4.1 Kasusstudie for harmonisk undertrykkelse for ikke-lineære belastninger
For eksempel, etter installasjonen av reaktoren, er det harmoniske spekteret produsert av frekvensomformere hovedsakelig 5 og 7 harmoniske:
Den femte harmoniske strømmen sank fra 120A til 35A med en dempningshastighet på 70,8 %.
Den 7. harmoniske strømmen sank fra 80A til 20A med en dempningsrate på 75 %%.
Kilde: Felttestrapport om harmonisk undertrykkelsesprosjekt av et stålverk
4.2 Effekter av reduksjon på total harmonisk forvrengning
Gjennom PSCAD/EMTDC-simulering var endringene i THD-verdier før og etter reaktorinstallasjon som følger:
Scene før installasjon Scene etter installasjon InstallationImprovement RateIndustrial Park Grid
7.8%
2.9%
62.8%
Nye energianlegg Nettforbindelse
6.5%
2.1%
67.7%
Kilde: PSCAD/EMTDC-simuleringer
V. Omfattende forbedring av kraftnettets kraftkvalitet med høyspenningsreaktorer i-serien
5.1 Spenningssvingninger og flimmerundertrykkelse
Reaktoren stabiliserer spenningsamplitude ved å absorbere reaktiv effekt. For eksempel, i et energieffektivt-renoveringsprosjekt i en industripark, etter installasjon av en reaktor:
spenningsfluktuasjonsområdet ble redusert fra ±8 % til ±3 %.
Samsvar med GB/T 12326-2008 Krav til strømkvalitet-spenningsfluktuasjoner og flimmer.
Kilde: Energirevisjonsrapport for en industripark.
5.2 Forbedring av kraftfaktor og forlengelse av utstyrets levetid
Reaktoren reduserer reaktivt effekttap og forbedrer linjeoverføringseffektiviteten. Målte data viser:
Effektfaktoren ble økt fra 0,75 til 0,95 og linjetapene ble redusert med 36 %;
Transformatorer, kabler og annet utstyr har redusert risiko for overoppheting og en gjennomsnittlig levetid på 5 til 8 år.
Kilde: rapporter et energisparende-oppussingsprosjekt for transformatorstasjoner.
6. Installasjon og vedlikehold av høyspenningsreaktorer i-serien: nøkkelen til å sikre langsiktig- og stabil drift
6.1 Installasjonssted og ledningsspesifikasjoner
Plasseringsvalg: Installert nær den ikke-lineære lastsiden, forkorter den harmoniske forplantningsbanen;
Koblingsmetode: Stjernetilkobling (Y) er egnet for tre-fase likevektsbelastning og deltaforbindelse (Δ) er egnet for undertrykkelse av tredje harmonisk.
Referanse: GB 50227-2017 designspesifikasjon for shuntkondensatorenheter
6.2 Rutinemessig inspeksjon og feilhåndtering
Inspeksjonspunkter: Temperaturøkningsovervåking (Mindre enn eller lik 100K), isolasjonsmotstandstesting (Mindre enn eller lik 100M), undersøkelse av støyanomali (Mindre enn eller lik 65dB);
Vanlige feil: Spolekortslutning (40 %), aldrende isolasjon (30 %), krever regelmessig forebyggende vedlikehold.
Kilde: TBEA Reactor Repair Guide
7. Konklusjoner og utsikter
7.1 Uerstattelighet
Høyspent tandemreaktor bruker prinsippet om serieresonans for å undertrykke harmoniske nøyaktig, som blir kjerneutstyret for å forbedre strømkvaliteten i strømnettet og sikre sikker drift av utstyret. Teknologien har høy modenhet og bemerkelsesverdig verdi for pengene. Det er mye brukt i industri, ny energi og jernbanetransport.
7.2 Fremtidige trender
Intelligent overvåking: Integrert IoT-teknologi for å realisere sanntids-datainnsamling og feilvarsling;
Nye materialapplikasjoner: utvikling av superledende-høytemperaturreaktorer for å redusere tap og øke kapasiteten.
Referanser:
519-2014 Anbefalt praksis for harmonisk kontroll av kraftsystemer
GB/T 14549-1993 Strømkvalitet-harmonikk
"Prinsipp for kretsanalyse" (Li Hansun)
Siemens og ABB Reactor Technical Manuals
Felttestrapport om harmonisk kontrollteknikk for et stålverk