Mis on seeriasüsteemide ja rööpsüsteemide vahed?

Mis on seeriasüsteemide ja rööpsüsteemide vahed?

Reaktor võimsussüsteemis on põhimõtteliselt induktiivsus—juhtmekeerukate, mille ümber on paigutatud magnetkeraan või õhukeraan—mis takistab voolu muutusi. Kuid reaktori asukoht ahelas määrab tema funktsiooni, suuruse ja kaitse nõuded täielikult. Seerias ja rööbiti ühendatud reaktorid põhinevad sama elektromagnetilisel põhimõttel, kuid täidavad vastandlikke ülesandeid võrgu stabiilsuse tagamisel.

Ühendusstruktuur: Põhilise erinevuse allikas

Sarjareaktor on ühendatud kaitstava seadmega järjest—tavaliselt kaitselülitiga, bussi sektsiooniga, kondensaatoripankaga või ülekannejoonega. Koormusvool voolab reaktori läbi pidevalt. Reaktori takistus piirab voolu tõusu kiirust häirekorral, vähendades tipptugevust, mille allpool asuv kaitselülitaja peab katkestama. See võimaldab kasutada väiksema katkestusvõimega kaitselülitajaid, mis vähendab jaamade kapitalikulusid. 6% takistusega sarjareaktor, mille nimivõimsus on 10 MVA ja nimipingus 11 kV, piirab eeldatavat häirevoolu teoreetiliselt 40 kA-st umbes 25 kA-ni.

Ühendatud shuntreaktor on paralleelselt – liinile või bussile ja maandusele või faaside vahel. Tavalistes tingimustes ei lähe reaktori kaudu üldse koormusvool. Selle asemel tarbib shuntreaktor süsteemist reaktiivset võimsust, kompenseerides pika kaugusega ülekannejoonte ja maas asuvate kaablite tekitatavat mahtuvuslikku reaktiivset võimsust väikese koormuse korral. Shuntkompensatsiooni puudumisel võib 500 kV liini saamispunktis väikese koormuse korral pinge tõusta 1,15 suhtes ühikule või kõrgemale – ületades ühendatud transformaatorite ja lülitusseadmete isolaatorkoordineerimise piirid.

Südamiku konstruktsioon ja küllastumiskäitumine

Sarjareaktorid ei tohi saturatsiooni all olla vigade voolutingimustes, sest saturatsioonil kaotab reaktor oma voolu piirava funktsiooni just siis, kui seda funktsiooni kõige rohkem vajatakse. Õhutuumaga sarjareaktorid välistavad saturatsiooni riski täielikult, sest õhu magnetiseeruvuse (B-H) kuva on täiesti lineaarne olenemata voolu suurusest. Kompromiss on füüsiline maht – 11 kV juures 6% takistusega õhutuumaga reaktor võtab umbes kolm korda rohkem ruumi kui vastav rauatuumaga konstruktsioon.

Rauatuumaga sarjareaktorid õhulõhega tuumaga pakuvad kõrgemat induktiivsust ühiku mahtu kohta, kuid nõuavad õhulõhe täpset projekteerimist, et säilitada lineaarsus kuni nimetatud vigade vooluni. Lõhe on ehitatud mittemagnetilisest materjalist – tavaliselt epoksiimpregneeritud klaaskiust – ja selle paksus arvutatakse nii, et maksimaalne tippmagnetvoolutihedus jääks alla 1,6 tesla maksimaalse asümmeetrilise vigade voolu korral, mis võib olla kuni 2,5 korda suurem kui sümmeetriline RMS-vigade vool.

Shuntreaktorid kasutavad tavaliselt lõhendatud raudserdaga konstruktsiooni, kuna nad töötavad pidevalt nimipingel ja lineaarsusnõue ei ole nii range. Lõhe stabiilisustab induktiivsust pingemuutuste suhtes ning takistab ülekoormuse ajal südamiku küllastumist, mida shuntreaktorid on paigaldatud vähendama.

Kaitse nõuetest

Sarjareaktorite puhul on vajalik erinevuskaitse sisemiste keerutus-keerutus-vigu tuvastamiseks – keerutuste lühike ring, mis läheb mööda mõnda keerutust, muudab reaktori takistust murdosas protsendist, mida ülevoogureleed ei suuda tuvastada. Erinevussüsteem võrdleb voolu mõlemas reaktori terminalis; iga seadistust ületav erinevus käivitab vastava lüliti.

Ülepingekaitse on vajalik ülekande süsteemides kasutatavatele shuntreaktoritele ja shuntkompenseeritud liinidel ühekordse faasiga korduslüliti jaoks kasutatakse sageli neutraalreaktorit. Buchholzi releed tuvastavad sisemise gaasi kogunemist isoleerumise lagunemisest – see on standardne esimene kaitsejoon õlisümbolites shuntreaktorite puhul. Jaotuspingetel kasutatavad kuivad shuntreaktorid toetuvad soojusülekoormuskaitsele, mille põhjal simuleeritakse keermestuse temperatuuri mõõdetud voolu põhjal.

Rakenduse valiku kriteeriumid

Sarjareaktori valik tähendab nimivoolu (pideva koormusvoolu), protsentuaalse takistuse (vigade voolu piirangu eesmärgi) ja lühiaegse soojusliku voolu klassi (tavaliselt 1 sekund või 3 sekundit piiratud vigade vooluga) määramist. Reaktor peab vastu nii soojuslikele kui ka mehaanilistele jõududele lähedasest vigadest ilma deformatsioonita.

Shuntreaktori valik tähendab nimipingutuse, reaktiivvõimsuse nimiväärtuse MVAr'is ja ühendustüübi määramist – võrgurakendustes tähtühendus (wye) maandatud nullpunktiga või suurte võimsustransformaatorite kolmandatele mähistele kompensatsiooniks deltaühendus. MVAr-nimiväärtus arvutatakse liini mahtuvusliku laadimisvoolu põhjal soovitud kompensatsioonitasemel, tavaliselt 60–80% pidevalt ühendatud reaktoritel ja 100% lülitatavatel üksustel.

Näide: tuuleparkide ühendamiseks on vajalikud mõlemad reaktoritüübid

150 MW suurune tuulepark kaugpiirkonnas, mis oli ühendatud võrguga 45 kilomeetri pikkuse 220 kV õhuliiniga, silmitses kahe samaaegse probleemiga: ühenduspunktis oli rikkevool liiga kõrge ja ületas tuulegeneraatori tõstutransformaatori lühisevoolu nimiväärtused ning väikese tuule ja väikese koormuse tingimustel tõusis pinge üle 1,10 suhteväärtuse, kuna liini mahtuvuslik laadimisvool põhjustas pingetõusu. Insenerimeeskond määras kogumisjaamasse seeriatakistit, et piirata rikkevoolu, ning ühise ühenduspunkti külge 20 MVAr-i suuruse paralleeltakisti, et neelata mahtuvuslikku reaktiivset võimsust. Ühtse elektriseadmete tootja poolt tarnitud kombinatsioon takistitest lahendas mõlemad piirangud ühes projektitsükli sees.

Tavaliselt esinevad küsimused

Kas takisti saab täita nii seeriatäiendavat kui ka paralleeltäiendavat funktsiooni?

Ei. Füüsiline disain, isoleerimiskoordineerimine ja kaitse nõuded on põhimõtteliselt erinevad. Üksik reaktor, mis on ühendatud ühel või teisel viisil, täidab ainult ühte funktsiooni. Paigaldustes, kus on vajalikud mõlemad funktsioonid, on vaja kahte eraldi reaktoriühikut.

Mis juhtub, kui jada reaktor satube vea ajal?

Reaktor kaotab oma voolu piirava takistuse, mis võimaldab veavoolul tõusta eeldatud tasemeni. Allapoole paigaldatud automaatlülitite suuruse määrab reaktori oletatav voolupiiramine, mistõttu võib see vea katkestamisel ebaõnnestuda. Seetõttu on jada reaktorite peamiseks disainipiiranguks satumise ennetamine.

Kuidas lülitatakse rööp reaktor sisse ja välja?

Ülekanne-taseme rööpreaktorid lülitatakse sisse ja välja eraldi kaitselülitite või kaitselülitusseadmete kaudu. Lülitusülekäigu taastumispinge on tugev, kuna reaktori induktiivne vool järgneb pingele ligikaudu 90 kraadi võrra, mistõttu on voolu katkestamine loomulike nullpunktidena keeruline. Sünhroonlülitusjuhtimissüsteemid vähendavad seda koormust.

Millist hooldust reaktorid vajavad?

Kuivatüüpi õhutuumaga reaktorid nõuavad vähet hooldust – aastas üks visuaalne kontroll pinnatrackingu või saastumise suhtes ning termograafiline skaneerimine ühenduspunktides. Õhiga täidetud reaktorid nõuavad aastas lahustunud gaaside analüüsi ja iga 2–3 aasta tagant õhidi elektrilise vastupära testi, sarnaselt võimsustransformaatoritele.

Kuidas määratakse reaktori takistus?

Süsteemi baastakistuse protsentides nimipingel ja MVA-s. 6% reaktor 10 MVA ja 11 kV baasil teeb umbes 0,73 oomi reaktiivtakistust. Kõrgemad protsendiväärtused tagavad suurema häirevoolu piiramise, kuid suurendavad ka püsivoolu pingelangust.

Kust saab mõlemat reaktoritüüpi ühest ja samast tarnijast?

Täielike alajaamapakettide (alates transformaatoritest kuni lülitusseadmeteni ja kompenseerimisseadmeteni) tarnijad, näiteks Liaoning Sinotech Group, pakuvad nii seerias- kui ka rööbassuunas ühendatud reaktoreid ühest insenerimeeskonnast – see lihtsustab spetsifikatsioonide koordineerimist ja pärastmüügitoetust.