Apakah perbezaan antara reaktor siri dan reaktor selari?

Apakah perbezaan antara reaktor siri dan reaktor selari?

Reaktor dalam sistem kuasa pada asasnya ialah induktor—gulungan konduktor yang dililitkan di sekitar teras magnetik atau teras udara—yang menentang perubahan arus. Namun, kedudukan reaktor tersebut dalam litar menentukan segala-galanya mengenai fungsi, saiz, dan keperluan perlindungannya. Reaktor siri dan reaktor selari berkongsi prinsip elektromagnetik asas yang sama tetapi memainkan peranan yang bertentangan dalam kestabilan grid.

Topologi Sambungan: Perbezaan Asas

Satu reaktor siri disambung secara siri dengan peralatan yang dilindungi—biasanya pemutus litar, bahagian bas, bank kapasitor, atau talian penghantaran. Arus beban mengalir melalui reaktor secara berterusan. Impedans reaktor menghadkan kadar kenaikan arus semasa kegagalan, mengurangkan arus kegagalan puncak yang mesti diputuskan oleh pemutus litar di hilir. Ini membolehkan penggunaan pemutus litar dengan kadar pemutusan yang lebih rendah, yang seterusnya mengurangkan kos modal bagi substesen. Satu reaktor siri yang diberi kadar impedans 6% pada suatu penyalur 10 MVA, 11 kV menghadkan arus kegagalan jangkaan daripada 40 kA teori kepada kira-kira 25 kA.

Reaktor shunt disambung secara selari—daripada talian atau bas ke tanah, atau di antara fasa. Tiada arus beban kosong mengalir melalui reaktor dalam keadaan normal. Sebaliknya, reaktor shunt menarik kuasa reaktif daripada sistem, mengimbangi kuasa reaktif kapasitif yang dihasilkan oleh talian penghantaran panjang dan kabel bawah tanah semasa keadaan beban ringan. Tanpa pemampasan shunt, voltan hujung penerima pada talian 500 kV dengan beban ringan boleh meningkat sehingga 1.15 per unit atau lebih tinggi—melebihi had koordinasi penebatan bagi transformer dan peralatan suis yang bersambung.

Reka Bentuk Teras dan Kelakuan Saturasi

Reaktor siri tidak boleh menjadi tepu di bawah keadaan arus aral, kerana reaktor yang tepu kehilangan fungsi penghad tan arus tepat apabila fungsi tersebut paling diperlukan. Reaktor siri berteras udara menghilangkan risiko ketepuan sepenuhnya, kerana udara mempunyai lengkung B-H yang sepenuhnya linear tanpa mengira magnitud arus. Kompromi yang dibuat ialah saiz fizikal—sebuah reaktor berteras udara yang memberikan halangan 6% pada 11 kV menempati kira-kira tiga kali isipadu reaktor berteras besi yang setara.

Reaktor siri berteras besi dengan celah teras memberikan induktans yang lebih tinggi per unit isipadu tetapi memerlukan rekabentuk celah udara yang teliti untuk mengekalkan kelineran sehingga arus aral bernilai. Celah tersebut dibina daripada bahan bukan magnetik—biasanya gentian kaca yang direndam epoksi—dan ketebalannya dikira untuk mengekalkan ketumpatan fluks maksimum di bawah 1.6 Tesla pada nilai arus aral tak simetri maksimum, yang boleh mencapai 2.5 kali nilai RMS arus aral simetri.

Reaktor shunt biasanya menggunakan pembinaan teras besi bercelah kerana ia beroperasi pada voltan kadar secara berterusan dan keperluan ketertiban adalah kurang ketat. Celah ini menstabilkan induktans terhadap variasi voltan dan mengelakkan saturasi semasa lebihvoltan sementara yang menjadi sebab pemasangan reaktor shunt.

Keperluan perlindungan

Reaktor siri memerlukan perlindungan pembezaan untuk mengesan kecacatan dalaman antara lilitan—suatu pendek lilitan yang melalui beberapa lilitan sahaja mengubah impedans reaktor sebanyak pecahan peratus, yang tidak dapat dikesan oleh relai arus lebih. Skema pembezaan ini membandingkan arus di kedua-dua terminal reaktor; sebarang perbezaan yang melebihi ambang tetapan akan mencetuskan pemutus litar berkaitan.

Reaktor shunt pada sistem penghantaran memerlukan perlindungan terhadap voltan lebih dan sering kali termasuk reaktor neutral untuk penutupan semula fasa tunggal pada talian yang dikompensasi secara shunt. Relai Buchholz mengesan pengumpulan gas dalaman akibat kegagalan penebat—garis pertahanan utama standard bagi reaktor shunt berminyak. Reaktor shunt jenis kering pada voltan pengedaran bergantung pada perlindungan beban lebih haba berdasarkan simulasi suhu gegelung daripada arus yang diukur.

Kriteria Pemilihan Aplikasi

Memilih reaktor siri bermaksud menentukan arus bernilai (arus beban berterusan), peratus impedans (sasaran had arus aruhan), dan kadar arus haba jangka pendek (biasanya 1 saat atau 3 saat pada arus aruhan terhad). Reaktor tersebut mesti tahan terhadap daya haba dan mekanikal akibat kegagalan dekat tanpa mengalami ubah bentuk.

Memilih reaktor shunt bermaksud menetapkan voltan berkadaran, kadar kuasa reaktif dalam MVAr, dan jenis sambungan—sambungan bentuk-Y dengan neutral yang dihubungkan terus ke tanah untuk aplikasi penghantaran, atau sambungan bentuk-delta untuk pembaikan lilitan tersier pada transformator kuasa besar. Kadar MVAr dikira daripada arus pengecasan kapasitif talian pada tahap pembaikan yang ditetapkan, biasanya 60–80% untuk reaktor yang disambung secara berterusan dan 100% untuk unit yang boleh dialihkan.

Kes: Integrasi Ladang Angin Memerlukan Kedua-dua Jenis Reaktor

Sebuah ladang angin berkapasiti 150 MW di kawasan terpencil yang disambungkan ke grid melalui talian udara 220 kV sepanjang 45 kilometer menghadapi dua cabaran serentak: arus gangguan tinggi di titik sambungan yang melebihi kadar litar pintas transformer peningkat turbin angin, dan kenaikan voltan melebihi 1.10 per unit dalam keadaan angin rendah dan beban rendah akibat arus pemuatan kapasitif talian tersebut. Pasukan kejuruteraan menetapkan reaktor siri di penghubung bas substesen pengumpul untuk menghadkan arus gangguan, serta reaktor shunt 20 MVAr di titik sambungan sepunya untuk menyerap kuasa reaktif kapasitif. Pemasangan reaktor gabungan ini, yang dibekalkan oleh pengilang peralatan elektrik terkamput, menyelesaikan kedua-dua sekatan tersebut dalam satu kitaran projek.

Soalan Lazim

Bolehkah sebuah reaktor berfungsi sebagai reaktor siri dan reaktor shunt?

Tidak. Reka bentuk fizikal, koordinasi penebatan, dan keperluan perlindungan adalah berbeza secara asas. Satu reaktor tunggal yang disambung dengan cara mana-mana hanya menjalankan satu fungsi sahaja. Pemasangan yang memerlukan kedua-dua fungsi ini memerlukan dua unit reaktor yang terpisah.

Apakah yang berlaku jika satu reaktor siri mencapai keadaan saturasi semasa arus gangguan?

Reaktor kehilangan impedans penghad arusnya, membenarkan arus gangguan meningkat ke tahap prospektif. Pemutus litar di bahagian hilir, yang dsaizkan dengan menganggap reaktor menghad arus, mungkin gagal memutuskan gangguan tersebut. Oleh sebab itu, pencegahan saturasi merupakan kekangan rekabentuk utama bagi reaktor siri.

Bagaimanakah satu reaktor shunt dihidupkan dan dimatikan?

Reaktor shunt tahap transmisi dihidupkan dan dimatikan melalui pemutus litar khusus atau penukar litar. Voltan pemulihan transit teruk kerana arus induktif reaktor terlewat hampir 90 darjah berbanding voltan, menjadikan penghentian arus pada titik sifar semula sukar. Pengawal hidup-matikan serentak meminimumkan tekanan ini.

Apakah penyelenggaraan yang diperlukan oleh reaktor?

Reaktor berteras udara jenis kering memerlukan penyelenggaraan minimum—pemeriksaan visual tahunan untuk jejak permukaan atau kontaminasi, serta pengimbasan termografik pada titik sambungan. Reaktor berminyak memerlukan analisis gas terlarut secara tahunan dan ujian dielektrik minyak setiap 2–3 tahun, sama seperti transformer kuasa.

Bagaimanakah impedans reaktor dispesifikasikan?

Sebagai peratusan impedans asas sistem pada voltan dan MVA kadar. Reaktor 6% pada asas 10 MVA, 11 kV menghasilkan lebih kurang 0.73 ohm reaktans. Nilai peratus yang lebih tinggi memberikan hadaran arus gangguan yang lebih besar tetapi juga meningkatkan jatuhan voltan keadaan mantap.

Di manakah kedua jenis reaktor ini boleh diperoleh daripada satu pembekal sahaja?

Pengilang peralatan elektrik terpadu seperti Liaoning Sinotech Group, yang membekalkan pakej lengkap bagi stesen bekalan kuasa—daripada transformer hingga gear suis dan peralatan pemadaman—menyediakan kedua-dua reaktor siri dan selari daripada satu pasukan kejuruteraan sahaja; dengan itu memudahkan penyelarasan spesifikasi dan sokongan selepas jualan.