Pemilihan Kadar Reaktans untuk Reaktor Siri dalam Bank Kapasitor

pengenalan

Reaktor siri (juga dikenali sebagaireaktor terputus) yang digunakan dengan bank pemuat kuasa telah terbukti secara meluas dalam sistem kuasa di seluruh dunia untuk menambah baik pampasan kuasa reaktif, mengurangkan kehilangan talian, mengehadkan arus masuk suis kapasitor, dan menyekat herotan harmonik.

 

Pemilihan kadar reaktans reaktor yang sesuai adalah kritikal kerana arus harmonik dipengaruhi oleh pelbagai faktor, termasuk sumber harmonik grid, galangan sistem dan parameter bank kapasitor. Kadar tindak balas yang tidak sesuai boleh menyebabkan resonans, beban kapasitor, terlalu panas atau kegagalan peralatan pramatang.

 

Artikel ini menerangkan prinsip di sebalik pemilihan kadar reaktans dan menyediakan panduan praktikal untuk aplikasi bank kapasitor.

 

1. Mengehadkan Arus Masuk Pensuisan Kapasitor

Arus masuk pensuisan kapasitor adalah salah satu punca tekanan yang paling biasa pada peranti pensuisan danbank kapasitor. Arus masuk yang berlebihan boleh merosakkan penyentuh, pemutus litar, kapasitor dan komponen sistem kuasa yang lain.

 

Dua jenis arus masuk lazimnya berlaku semasa penjanaan bank kapasitor:

Jenis 1: Pensuisan Bank Kapasitor Tunggal

Apabila bank kapasitor kendiri ditenagakan, arus masuk yang terhasil biasanya dalam keupayaan menahan yang dibenarkan bagi peralatan pensuisan standard. Dalam kebanyakan kes, tiada langkah pengehadan semasa tambahan-diperlukan.

 

Jenis 2: Kembali-ke-Penukaran Bank Kapasitor Belakang

Apabila bank kapasitor tambahan dihidupkan sementara satu atau lebih bank kapasitor sudah disambungkan ke sistem, arus masuk yang lebih tinggi boleh berlaku.

 

Pengalaman lapangan menunjukkan bahawa arus sementara ini mungkin sampai20 hingga 250 kali ganda arus undiandaripada bank kapasitor.

Arus masuk boleh dinyatakan sebagai:

 

di mana:

(Q_C)=Kuasa reaktif kapasitor

(X_L)=Reaktans induktif litar

 

Persamaan menunjukkan bahawa meningkatkan tindak balas induktif litar mengurangkan arus masuk. Oleh itu, memasang reaktor siri yang dipilih dengan betul berkesan mengehadkan lonjakan pensuisan dan melindungi kedua-dua kapasitor dan peralatan pensuisan.

 

2. Penindasan Harmonik dan Pemilihan Kadar Reaktans

Sistem kuasa moden mengandungi sejumlah besar beban tak linear, seperti:

• Pemacu Frekuensi Berubah (VFD)
• Penerus
• sistem UPS
• Relau arka
• Penukar tenaga boleh diperbaharui

 

Peranti ini menjana arus harmonik yang memesongkan bentuk gelombang voltan dan memberi kesan negatif kepada bank kapasitor.

 

Untuk meningkatkan kualiti kuasa dan melindungi kapasitor, reaktor siri biasanya dipasang sebagai reaktor penindasan harmonik.

 

Kesan Harmonik pada Bank Kapasitor

Bentuk gelombang bukan-sinusoidal terdiri daripada komponen frekuensi asas ditambah frekuensi harmonik yang merupakan gandaan integer bagi frekuensi asas.

 

Dalam sistem kuasa praktikal, susunan harmonik yang paling ketara ialah:

• harmonik ke-3
• harmonik ke-5
• harmonik ke-7
• harmonik ke-11
• harmonik ke-13

 

Antaranya, yangharmonik ke-5biasanya merupakan komponen yang dominan.

 

Pertimbangkan sistem yang mengandungi hanya voltan asas dan komponen voltan harmonik ke-5. Jika voltan harmonik ke-5 mencapai 26.45% daripada voltan terkadar:

• Voltan lampau kapasitor mencapai kira-kira 3.4%
• Arus lebih kapasitor mencapai kira-kira 65.6%
• Lebihan kuasa reaktif mencapai kira-kira 35%

 

Nilai ini jelas menunjukkan kesan teruk harmonik pada operasi bank kapasitor.

 

3. Analisis Resonans

Arus harmonik boleh dikira sebagai:

di mana:

• (E_n)=Voltan harmonik
• (X_B)=Galangan sistem
• (X_L)=Reaktans reaktor
• (X_C)=Reaktans kapasitor
• (n)=Tertib harmoni

 

Resonans berlaku apabila:

 

Keadaan resonans yang sepadan:

Untuk mengelakkan resonans dan menekan arus harmonik dengan berkesan, syarat berikut mesti dipenuhi:

 

Ini memastikan bahawa cawangan kapasitor mempamerkan ciri induktif pada frekuensi harmonik sasaran, dengan itu menghalang penguatan harmonik.

 

4. Menentukan Kadar Reaktans Reaktor

Dalam amalan kejuruteraan, faktor keselamatan 1.5 biasanya digunakan:

 

Untuk penindasan harmonik ke-5:

Kadar tindak balas (K) ditakrifkan sebagai:

di mana:

(K)=Kadar reaktans reaktor

(X_L)=Asas-reaktans reaktor frekuensi

(X_C)=Asas-reaktans pemuat frekuensi

 

Oleh itu, a6% kadar reaktansberkesan mengurangkan tebing kapasitor di bawah frekuensi harmonik ke-5, menyekat -tertib ke-5 dan harmonik yang lebih tinggi serta mengehadkan penukaran arus masuk kepada kira-kira lima kali ganda arus undian.

 

5. Panduan Pemilihan Kadar Reaktans Standard

0.1% – 1% Kadar Reaktans

Permohonan:

• Mengehadkan arus masuk sahaja
• Tiada keperluan penindasan harmonik

 

Penggunaan Biasa:

• Sistem kuasa bersih dengan kandungan harmonik yang sangat rendah
• Had semasa litar pintas-

 

4.5% – 6% Kadar Reaktans

Permohonan:

• Penindasan urutan ke-5-dan harmonik yang lebih tinggi

 

Penggunaan Biasa:

• Kemudahan industri
• Bangunan komersial
• Sistem pampasan kuasa reaktif am

 

Kadar reaktans yang paling biasa dipilih

12% – 13% Kadar Reaktans

Permohonan:

• Penindasan -tertib ketiga dan harmonik yang lebih tinggi

 

Penggunaan Biasa:

• Sistem dengan kandungan harmonik ke-3 yang ketara
• Projek mitigasi harmonik khas

 

Kekerapan Sistem Berkenaan

• Sistem kuasa 50 Hz
• Sistem kuasa 60 Hz

 

Kesimpulan

Reaktor siri ialah komponen penting bagi bank kapasitor moden, memberikan perlindungan yang berkesan terhadap pensuisan arus masuk, herotan harmonik dan masalah resonans sambil meningkatkan kualiti kuasa dan kecekapan tenaga secara keseluruhan.

 

Kadar reaktans hendaklah sentiasa dipilih mengikut keadaan tapak sebenar dan ukuran harmonik:

• 6% kadar reaktansbiasanya disyorkan untuk penindasan harmonik dan perlindungan bank kapasitor.
• 0.2%–1% reaktor teras-udarasesuai apabila objektif utama adalah untuk mengehadkan arus masuk suis dan, pada tahap yang lebih rendah, mengurangkan-arus litar pintas.
• 12%–13% kadar reaktansdisyorkan untuk aplikasi yang memerlukan penindasan harmonik tertib ketiga-yang ketara.

 

Pemilihan reaktor yang betul memastikan operasi yang boleh dipercayai, hayat perkhidmatan kapasitor yang dilanjutkan, prestasi pembetulan faktor kuasa yang lebih baik dan kualiti kuasa yang dipertingkatkan di seluruh sistem elektrik.