Πώς μπορούν οι αντιδραστήρες σειράς{0}}υψηλής τάσης να λύσουν το πρόβλημα της αρμονικής ρύπανσης στα συστήματα τροφοδοσίας σιδηροδρομικής μεταφοράς;

Στα συστήματα τροφοδοσίας σιδηροδρομικής διαμετακόμισης, οι συστοιχίες αντιδραστήρων και πυκνωτών σειράς υψηλής τάσης σχηματίζουν μια σειρά φίλτρων για την αποτελεσματική επίλυση του προβλήματος της αρμονικής ρύπανσης. Ο βασικός μηχανισμός και τα στοιχεία υλοποίησης είναι τα εξής:
I. Πηγές και κίνδυνοι αρμονικής ρύπανσης
Οι αρμονικές στα συστήματα τροφοδοσίας σιδηροδρομικής μεταφοράς προέρχονται κυρίως από μονάδες ανορθωτή (όπως ο ανορθωτής 24-παλμών σε υποσταθμούς έλξης). Αν και η τεχνική πολλαπλών-παλμών μπορεί να μειώσει τη χαμηλή αρμονική, στην πράξη θα εξακολουθούν να υπάρχουν 5, 7 και 11 χαρακτηριστικές αρμονικές, καθώς και μη χαρακτηριστικές αρμονικές που προκαλούνται από την ασυμμετρία του ηλεκτρικού δικτύου. Οι αρμονικές μπορούν να προκαλέσουν:
Υπερθέρμανση και ζημιά πυκνωτή: το αρμονικό ρεύμα αυξάνει τις απώλειες του πυκνωτή και επιταχύνει τη γήρανση της μόνωσης.
Αρμονική ενίσχυση και συντονισμός: Οι πυκνωτές και η επαγωγική αντίδραση πλέγματος μπορεί να σχηματίσουν κυκλώματα συντονισμού που ενισχύουν συγκεκριμένες αρμονικές και απειλούν την ασφάλεια του εξοπλισμού.
Δυσλειτουργία προστασίας ρελέ: Οι αρμονικές παρεμβολές μπορεί να οδηγήσουν σε διαφορική προστασία, προστασία απόστασης κ.λπ., και να επηρεάσουν τη σταθερότητα του συστήματος.
ii. Αρχή λειτουργίας των αντιδραστήρων σειράς υψηλής τάσης-
Ο αντιδραστήρας σειράς υψηλής τάσης καταστέλλει τις αρμονικές με τους ακόλουθους τρόπους:
Αλλάξτε το χαρακτηριστικό σύνθετης αντίστασης του συστήματος: όταν βρίσκεται σε σειρά με έναν πυκνωτή, σχηματίζεται ο κλάδος φίλτρου LC. Η σύνθετη αντίστασή του επάγεται σε μια συγκεκριμένη αρμονική συχνότητα, εμποδίζοντας το αρμονικό ρεύμα να ρέει στη συστοιχία πυκνωτών.
Για παράδειγμα, για 5 αρμονικές (250 Hz), ο κλάδος του πυκνωτή είναι επαγωγικός σε 5 αρμονικές όταν η ειδική αντίσταση επιλέγεται στο 6% για να αποφευχθεί ο συντονισμός.
Ρεύμα εισόδου: Όταν ο πυκνωτής είναι συνδεδεμένος σε τροφοδοτικό, η αυτεπαγωγή του αντιδραστήρα αναστέλλει το στιγμιαίο ρεύμα εισόδου, προστατεύοντας τη συσκευή μεταγωγής και τον ίδιο τον πυκνωτή.
Φιλτράρισμα διαίρεσης συχνότητας: προσαρμόζοντας τον ρυθμό αντίδρασης (π.χ. 4,5%, 6%, 12%), μπορούν να φιλτραριστούν βασικές αρμονικές όπως τρεις και πέντε φάσεις. Για παράδειγμα:
Ρυθμός αντίδρασης 6%: Αποτελεσματική καταστολή 5 αρμονικών ενώ αποτρέπεται η ενίσχυση 3 αρμονικών.
Ποσοστό αντίδρασης 12%: Κατάλληλο για σοβαρή τριφασική αρμονική μόλυνση, όπως υποσταθμοί με μεγάλα μονοφασικά-μη γραμμικά φορτία.
III. Τυπικές εφαρμογές σιδηροδρομικής διαμετακόμισης
Πάρτε, για παράδειγμα, έναν υποσταθμό μετρό 110 kV:
Ιστορικό συστήματος: Έχουν εγκατασταθεί δύο νέες συστοιχίες πυκνωτών 2400 kvar με αντιδραστήρες σειράς (144 kvar) με ποσοστό αντιδραστικότητας 6%.
Μετά την αποσφαλμάτωση, ο συνολικός ρυθμός παραμόρφωσης τάσης του ζυγού 10kV έφτασε το 4,33% (4% πάνω από το όριο), εκ των οποίων ο τρίτος ρυθμός παραμόρφωσης αρμονικής ήταν 3,77%% (3,2% πάνω από το όριο).
Ανάλυση προβλήματος: Η αρχική επιλογή του ρυθμού αντίδρασης δεν έλαβε πλήρως υπόψη το αρμονικό υπόβαθρο του συστήματος, με αποτέλεσμα τρεις αρμονικές ενισχύσεις.
Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι κοντά στο 5,1% της χωρητικότητας βραχυκυκλώματος του ζυγού-με αντίσταση 6% και είναι εύκολο να ενεργοποιηθεί παράλληλος συντονισμός.
Μέτρα βελτιστοποίησης: ο ρυθμός αντίδρασης προσαρμόστηκε στο 12% και η αρμονική αντίσταση υπολογίστηκε εκ νέου:
Ο τρίτος ρυθμός ενίσχυσης αρμονικής τάσης μειώνεται στο 0,50, ο οποίος πληροί το πρότυπο.
Αυτό αποφεύγει τον κίνδυνο συντονισμού και περιορίζει την έξαρση διέγερσης.
IV. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τεχνικές Παράμετροι και Αρχές Επιλογής
Επιλογή αναλογίας αντίδρασης:
3η Αρμονική Επικρατούσα: Επιλέξτε μια αναλογία αντίδρασης 12% για να επιτρέψετε στον κλάδο του πυκνωτή να ανιχνεύσει την τρίτη αρμονική.
5η Αρμονική Κυρίαρχη: Επιλέξτε μια αναλογία αντίδρασης 6% για να εξισορροπήσετε την αποτελεσματικότητα του φιλτραρίσματος και το κόστος.
Γενικά σενάρια: Ένας λόγος αντίδρασης 4,5% μπορεί να χειριστεί αρμονική καταστολή μεγέθους 5 και άνω.
Ονομαστική τάση και χωρητικότητα:
Η ονομαστική τάση πρέπει να ταιριάζει με το επίπεδο τάσης του συστήματος (π.χ.. 10kV, 35kV).
Η ονομαστική χωρητικότητα υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας την χωρητικότητα με το λόγο της αντίδρασης (π.χ.. 144 kW=2,400 kW x 6%).
Δομή και υλικά: Τα ενισχυμένα με εποξειδικά πηνία-και ο εισαγόμενος πυρήνας από χάλυβα πυριτίου εξασφαλίζουν χαμηλή άνοδο θερμοκρασίας και χαμηλό θόρυβο.
Το ελαστικό απόσβεσης κραδασμών από καουτσούκ σιλικόνης είναι κατάλληλο για συμπαγή χώρο σιδηροδρομικής μεταφοράς.
V. Αποτελέσματα εφαρμογής και πρακτικές του κλάδου
Αρμονική Αποτελεσματικότητα Μετριασμού: Μετά την προσαρμογή του ρυθμού αντίδρασης, ο τρίτος υποσταθμός του μετρό με ρυθμό αρμονικής παραμόρφωσης μειώθηκε από 3,77% σε 2,8% και ο συνολικός ρυθμός παραμόρφωσης μειώθηκε στο 3,9%, φτάνοντας το πρότυπο GB/T 14549-1993.
Το ποσοστό αστοχίας του πυκνωτή μειώθηκε κατά 80%, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού.
Τάσεις του κλάδου: Η δυναμική αντιστάθμιση σε συνδυασμό με τα ενεργά φίλτρα ισχύος (APF) λύνει την πρόκληση του όλο και πιο περίπλοκου αρμονικού φάσματος.
Το έξυπνο σύστημα παρακολούθησης μπορεί να παρακολουθεί την αρμονική αλλαγή σε πραγματικό χρόνο και να βελτιστοποιεί τις στρατηγικές προσαρμογής παραμέτρων του αντιδραστήρα.