Фильтровые реакторы

Сухие фильтровые реакторы производятся ООО «КПМ» на основе технологии, хорошо себя зарекомендовавшей при производстве токоограничивающих реакторов.

НАЗНАЧЕНИЕ

Необходимость обеспечения баланса реактивной мощности и напряжения на шинах подстанций потребителей привела к широкому использованию конденсаторных батарей. Сопротивление таких батарей обратно пропорционально частоте напряжения.

При любых переходных процессах в электрической сети возникают свободные составляющие, которые представляют собой реакцию элементов энергосистемы на изменения. Свободные составляющие, в отличие от вынужденных, могут иметь любую частоту колебаний или быть апериодическими. Вынужденные колебания это колебания с частотой сети в России 50 Гц.

энергия Во время переходного процесса в цепях с конденсаторными батареями происходит изменение состава частот перераспределяется в область колебаний высоких частот, где сопротивление конденсаторных батарей ниже, чем для колебаний промышленной частоты. Это опасно для электрической сети, поскольку возникает возможность протекания сверхтоков. Которые могут вести к перегреву и выходу из строя конденсаторов и других элементов сети.

При анализе реальной формы кривой токов и напряжений обычным методом является аналитическое разложение сигнала сложной формы в ряд Фурье. В котором искажения представляются в виде синусоидальных сигналов с частотами, кратными промышленной частоте (50 Гц, 100 Гц, 150 Гц и т.д.) так называемых высших гармоник. Поэтому часто используется выражение "высшие гармоники", хотя общем случае речь идёт об искажении формы кривой токов и напряжений в переходных режимах.

Другими источниками высших гармоник традиционно являются фидеры контактной сети железных дорог, метрополитена и городского транспорта. Это связано с режимом работы, который, как правило, предполагает рекуперацию энергии в сеть при торможении электрофицированного транспорта.

Источником высших гармоник могут служить и самые обычные устройства электрической сети трансформаторы и реакторы с ферромагнитным сердечником, электрические двигатели и генераторы. При их перегрузке (перевозбуждении), их вольт-амперная характеристика становится выраженно нелинейной, что приводит к появлению 5-й, 7-й и более высоких гармоник.

Современные электрические системы характеризуются большим процентом нелинейной нагрузки электрических аппаратов и машин, имеющих нелинейные вольт-амперные характеристики. К таковым, например, относятся устройства на базе силовой электроники (тиристоров, IGBT-транзисторов и др.) — выпрямительные аппараты, устройства плавного пуска, частотно-регулируемые привода, импульсные блоки питания и т.д. Их применение обусловлено требованиями к современным электрическим устройствам - их повышенной управляемости, снижению энергопотребления. Применение силовой электроники ведёт к возмущениям в электрической сети. В сети переменного тока возникают бестоковые паузы, крутые фронты ("скачки") электрических величин. Всё это может потребовать использования фильтровых реакторов.

Фильтровые реакторы требуются и при подключении в сеть малораспространённых в Российской Федерации устройств: вставок и линий постоянного тока высокого напряжения (HVDC) и устройств типа SVC/STATCOM статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности.

Появление высших гармоник в сети во многих случаях неизбежно. Но их наличие в сети является деструктивным и нежелательным:

Все электрические машины и аппараты рассчитаны на использование переменного электрического тока промышленной частоты.

Высшие гармонические составляющие как минимум не могут быть использованы ими в полезных целях, а как максимум могут привести к выходу из строя.

Протекание токов высокой частоты приводит к бесполезной трате электрической энергии. Растут токи утечки, потери.

Токи высокой частоты могут вести к локальным перегревам оборудования и изоляции, к их ускоренному старению.

Для защиты конденсаторных батарей и других элементов сети от высших гармоник применяются сетевые фильтры. Простейший сетевой фильтр состоит из единственного элемента фильтрового реактора. При необходимости дополнительного ограничения токов в состав фильтра входят резисторы. При необходимости ограничения импульсных перенапряжений должны предусматриваться средства координации изоляции нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН).

Принцип действия сетевого фильтра основан на том, что реактор является катушкой индуктивности. Свойством катушки индуктивности является прямая зависимость её сопротивления от частоты протекающего тока. Таким образом, чем выше частота гармоник, тем больше они задерживаются и ослабляются реактором.

Сетевые фильтры и фильтровые реакторы включаются в электрическую сеть последовательно и/или параллельно с источниками высших гармоник. Выбор схемы включения фильтра и его параметров зависят от характеристик сети и особенностей источника высших гармоник. Основой для выбора должен быть проектный расчёт соответствующего участка сети.

КОНСТРУКЦИЯ

Конструкция фильтровых реакторов схожа с конструкцией токоограничивающих реакторов, производимых ООО «КПМ». Фильтровые реакторы имеют характеристики, адаптированные к особенностям их использования усиленную изоляцию.

Важнейшими особенностями конструкции реактора ООО «КПМ» являются:

-Реактор представляет собой монолитную конструкцию, основу которой и главный несущий элемент представляет собой сама обмотка реактора. Обмотка не нуждается в опорном каркасе или других элементах для дополнительной прочности.

-Все металлические части реактора находятся под тем же напряжением, что и его обмотка. Отсутствие существенных разностей потенциалов внутри конструкции реактора минимизирует вероятность внутренних повреждений реактора. Таких как пробой между слоями, пробой между крестовиной и обмоткой и др.

-Вспомогательные элементы реактора (рейки, бандажи) выполнены из полностью немагнитных материалов, не обладающих электрической проводимостью. Что полностью исключает их взаимодействие с магнитным полем реактора. Поскольку элементы являются вспомогательными, их прочность многократно превышает нагрузки на них, возникающие в процессе эксплуатации.

-В конструкции реактора полностью отсутствуют разборные механические соединения (такие как винт-гайка и др.). Что обеспечивает высочайшую прочность, долговечность и надёжность конструкции в целом; исключает необходимость технического обслуживания механических соединений в процессе эксплуатации.

-Все электрические соединения выполняются методом пайки (сварки) что исключает их нагрев, старение контактных соединений, минимизирует потери.

-Реактор не содержит в своей конструкции жидкостей и легковоспламеняющихся материалов, не может быть источником пожара, взрывобезопасен. Конструкция реактора рассчитана на длительный срок службы без обслуживания.

-Наличие сквозных вертикальных и горизонтальных каналов между обмотками обеспечивает надёжное естественное охлаждение реактора.