Funciones y clasificaciones de reactores.

El reactor también se llama inductor. Cuando un conductor se energiza, genera un campo magnético dentro de un determinado espacio que ocupa. Por lo tanto, todos los conductores eléctricos-que transportan corriente exhiben propiedades inductivas generales. Sin embargo, un conductor largo y recto energizado tiene baja inductancia y produce un campo magnético débil. En la práctica, los reactores se fabrican enrollando cables en un solenoide, conocido como reactor de núcleo de aire-; a veces se inserta un núcleo de hierro en el solenoide para aumentar la inductancia, formando un reactor con núcleo de hierro-.

 

Funciones de los reactores

1.Con la expansión de la capacidad de la red eléctrica, la capacidad nominal de cortocircuito-del sistema aumenta rápidamente. Por ejemplo, en el lado de bajo-voltaje de 35 kV de una subestación de 500 kV, el valor efectivo máximo de la corriente de cortocircuito-simétrico trifásico-se acerca a los 50 kA. Para limitar-la corriente de cortocircuito en las líneas de transmisión y proteger los equipos eléctricos, se deben instalar reactores. Los reactores reducen la corriente de cortocircuito-y mantienen estable el voltaje del sistema durante los cortocircuitos.

2.La instalación de un reactor de amortiguación (reactor en serie) en un circuito de condensador suprime la corriente de entrada cuando el circuito del condensador está energizado. También forma un circuito de armónicos con el banco de condensadores para filtrar varios armónicos.

⑴.Por ejemplo, en el circuito del capacitor de un dispositivo de compensación de potencia reactiva de 35 kV en una subestación de 500 kV, se requieren reactores de amortiguación para limitar la corriente de irrupción de conmutación del capacitor y suprimir los armónicos del sistema. Para suprimir los terceros armónicos, se utiliza un voltaje nominal de 35 kV, una inductancia nominal de 26,2 mH y una corriente nominal de 350 A de tipo seco-con núcleo de aire-monofásico-reactor de amortiguación exterior monofásico, formando un circuito resonante (filtro) de tercer armónico con un condensador de 2,52 Mvar.

⑵.De manera similar, para suprimir el quinto armónico y superiores, un reactor de amortiguación exterior monofásico- de 35 kV, 9,2 mH y 382 A forma un circuito resonante para el quinto armónico y superiores con un condensador de 2,52 Mvar. Tenga en cuenta que el uso y las especificaciones técnicas de los reactores de amortiguación se especifican en la norma nacional GB 10229-88 Reactors y la norma internacional IEC 289-88.

 

Papel de los reactores en los dispositivos de compensación de potencia reactiva

El desarrollo de sistemas eléctricos de 500 kV, ferrocarriles electrificados y grandes bases siderúrgicas requiere la instalación deCompensadores Estáticos Var (SVC) en las principales subestaciones centrales.

Los SVC responden rápidamente a los cambios de carga (tiempo de respuesta típico de 0,02 a 0,04 s) y proporcionan una potencia reactiva y una regulación de voltaje suaves. Estabilizan el voltaje de la red, compensan eficazmente el factor de potencia reactiva del sistema, suprimen las fluctuaciones de voltaje, mantienen el equilibrio trifásico y amortiguan las oscilaciones sub-síncronas.

Los SVC instalados en los centros de la red también reducen las sobretensiones transitorias. Por lo tanto, las principales redes eléctricas requieren que las subestaciones-grandes y medianas instalen reactores para la compensación y el equilibrio de la potencia reactiva capacitiva local para garantizar un funcionamiento seguro.

Los reactores son componentes clave de los equipos de compensación de potencia reactiva. Los reactores en derivación proporcionan reactancia inductiva para absorber el exceso de potencia reactiva capacitiva, lo cual es esencial durante la transmisión baja en las primeras etapas y las cargas de luz nocturnas.

En estos casos, la pérdida reactiva de la línea de transmisión es baja; Debido al efecto de capacitancia, la potencia reactiva generada excede la potencia reactiva consumida, dejando un excedente de potencia reactiva capacitiva. Los reactores en derivación deben absorber este excedente para mantener el equilibrio reactivo y los niveles de voltaje; de lo contrario, la sobretensión pone en peligro la seguridad del sistema.

Para reducir el número de tiristores y ahorrar la inversión en SVC, existe una tendencia a maximizarCondensador conmutado por tiristor (TSC)y capacidad del reactor controlado por tiristores (TCR).

Algunos SVC eliminan la sucursal TSC y en su lugar utilizan bancos de condensadores fijos (FC).

Para mantener una potencia reactiva y una regulación de voltaje fluidas y continuas, se debe aumentar la capacidad total del reactor en derivación.

Por tanto, el uso de reactores sigue creciendo. Los reactores de amortiguación en serie con circuitos de condensadores también proporcionan compensación de potencia reactiva además de limitar la corriente de entrada y los armónicos.

 

Aplicación de reactores en convertidores de frecuencia.

Función de los reactores de entrada

Reactores de entradalimitar los aumentos repentinos de corriente debido a las fluctuaciones del voltaje de la red y las sobretensiones de conmutación, suavizar los picos de voltaje en el suministro y corregir los defectos de voltaje inducidos por la conmutación en los puentes rectificadores. Protegen los convertidores de frecuencia, mejoran el factor de potencia, bloquean la interferencia de la red y reducen la contaminación armónica de las unidades rectificadoras.

Función de los reactores de salida

Reactores de salidacompensa principalmente la capacitancia distribuida en cables largos (50–200 m), suprime la corriente armónica de salida, aumenta la impedancia de alta frecuencia de salida, limita eficazmente dv/dt, reduce la corriente de fuga de alta frecuencia, protege los convertidores y reduce el ruido del equipo. Los condensadores en compensación de potencia son vulnerables a la tensión y la corriente armónicas, que provocan fallas y un factor de potencia degradado, por lo que se requiere un tratamiento armónico.

Función de los reactores de CC

Los reactores de CC están conectados entre las secciones del rectificador de CC y del inversor de un variador de frecuencia. Su objetivo principal es limitar la ondulación de CA superpuesta a la corriente de CC, mantener la corriente rectificadora continua, reducir la pulsación de corriente, estabilizar el funcionamiento del inversor y mejorar el factor de potencia del convertidor.

 

Tipos de reactores

Reactor de derivación

Los reactores utilizados para las pruebas de carga completa del generador son prototipos de reactores en derivación. Debido a las fuerzas de atracción de los campos magnéticos alternos entre núcleos segmentados, los reactores de tipo núcleo suelen ser unos 10 dB más ruidosos que los transformadores de igual capacidad.

Los reactores en derivación transportan corriente CA y compensan la reactancia capacitiva del sistema. Por lo general, están conectados en serie con tiristores para una regulación continua de la corriente de reactancia. Mitigan la sobretensión de frecuencia eléctrica debido a los efectos de capacitancia de línea larga en condiciones sin carga o con carga liviana, mejoran la distribución de voltaje y energía reactiva, reducen la pérdida de línea, disminuyen la corriente del arco secundario, aceleran la extinción del arco secundario, mejoran la tasa de éxito del recierre automático y se usan ampliamente en la transmisión y distribución de energía a larga distancia.

reactores en serie

Los reactores en serie transportan corriente alterna y están conectados en serie con condensadores de compensación para crear resonancia en serie para armónicos de estado estable (5.º, 7.º, 11.º, 13.º). Por lo general, son reactores de 5 a 6% con alta inductancia.

Los reactores en serie son equipos de soporte esenciales para la compensación de potencia reactiva del sistema de energía. Cuando se combinan con capacitores de potencia, suprimen eficazmente los armónicos de la red, limitan la corriente de irrupción de conmutación y las sobretensiones operativas, mejoran la forma de onda de voltaje, aumentan el factor de potencia y mejoran en gran medida la operación segura de los capacitores y otros equipos de energía.

Reactor sintonizado

Reactores sintonizadostransportan corriente alterna y están conectados en serie con condensadores para crear resonancia en serie para un enésimo armónico específico (generalmente n=5,7,11,13,19) para absorber ese armónico.

reactor de salida

Los reactores de salida limitan la corriente de carga capacitiva en los cables del motor y restringen la tasa de aumento de voltaje del devanado del motor a 540 V/μs. Se recomiendan cuando la longitud del cable entre un convertidor de 4 a 90 kW y el motor supera los 50 m. También suavizan la pendiente del voltaje de salida del convertidor y reducen las perturbaciones en los componentes del inversor, como los IGBT.

Instrucciones del reactor de salida: Para aumentar la distancia entre el convertidor y el motor, utilice cables apropiadamente más gruesos y con mayor aislamiento, preferiblemente sin blindaje.

Características del reactor de salida:

1.Adecuado para compensación de potencia reactiva y control de armónicos.

2. Compensa principalmente la capacitancia distribuida de línea larga y suprime la corriente armónica de salida.

3. Protege eficazmente los convertidores de frecuencia, mejora el factor de potencia, bloquea la interferencia de la red y reduce la contaminación armónica de las unidades rectificadoras.

reactor de entrada

Los reactores de entrada limitan la caída de voltaje del lado de la red durante la conmutación del convertidor, suprimen los armónicos, desacoplan grupos de convertidores en paralelo y restringen las sobretensiones de corriente provenientes de pasos de voltaje u operaciones del sistema. Cuando la relación entre la capacidad de cortocircuito de la red y la capacidad del convertidor excede 33:1, la caída de tensión relativa de los reactores de entrada es del 2 % para el funcionamiento en un solo cuadrante y del 4 % para el funcionamiento en cuatro cuadrantes.

Se permiten reactores de entrada cuando el voltaje de cortocircuito de la red excede el 6%. Las unidades rectificadoras de impulsos. 12 necesitan al menos un reactor de entrada del lado de la red con una caída de voltaje relativa del 2%. Los reactores de entrada se utilizan ampliamente en sistemas de automatización industrial/fábrica, instalados entre convertidores/controladores de velocidad y la fuente de alimentación para suprimir sobretensiones y corrientes y atenuar armónicos altos y distorsionados.

Características del reactor de entrada:

1.Adecuado para compensación de potencia reactiva y control de armónicos.

2.Limita los aumentos repentinos de corriente debidos a las fluctuaciones del voltaje de la red y las sobretensiones de conmutación; Filtra armónicos para suprimir la distorsión de la forma de onda.

3.Suaviza los picos de voltaje en la fuente de alimentación y corrige los defectos de voltaje inducidos por la conmutación en los puentes rectificadores.

Reactor limitante-actual

Los reactores limitadores-de corriente se utilizan generalmente en líneas de distribución. A menudo se instalan en serie en alimentadores derivados de la misma barra colectora para limitar la corriente de cortocircuito-del alimentador y mantener el voltaje de la barra colectora durante fallas en el alimentador.

Bobina de supresión de arco-

Las bobinas de supresión de arco-se utilizan ampliamente en sistemas de puesta a tierra resonantes de 10 kV a 63 kV. Debido a la tendencia libre de aceite en las subestaciones, la mayoría de las bobinas de supresión de arco-por debajo de 35 kV son del tipo de fundición seca.

Reactor de amortiguación

(Comúnmente llamado reactor en serie) Conectado en serie con bancos de capacitores o capacitores densos para limitar la corriente de entrada de conmutación del capacitor. Similar a los reactores limitadores de corriente. Los reactores de filtro forman filtros resonantes con condensadores de filtro, normalmente para filtrado de armónicos 3.º a 17.º o filtrado de paso alto de orden superior. Las fuentes de armónicos incluyen estaciones convertidoras de transmisión de CC, SVC controlados por fase, rectificadores medianos/grandes, ferrocarriles electrificados y todos los circuitos electrónicos de potencia controlados por tiristores de alta potencia; estos deben filtrarse para evitar la contaminación de la red. Las autoridades eléctricas especifican límites armónicos.

Reactor de suavizado

Utilizado en circuitos de CC después de la rectificación. Los circuitos rectificadores tienen números de pulsos finitos, por lo que el voltaje de CC de salida contiene ondulaciones que a menudo son dañinas y deben suprimirse mediante reactores de suavizado. Todas las estaciones convertidoras de transmisión de CC están equipadas con reactores de suavizado para aproximarse a la CC ideal. También son esenciales en los accionamientos eléctricos de CC basados ​​en tiristores. Como componentes clave en circuitos rectificadores, reactores de alisado en fuentes de alimentación de media frecuencia principalmente:

1. Limite la corriente de cortocircuito (la conducción simultánea durante la conmutación del tiristor del inversor es equivalente a un cortocircuito directo; ningún reactor provoca un cortocircuito directo).

2.Suprimir los componentes de media frecuencia que afecten a la red eléctrica.

3.Filtro (la corriente del rectificador contiene CA; la CA de alta frecuencia tiene dificultades para pasar una inductancia grande) para mantener continua la salida del rectificador. La corriente discontinua provoca períodos de corriente cero, deteniendo el puente inversor y abriendo el puente rectificador.

4.Absorber potencia reactiva en circuitos inversores paralelos; Se requieren reactores de almacenamiento de energía en los circuitos de entrada del inversor.