Реакторы в традиционных и прогрессивных средствах повышения качества электроэнергии

Шунтирующими реакторами называют конструкции, которые используются, в том числе, в линиях электропередачи для обеспечения стабильности систем благодаря стационарному регулированию подачи напряжения и, соответственно, снижению коммутационных перенапряжений. Также их используют в потребительских сетях для «генерации» реактивных мощностей индуктивного типа и для фильтрации гармоник.

Реакторы отлично работают там, где требуется снижение бросков тока при подключении мощных нагрузок. На сегодняшний день они остаются наиболее важной частью пассивных систем фильтров гармоник, основывающихся на колебательных L-C контурах (в них замыкаются и нивелируются гармонические токи). Кроме того, реакторы используются в:

• конденсаторных конструкциях повышения коэффициента мощности (они являются компонентом L-C контура, позволяющим защитить конденсаторы от перепадающих бросков тока при параллельном резонансе);
• фильтрах гармоник (в данном случае конструкции служат накопителями индуктивной энергии, если говорить о силовых блоках, и довольно часто используются на входе в преобразователь АФГ – здесь они являются нивелирующим звеном броска токов гармоник в области, располагающейся выше непосредственного места подключения);
• в гибридных системах фильтрации гармоник реакторы работают в качестве элемента пассивного звена, а также накопителя в блоках активных фильтров гармоник;
• преобразователях различного назначения (в том числе в комплектных для электроприводов с регулируемым уровнем скорости, используются в качестве традиционного накопителя энергии вкупе с конденсаторами);
• электроустановках для регуляции напряжения в сети и т.д.

Для регуляции напряжения в силовых сетях сегодня используются блоки из насыщаемого реактора, резисторов и конденсаторов. Дело в том, что насыщаемый реактор обладает высокой индуктивностью, а также низким уровнем потребления реактивной мощности (но это только в том случае, если использующееся напряжение будет ниже критической точки). Если уровень будет выше критического значения, то кажущаяся индуктивность будет падать на часть цикла, а потребляемая реактивная мощность начнёт расти. Это является наглядной демонстрацией того, что насыщаемая реакторная система является в конструкции регулирующим звеном, реагирующим моментально на любые, даже небольшие, изменения уровня собственного напряжения.

Конструкция, состоящая из насыщаемого реактора, резисторов и конденсаторов, работает как источник постоянного напряжения (причём пиковый уровень ограничивается заданными выходными параметрами). Выше указанных пределов напряжение будет падать, а блок начнёт подавлять колебания напряжения, вызываемые скачками потребности в реактивной мощности (чаще всего такое происходит, например, при запуске электродвигателя, сварочных аппаратов и т.д.).

Но следует принять во внимание то, что блок содержит катушки индуктивности и конденсаторы, которые резонируют лишь на частоте 50 Гц, при этом время отклика определяется демпфированием цепи, так что в систему дополнительно включают особый резистор демпфирующего назначения (или сразу целый набор резисторов). Так что потери мощности здесь избежать не получится.

Использование систем реакторов для повышения качества электроэнергии

Сегодня реакторы имеют несколько подвидов:

• TCR – в нём уровень сопротивления поддерживается за счёт регуляции значений проводимости, заданных у вентиля (одна из наиболее популярных систем, можно сказать, традиционная, используется для повышения качества электроэнергии, при этом при использовании системы с фиксированным типом конденсаторов и при работе системы с малой реактивной мощностью, реакторная установка вырабатывает почти 100% энергии, снижая при этом реактивную мощность системы) ;
• TSR – в этой системе сопротивление меняется ступенчатым образом и зависит напрямую от управления самим тиристором (само устройство при этом вырабатывает реактивную мощность, но не генерирует гармоники);
• комбинированные системы (сочетают в себе TCR и TSR) – гибридный тип устройств, состоят из шунтового реактора, который, в свою очередь, регулируется тиристорами, имеющими обратный тип управления).