реактор сухого типа с воздушным ядром

Сухой воздушно-реактивный реактор

I. Обзор продукта 

Сухие полые последовательные реакторы являются основным специализированным оборудованием для компенсации реактивной мощности и управления качеством электроэнергии в энергосистеме. Они в основном применяются в цепях параллельных конденсаторных батарей 10 кВ и 35 кВ, образуя компенсационную ветвь «емкостного реактивного сопротивления» последовательно с конденсаторами. Их основная функция заключается в ограничении импульсного тока включения конденсаторной батареи, подавлении усиления гармоник сети, снижении перенапряжения на выключателях и защите конденсаторов и коммутационного оборудования.

Этот продукт преодолевает технические ограничения традиционных реакторов с железным сердечником. Он имеет полностью сухую конструкцию, без железных сердечников и полых обмоток, и изготовлен методом вакуумного литья с использованием эпоксидной смолы, при этом воздух используется в качестве изоляционной и охлаждающей среды. Это полностью исключает риски утечки масла и взрыва, характерные для оборудования, погруженного в масло, а также позволяет избежать проблем магнитного насыщения, нагрева от утечки магнитного потока и чрезмерного шума в реакторах с железным сердечником.

II. Основная структура и принцип работы

(I) Основной структурный состав

Данное изделие выполнено по модульной интегрированной конструкции, а его основные компоненты состоят из шести основных частей: обмотки, изготовленной методом вакуумного литья, верхней и нижней звездообразной рамы, высокопрочного опорного изолятора, клеммного узла, системы заземления и компонентов наружной защиты (опционально). Конструкция является научно обоснованной, оптимизированы как механическая прочность, так и электрические характеристики.

Вакуумно-литая обмотка: основной функциональный компонент, намотанный из нескольких жил бескислородной медной проволоки, имеет поверхность проводника, покрытую высокотемпературной изоляционной краской, и в результате вакуумного литья из эпоксидной смолы образуется цельный изоляционный цилиндр. Обмотка имеет многослойную сегментированную структуру с каналами для отвода тепла между слоями, что не только обеспечивает изоляционные свойства, но и реализует эффективное естественное рассеивание тепла.

Звездная рама: Сварена из высокопрочных профилей из алюминиевого сплава, поверхность обработана анодным оксидированием и антикоррозионной защитой, что обеспечивает малый вес, высокую прочность и коррозионную стойкость. Рама используется для фиксации концов обмотки и рассеивания электродинамической силы короткого замыкания, гарантируя, что обмотка не деформируется и не сместится под воздействием короткого замыкания.

Опорный изолятор: Изготовлен из высокопрочных стержнеобразных изоляторов из эпоксидного стекловолокна с классом изоляции ≥H и механической прочностью на изгиб ≥12 кН. Используется для поддержки обмотки и рамы, обеспечения изоляции по высокому и низкому напряжению, а также для восприятия веса обмотки и электродинамической силы короткого замыкания.

Клеммный узел: изготовлен из луженой красной меди с контактным сопротивлением ≤50 мкОм, оснащен высокопрочными изоляционными экранами. Способ подключения гибкий (болтовое обжимное/зажимное соединение), подходит для высоковольтных кабелей и шин различного сечения.

Система заземления: Включая заземляющие болты, заземляющие медные шины и клеммы заземления типа «звезда», она обеспечивает надежное заземление всего оборудования, устраняет наведенное напряжение и гарантирует безопасность персонала, занимающегося эксплуатацией и техническим обслуживанием.

Компоненты защиты для наружного применения (опционально): Изделия для наружного применения оснащены защитными чехлами от УФ-излучения и дождя, основаниями, предотвращающими скопление воды, а корпус изготовлен из нержавеющей стали марки 304 со степенью защиты IP54, что позволяет использовать их в суровых условиях открытого воздуха.

(II) Принцип работы

В контуре высоковольтных шунтирующих конденсаторных батарей сухой воздушно-сердечниковый последовательный реактор соединен последовательно с конденсатором, и три основные функции реализуются за счет использования индуктивных реактивных характеристик реактора:

Эффект ограничения тока: В момент замыкания конденсаторной батареи генерируется пусковой ток, в несколько или десятки раз превышающий номинальный ток. Реактор ограничивает пиковое значение пускового тока за счет собственного индуктивного сопротивления (обычно пусковой ток может быть ограничен в пределах 5-кратного номинального тока), предотвращая повреждение оборудования, такого как автоматические выключатели и конденсаторы, вызванное пусковым током.

Фильтрующий эффект: Выбирая соответствующее значение реактивного сопротивления (например, 4,5%, 6%, 12%), ветвь «конденсатор-реактивное сопротивление» обеспечивает низкое сопротивление для определенных гармоник (3-й, 5-й, 7-й), вводит гармонический ток в ветвь для подавления гармоник и предотвращает перегрев и повреждение конденсаторов, вызванные усилением гармоник в сети.

Эффект регулирования напряжения: При переключении конденсаторной батареи генерируется коммутационное перенапряжение. Индуктивное сопротивление реактора может сглаживать скорость нарастания перенапряжения, уменьшать его амплитуду и защищать изоляцию электрооборудования в контуре.

III. Технические характеристики и параметры (полный охват и возможность индивидуальной настройки) 

Основные характеристики категории параметров Подробное описание 

Номинальное напряжение: 10 кВ, 20 кВ, 35 кВ (возможно изменение до 66 кВ). Подходит для основных уровней напряжения высоковольтных энергосистем Китая; модели, изготавливаемые по индивидуальному заказу, отвечают потребностям конкретных энергосистем. 

Диапазон номинальных токов составляет от 50 А до 1000 А (охватывая весь диапазон), точно подобранный в соответствии с компенсационной мощностью конденсаторной батареи, что позволяет осуществлять индивидуальную настройку и серийное стандартизированное производство. 

Класс изоляции: F (155℃), H (180℃). Стандарт изоляции класса H применим для высокотемпературных сред; изоляция класса F соответствует стандартным сценариям применения и обеспечивает лучшее соотношение цены и качества. 

Конструкция: Сухой полый радиатор, полностью отлитый в вакууме из эпоксидной смолы; без сердечника, без масла, с воздушной изоляцией для охлаждения; наружный тип, со специальной защитной конструкцией. 

Метод охлаждения: естественное воздушное охлаждение (ЕВО), принудительное воздушное охлаждение (ПВО, опционально). В большинстве случаев используется естественное воздушное охлаждение; принудительное воздушное охлаждение применяется в особых условиях, таких как высокая нагрузка и большая высота над уровнем моря. 

Класс рассеивания энергии: стандартный тип, тип с низким рассеиванием энергии (настраиваемый). Рассеивание энергии у типа с низким рассеиванием на 15–25% ниже, чем у стандартного типа, что приводит к большей экономии энергии при длительной эксплуатации. 

Уровень шума составляет ≤ 45 дБ (при номинальных условиях, на расстоянии 1 метра), без учета магнитострикционного шума. Он значительно ниже, чем у реактора с железным сердечником (≤ 65 дБ), и подходит для тихих условий. 

Устойчивость к короткому замыканию: Выдерживает воздействие тока короткого замыкания, в 20 раз превышающего номинальный ток, в течение 2 секунд.

Уровень защиты: для помещений IP30, для улицы IP54 (с возможностью настройки IP65). IP30 предотвращает попадание посторонних предметов; IP54 защищает от дождя и пыли; IP65 подходит для экстремальных условий, таких как прибрежный соляной туман и сильные дожди. 

Рабочая температура окружающей среды: от -40℃ до +85℃; Влажность: ≤95% (без конденсации); Высота над уровнем моря: ≤4000 метров (возможно изменение параметров для больших высот). Может адаптироваться к различным суровым условиям, таким как сильный холод, высокая температура, высокая влажность, большая высота и соленый туман. 

Срок службы ≥ 30 лет; изоляционный слой из эпоксидной смолы обладает антивозрастными и антиультрафиолетовыми свойствами; обмотки из бескислородной меди устойчивы к коррозии. 

Стандарт исполнения: GB/T 1094.6, GB/T 17004, IEC 60076-6, DL/T 840. Полное соответствие национальным, отраслевым и международным стандартам, с контролируемым и отслеживаемым качеством.

IV. Основные преимущества продукта

(1) Выдающиеся электрические характеристики, точная и стабильная работа

- Отсутствие магнитного насыщения, высокая линейность индуктивности: конструкция без железного сердечника исключает явление магнитного насыщения; значение индуктивности остается стабильным в диапазоне номинального тока до тока короткого замыкания (линейная погрешность ≤ ±3%), что обеспечивает достижение оптимального состояния работы системы компенсации.

Низкие потери, высокая энергоэффективность: обмотки, изготовленные из многожильных проводников из бескислородной меди, позволяют снизить потери из-за скин-эффекта; вакуумное литье из эпоксидной смолы обеспечивает плотный изоляционный слой с чрезвычайно низкими потерями, ниже установленного национального стандарта.

(2) Отличная механическая прочность, высокая ударопрочность

- Цельнолитые обмотки, защита от короткого замыкания и электромагнитных ударов: обмотки, сформированные методом вакуумного литья из эпоксидной смолы, имеют прочную структуру и выдерживают короткое замыкание, в 20 раз превышающее номинальный ток, в течение 2 секунд без деформации или повреждения изоляции.

- Сейсмо- и ветроустойчивость: конструкция легкая, центр тяжести низкий, оснащена специальным сейсмостойким основанием; выдерживает землетрясения силой 8 баллов и тайфуны силой 12 баллов, подходит для сложных рельефов местности.

(3) Защита окружающей среды, безопасность и надежность, отсутствие эксплуатационных рисков

- Сухая конструкция, огнестойкость, взрывобезопасность, экологичность: в качестве теплоизоляции и охлаждающей среды используется воздух, не применяются масло или токсичные газы, что исключает риск утечек и взрывов; подходит для мест, чувствительных к источникам возгорания.

- Низкий уровень шума: основной магнитострикционный элемент не издает низкочастотного шума; уровень шума составляет ≤ 45 децибел при номинальных условиях, что делает его подходящим для мест, чувствительных к шуму.

- Превосходные теплоизоляционные свойства, устойчивость к старению и коррозии: изоляционный материал, изготовленный из эпоксидной смолы, полученной методом вакуумного литья, подвергается высокотемпературному отверждению; теплоизоляционные свойства стабильны в диапазоне температур от -40℃ до +85℃, что позволяет адаптировать его к суровым климатическим условиям.

(4) Простота и эффективность эксплуатации и технического обслуживания, низкая стоимость жизненного цикла.

Конструкция, не требующая технического обслуживания: нет необходимости в масляных баках, переключателях ответвлений или уязвимых компонентах; требуется только ежегодный визуальный осмотр и проверка заземления, что снижает затраты на техническое обслуживание и трудозатраты.

V. Сценарии применения

Функция ограничения тока в параллельно соединенных высоковольтных конденсаторных батареях: основное применение; используется для компенсации реактивной мощности на подстанциях 10 кВ/35 кВ, для ограничения тока короткого замыкания, подавления гармоник и защиты оборудования.

Управление качеством электроэнергии на электростанциях, работающих на возобновляемых источниках энергии: применяется в ветроэнергетике, фотоэлектроэнергетике и электростанциях с интегрированными фотоэлектрическими системами хранения энергии для подавления гармоник и стабилизации напряжения, обеспечивая бесперебойное подключение к сети.

- Управление гармониками и компенсация реактивной мощности для промышленных предприятий: разработано специально для нелинейных нагрузок (таких как частотные преобразователи, электродуговые печи и т. д.) для компенсации реактивной мощности и подавления гармоник.

- Модернизация городских распределительных сетей: применяется на новых или модернизированных подстанциях компенсации реактивной мощности для решения проблем тока короткого замыкания и гармоник, тем самым улучшая качество электроснабжения.

- Специальные системы электропитания для работы в условиях высокогорья, прибрежных зон, низких температур и агрессивных химических сред, обеспечивающие длительную стабильную работу.