Güç Şebekesinin Harmonik Katili, Yüksek-Gerilim Tandem Reaktörü Nedir?

Güç şebekesinde görünmez bir sorun çıkaran-harmonik grubu gizlidir. Frekans dönüştürücüler, redresörler ve elektrik arkı gibi doğrusal olmayan yükler tarafından üretilirler, 5., 7. ve 11. harmonikler gibi yüksek-frekanslı akımlarla karışırlar, voltaj dalga biçimlerini bozarlar, ekipmanın aşırı ısınmasına ve eskimesine neden olurlar ve sıklıkla kapasitör banklarının "ölümüne" yol açarlar. Yüksek-dizi dirençler, bu harmonikleri ortadan kaldırmak için özel olarak tasarlanmış sessiz tuzaklardır.
Harmonikler nereden geliyor ve neden ortadan kaldırılmaları gerekiyor?
İdeal olarak, elektrik şebekesi akımı saf 50Hz sinüs dalgası olmalıdır. Ancak gerçekte birçok elektron-elektronik cihazı, akımı pürüzlü şekiller halinde keserek çok sayıda yüksek-harmonik eleman üretir. Bu harmonik akımlar kapasitör sıralarına aktığında, sonuçlar ciddi olur - - kapasitörün yüksek frekanslı harmoniklere karşı empedansı son derece düşüktür, bu da harmonik akımın büyük ölçüde yükselmesine neden olarak kapasitörün aşırı ısınmasına, yalıtımın bozulmasına ve hatta rezonansa girmesine neden olur. Daha da tehlikelisi, kapasitör bankasının şebekeye harmonikler enjekte ederek bölgedeki elektriğin kalitesini düşüren bir "harmonik amplifikasyon etkisi" yaratması olabilir.
Yüksek-voltajlı tandem reaktörlerin yaptığı da budur.
Temel silahları: endüktans ve kapasitans arasındaki "frekans oyunu"
Bununla birlikte, yüksek gerilim seri reaktörünün tasarımı tam olarak ``anti-rezonanstır'. Uygun bir reaktans oranı seçildiğinde -- genellikle %1, %4,5, %5, %6, %12 vb.. --seri devrenin rezonans frekansı en düşük harmonik frekanstan (örneğin 5 harmonik için. 250 Hz) daha düşük olabilir, bu da devreyi yüksek bir harmonik empedans haline getirir ve harmonik akımı etkili bir şekilde engeller. Örneğin, yanıt oranı %12 olduğunda, rezonans noktası yaklaşık 204Hz'dir ve 5 ve üzeri büyüklükteki harmonikleri etkili bir şekilde bastırır. Bu, beşinci harmoniği bastırmak için en yaygın kullanılan konfigürasyondur.
Sadece bir "harmonik öldürücü" değil, aynı zamanda çok yönlü bir cihazdır.
Harmoniklerin bastırılması, yüksek gerilim seri reaktörünün tek işlevi değil, yalnızca ana görevidir.
İlk olarak, fışkırmayı sınırlar. Kapasitör bankası kapatıldığında, ani akım, nominal akımın düzinelerce, hatta yüzlerce katına ulaşabilir. Endüktif özellikleri sayesinde seri reaktör, tepe ani akımı kontrol edilebilir bir aralığa düşürür ve kapasitörleri ve anahtarlama ekipmanını korur.
İkinci olarak, operasyonel aşırı gerilimleri bastırır. Reaktörün sönümleme etkisi nedeniyle, anahtarlama işleminin ürettiği geçici aşırı gerilimler büyük ölçüde azaltılır ve ekipmanın güvenlik marjı büyük ölçüde iyileştirilir.
Üçüncüsü, ultra-yüksek gerilim alanında, 220kV ve üzeri seri reaktörler aynı zamanda kısa-devre akımını sınırlama yükünü de taşır. Shanghai Sijing 500kV trafo merkezindeki akım sınırlayıcı seri reaktör, 2400A nominal akıma ve 14 Omega nominal empedansa sahiptir. Brezilya Brezilya Tucurui hidroelektrik santralindeki 500kV'luk proje, kısa-devre akımlarını daha da sınırlayarak 40kA ile sınırladı; içi boş kuru yapı yalnızca 13 ton ağırlığındaydı ancak 20kA/2s termal stabilite testine dayandı.
Kuru çekirdek, dayanıklı;
Şu anda, 6~35kV sistemlerde yaygın olarak kullanılan CKSC ve CKSG serisi reaktörlerin çoğu, yüksek-kaliteli soğuk{-haddelenmiş silikon çelik levhalarla istiflenmiş, vakumla emprenye edilmiş ve sıcak-kavrulmuş kuru çekirdek yapılardır. Daha düşük bir çalışma sıcaklığı artışına ve düşük gürültüye (30dB'den az veya eşit) sahiptirler, -25 derece ila +45 derece arası ortamlarda daha uzun süre çalışabilirler ve onlarca yıllık bakım gerektirmeyen kullanım ömrüne sahiptirler.
Dolayısıyla, bir dahaki sefere elektrik şebekesinde frekans dönüştürücülerin vızıldadığını duyduğunuzda,- yüksek-yüksek gerilim tandem reaktörlerinin dalga biçimini kirletmeye çalışan her harmoniği sessizce yakaladığını ve tüm elektrik şebekesinin saflığını ve güvenliğini koruduğunu unutmayın. Gösterişsiz ama vazgeçilmezdir.