เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-สามารถแก้ไขปัญหามลพิษฮาร์มอนิกในระบบจ่ายไฟระบบขนส่งทางรถไฟได้อย่างไร

ในระบบจ่ายไฟสำหรับการขนส่งทางรถไฟ เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์ไฟฟ้าแรงสูงและธนาคารตัวเก็บประจุจะสร้างชุดตัวกรองเพื่อแก้ไขปัญหามลพิษฮาร์มอนิกอย่างมีประสิทธิภาพ กลไกหลักและองค์ประกอบการนำไปปฏิบัติมีดังนี้:
I. แหล่งที่มาและอันตรายของมลภาวะฮาร์มอนิก
ฮาร์โมนิกในระบบจ่ายไฟสำหรับการขนส่งทางรถไฟส่วนใหญ่ได้มาจากหน่วยเรียงกระแส (เช่น ตัวเรียงกระแสพัลส์ 24- ในสถานีย่อยแบบฉุดลาก) แม้ว่าเทคนิคพัลส์หลาย-สามารถลดลำดับฮาร์โมนิคต่ำได้ แต่ในทางปฏิบัติจะยังมีฮาร์โมนิคลักษณะเฉพาะ 5, 7 และ 11 อยู่ เช่นเดียวกับฮาร์โมนิกที่ไม่มีลักษณะเฉพาะที่เกิดจากความไม่สมดุลของโครงข่ายกำลัง ฮาร์มอนิกอาจทำให้:
ตัวเก็บประจุร้อนจัดและเสียหาย: กระแสฮาร์มอนิกจะเพิ่มการสูญเสียตัวเก็บประจุและเร่งอายุของฉนวน
การขยายและการสั่นพ้องของฮาร์มอนิก: ตัวเก็บประจุและรีแอคแทนซ์แบบกริดอาจก่อให้เกิดวงจรเรโซแนนซ์ที่ขยายฮาร์โมนิคเฉพาะและคุกคามความปลอดภัยของอุปกรณ์
การทำงานผิดปกติของการป้องกันรีเลย์: การรบกวนของฮาร์มอนิกอาจทำให้เกิดการป้องกันส่วนต่าง การป้องกันระยะห่าง ฯลฯ และส่งผลต่อความเสถียรของระบบ
ครั้งที่สอง หลักการทำงานของเครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์แรงดันไฟฟ้าสูง-
เครื่องปฏิกรณ์ซีรีส์ไฟฟ้าแรงสูงระงับฮาร์โมนิคด้วยวิธีต่อไปนี้:
เปลี่ยนคุณลักษณะอิมพีแดนซ์ของระบบ: เมื่อต่ออนุกรมกับตัวเก็บประจุ จะเกิดการแยกตัวกรอง LC อิมพีแดนซ์ของมันถูกเหนี่ยวนำที่ความถี่ฮาร์มอนิกเฉพาะ เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสฮาร์มอนิกไหลเข้าสู่ธนาคารตัวเก็บประจุ
ตัวอย่างเช่น สำหรับฮาร์โมนิค 5 ตัว (250Hz) สาขาของตัวเก็บประจุจะเหนี่ยวนำไปที่ฮาร์โมนิค 5 ตัว เมื่อเลือกความต้านทานที่ 6% เพื่อหลีกเลี่ยงการสั่นพ้อง
กระแสพุ่งเข้า: เมื่อตัวเก็บประจุเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ ความเหนี่ยวนำของเครื่องปฏิกรณ์จะยับยั้งกระแสพุ่งเข้าทันที เพื่อปกป้องอุปกรณ์สวิตชิ่งและตัวเก็บประจุเอง
การกรองการแบ่งความถี่: โดยการปรับอัตรารีแอกแตนซ์ (เช่น 4.5%, 6%, 12%) จึงสามารถกรองฮาร์โมนิคหลัก เช่น เฟส 3 และ 5 เฟสออกได้ ตัวอย่างเช่น:
อัตรารีแอกแทนซ์ 6%: การปราบปรามฮาร์โมนิค 5 ตัวอย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะที่ป้องกันการขยายฮาร์โมนิค 3 ตัว
อัตรารีแอกแทนซ์ 12%: เหมาะสำหรับการปนเปื้อนฮาร์มอนิกสาม-เฟสที่รุนแรง เช่น สถานีย่อยที่มีโหลดไม่เชิงเส้นเฟสเดียวขนาดใหญ่-
III. การใช้งานทั่วไปของการขนส่งทางราง
ยกตัวอย่างเช่น สถานีย่อยรถไฟใต้ดิน 110kV:
พื้นหลังของระบบ: ธนาคารตัวเก็บประจุขนาด 2400kvar ใหม่สองแห่งได้รับการติดตั้งพร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบอนุกรม (144kvar) ที่มีอัตราการเกิดปฏิกิริยา 6%
หลังจากการดีบัก อัตราการบิดเบือนแรงดันไฟฟ้ารวมของบัสบาร์ 10kV ถึง 4.33% (สูงกว่าขีดจำกัด 4%) ซึ่งอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกที่สามคือ 3.77%% (สูงกว่าขีดจำกัด 3.2%)
การวิเคราะห์ปัญหา: การเลือกอัตรารีแอกแตนซ์ดั้งเดิมไม่ได้คำนึงถึงพื้นหลังฮาร์มอนิกของระบบทั้งหมด ส่งผลให้เกิดการขยายฮาร์มอนิกสามครั้ง
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าความจุของตัวเก็บประจุอยู่ใกล้กับ 5.1% ของความจุวงจรลัดวงจรของบัสบาร์-ที่ต่ำกว่ารีแอกแตนซ์ 6% และง่ายต่อการทริกเกอร์เรโซแนนซ์แบบขนาน
มาตรการเพิ่มประสิทธิภาพ: อัตรารีแอกแตนซ์ปรับเป็น 12% และอิมพีแดนซ์ฮาร์มอนิกคำนวณใหม่:
อัตราการขยายแรงดันไฟฟ้าฮาร์มอนิกที่สามลดลงเหลือ 0.50 ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน
วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของการสั่นพ้องและจำกัดการกระตุ้นที่พุ่งเข้ามา
IV. บทนำ พารามิเตอร์ทางเทคนิคและหลักการเลือก
การเลือกอัตราส่วนรีแอกแตนซ์:
ฮาร์มอนิกเด่นอันดับที่ 3: เลือกอัตราส่วนรีแอกแตนซ์ 12% เพื่อให้สาขาตัวเก็บประจุรับรู้ฮาร์มอนิกที่สาม
ฮาร์มอนิกเด่นอันดับที่ 5: เลือกอัตราส่วนรีแอกแทนซ์ 6% เพื่อสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและต้นทุนการกรอง
สถานการณ์ทั่วไป: อัตราส่วนรีแอกแตนซ์ 4.5% สามารถรับมือกับการปราบปรามฮาร์มอนิกขนาด 5 ขึ้นไปได้
แรงดันไฟฟ้าและความจุ:
แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดจะต้องตรงกับระดับแรงดันไฟฟ้าของระบบ (เช่น. 10kV, 35kV)
ความจุพิกัดคำนวณโดยการคูณความจุความจุด้วยอัตราส่วนรีแอกแตนซ์ (เช่น. 144 kW=2,400 kW x 6%)
โครงสร้างและวัสดุ: คอยล์เสริมอีพ็อกซี-และแกนเหล็กซิลิกอนนำเข้า ช่วยให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นต่ำและเสียงรบกวนต่ำ
แผ่นยางกันสั่นสะเทือนยางซิลิโคนเหมาะสำหรับพื้นที่ขนาดกะทัดรัดในการขนส่งทางรถไฟ
V. ผลการดำเนินงานและแนวปฏิบัติทางอุตสาหกรรม
ประสิทธิผลในการลดฮาร์มอนิก: หลังจากปรับอัตราการรีแอกแตนซ์ สถานีย่อยรถไฟใต้ดินที่มีอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิกที่สามลดลงจาก 3.77% เป็น 2.8% และอัตราการบิดเบือนทั้งหมดลดลงเหลือ 3.9% ซึ่งถึงมาตรฐาน GB/T 14549-1993
อัตราความล้มเหลวของตัวเก็บประจุลดลง 80% ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
แนวโน้มอุตสาหกรรม: การชดเชยแบบไดนามิกรวมกับตัวกรองกำลังแบบแอคทีฟ (APF) ช่วยแก้ปัญหาความท้าทายของสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่ซับซ้อนมากขึ้น
ระบบตรวจสอบอัจฉริยะสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงฮาร์มอนิกแบบเรียลไทม์ และปรับกลยุทธ์การปรับพารามิเตอร์ของเครื่องปฏิกรณ์ให้เหมาะสม