커패시터 뱅크의 직렬 리액터에 대한 리액턴스 속도 선택

소개

직렬 원자로(라고도 함)디튜닝된 원자로)을 전력 커패시터 뱅크와 함께 사용하면 전 세계 전력 시스템에서 무효 전력 보상을 개선하고, 라인 손실을 줄이고, 커패시터 스위칭 돌입 전류를 제한하고, 고조파 왜곡을 억제하는 것으로 널리 입증되었습니다.

 

고조파 전류는 그리드 고조파 소스, 시스템 임피던스, 커패시터 뱅크 매개변수를 비롯한 여러 요인의 영향을 받기 때문에 적절한 리액터 리액턴스 비율을 선택하는 것이 중요합니다. 부적합한 리액턴스 비율은 공진, 커패시터 과부하, 과열 또는 조기 장비 고장으로 이어질 수 있습니다.

 

이 기사에서는 리액턴스 속도 선택의 기본 원리를 설명하고 커패시터 뱅크 애플리케이션에 대한 실용적인 지침을 제공합니다.

 

1. 커패시터 스위칭 돌입 전류 제한

커패시터 스위칭 돌입 전류는 스위칭 장치에 대한 스트레스의 가장 일반적인 원인 중 하나이며커패시터 뱅크. 과도한 돌입 전류는 접촉기, 회로 차단기, 커패시터 및 기타 전원 시스템 구성 요소를 손상시킬 수 있습니다.

 

일반적으로 커패시터 뱅크에 전원을 공급하는 동안 두 가지 유형의 돌입 전류가 발생합니다.

유형 1: 단일 커패시터 뱅크 스위칭

독립형 커패시터 뱅크에 전원이 공급되면 결과로 발생하는 돌입 전류는 일반적으로 표준 스위칭 장비의 허용 가능한 내력 범위 내에 있습니다. 대부분의 경우 추가적인 전류-제한 조치가 필요하지 않습니다.

 

유형 2: 백-에서-백 커패시터 뱅크 스위칭

하나 이상의 커패시터 뱅크가 이미 시스템에 연결된 상태에서 추가 커패시터 뱅크를 켜면 훨씬 더 높은 돌입 전류가 발생할 수 있습니다.

 

현장 경험에 따르면 이 과도 전류는정격전류의 20~250배커패시터 뱅크의.

돌입 전류는 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

 

어디:

(Q_C)=커패시터 무효 전력

(X_L)=회로 유도 리액턴스

 

방정식은 회로의 유도성 리액턴스를 높이면 돌입 전류가 감소한다는 것을 보여줍니다. 따라서 적절하게 선택된 직렬 리액터를 설치하면 스위칭 서지를 효과적으로 제한하고 커패시터와 스위칭 장비를 모두 보호할 수 있습니다.

 

2. 고조파 억제 및 리액턴스 비율 선택

최신 전력 시스템에는 다음과 같은 수많은 비선형 부하가 포함되어 있습니다.

• 가변 주파수 드라이브(VFD)
• 정류기
• UPS 시스템
• 아크로
• 재생 에너지 변환기

 

이러한 장치는 전압 파형을 왜곡하고 커패시터 뱅크에 부정적인 영향을 미치는 고조파 전류를 생성합니다.

 

전력 품질을 개선하고 커패시터를 보호하기 위해 직렬 리액터는 일반적으로 고조파 억제 리액터로 설치됩니다.

 

커패시터 뱅크에 대한 고조파의 영향

비정현파(-)는 기본 주파수 성분과 기본 주파수의 정수배인 고조파 주파수로 구성됩니다.

 

실제 전력 시스템에서 가장 중요한 고조파 차수는 다음과 같습니다.

• 3차 고조파
• 5차 고조파
• 7차 고조파
• 11차 고조파
• 13차 고조파

 

이 중,5차 고조파일반적으로 지배적인 구성 요소입니다.

 

기본 전압과 5차 고조파 전압 성분만 포함하는 시스템을 생각해 보십시오. 5차 고조파 전압이 정격 전압의 26.45%에 도달하는 경우:

• 커패시터 과전압이 약 3.4%에 도달함
• 커패시터 과전류가 약 65.6%에 도달함
• 무효전력 과부하가 약 35%에 도달

 

이 값은 고조파가 커패시터 뱅크 작동에 미치는 심각한 영향을 명확하게 보여줍니다.

 

3. 공명 분석

고조파 전류는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

어디:

• (E_n)=고조파 전압
• (X_B)=시스템 임피던스
• (X_L)=원자로 리액턴스
• (X_C)=커패시터 리액턴스
• (n)=고조파 차수

 

공명은 다음과 같은 경우에 발생합니다.

 

해당 공명 조건:

공진을 방지하고 고조파 전류를 효과적으로 억제하려면 다음 조건을 충족해야 합니다.

 

이를 통해 커패시터 분기가 목표 고조파 주파수에서 유도 특성을 나타내어 고조파 증폭을 방지할 수 있습니다.

 

4. 원자로 반응율 결정

엔지니어링 실무에서는 일반적으로 1.5의 안전 계수가 적용됩니다.

 

5차 고조파 억제의 경우:

리액턴스율(K)은 다음과 같이 정의됩니다.

어디:

(K)=원자로 리액턴스율

(X_L)=기본-주파수 리액터 리액턴스

(X_C)=기본-주파수 커패시터 리액턴스

 

그러므로6% 리액턴스율5차 고조파 주파수 아래에서 커패시터 뱅크를 효과적으로 디튜닝하고 5차-차 및 더 높은 고조파를 억제하며 스위칭 돌입 전류를 정격 전류의 약 5배로 제한합니다.

 

5. 표준 리액턴스율 선택 가이드

0.1% – 1% 리액턴스 비율

애플리케이션:

• 돌입 전류 제한만 해당
• 고조파 억제 요구 사항 없음

 

일반적인 사용:

• 고조파 함량이 매우 낮은 청정 전력 시스템
• 단락-회로 전류 제한

 

4.5% – 6% 반응률

애플리케이션:

• 5차-차 이상의 고조파 억제

 

일반적인 사용:

• 산업시설
• 상업용 건물
• 일반 무효전력 보상시스템

 

가장 일반적으로 선택되는 리액턴스 속도

12% – 13% 반응률

애플리케이션:

• 3차-차 이상의 고조파 억제

 

일반적인 사용:

• 중요한 3차 고조파 함량이 있는 시스템
• 특수 고조파 완화 프로젝트

 

적용 가능한 시스템 주파수

• 50Hz 전력 시스템
• 60Hz 전력 시스템

 

결론

직렬 리액터는 최신 커패시터 뱅크의 필수 구성 요소로, 돌입 전류 전환, 고조파 왜곡 및 공진 문제에 대한 효과적인 보호 기능을 제공하는 동시에 전반적인 전력 품질과 에너지 효율성을 향상시킵니다.

 

리액턴스율은 항상 실제 현장 조건과 고조파 측정에 따라 선택해야 합니다.

• 6% 리액턴스율일반적으로 고조파 억제 및 커패시터 뱅크 보호에 권장됩니다.
• 0.2%~1% 공기-노심 원자로주요 목적이 스위칭 돌입 전류를 제한하고 단락 전류를 줄이는 것인 경우에 적합합니다.-
• 12%~13% 리액턴스율중요한 3차- 고조파를 억제해야 하는 애플리케이션에 권장됩니다.

 

적절한 리액터를 선택하면 안정적인 작동, 커패시터 서비스 수명 연장, 역률 보정 성능 개선, 전기 시스템 전반에 걸쳐 향상된 전력 품질이 보장됩니다.