Como selecionar a taxa de reatância (valor K) de um reator em série de alta-tensão com base nas harmônicas de fundo da rede elétrica?

Nos sistemas de fornecimento de energia de trânsito ferroviário, a seleção da relação de resistividade em série de alta tensão com base no fundo harmônico da rede deve seguir os seguintes princípios, a fim de suprimir eficazmente a poluição harmônica e evitar riscos de ressonância:
I. Princípio Fundamental: Correspondência de fundo harmônico e ajuste da impedância do sistema
Impedância Harmônica é indutiva
A função principal do resistor é aumentar a indutância da impedância harmônica geral do ponto de conexão do capacitor e evitar a ressonância paralela da reatância indutiva da rede.
Supressão de Harmônicos Específicos
A relação de reatância deve ser selecionada de acordo com a série harmônica principal na rede (por exemplo, . 3, 5, 7) para garantir que o ramo do capacitor induza o harmônico alvo e evite que a corrente harmônica flua para o capacitor.
ii. Diretrizes de seleção da razão de reatância (valor K)
1.Quando o terceiro harmônico domina
Valor K-recomendado: 12%~13%
Função: Defina o ponto de ressonância para 139 Hz a 144 Hz (três harmônicos abaixo de 150 Hz) para evitar três amplificações harmônicas.
Caso 1: Três aberrações harmônicas em uma subestação de metrô são muito grandes. A taxa de amplificação de tensão do terceiro harmônico diminuiu de 1,21 para 0,50, o que atende aos requisitos padrão.
2.Quando o quinto harmônico domina:
Valor K recomendado: 4,5% ~ 6%
Funções: ajustar o ponto ressonante para 204Hz~235Hz (5 harmônicos acima de 250Hz) e suprimir 5 harmônicos.
Exemplo 2: uma subestação de 110kV com reatância de 6% evita ressonância reduzindo a amplificação de tensão de 1,0 para 0,69 para 5 harmônicos.
3.Quando o terceiro e o quinto harmônicos existem simultaneamente:
Solução recomendada: Reator Híbrido: Alguns bancos de capacitores são configurados com uma taxa de reatância de 12% (para suprimir o terceiro harmônico) e alguns bancos são configurados com uma taxa de reatância de 4,5%~6% (para suprimir o quinto harmônico).
3. Reator único: Se o conteúdo do terceiro harmônico for baixo, escolha 4,5% 4,5% ~ 6% de taxa de reatância, pode suprimir o quinto harmônico, o impacto no terceiro harmônico é menor.
Estudo de caso: Em uma subestação, o terceiro e o quinto harmônicos foram ultrapassados, utilizando um reator híbrido de 12% e 6%, reduzindo a taxa de distorção harmônica total de 4,33% para 3,9%.
4. Quando tudo o que é necessário é limitar o fluxo
Valor K recomendado: 0,1% ~ 1%
Função: Proteger equipamentos de comutação limitando a corrente de inrush instantânea quando o capacitor é conectado por reatância indutiva.
Nota: Esta taxa de reatância não afeta a supressão de harmônicos e pode até amplificar três harmônicos.
III. Principais considerações
Medição e análise de harmônicos: Antes de selecionar a taxa de reatância, o fundo harmônico da rede elétrica (por exemplo, o conteúdo de 3 ou 5 harmônicos) deve ser claramente determinado por medições de campo para evitar ressonâncias decorrentes de desvios entre cálculos teóricos e práticos.
Evitando o risco de ressonância: Calcule a correspondência entre a capacidade do capacitor e a taxa de reatância para garantir que o ponto de ressonância esteja longe da frequência harmônica principal da rede elétrica.
Por exemplo, se a capacidade de capacitância estiver próxima de 5,1% da capacidade de curto-circuito do barramento, uma ressonância harmônica de-terceira ordem poderá ser acionada quando a reatância for de 6%.
Ajuste dinâmico e monitoramento: A carga de tráfego orbital flutua significativamente, exigindo monitoramento regular dos níveis harmônicos e ajuste dinâmico dos parâmetros do reator ou estratégias de compensação.
A compensação dinâmica visa resolver o desafio do espectro harmônico complexo combinando filtro ativo (APF).
Conformidade com padrões e especificações: Certifique-se de que a seleção da reatância esteja em conformidade com os requisitos da indústria, levando em consideração padrões como a Especificação de Projeto de Bancos de Capacitores Paralelos (GB50227-2017).