כיצד יכולים כורים מסדרת מתח גבוה- לפתור את בעיית הזיהום הרמוני במערכות אספקת חשמל למעבר רכבת?

במערכות אספקת חשמל למעבר רכבת, בנקים של כורים וקבלים מסדרת מתח גבוה יוצרים סדרה של מסננים כדי לפתור ביעילות את בעיית הזיהום הרמוני. מנגנון הליבה ומרכיבי היישום הם כדלקמן:
I. מקורות וסכנות של זיהום הרמוני
הרמוניות במערכות אספקת חשמל למעבר מסילה נגזרות בעיקר מיחידות מיישרים (כגון מיישר 24-פולסים בתחנות משיכה). למרות שטכניקת ריבוי-פולסים יכולה להפחית את הרמוניה נמוכה, בפועל עדיין יהיו 5, 7 ו-11 הרמוניות אופייניות, כמו גם הרמוניות לא אופייניות הנגרמות על ידי אסימטריה של רשת החשמל. הרמוניות יכולות לגרום ל:
התחממות יתר של הקבלים ונזק: זרם הרמוני מגביר את הפסדי הקבלים ומאיץ את הזדקנות הבידוד.
הגברה ותהודה הרמונית: קבלים ותגובת אינדוקטיבית רשת עשויים ליצור מעגלים תהודה שמגבירים הרמוניות ספציפיות ומאיימים על בטיחות הציוד.
תקלה בהגנה על ממסר: הפרעות הרמוניות עלולות להוביל להגנה דיפרנציאלית, הגנת מרחק וכו' ולהשפיע על יציבות המערכת.
ii. עקרון העבודה של כורים מסדרת מתח גבוה-
כור מסדרת מתח גבוה מדכא הרמוניות בדרכים הבאות:
שנה את מאפיין העכבה של המערכת: כאשר הוא בסדרה עם קבל, נוצר ענף מסנן LC. העכבה שלו מושרה בתדר הרמוני ספציפי, ומונעת לזרם הרמוני לזרום לתוך בנק הקבלים.
לדוגמה, עבור 5 הרמוניות (250Hz), ענף הקבל הוא אינדוקטיבי ל-5 הרמוניות כאשר ההתנגדות נבחרת ב-6% כדי למנוע תהודה.
זרם פריצה: כאשר הקבל מחובר לאספקת חשמל, השראות של הכור מעכבת את זרם הכניסה המיידי, ומגינה על התקן המיתוג ועל הקבל עצמו.
סינון חלוקת תדרים: על ידי התאמת קצב התגובה (למשל, 4.5%, 6%, 12%), ניתן לסנן הרמוניות מפתח כגון שלושה וחמישה פאזות. לְדוּגמָה:
שיעור תגובה של 6%: דיכוי יעיל של 5 הרמוניות תוך מניעת הגברה של 3 הרמוניות.
שיעור תגובתיות של 12%: מתאים לזיהום הרמוני תלת-פאזי חמור, כגון תחנות משנה עם עומסים לא ליניאריים- חד פאזיים גדולים.
III. יישומים אופייניים של מעבר רכבת
קח, למשל, תחנת מטרו 110kV:
רקע מערכת: הותקנו שני בנקאי קבלים חדשים של 2400kvar עם כורים מסדרה (144kvar) עם שיעור תגובתיות של 6%.
לאחר איתור באגים, שיעור עיוות המתח הכולל של פס 10kV הגיע ל-4.33% (4% מעל הגבול), מתוכם שיעור העיוות ההרמוני השלישי היה 3.77%% (3.2% מעל הגבול).
ניתוח בעיה: בחירת קצב התגובה המקורית לא לקחה בחשבון באופן מלא את הרקע ההרמוני של המערכת, מה שהביא להגברה של שלוש הרמוניות.
חישובים מראים שהקיבולת של הקבל קרובה ל-5.1% מקיבולת המעגל הקצר-של הפס מתחת ל-6% תגובתיות, וקל להפעיל תהודה מקבילה.
אמצעי אופטימיזציה: קצב התגובה מותאם ל-12% והעכבה ההרמונית חושבה מחדש:
קצב הגברה המתח ההרמוני השלישי מופחת ל-0.50, העומד בתקן.
זה מונע את הסיכון של תהודה ומגביל את פריצת הגירוי.
IV. מבוא פרמטרים טכניים ועקרונות בחירה
בחירת יחס תגובה:
השלט הרמוני השלישי: בחר יחס תגובה של 12% כדי לאפשר לענף הקבל לחוש את ההרמונית השלישית.
5th Harmonic Dominic: בחר יחס תגובה של 6% כדי לאזן בין יעילות הסינון לעלות.
תרחישים כלליים: יחס תגובה של 4.5% יכול להתמודד עם דיכוי הרמוני בגודל 5 ומעלה.
מתח מדורג וקיבולת:
המתח המדורג חייב להתאים לרמת המתח של המערכת (לדוגמה. 10kV, 35kV).
קיבולת מדורג מחושבת על ידי הכפלת קיבולת הקיבול ביחס התגובה (למשל . 144 קילוואט=2,400 קילוואט x 6%).
מבנה וחומרים: סלילים-מחוזקים באפוקסי וליבת פלדת סיליקון מיובאת מבטיחים עליית טמפרטורה נמוכה ורעש נמוך.
רפידת שיכוך גומי גומי סיליקון מתאימה לחלל קומפקטי של מעבר מסילה.
V. תוצאות יישום ושיטות עבודה בתעשייה
יעילות הפחתת הרמונית: לאחר התאמת קצב התגובה, תחנת המשנה השלישית של קצב העיוות ההרמוני ירד מ-3.77% ל-2.8% ושיעור העיוות הכולל ירד ל-3.9%, והגיע לתקן GB/T 14549-1993.
שיעור הכשל בקבלים מופחת ב-80%, ומאריך את חיי השירות של הציוד.
מגמות בתעשייה: פיצוי דינמי בשילוב עם מסנני כוח פעילים (APF) פותר את האתגר של ספקטרום הרמוני יותר ויותר מורכב.
מערכת ניטור חכמה יכולה לעקוב אחר שינוי הרמוני בזמן אמת ולמטב אסטרטגיות התאמת פרמטרים של הכור.