Reator da série de filtros tipo seco

O reator da série de filtros do tipo seco da Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. foi projetado para compensação de potência reativa baseada em capacitor e mitigação de harmônicas em sistemas de energia de média tensão. Instalado em série com um banco de capacitores, o reator ajuda a limitar a corrente de irrupção de comutação do capacitor, controlar a amplificação harmônica e estabelecer as características de impedância necessárias de um circuito de filtro sintonizado ou dessintonizado.

O reator da série de filtros do tipo seco usa um sistema de isolamento do tipo seco com núcleo de ferro laminado e entreferros distribuídos. Sua indutância é fixada de acordo com o projeto elétrico especificado. Comparado com um reator em série imerso em óleo, a configuração do tipo seco elimina o óleo isolante e pode ser considerada para subestações internas, equipamentos de compensação compactos e instalações onde os requisitos de gerenciamento de óleo e proteção contra incêndio precisam ser minimizados.

A classificação final do reator, a indutância e a porcentagem do reator devem ser determinadas a partir do banco de capacitores, tensão do sistema, frequência e condições harmônicas da aplicação.

Visão geral do produto

Bancos de capacitores instalados para compensação de potência reativa podem interagir com a impedância do sistema de potência. Sob certas condições de operação, esta interação pode amplificar os harmônicos existentes ou produzir corrente transitória excessiva quando os capacitores são comutados.

Um reator em série é conectado em série com o banco de capacitores para modificar a impedância do ramo de compensação.

Dependendo da porcentagem selecionada do reator e do projeto do sistema, ele pode executar diversas funções:

· Limite a corrente de pico de comutação do capacitor

· Reduzir o risco de amplificação harmônica

· Mudar as características de ressonância da combinação capacitor-sistema

· Formar um ramo de filtro sintonizado quando projetado para uma frequência harmônica específica

· Reduzir o estresse imposto às unidades capacitivas e equipamentos de comutação associados

· Forneça a reatância indutiva necessária para o circuito de compensação

Um reator de filtro não é, portanto, selecionado independentemente do banco de capacitores. Os parâmetros do reator e do capacitor devem ser avaliados como parte do mesmo sistema de compensação.

Princípio de funcionamento

O reator está conectado em série com o banco de capacitores. Sua reatância indutiva altera a impedância do ramo do capacitor e influencia a frequência de ressonância do circuito.

Para um filtro sintonizado, a indutância e a capacitância são selecionadas para fornecer a resposta necessária em torno de uma frequência harmônica alvo. Para um banco de capacitores dessintonizado, o reator é normalmente selecionado para afastar o ponto ressonante do sistema das frequências harmônicas dominantes, em vez de criar um filtro bem sintonizado.

A porcentagem apropriada do reator depende da aplicação. Os valores comuns de projeto podem incluir porcentagens diferentes, como 5%, 6%, 7% ou outros valores específicos do projeto, mas o valor correto deve ser determinado a partir do estudo do sistema, em vez de selecionado como uma especificação universal.

O reator também limita a taxa e a magnitude da corrente durante a energização do capacitor. Isto reduz o estresse elétrico nas unidades capacitivas, contatores ou dispositivos de comutação e ajuda a melhorar as condições operacionais do ramo de compensação.

Construção Principal

1. Núcleo de ferro laminado com entreferros distribuídos

O núcleo é montado a partir de laminações de aço elétrico com entreferros distribuídos. A estrutura de entreferro fornece a relutância magnética necessária e ajuda a manter a indutância projetada sob a corrente operacional especificada.

A fixação do núcleo e o reforço mecânico são projetados para controlar a vibração e manter a estabilidade estrutural durante a operação normal e em condições específicas de curto-circuito.

2. Enrolamento de cobre

O enrolamento utiliza condutores de cobre selecionados de acordo com a corrente nominal e os requisitos térmicos do reator.

Para construção do tipo seco, o enrolamento pode ser isolado usando um sistema de resina epóxi fundida a vácuo. O arranjo final do enrolamento depende da classe de tensão, corrente, carga térmica e requisitos de isolamento do projeto.

3. Isolamento de resina fundida

O sistema de isolamento do tipo seco fornece o isolamento elétrico entre o enrolamento e os componentes estruturais aterrados.

A fundição a vácuo pode reduzir vazios no sistema de isolamento e fornecer uma estrutura mecânica rígida. A configuração do isolamento é determinada de acordo com o nível de isolamento exigido e as condições ambientais.

4. Suporte Mecânico e Controle de Vibração

O conjunto do reator incorpora suportes isolantes, componentes de fixação e elementos de controle de vibração.

Esses componentes são projetados para manter a estabilidade do enrolamento e do núcleo durante a operação normal e condições transitórias ou de curto-circuito especificadas.

5. Monitoramento de temperatura e resfriamento

Sensores de temperatura podem ser fornecidos para monitorar a temperatura operacional do reator.

Dependendo da corrente nominal e do projeto térmico, o reator pode usar resfriamento por ar natural ou resfriamento por ar forçado. Funções de alarme e controle de ventilador podem ser incorporadas quando necessário.

Especificações Técnicas

A tabela a seguir apresenta os principais parâmetros que devem ser confirmados durante o esclarecimento técnico. Os valores exatos dependem do banco de capacitores e do projeto do sistema de potência.

Nota técnica: A porcentagem do reator, a indutância, a classificação da corrente e a frequência de ajuste alvo não devem ser tratadas como especificações intercambiáveis. Eles precisam ser calculados juntamente com o banco de capacitores e a impedância do sistema.

Porcentagem do reator e seleção de filtros

A porcentagem do reator é um parâmetro importante ao configurar um ramal de filtro do banco de capacitores.

Representa a relação entre a reatância indutiva do reator e a reatância capacitiva do capacitor na frequência fundamental. Diferentes porcentagens de reator produzem diferentes características ressonantes.

Por esta razão, o reactor não deve ser seleccionado simplesmente porque uma determinada percentagem é normalmente utilizada.

A seleção normalmente considera:

· Tensão do sistema

· Frequência fundamental

· Tensão e capacidade do banco de capacitores

· Potência reativa necessária

· Espectro harmônico existente

· Ordens harmônicas dominantes

· Capacidade de curto-circuito da rede

· Impedância do transformador

· Características de cabos e linhas

· Frequência esperada de comutação do capacitor

· Desempenho de filtro necessário

· Padrões aplicáveis ​​e especificações do cliente

Para projetos que envolvam distorção harmônica significativa, um estudo harmônico ou avaliação da qualidade da energia deverá ser concluído antes de finalizar os parâmetros do reator.

Reator de filtro vs. reator desafinado

Os termos reator de filtro e reator dessintonizado descrevem diferentes objetivos de projeto e não devem ser usados ​​de forma intercambiável.

A configuração final deve ser selecionada de acordo com o espectro harmônico real e o projeto do sistema de compensação.

Principais características de design

Construção tipo seco e sem óleo

O reator não contém óleo isolante. Isto elimina o enchimento de óleo, a inspeção de vazamento de óleo e a substituição de óleo da manutenção de rotina.

A configuração pode ser considerada para subestações internas e instalações compactas de compensação de capacitores onde um projeto isento de óleo é preferido.

Indutância Fixa

O reator fornece uma indutância predeterminada em vez de uma reatância continuamente ajustável. Seus parâmetros elétricos são selecionados durante a fase de engenharia com base na compensação necessária e na função de controle de harmônicos.

Limitação de corrente de comutação do capacitor

Quando um banco de capacitores é energizado, pode ocorrer corrente transitória. O reator em série aumenta a impedância do circuito e ajuda a limitar a magnitude e a taxa da corrente de comutação.

O efeito de limitação real depende da configuração do banco de capacitores, do método de comutação e da impedância do sistema.

Controle Harmônico e de Ressonância

Um reator em série adequadamente selecionado altera a impedância e as características ressonantes do ramo de compensação. Dependendo do projeto, pode ser usado para filtragem sintonizada ou desafinação.

O reator em si não deve ser descrito como eliminando todos os harmônicos. Seu desempenho depende da configuração completa do sistema capacitor-reator.

Monitoramento de temperatura

O monitoramento da temperatura pode ser incorporado ao reator. Para projetos de corrente mais alta, funções de resfriamento por ar forçado e controle de ventilador podem ser fornecidas quando exigido pelo cálculo térmico.

Aplicações Típicas

O reator em série de filtros do tipo seco pode ser especificado para sistemas de compensação baseados em capacitores em aplicações como:

· Sistemas de distribuição de 10 kV e 35 kV

· Subestações internas e estações de comutação

· Plantas industriais e parques industriais

· Sistemas de energia de mineração e indústria pesada

· Sistemas de compensação de potência reativa de banco de capacitores

· Instalações de mitigação harmônica

· Projetos de melhoria da qualidade de energia

· Sistemas com comutação frequente de capacitores

· Equipamento compacto de compensação interna

A classificação apropriada do reator deve ser determinada a partir das características elétricas do sistema de compensação completo.

Informações de seleção para compradores

Para uma cotação de projeto, as seguintes informações são úteis:

1.  Tensão nominal do sistema

2.  Frequência do sistema

3.  Potência reativa necessária em kvar ou Mvar

4.  Tensão nominal do banco de capacitores

5.  Capacidade do banco de capacitores

6.  Porcentagem ou indutância necessária do reator, se já especificada

7.  Ordem harmônica alvo, para aplicações de filtros sintonizados

8.  Espectro harmônico medido ou calculado

9.  Capacidade de curto-circuito ou impedância de curto-circuito

10.  Local de instalação

11.  Temperatura ambiente e altitude

12.  Instalação interna ou externa

13.  Normas IEC, GB ou específicas do projeto aplicáveis

14.  Testes de rotina, tipo ou especiais exigidos

Se a porcentagem ou indutância do reator ainda não tiver sido determinada, os parâmetros do banco de capacitores e as informações disponíveis do sistema poderão ser fornecidos para revisão técnica.

Capacidade de fabricação e teste

O reator da série de filtros do tipo seco é fabricado pela Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd., fundada em 1999 em Jiangshan, Zhejiang, China.

Yulan fabrica transformadores e reatores até a classe de 110 kV. A empresa ocupa aproximadamente 35.000 m², incluindo uma oficina de produção de 15.000 m², e conta com mais de 75 funcionários, entre engenheiros e técnicos.

As instalações de produção e testes incluem:

· equipamento de elevação de 80 toneladas

· Sistema de secagem a vácuo em fase de vapor de querosene de 400 kW para produtos da classe de 110 kV

· Equipamento de teste de impulso de 1200 kV

· Equipamento de teste de tensão suportável de frequência industrial de 400 kV

· Equipamento de teste de indução de 300 kV

· Equipamento de enrolamento vertical controlado por computador

· Corte central e linhas transversais

· Equipamentos para enrolamento de folhas

· Equipamento de prensagem hidráulica

· Outros equipamentos de produção e teste de transformadores e reatores

As instalações de fabricação e testes disponíveis permitem que a configuração do reator e o programa de testes sejam alinhados com os requisitos técnicos de projetos individuais.

Gestão e Testes de Qualidade

Jiangshan Yulan Transformer Co., Ltd. opera os seguintes sistemas de gerenciamento:

·  Sistema de Gestão da Qualidade ISO 9001:2015

·  Sistema de Gestão Ambiental ISO 14001

·  Sistema de Gestão de Saúde e Segurança Ocupacional ISO 45001:2018

Para projetos de reatores, os requisitos de teste aplicáveis ​​são determinados pelo projeto do produto, padrão aplicável e especificação do cliente.

Quando necessário, a documentação técnica pode incluir relatórios de testes relevantes e registros de inspeção de fábrica.

Para projetos de exportação, os requisitos IEC aplicáveis, os requisitos do mercado de destino e as especificações do cliente devem ser confirmados durante a fase de esclarecimento técnico.

Reatores da série tipo seco versus imersos em óleo

A seleção entre construção do tipo seco e imersa em óleo depende da tensão nominal, corrente, capacidade, ambiente de instalação, requisitos térmicos e especificações do projeto.

Esta comparação é uma referência geral de engenharia. A seleção final do equipamento deve ser baseada na especificação do projeto e no estudo do sistema.

Documentação Técnica

Dependendo do projeto e do contrato, a documentação de fornecimento pode incluir:

· Especificação técnica do produto

· Desenho de arranjo geral

· Informações da placa de identificação

· Esquema elétrico ou diagrama de fiação de controle, quando aplicável

· Relatório de testes de rotina

· Documentação de inspeção de fábrica

· Instruções de instalação e operação

· Certificado do produto

· Certificados de gestão de qualidade relevantes

O pacote exato de documentação deve ser confirmado durante a cotação e revisão do contrato.

Perguntas frequentes

1. O que é um reator em série de filtro do tipo seco?

Um reator em série de filtro do tipo seco é um dispositivo indutivo conectado em série com um banco de capacitores. Ele modifica a impedância do ramo de compensação, ajuda a limitar a corrente de comutação do capacitor e pode ser usado para filtragem ou dessintonização de harmônicos, dependendo do projeto do sistema.

2. Qual é a diferença entre um reator de filtro e um reator de derivação?

Um reator shunt é conectado em paralelo ao sistema de energia e é usado principalmente para absorver energia reativa capacitiva de linhas e cabos.

Um reator em série de filtros é conectado em série com um banco de capacitores. Suas principais funções incluem alterar a impedância do ramo de compensação, limitar a corrente de comutação e controlar as características harmônicas ou de ressonância.

3. O que significa a porcentagem do reator?

A porcentagem do reator descreve a relação entre a reatância de frequência fundamental do reator e a reatância capacitiva do capacitor. Influencia as características ressonantes do ramo capacitor-reator.

A porcentagem correta depende do sistema e deve ser determinada durante o projeto de engenharia.

4. Um reator pode filtrar o 3º, 5º e 7º harmônicos ao mesmo tempo?

Não necessariamente. Um único ramo de filtro sintonizado é normalmente projetado em torno de uma frequência ou faixa harmônica especificada. Se for necessário endereçar múltiplas ordens harmônicas, poderão ser necessárias múltiplas ramificações de filtro ou uma estratégia de filtragem diferente.

O espectro harmônico e a impedância do sistema devem ser avaliados antes de selecionar a configuração do reator.

5. Um reator em série elimina harmônicos?

Não. O reator altera as características de impedância e frequência do ramo do capacitor. Sua eficácia na mitigação de harmônicas depende do projeto completo do filtro, incluindo capacitor, reator, impedância do sistema e fontes de harmônicas existentes.

6. O reator protege os capacitores durante a comutação?

Um reator em série pode ajudar a limitar a corrente de irrupção de comutação do banco de capacitores e reduzir o estresse elétrico transitório. O efeito real da proteção depende da configuração do banco de capacitores e do equipamento de comutação.

7. O reator pode ser utilizado em sistema de 10 kV ou 35 kV?

Sim, os reatores em série do tipo seco podem ser projetados para aplicações de média tensão, como sistemas de 10 kV e 35 kV. A corrente nominal, o nível de isolamento, a indutância e a porcentagem do reator devem ser determinados a partir do sistema de compensação específico.

8. O reator pode ser instalado em ambientes internos?

Sim. A construção do tipo seco é adequada para instalações internas aplicáveis. O projeto final deve considerar a temperatura ambiente, ventilação, nível de poluição, requisitos de isolamento, folgas e dissipação de calor.

9. Yulan pode fabricar um reator de filtro personalizado?

Sim. Yulan pode configurar o reator de acordo com a tensão, corrente, indutância, porcentagem do reator, condições de instalação, método de resfriamento e padrões técnicos aplicáveis.

10. Que informações devo fornecer para uma cotação?

Para uma avaliação técnica inicial, forneça a tensão do sistema, frequência, capacidade do banco de capacitores, tensão do capacitor, Mvar ou kvar necessário, porcentagem do reator ou indutância, se conhecida, informações sobre harmônicos e condições de instalação.

Se os parâmetros do reator ainda não tiverem sido determinados, um diagrama unifilar e informações do banco de capacitores poderão ser fornecidos para revisão técnica.