Фильтровой (сглаживающий) реактор представляет собой монолитное устройство, в основе которого находится обмотка. Она является главным несущим элементом конструкции. Также в состав реакторного оборудования входят вспомогательные элементы (рейки, бандажи).
Его назначением является снижение роста токов высших гармоник и интергармоник переменного тока, поступающего в преобразователи (фильтро-компенсирующие устройства (ФКУ), ФКУ-источники реактивной мощности на базе управляемого шунтирующего реактора (УШР), фильтро-компенсирующие цепи (ФКЦ) статических тиристорных компенсаторов, фильтры гармоник вставок постоянного тока (HVDC).
Токами высших гармоник называют изменения, появляющиеся в электросети при введении в действие оборудования с непостоянной нелинейной нагрузкой. К такому оборудованию относятся устройства силовой электроники, тиристорно-управляемый электропривод, электросталеплавильные печи и т.д.
Высшие гармоники оказывают негативное воздействие на работу компьютеров и телекоммуникационных систем, приводят к сбоям в системах управления, ведут к росту энергопотерь, к перегреву механизмов, кабелей, и скорому их изнашиванию.
Самым эффективным и уникальным способом, подавляющим гармоники и прочие искажения электросети, является использование фильтрового реактора в составе сетевого фильтра.
Рис.1. Фильтровый реактор СВЭЛ
Устройство фильтрового реактора
Данный тип реактора состоит из следующих частей:
- гетинаксовые плиты толщиной 20 мм,
- катушка,
- медная обмотка,
- стеклопластиковые кожухи,
- стяжные шпильки – 5 шт.,
- магнитопровод,
- шайба,
- экранирующий пакет,
- установочные уголки.
Фильтровой (сглаживающий) реактор установлен между гетинаксовыми плитами четырьмя специальными стяжными шпильками. Функция пятой шпильки – установка радиально-шихтованного стального сердечника. По факту сборки сердечник покрывается слоем стеклопласта в 7 мм толщиной. Далее на слой стеклопласта наматывается медная шина, более 70 витков на ребро. Одна треть высоты шины наполняется специальным электроизоляционным материалом – миканитом. Выводы обмоток присоединены к изоляционным боковинам. Непосредственная эксплуатация устройства приводит к его сильному нагреванию. Поэтому в фильтровом реакторе предусмотрено охлаждение – обдув с расходом воздуха не менее 30 м3/мин. Система снабжена специальным пластиковым кожухом из двух составных с системой вентиляции. Верхняя часть обеспечена двумя овальными отверстиями для подвода воздуха, нижняя – для выброса воздуха под кузов после охлаждения.
Рис. 2. Структура условного обозначения фильтрового реактора
Принцип работы фильтрового реактора
Создается фильтр (специальная цепь электрической сети, подключенная к нейтральной точке) с меньшим сопротивлением, чем у главной цепи (главных цепей) на частотах гармоник. На основной частоте (50 Гц) обратное соотношение: сопротивление цепи фильтра должно быть больше, чем у основной цепи. Токи высоких частот замыкаются в контур с меньшим сопротивлением (через цепь фильтра), токи частоты 50 Гц – в основных цепях электросети. Главный элемент установки – фильтровой реактор – большая катушка индуктивности, сопротивление которой прямо пропорционально частоте колебаний переменного тока, протекающего через нее.
Технические данные:
- Номинальное напряжение фильтровых реакторов – 3-220 кВ.
- Номинальная мощность – до 7500 кВАр.
- Возможный температурный диапазон – от -60 до +50 градусов.
- Климатический режим: У, УХЛ, ХЛ, Т.
- Категория размещения: в помещении или под навесом.
Разновидности фильтровых реакторов
С воздушным сердечником:
- ФРОС (Фильтрующий Реактор Однофазный Сухой) – класса напряжения 35 – 110 кВ наружной установки для выпрямительно-инверторных подстанций
- ФРТС (Фильтрующий Реактор Трехфазный вертикального исполнения Сухой)
- ФРТСГ (Фильтрующий Реактор Трехфазный Сухой Горизонтального исполнения)
С магнитным сердечником:
- ФРОСМ (Фильтрующий Реактор Однофазный Сухой Магнитный)
- ФРТСМ (Фильтрующий Реактор Трехфазный Сухой Магнитный)
Рис.3. Фильтровый реактор СВЭЛ
Преимущества фильтровых реакторов
- высокая прочность и устойчивость к ударным токам;
- с целью минимизации вероятности внутренних повреждений, пробоев – металлические части реактора имеют то же напряжение, что и обмотка;
- все вспомогательные элементы выполнены из немагнитных, электронепроводящих материалов;
- отсутствие разборных механических соединений дает прочность, надежность и долговечность установки (не требуется ТО оборудования);
- электрические соединения спаяны методом сварки, что исключает нагрев, старение контактных соединений;
- в реакторе отсутствуют жидкости, легковоспламеняющиеся материалы, что исключает взрывоопасность и возгорания;
- вертикальные и горизонтальные каналы между обмотками дают естественное охлаждение реактора для максимальной надежности;
- провода покрыты двойной изоляцией;
- абсолютная защита от влияния УФ-лучей, осадков и пыли.
