¿Cuáles son las diferencias de rendimiento entre los reactores en serie de alto voltaje-con núcleo de hierro-y de núcleo de aire-?

La diferencia de rendimiento entre el reactor en serie de alto voltaje con núcleo y núcleo de aire se muestra principalmente en sus características de inductancia, pérdida, disipación de calor, escenarios de aplicación, estructura y costo. El análisis específico es el siguiente:
1.Características de inductancia
* **Reactores-con núcleo de hierro:** el núcleo de hierro aumenta significativamente la inductancia a través de un campo magnético centralizado, lo que proporciona una inductancia mayor para la misma capacidad y es adecuado para aplicaciones de baja-frecuencia (por ejemplo, compensación de potencia reactiva en sistemas de energía). Sin embargo, la saturación magnética del núcleo de hierro ocurre fácilmente y cuando la corriente es demasiado alta, el valor de la inductancia cae bruscamente, lo que resulta en una linealidad deficiente.
**Aplicación típica:** Sistemas de energía de 6 kV a 35 kV utilizados en serie con bancos de capacitores para limitar las corrientes de cortocircuito-y suprimir los armónicos (p. ej., tercer y quinto armónico).
* **Reactores-de núcleo de aire:** El diseño sin núcleo-da como resultado un valor de inductancia más pequeño pero estable que no cambia significativamente con las variaciones actuales y exhibe una buena linealidad. El campo magnético está distribuido uniformemente, no tiene problemas de saturación y es adecuado para condiciones de alta frecuencia o corriente alta (por ejemplo, filtrado y mitigación de armónicos).
**Aplicaciones típicas:** El transporte orbital, la metalurgia, la petroquímica, etc., requieren un funcionamiento continuo y una alta supresión de armónicos.
2. Pérdida y eficiencia
Reactores con núcleo de hierro-: las pérdidas se deben principalmente a histéresis y pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo de hierro, lo que da como resultado la generación de grandes cantidades de calor y requiere medidas efectivas de disipación de calor (por ejemplo, almohadillas absorbentes de impactos de caucho de silicona y encapsulación de resina epoxi). El funcionamiento-a largo plazo puede provocar fallos de calefacción, especialmente en verano o bajo cargas elevadas.
Estudio de caso: después de que una subestación de metro adoptara un reactor-con núcleo de hierro, la tasa de distorsión del tercer armónico superó el estándar. El cambio a una tasa de reactancia del 12 % redujo la amplificación armónica, pero la generación de calor sigue siendo una preocupación.
Reactores-de núcleo de aire: sin pérdidas en el núcleo de hierro, solo pérdida de resistencia del conductor (pérdidas de cobre). Bajo calor, alta eficiencia. La refrigeración por aire (p. ej., diseño obligatorio de refrigeración por aire) puede funcionar de forma continua durante 24 horas sin riesgo de acumulación de calor.
Estudio de caso: en una prueba de presurización de cable largo-, una sola sección de un reactor de núcleo- de aire pesaba solo 24 kg y podía soportar un alto voltaje de 22 kV, lo que disipó los temores de ruptura térmica en altas temperaturas.
3. Rendimiento de disipación de calor
Reactores-con núcleo de hierro: diseñados para basarse en un diseño de disipación de calor externo (por ejemplo, auto-refrigeración, refrigeración-aceite), pero la pérdida del núcleo genera temperaturas elevadas y requiere un control riguroso de las temperaturas de funcionamiento.
Parámetros técnicos: temperatura promedio de la bobina aumentada menor o igual a 75 K y capacidad de sobrecarga continua menor o igual a 1,35 veces la corriente.
Reactores-de aire: el enfriamiento por aire es eficiente, el aire elimina el calor y no hay acumulación interna de calor. Estructura compacta, apta para exteriores o espacios reducidos.
Parámetros técnicos: haz largo de fibra de vidrio recubierto con impregnación de resina epoxi, el curado en bobina tiene buena integridad y resistencia a cortocircuitos.
4.Escenarios de aplicación
Reactores-de núcleo de hierro:
Puntos fuertes: Tamaño pequeño, peso ligero (35 kg ~ 100 kg), fácil de transportar y bajo costo.
Limitaciones: Adecuado para situaciones de pequeña capacidad (por ejemplo, reactores resonantes en serie de menos de 1.000 kVA); las aplicaciones de gran capacidad requieren múltiples unidades en serie, lo que aumenta el costo y la complejidad.
Escenarios típicos: subestaciones de redes eléctricas urbanas, subestaciones subterráneas y otras ubicaciones con altos requisitos de protección contra incendios y espacio limitado.
Reactores centrales-vacíos:
Ventajas: gran capacidad de corriente nominal, buena confiabilidad, adecuada para grandes transmisiones de corriente y aplicaciones de conmutación frecuentes.
Límite: tamaño más grande (necesitará un tamaño más grande para lograr el mismo valor de inductancia) pero aún peso manejable (24 kg por sección).
Escenario típico: tránsito ferroviario, metalurgia, petroquímica y otras áreas que requieren operación a largo plazo-y alta supresión de armónicos.
V. Estructura y costos
Reactor con núcleo de hierro:
La estructura es compleja, el núcleo de hierro requiere el apilamiento de láminas de acero al silicio y espacios de aire (rellenos con materiales aislantes como placas de vidrio epoxi) y los requisitos de fabricación son elevados. Los costos están influenciados principalmente por los materiales del núcleo de hierro, como las láminas de acero al silicio direccional.
Estudio de caso: una subestación de 110 kV utiliza reactores con núcleo de hierro- de reactancia del 6%, que son más baratos que los reactores de núcleo vacío pero requieren un monitoreo regular de armónicos.
Reactores centrales-vacíos:
La estructura es simple e incluye aislamiento de bobinado y soporte; el diseño sin núcleo reduce los costos de material. Sin embargo, el proceso de fabricación es muy exigente (por ejemplo, bobinado paralelo multicapa y vertido de resina epoxi) y el costo total puede ser mayor que el de un reactor con núcleo de hierro-.
Estudio de caso: después de adoptar un reactor con núcleo-de aire en un proyecto de metro, aunque el costo inicial fue mayor, la eficiencia operativa a largo plazo-es mayor y el costo de mantenimiento es menor.