réacteur à noyau d'air de type sec

Réacteur de la série à noyau d'air de type sec

I. Présentation du produit

Le réacteur à noyau d'air sec est un équipement de support essentiel pour la compensation de puissance réactive et la gestion de la qualité de l'énergie dans les réseaux électriques. Il est principalement utilisé dans la boucle des batteries de condensateurs shunt haute tension de 10 kV et 35 kV, formant une branche de compensation « capacité-réactance » en série avec les condensateurs. Ses fonctions principales sont de limiter le courant d'appel à la fermeture des batteries de condensateurs, de supprimer l'amplification des harmoniques du réseau, de réduire les surtensions de commutation et de protéger les condensateurs et les appareils de commutation. Il résout fondamentalement les problèmes d'impact électrique lors de la commutation des batteries de condensateurs et garantit le fonctionnement sûr et stable à long terme du système de compensation de puissance réactive.

Dépassant les limitations techniques des réacteurs à noyau de fer traditionnels, ce produit adopte une conception structurelle entièrement sèche, sans noyau, avec un enroulement à air et une coulée sous vide complète à la résine époxy, utilisant l'air comme fluide isolant et de refroidissement. Il élimine totalement les risques de fuite d'huile et d'explosion des équipements immergés dans l'huile, et évite également les inconvénients des réacteurs à noyau de fer tels que la saturation magnétique, l'échauffement par fuite de flux magnétique et le bruit excessif. Grâce à ses excellentes performances électriques, sa très haute résistance mécanique, son respect de l'environnement, sa sécurité et sa fiabilité, ainsi que ses coûts d'exploitation et de maintenance extrêmement faibles, il est largement adapté à divers contextes tels que les sous-stations, les postes de distribution des zones industrielles, les centrales éoliennes/photovoltaïques, les entreprises métallurgiques et chimiques, les systèmes d'alimentation électrique du transport ferroviaire et les projets de compensation de puissance réactive des réseaux de distribution urbains. Il constitue un équipement clé pour l'optimisation de la qualité de l'énergie dans la construction des réseaux intelligents modernes.

Ce produit est conçu et fabriqué dans le strict respect des normes nationales et internationales, notamment GB/T 1094.6 Transformateurs de puissance – Partie 6 : Réacteurs, GB/T 17004 Réacteurs secs et IEC 60076-6 Transformateurs de puissance – Partie 6 : Réacteurs. Il a passé avec succès tous les essais de type du Centre national d’essais des équipements électriques et dispose d’une certification de qualification complète ainsi que des rapports d’essais fournis. Il est parfaitement compatible avec les condensateurs, les contrôleurs de puissance réactive et les interrupteurs des principales marques, tant nationales qu’internationales.

II. Structure de base et principe de fonctionnement

(I) Composition de la structure centrale

Ce produit adopte une conception intégrée modulaire et ses composants principaux sont composés de six parties principales : enroulement moulé sous vide, cadre en étoile supérieur et inférieur, isolateur de support à haute résistance, assemblage de bornes, système de mise à la terre et composants de protection extérieure (en option). La disposition structurelle est scientifique et la résistance mécanique et les performances électriques sont optimisées :

Bobinage moulé sous vide : Composant fonctionnel essentiel, le bobinage est constitué de plusieurs brins de fil de cuivre sans oxygène. La surface du conducteur est revêtue d’une peinture isolante résistante aux hautes températures. Le procédé de moulage sous vide à la résine époxy forme un cylindre isolant polymérisé. Le bobinage adopte une structure segmentée multicouche avec des passages d’air pour la dissipation thermique entre les couches, ce qui garantit non seulement une isolation performante, mais aussi une dissipation thermique naturelle efficace.

Cadre en étoile : Fabriqué à partir de profilés en alliage d’aluminium haute résistance soudés, le cadre bénéficie d’un traitement de surface par oxydation anodique et anticorrosion. Léger et robuste, il offre une excellente résistance à la corrosion. Ce cadre permet de fixer l’extrémité de l’enroulement et de répartir la force électrodynamique de court-circuit, évitant ainsi toute déformation ou déplacement de l’enroulement lors d’un court-circuit.

Isolateur de support : Sélectionné parmi les isolateurs en fibre de verre époxy haute résistance en forme de tige, avec un degré d’isolation ≥ Classe H et une résistance à la flexion mécanique ≥ 12 kN. Il est utilisé pour supporter l’enroulement et le châssis, réaliser l’isolation haute et basse tension et supporter le poids de l’enroulement et la force électrodynamique de court-circuit.

Ensemble de bornes : Fabriqué en cuivre rouge étamé avec une résistance de contact ≤ 50 µΩ, il est doté de blindages isolants haute résistance. Le câblage est flexible (sertissage par boulon ou connexion par borne), s’adaptant aux câbles haute tension et aux barres omnibus de différentes sections.

Système de mise à la terre : comprenant des boulons de mise à la terre, des barres de cuivre de mise à la terre et des bornes de mise à la terre en étoile, il assure une mise à la terre fiable de l’ensemble de l’équipement, élimine la tension induite et garantit la sécurité du personnel d’exploitation et de maintenance.

Composants de protection extérieure (en option) : Les produits d'extérieur sont équipés de couvercles résistants aux UV et à la pluie, de bases anti-accumulation d'eau en bas et le boîtier est fabriqué en acier inoxydable 304 avec un indice de protection IP54, s'adaptant aux environnements extérieurs difficiles.

(II) Principe de fonctionnement

Dans la boucle des batteries de condensateurs shunt haute tension, le réacteur série à noyau d'air de type sec est connecté en série avec le condensateur, et trois fonctions essentielles sont réalisées grâce aux caractéristiques de réactance inductive du réacteur :

Limitation de courant : Lors de la fermeture du banc de condensateurs, un courant d'appel de plusieurs à plusieurs dizaines de fois le courant nominal est généré. La réactance inductive limite la valeur de crête de ce courant d'appel (généralement limitée à 5 fois le courant nominal), évitant ainsi d'endommager les équipements tels que les disjoncteurs et les condensateurs.

Effet de filtrage : En sélectionnant un taux de réactance approprié (tel que 4,5 %, 6 %, 12 %), la branche « capacité-réactance » présente une faible impédance aux harmoniques spécifiques (3e, 5e, 7e), introduit un courant harmonique dans la branche pour réaliser la suppression des harmoniques et empêche la surchauffe et l’endommagement des condensateurs causés par l’amplification des harmoniques du réseau.

Effet de la régulation de tension : Une surtension de commutation est générée lors de la mise sous tension de la batterie de condensateurs. La réactance inductive de la bobine d'arrêt permet d'amortir la vitesse de montée de la surtension, d'en réduire l'amplitude et de protéger l'isolation des équipements électriques du circuit.

III. Spécifications et paramètres (couverture complète et personnalisable)

Spécifications de base des paramètres de catégorie : Explication détaillée

Tension nominale 10 kV, 20 kV, 35 kV (66 kV personnalisable) S'adapte aux niveaux de tension du réseau de distribution haute tension grand public en Chine ; des modèles personnalisés répondent aux besoins particuliers du réseau électrique

Fréquence nominale 50 Hz (60 Hz personnalisable) Conforme à la norme du réseau électrique ; les modèles 60 Hz conviennent aux projets d’exportation et aux scénarios industriels spécifiques

Courant nominal 50 A à 1 000 A (plage complète). Adaptation précise en fonction de la capacité de compensation des batteries de condensateurs, prise en charge de la personnalisation unitaire et de la production en série standardisée.

Taux de réactance : 1 %, 4,5 %, 5 %, 6 %, 7 %, 12 %, 14 % ; 1 % pour la limitation de courant pure ; 4,5 %/6 % pour la suppression des harmoniques de rang 5 et 7 ; 12 %/14 % pour la suppression des harmoniques de rang 3.

Inductance nominale 0,1 mH à 100 mH. Calcul précis selon la tension, le courant et la réactance nominaux, erreur de linéarité ≤ ±3 %.

Classe d'isolation F (155 °C), Classe H (180 °C). Isolation de classe H standard pour les environnements à haute température ; l'isolation de classe F répond aux besoins conventionnels avec un rapport coût-efficacité supérieur.

Forme structurelle : Coulée sous vide à noyau d'air de type sec avec résine époxy. Sans noyau, sans huile, isolation et refroidissement par air ; version extérieure avec structure de protection spéciale.

Méthode de refroidissement : Refroidissement par air naturel (AN), refroidissement par air forcé (AF, en option). Refroidissement AN standard pour la plupart des scénarios ; refroidissement AF pour les scénarios spéciaux à forte charge et en haute altitude.

Niveau de perte : Perte standard, faible perte (personnalisable). Le modèle à faible perte présente des pertes de 15 % à 25 % inférieures au modèle standard, permettant ainsi des économies d’énergie sur le long terme.

Niveau sonore ≤ 45 dB (conditions nominales, à 1 m de distance). Absence de bruit de magnétostriction du noyau, bien inférieur à celui des réacteurs à noyau de fer (≤ 65 dB), convient aux environnements silencieux.

Résistance aux courts-circuits : supporte un courant de court-circuit équivalent à 20 fois le courant nominal pendant 2 s. L’enroulement est monobloc et présente une haute résistance mécanique ; aucune déformation ni dommage à l’isolation n’est constaté après un court-circuit.

Indice de protection : IP30 pour une utilisation intérieure, IP54 pour une utilisation extérieure (IP65 personnalisable). L’IP30 empêche la pénétration de corps étrangers ; l’IP54 garantit l’étanchéité à la pluie et à la poussière ; l’IP65 est adapté aux environnements extrêmes tels que le brouillard salin côtier et les fortes pluies.

Température de fonctionnement : -40 °C à +85 °C ; Humidité : ≤ 95 % (sans condensation) ; Altitude : ≤ 4 000 m (adaptable à la haute altitude). S'adapte à divers environnements difficiles tels que le froid intense, les températures élevées, l'humidité, la haute altitude et le brouillard salin.

Durée de vie ≥ 30 ans. La couche isolante en résine époxy est anti-vieillissement et résistante aux UV ; le bobinage en cuivre sans oxygène est résistant à la corrosion ; la durée de vie dépasse 30 ans en conditions normales d’utilisation et d’entretien.

Normes de mise en œuvre : GB/T 1094.6, GB/T 17004, IEC 60076-6, DL/T 840. Conforme en totalité aux normes nationales, sectorielles et internationales, avec une qualité contrôlable et traçable.

IV. Principaux avantages du produit

(I) Excellentes performances électriques, fonctionnement précis et stable

Absence de saturation magnétique, linéarité d'inductance extrêmement élevée : grâce à sa conception sans noyau, ce dispositif élimine totalement le phénomène de saturation magnétique des réacteurs à noyau de fer. La valeur de l'inductance reste stable entre le courant nominal et le courant de court-circuit (erreur de linéarité ≤ ±3 %), et les effets de limitation et de filtrage du courant ne s'atténuent pas avec les variations de courant, garantissant ainsi un fonctionnement optimal du système de compensation.

Faibles pertes, haute efficacité énergétique : le bobinage est réalisé avec plusieurs brins de fil de cuivre sans oxygène afin de réduire les pertes par effet de peau ; le procédé de moulage sous vide en résine époxy garantit la densité de la couche isolante et réduit les pertes diélectriques. Les pertes totales du produit sont bien inférieures à la norme nationale, ce qui permet de réduire considérablement les pertes de puissance lors d'un fonctionnement prolongé, avec des avantages économiques et environnementaux.

Capacité de suppression des harmoniques élevée : il peut adapter avec précision le taux de réactance en fonction du contenu harmonique du réseau, supprimer de manière ciblée les harmoniques caractéristiques telles que les 3e, 5e et 7e rangs, prévenir efficacement la surchauffe et la défaillance des batteries de condensateurs causées par l’amplification des harmoniques et assurer la compatibilité du système de compensation de puissance réactive avec le réseau.

(II) Résistance mécanique exceptionnelle, résistance aux chocs extrêmement élevée

Durcissement intégral du bobinage, résistance aux forces électrodynamiques de court-circuit : le moulage sous vide en résine époxy confère au bobinage une structure rigide. Associé au support du châssis en étoile en alliage d'aluminium, il résiste à une force électrodynamique de court-circuit équivalente à 20 fois le courant nominal pendant 2 secondes. Après un court-circuit, le bobinage ne présente aucune déformation, aucun déplacement ni aucune fissure de la couche isolante, et l'équipement continue de fonctionner normalement.

Résistance sismique et éolienne, adaptation aux terrains complexes : Sa structure légère et à centre de gravité bas, dotée d’une base sismique spéciale, lui permet de résister à des séismes de magnitude 8 et à des typhons de catégorie 12. Elle est ainsi adaptée aux environnements complexes tels que les zones montagneuses, les collines et les zones côtières.

(III) Protection de l'environnement, sécurité et fiabilité, aucune opération présentant de dangers cachés

Conception entièrement sèche, ignifugée, antidéflagrante et non polluante : utilisant l’air comme isolant et fluide de refroidissement, ce système est exempt d’huile, de fluides ininflammables et de gaz non toxiques, éliminant ainsi totalement les risques de fuite d’huile, d’explosion et de pollution environnementale liés aux équipements immergés dans l’huile. Même en cas de défaillance extrême, aucun risque de combustion ou d’explosion, ce qui en fait la solution idéale pour les environnements exigeant une protection incendie renforcée, tels que les sous-stations électriques, les usines et les zones résidentielles.

Fonctionnement silencieux, adapté aux environnements calmes : aucun bruit basse fréquence n’est généré par la magnétostriction du noyau ; le niveau sonore est inférieur ou égal à 45 dB en conditions nominales, ce qui correspond à une conversation normale. Il peut être installé directement dans des environnements sensibles au bruit tels que les postes de distribution, les hôpitaux et les écoles à proximité de zones résidentielles.

Excellentes performances d'isolation, résistance au vieillissement et à la corrosion : La couche isolante en résine époxy est coulée sous vide et polymérisée à haute température, offrant une forte résistance aux UV, au vieillissement, au brouillard salin et à la corrosion chimique. Ses performances d'isolation restent optimales dans une plage de températures extrêmes allant de -40 °C à +85 °C, ce qui la rend adaptée à divers environnements climatiques rigoureux.

(IV) Exploitation et maintenance pratiques et efficaces, faible coût global du cycle de vie

Conception sans entretien, réduisant les coûts d'exploitation et de maintenance : absence de coussin d'huile, de changeur de prises en charge et de pièces mobiles vulnérables. En fonctionnement normal, aucun remplissage d'huile, révision ni entretien régulier n'est nécessaire. Seuls un contrôle visuel annuel et un test de mise à la terre sont requis, ce qui réduit considérablement la charge de travail et les coûts du personnel d'exploitation et de maintenance.

Installation flexible, grande adaptabilité : compacte et légère, elle se prête à quatre modes d’installation : en armoire intérieure, au sol en intérieur, sur poteau extérieur et au sol en extérieur. Aucun local technique ni système de refroidissement spécifique n’est requis, et le temps de montage est court (seulement 2 à 4 heures pour une unité), s’adaptant ainsi à différentes configurations de chantier.

Surveillance intelligente optionnelle, exploitation et maintenance plus intelligentes : installation personnalisable de modules de surveillance en ligne de la température, du courant et de la tension, et d’alarme de défaut, qui peuvent être connectés au système de surveillance du réseau via le protocole de communication RS485/Modbus, permettant une surveillance en temps réel de l’état de fonctionnement des équipements et une alarme à distance en cas de conditions anormales, facilitant ainsi l’exploitation et la maintenance des réseaux intelligents.

V. Scénarios d'application (Couverture complète des scénarios)

(I) Limitation du courant pour la prise en charge des bancs de condensateurs shunt haute tension

Il s'agit du principal cas d'utilisation de ce produit. Il est largement utilisé dans les dispositifs de compensation de puissance réactive des postes et stations de distribution de 10 kV et 35 kV, connecté en série avec des condensateurs shunt haute tension pour limiter le courant d'appel à la fermeture, supprimer les harmoniques, protéger les condensateurs, les disjoncteurs à vide, les sectionneurs et autres équipements, et garantir la commutation sûre du système de compensation de puissance réactive.

(II) Gouvernance de la qualité de l'énergie des nouvelles centrales énergétiques

Dans les centrales électriques intégrant l'énergie éolienne, photovoltaïque et le stockage d'énergie lumineuse, la volatilité et l'intermittence de la production d'énergie renouvelable peuvent facilement entraîner une augmentation du taux d'harmoniques et des fluctuations de tension sur le réseau. Ce produit, connecté en série avec des batteries de condensateurs, forme une branche de compensation par filtrage, supprimant les harmoniques générées par la production d'énergie renouvelable, stabilisant ainsi la tension du réseau et facilitant l'intégration de cette énergie au réseau.

(III) Gouvernance harmonique et compensation de la puissance réactive pour les entreprises industrielles

Les entreprises industrielles des secteurs de la métallurgie, de la chimie, des mines, du transport ferroviaire et de la fabrication de précision possèdent de nombreuses charges non linéaires, telles que des convertisseurs de fréquence, des fours à arc électrique et des laminoirs, qui génèrent d'importantes quantités d'harmoniques et des pertes de puissance réactive considérables. Ce produit permet de personnaliser les réacteurs en fonction des caractéristiques harmoniques de chaque entreprise et de constituer un dispositif de filtrage spécifique avec des batteries de condensateurs. Ce dispositif compense la puissance réactive, améliore le facteur de puissance, supprime les harmoniques et protège les équipements de production.

(IV) Projets de modernisation et de reconstruction des réseaux de distribution urbains

Le réseau de distribution urbain ancien présente des problèmes tels que le vieillissement des lignes, la forte densité de charge et d'importantes fluctuations de tension. Lors de la modernisation et de la reconstruction du réseau, ce produit est utilisé dans les postes de compensation de puissance réactive nouvellement construits ou reconstruits afin de résoudre les problèmes de courant d'appel et d'harmoniques des batteries de condensateurs, d'améliorer la qualité de l'alimentation électrique du réseau et de réduire les risques de dommages aux appareils électriques des utilisateurs.

(V) Système d'alimentation électrique spécial pour environnements particuliers

Dans des environnements particuliers tels que les zones de haute altitude, les zones côtières exposées au brouillard salin, les régions à grand froid et les zones de corrosion chimique, les réacteurs traditionnels à bain d'huile et à noyau de fer peinent à fonctionner de manière stable et durable. Ce produit, grâce à une conception sur mesure (renforcement de l'isolation en haute altitude, protection en acier inoxydable pour les zones côtières, adaptation de l'isolation aux basses températures), garantit un fonctionnement fiable et prolongé dans ces environnements, assurant ainsi la stabilité du système d'alimentation électrique.