Reator de Núcleo Aéreo TKDG Potencializa o Sistema Retificador de 12 Pulso: Solução de Atenuação Harmónica para Fornecimento de Energia de Tração em Transporte Ferroviário
I. Cenário de Aplicação
Quando as unidades retificadoras de 12 pulsos operam nas subestações de tração do metrô, tendem a gerar harmônicos característicos como os de 11ª e 13ª ordens. Isso leva a uma distorção excessiva da forma de onda da tensão da linha de contato (medida em 8,5%), afetando a qualidade do fornecimento de energia e a segurança dos equipamentos ferroviários.
II. Solução Central
Implementar reatores tipo TKDG de resina epóxi para exteriores para alcançar uma absorção eficiente de harmônicos e otimização do sistema.
III. Pontos Técnicos Destacados
- Design Inovador do Reator
- Estrutura de Bobinamento Empilhada Vertical: Design espacial único reduz a área ocupada, garantindo a precisão da indutância, atendendo aos requisitos de espaço compacto das subestações.
- Capacidade de Operação Contínua a 120°C: O processo de moldagem a vácuo com resina epóxi fornece encapsulamento isolante completo, permitindo operação estável a longo prazo sob refrigeração natural no ar a altas temperaturas. O ciclo sem manutenção chega a 20 anos.
- Mitigação de Harmônicos em Nível de Sistema
- Mitigação Colaborativa de Retificação de 24 Pulsos: Os reatores e as unidades retificadoras formam uma unidade completa de mitigação:
▸ Retificação de 12 pulsos → Gera harmônicos de 11ª/13ª/23ª/25ª ordens.
▸ Atualização para retificação de 24 pulsos → Elimina harmônicos de 23ª/25ª ordens.
▸ Reator TKDG → Absorve especificamente os harmônicos característicos residuais de 11ª/13ª ordens. - Parâmetros de Desempenho Chave
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Indicador |
Antes da Mitigação |
Após a Mitigação |
Taxa de Melhoria |
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THD da Tensão da Linha de Contato |
8,5% |
2,1% |
75,3% |
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Taxa de Conteúdo de Harmônicos Característicos |
>5% |
<0,8% |
>84% |
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Elevação de Temperatura em Operação Contínua (°C) |
- |
≤70 K |
- |
IV. Benefícios da Implementação
- Aumento da Segurança do Fornecimento de Energia: O THD da tensão atende/cumpre o requisito (≤4%) do Padrão Nacional GB/T 14549-93 "Qualidade de Energia - Harmônicos na Rede de Distribuição Pública", reduzindo o risco de falhas nos sistemas de controle de locomotivas.
- Otimização da Eficiência Energética: A redução das correntes harmônicas diminui as perdas de linha. A eficiência energética geral do sistema de tração melhorou em 3%-5%.
- Vantagens de Espaço e Custo:
▸ A estrutura vertical economiza 30% da área de instalação.
▸ O design de refrigeração natural economiza 45% nos custos de operação e manutenção em comparação com soluções de refrigeração forçada.
V. Validação Engenhosa
- Corrente harmônica de 11ª ordem reduzida de 312 A para 58 A.
- Corrente harmônica de 13ª ordem reduzida de 285 A para 62 A.
- Taxa de falhas dos bancos de capacitores e equipamentos de proteção por relé reduzida a zero.
Resumo das Vantagens da Solução: Consegue um salto na qualidade de energia do sistema de 12 pulsos ao nível de um sistema de 24 pulsos através da absorção precisa de harmônicos característicos usando otimização topológica, evitando a necessidade de retrofits de expansão de capacidade.
