Reatores de derivação e reatores em série

Máxima flexibilidade e economia

Os reatores de derivação e em série são amplamente utilizados em redes CA para limitar a sobretensão ou a corrente de atalho na transmissão de energia. Com um número crescente de linhas aéreas de alta tensão em um ambiente de energia em rápida mudança, os reatores de derivação e de série desempenham um papel fundamental na estabilização dos sistemas de rede e no aumento da eficiência da rede.   Faixa: reatores em série, reatores de derivação variáveis e fixos Potência nominal: de ≤10MVAr a 300MVAr Tensão nominal: de 33kV a 800kV Características: design compacto e robusto; desempenho estável ao longo da vida útil; testes 3ph até os mais altos níveis de tensão e potência; ferramentas de tecnologia e design de ponta Recursos opcionais: versão de baixo ruído/baixa perda, faixa de regulamentação estendida de 80%, opções de design ecológicas

Portfólio

Restabelecendo os limites da tecnologia do reator

Os reatores são verdadeiros polivalentes e solucionadores de problemas de rede. Nas redes de transmissão de eletricidade convencionais, os reatores de derivação controlam a tensão e compensam a potência reativa, enquanto os reatores em série alteram o fluxo de carga e limitam as correntes de curto-circuito. Com o aumento de reatores de geração de energia renováveis e distribuídos - e reatores de derivação variável em particular - desempenham um papel significativo no cenário energético atual, com sua maior flutuação no fornecimento de energia. Os reatores da Siemens oferecem benefícios em vários níveis para ajudar os operadores da rede a alcançar e manter um sistema de fornecimento de energia confiável e seguro:

Medindo a confiabilidade

Os reatores da Siemens trabalham de maneira confiável por décadas em redes de alta tensão em todo o mundo.

O alto número de unidades em serviço - mais de 800 unidades fabricadas apenas na última década - serve como prova da validade de nossas leis de projetos. Em nosso esforço para garantir uma vida útil longa e confiável, buscamos tolerâncias mínimas na fabricação e insistimos em materiais de alta qualidade. Nossos fornecedores em todo o mundo são obrigados a cumprir os altos padrões aos quais nos mantemos. O resultado é uma taxa de falhas nada menos que impressionante - teremos o prazer de fornecer os nossos últimos números de tempo médio entre falhas (MTBF).

 

MTBF1) dos reatores de derivação da Siemens


Número de unidades:                        820

Total de anos de serviço:                     4,361

Número de falhas:                    5

Taxa de falha externa:                  0.115 %

Tempo médio entre falhas:      872 anos

1) avaliado em 2004-2013
 

Estudo de caso: Como medir a confiabilidade do transformador

Nossa filosofia é qualidade

Nossa abordagem sistemática à qualidade apoia nossa busca incansável de precisão e satisfação do cliente. Ela baseia-se em três pilares:

Máxima precisão em todas as etapas

Temos como base décadas de experiência para alcançar a alta precisão características dos nossos reatores. Os baixos níveis de vibração, ruído e perdas, que permanecem estáveis ao longo de toda a vida útil, exigem maior precisão em todas as etapas do processo de manufatura, da fabricação ao teste. Para garantir essa precisão, empregamos uma equipe altamente qualificada e temos nossas próprias ferramentas de análise de projeto.

Dedicados ao seu sucesso comercial

Os reatores de derivação e série Siemens são as soluções mais econômicas para compensação de potência reativa e limitação de corrente de curto-circuito no mercado. Eles trazem fortes benefícios para os clientes comerciais, como menor demanda de energia reativa, menores perdas e maior capacidade da rede. Seus fluxos de carga balanceados permitem que os clientes evitem a extensão cara da rede.

  • Durante sua longa vida útil, os reatores da Siemens recompensam os clientes com uma taxa de falhas excepcionalmente baixa e desempenho estável do produto durante toda a sua vida útil.
  • Para ajudar os clientes a encontrar a solução mais econômica - uma solução que não apenas atende às especificações, mas também atende às suas necessidades, a Siemens Transformers oferece consultoria interna de rede.
  • Os projetos são executados sem problemas e dentro do prazo. A conformidade com os valores especificados no campo de teste é uma questão de disciplina.
  • Projetos de reatores compactos mantêm os custos de construção da subestação baixos.
  • Tecnologia de ponta e equipe altamente qualificada, também projetando e fabricando produtos mais complexos, como transformadores HVDC ou comutadores de fase.

Aproveite ao máximo nossos projetistas de reatores

O processo de projeto dos reatores difere radicalmente do dos transformadores: Devido ao seu núcleo especial, o projeto mecânico dos reatores tende a ser mais complexo e exige atenção particular às características físicas. Na comunicação com os clientes, os especialistas da Siemens compartilham conselhos abrangentes sobre os recursos de design desejados e necessários e apoiarão os clientes com recomendações.

 

Critérios do projeto de reatores

  • Potência reativa e reatância (específica do reator)
  • Faixa de linearidade e ponto do joelho (específico do reator)
  • Perdas e capitalização de perdas (apenas perdas totais para reatores)
  • Limites de nível de som
  • Vibrações (específicas do reator)

Design do reator na vanguarda

Além de desenvolver seu próprio software de projeto de reator, a Siemens P&D colabora com as principais universidades e parceiros em todo o mundo para melhorar a qualidade de seus produtos e serviços. Os especialistas qualificados da Siemens usam software de design de ponta e ferramentas de simulação, como o software Siemens baseado no Método dos Elementos Finitos, isto é, o 3DFEM para perdas de núcleo e garfo de reatores de derivação e ferramentas de terceiros, como ANSYS © e Open Foam®.


Benefícios

  • Conformidade com os valores da garantia
  • Alto rendimento na primeira passagem
  • Resposta rápida a solicitações de mudança durante o estágio de design do projeto
  • Execução suave e oportuna do projeto
  • Resultados de teste verificados em quatro locais
Tecnologia

Tecnologia inovadora impulsiona o desempenho

Núcleos: Precisão alimentada pela experiência

Os baixos níveis de vibração, ruído e perda, que se tornaram a marca registrada da Siemens no setor, exigem máxima precisão em todas as etapas do processo de fabricação e padrões exigentes na gestão de fornecedores. Para evitar a flexão de torção, a Siemens Nuremberg usa tabelas de empilhamento de núcleos projetadas para núcleos de 300 cem toneladas, que deslocam o núcleo da posição da camada horizontal para a posição vertical de montagem. Nossos reatores a óleo são fabricados em dois tipos de projeto - com núcleo de ar ou núcleo de ferro.

Molas e fixação: Valores mais baixos de ruído e vibração

Mantido no lugar em uma estrutura de fixação, o núcleo de ferro em um reator é preso por tirantes de aço e/ou membros. A tecnologia de mola exclusiva da Siemens entre o tirante e a viga transversal garante a constante pressão do núcleo. Dessa forma, o projeto de mola e fixação da Siemens mantém constantemente os mais baixos valores de ruído e vibração durante toda a vida útil dessas unidades. A Siemens oferece dois tipos de fixação:

Recursos de design para uma área ocupada menor e mais eficiência

Benefícios

Melhorando a estabilidade da rede e a eficiência econômica

A Siemens fabrica a gama completa de reatores para todas as necessidades dos clientes em uma variedade de áreas de aplicação. Os reatores da série são implantados para limitação de corrente de curto-circuito e alterações no fluxo de carga. Os reatores de derivação fornecem controle de tensão e compensação de potência reativa. Eles podem ser projetados como reatores de derivação variáveis com comutadores de derivação para clientes que exigem uma solução mais flexível.

Detalhes técnicos

Maior eficiência e flexibilidade

Os reatores de derivação (SHR) são dispostos entre a tensão da linha e o terra. Seu local de instalação geralmente está localizado no início ou no final de uma longa linha aérea ou conexão de cabo ou em subestações centrais. Embora as linhas de energia aéreas tenham capacidade comparativamente baixa e, portanto, exijam apenas compensação em altas tensões e/ou ao longo de linhas de energia muito longas, os cabos têm uma capacitância condutor-terra significativamente mais alta (por um fator de 20). Portanto, a compensação já deve ser fornecida para tensões mais baixas e comprimentos de cabo mais curtos.

 

Áreas de aplicação típicas

  • Acesso à rede de grandes parques eólicos e conjuntos de energia solar
  • Compensação de linha para linhas aéreas longas de alta tensão ou conexões de cabo CA
  • Geração distribuída levando a flutuações de carga
  • Prossumidores levando a flutuações de carga e reversão de fluxo de energia na rede MV&HV
  • Grandes sistemas de armazenamento de energia que levam ao carregamento da linha durante o carregamento e sem condições de carga durante o tempo de armazenamento

Reator de derivação fixo

Compensação de potência reativa e controle de tensão

Os reatores de derivação fixa são projetados para as condições definidas do sistema e utilizados para controle de tensão e compensação de potência reativa. Eles são baratos e fáceis de ligar/desligar. No entanto, quando várias unidades são colocadas em paralelo, os reatores de derivação fixa podem ser mais caros do que os reatores de derivação variáveis. Seu design compacto e baixa necessidade de manutenção os tornam uma solução perfeita para aumentar a eficiência.

 

Áreas de aplicação típicas

  • Linhas e cabos de alta tensão com carga e tensão estáveis e comprimento de linha fixo
  • Acesso à rede de grandes parques eólicos e matrizes de energia solar, quando a energia reativa variável é fornecida por outras fontes

Reator de derivação variável

Um investimento rentável graças à flexibilidade total

Reatores de derivação variável são usados para controle de tensão e compensação de potência reativa. Eles ajustam continuamente a potência do reator às necessidades reais. O uso de reatores variáveis é particularmente recomendado se ocorrerem flutuações. É o caso de um número crescente de redes, devido ao aumento do uso de fontes de energia renováveis. Dependendo da demanda real, a potência reativa pode ser ajustada para a rede real.

Os reatores de derivação variável da Siemens não são projetados apenas como unidades compactas para ajustes contínuos às mudanças nas condições da rede, mas também são unidades de baixa manutenção com demandas mínimas de serviço. A Siemens utiliza a confiável série de comutadores VACUTAP VRG da Maschinenfabrik Reinhausen.

Esses comutadores em carga executam até 300.000 operações de comutação sem necessidade de manutenção.  Com uma ampla faixa de controle de no máx. 20 a 100%, os reatores variáveis oferecem uma flexibilidade de rede que permite que os operadores obtenham a mais alta eficiência da rede. Outras vantagens interessantes dessa flexibilidade: A comutação em um reator de derivação variável com baixa potência reativa resulta em um menor impulso de comutação. Além disso, o operador lucra com menores perdas e emissões de ruído quando o reator de derivação variável opera com uma potência baixa.

 

Áreas de aplicação típicas

  • Mudanças na rede, por exemplo, extensões planejadas, desligamento de usinas sem substituição
  • Flutuações contínuas de carregamento de linha devido à carga ou geração flutuante, por exemplo, geração distribuída, fontes renováveis, grande armazenamento de energia
  • ON/OFF de diferentes seções de cabos
  • Unidade de substituição flexível
  • Redução de tamanho de SVC

Maior confiabilidade

A Siemens Transformers fabrica reatores em série de até 800 kV e 1.500 MVAr, geralmente como unidades cheias de óleo com núcleo de ar. Dependendo das necessidades do cliente, no entanto, eles também podem ser projetados com um núcleo de ferro, especialmente para reatores de aterramento de ponto neutro.

 

Áreas de aplicação típicas

Os reatores da série são usados para controlar a corrente e aumentar a impedância. Como o próprio nome sugere, esses reatores são organizados em série com a linha existente. O reator em série constitui uma impedância na rede e, portanto, aumenta a resistência do segmento de rede para limitar as correntes de curto-circuito ou alterar os fluxos de carga. Os reatores da série de fornos a arco, por exemplo, fornecem reatância adicional para estabilizar o arco e aumentar a eficiência. Nos reatores de partida do motor, a corrente de partida é limitada e - quando apropriado - combinada com um controlador de velocidade.

Usufrua do foco completo no cliente

Por mais de 100 anos, cooperamos estreitamente com fornecedores de energia e operadores de rede. Com base nessas décadas de experiência, adaptamos nossos processos - da consultoria ao design, da fabricação aos serviços de teste e pós-venda - para atender às necessidades de nossos clientes e de suas unidades altamente personalizadas.
Comparação

Reatores de derivação: fixos ou variáveis?

Os reatores de derivação fornecem controle de tensão e compensação de potência reativa, mas também podem ser projetados como reatores de derivação variáveis com comutadores. O VSR é usado para compensar a potência reativa capacitiva das linhas de transmissão - particularmente em redes que operam em condições de baixa carga ou sem carga. Eles reduzem a sobretensão na frequência da rede em caso de variação de carga, queda ou operação da rede sem carga. Além disso, o VSR melhora a estabilidade e a eficiência econômica da transmissão de energia. A decisão de optar por um SHR fixo geralmente tem razões técnicas, mas o investimento em um reator de derivação variável, reconhecidamente mais substancial, compensa: Com o aumento da carga, os reatores de derivação fixa compensam excessivamente o aumento de tensão, resultando em uma queda geral de tensão, enquanto os reatores de derivação variáveis sempre compensam com precisão e se ajustam à situação atual da carga.

Vantagens de reatores de derivação variáveis sobre reatores de derivação fixos

Um VSR seria rentável para sua rede?

Se sua resposta a uma ou mais das seguintes perguntas for "sim", considere optar por um VSR:

  • Partes da rede / linhas estão enfrentando uma mudança de lenta / baixa carga e operação de carga.
  • Partes da rede / linhas são sobrecarregadas regularmente com energia reativa dos operadores de rede secundários.
  • Há estreitas fronteiras para manter a tensão e adquirir energia reativa acordadas com um operador de rede anterior.
  • Na minha rede, há uma grande parte da geração distribuída e/ou geração de energia eólica/solar.
  • Minha rede ou as condições da minha rede enfrentarão mudanças consideráveis no futuro, mas não posso defini-las exatamente no momento.
  • Já uso reatores de derivação fixa em diferentes níveis de tensão e preciso de uma unidade sobressalente flexível.
Fale com nossos especialistas e descubra o que os reatores Siemens podem fazer por você.

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Referências

Impulsionando a inovação para o sucesso futuro

Em 2008, a Siemens emergiu como a primeira fornecedora mundial de transformadores HVDC de 800 kV e, desde então, concluiu vários projetos HVDC de 800kV todos os anos. Acompanhamos os testes bem sucedidos da primeira maquete HVDC de 1100kV do mundo e, em 2013, do primeiro transformador de 400kV do mundo com líquidos alternativos. Nossos clientes se beneficiam de nossa dedicação ao seu sucesso futuro.
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Reatores de Derivação Variável - Projeto técnico, benefícios e retorno econômico

Este whitepaper analisa as aplicações, componentes e usos dos reatores de derivação. Ele investiga tópicos como as vantagens e desvantagens do uso de reatores de derivação em comparação ao uso de reatores de derivação variável (VSRs) e resistência à transição, demonstrando benefícios utilizando casos de negócios e casos de uso.

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