Устройства продольной и поперечной компенсации
Что такое симметричная и несимметричная нагрузка
25/02/2024
Качество электрической энергии
26/02/2024
Современные электросети начинают сталкиваться с новыми проблемами. Особенно это актуально в нашей стране – для покрытия больших расстояний требуется использовать длинные линии электропередач. Учитывая, что мощность электрических устройств потребителей продолжает расти, в сетях возникают проблемы с количеством реактивных мощностей.
На среднестатистическом производстве несколько устройств, вырабатывающих реактивную мощность – это синхронные электродвигатели, трансформаторы и другие, не считая самих линий электропередач. Насколько полезным и даже ключевым бывает их применение, настолько же вредным может оказаться воздействие избытка (или недостатка) реактивной мощности на всю сеть.
Реактивная мощность
Избыток реактивной мощности в сети приводит к ряду проблем. Так как реактивная мощность «противодействует» активной, последней часто будет нахватать для работы потребляющих устройств. Снизится коэффициент мощности оборудования, увеличится общее потребление в сети, возникнут сбои в нормальной работе всех элементов. Сомнительным решением такой проблемы может стать повышение общей мощности в сети, увеличение сечения проводов для компенсации возросшего тока, их количества и т.д. Все это, однако, приводит к увеличению счетов на электроэнергию и повышению износа оборудования.
Очевидно, реактивной мощности в электросети должно быть определенное количество – не больше и не меньше. Поэтому так важно удерживать ее количество примерно постоянным. Для этого используются устройства компенсации и бывают они двух видов: продольные и поперечные.
Устройство продольной компенсации
Основное применение данных устройств – увеличение пропускной способности воздушных линий электропередач. Установка повышает качество тока, снижает потери (и денежные затраты), обеспечивают оптимальное токораспределение. Как правило, стоимость устройства продольной компенсации не превышает 10% стоимости всего ЛЭП, но за счет компенсации потерь окупается уже за несколько лет.
Конструкция и принцип действия устройства продольной компенсации
Продольные (последовательные) компенсаторы включают конденсаторы в сеть последовательно. Конденсаторы приводят к возникновению резонанса напряжений таким образом, чтобы оно оказалось противонаправленным (антифаза, под углом 180°). Такое воздействие уравновешивает часть реактивного сопротивления линии.
Компенсация реактивной мощности сопровождается повышенным риском возникновения токов короткого замыкания (КЗ). Для конденсаторов установки оно представляет дополнительную опасность – при сквозных токах напряжение замыкания возрастает пропорционально кратности тока короткого замыкания, отнесенного к номинальному значению. Для защиты от тока КЗ в конструкцию вносят ограничители перенапряжения.
Иные факторы риска для устройств – обледенение, снегопад, сильный ветер, иногда землетрясения. Перед установкой обязательно произвести расчет конструкции и внести изменения с учетом этих рисков.
Типовая конструкция установки – батарея поднятых над землей конденсаторов на нержавеющих опорах или площадках, а также сопутствующее оборудование, установленное в одном комплексе.
Виды устройств продольной компенсации
Современные схемы компенсационных устройств можно разделить на три типа:
1. Фиксированные конденсаторы. Устанавливаются на концах или в середине линии. Предназначены для управления профилем напряжения при передаче. Компенсация обычно составляет менее 70% импеданса. Конденсаторы устанавливаются как единый блок или как несколько блоков для более точной настройки компенсации.
2. Конденсаторы с тиристорным управлением. Конденсаторная батарея дополняется параллельно тиристорными управляемыми реакторами. Такая мера обеспечивает плавное регулирование в определенном диапазоне. Угол регулирования такой установки обычно находится в диапазоне 150°-180°.
3. С преобразователями напряжения. Установки СТАТКОМ выстраиваются последовательно и используются для управления потоком мощности. Особенность данного типа установки – возможность управления в индуктивном диапазоне.
Устройство поперечной компенсации
Еще один способ компенсации реактивной мощности – использование устройств поперечной компенсации. В отличие от продольной компенсации, при которой в процессе работы изменяются параметры передачи или параметры системы, устройства поперечной компенсации воздействуют на эквивалентное сопротивление нагрузки.
Конструкция и принцип действия поперечного компенсатора
Конструкция поперечного компенсатора представляет собой параллельно соединенные компенсирующие устройства в индуктивных или емкостных цепях. Из-за способа подключения эти устройства ошибочно называют «параллельными». Поперечная компенсация снижает потери активной мощности и уменьшает ток нагрузки, тем самым повышая напряжение в сети.
В отличие от продольной компенсации устройства поперечной компенсации лучше всего подключать как можно ближе к потребителям.
Типы устройств поперечной компенсации
1. Синхронные компенсаторы. В случае воздействия на опорное напряжение конструкция начинает генерировать или потреблять реактивную мощность, как емкость или индуктивность. Эта реакция происходит самостоятельно и не требует дополнительного управления. Напряжение поддерживается в течение всего переходного процесса.
2. Компенсаторы с использованием насыщающихся реакторов. Первый вариант статических компенсаторов представляет собой набор конденсаторов и реакторов. Конструкция работает в области насыщения, на изменение напряжения влияет слабо. Компенсатор реагирует на колебания напряжения в сети.
3. Статические компенсаторы, состоят из индуктивностей и емкостей. Управление осуществляется с помощью тиристоров (полупроводниковых элементов). В конструкции, в отличие от синхронных компенсаторов, нет движущихся частей, а значит, снижается частота обслуживания. Трехфазное или однофазное управление. Регулирование реактивной мощности тиристорами осуществляется плавно.
