Синхронным компенсатором называется синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу. Основные потребители электрической энергии, кроме активной мощности, потребляют от генераторов системы реактивную мощность. К числу потребителей, требующих большие намагничивающие реактивные токи для создания и поддержания магнитного потока, относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и другие. В связи с этим распределительные сети обычно работают с отстающим током.
Реактивная мощность, вырабатываемая генератором, получается с наименьшими затратами. Однако передача реактивной мощности от генераторов связана с дополнительными потерями в трансформаторах и линиях передач. Поэтому для получения реактивной мощности становится экономически выгодным применение синхронных компенсаторов, располагаемых на узловых подстанциях системы или непосредственно у потребителей.
Синхронные двигатели благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cos = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.
Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок.
В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, т. е. является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных — отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор — в генератор реактивного тока.
Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу.
Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.
Для того чтобы улучшить коэффициент мощности и соответственно уменьшить угол сдвига между током и напряжением от значения φсв до φк нужна реактивная мощность:
где Р — средняя активная мощность, квар; φсв — сдвиг фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности; φк — сдвиг фаз, который должен быть получен после компенсации; а — коэффициент, равный около 0,9, вводимый в расчеты с целью учета возможного повышения коэффициента мощности, без установки компенсирующих устройств.
Помимо компенсации реактивных токов индуктивных промышленных нагрузок, синхронные компенсаторы необходимы на ЛЭП. В длинных ЛЭП при малых нагрузках преобладает емкость линии, и они работают с опережающим током. Для того чтобы компенсировать этот ток, синхронный компенсатор должен работать с отстающим током, т. е. недовозбужденным.
При значительной нагрузке ЛЭП, когда преобладает индуктивность потребителей электроэнергии, ЛЭП работает с отстающим током. В этом случае синхронный компенсатор должен работать с опережающим током, т. е. перевозбужденным.
Изменение нагрузки на ЛЭП вызывает изменение потоков реактивных мощностей по величине и фазе, приводит к значительным колебаниям напряжения в линии. В связи с этим возникает необходимость его регулирования.
Синхронные компенсаторы обычно устанавливают на районных подстанциях.
Для регулирования напряжения в конце или середине транзитных ЛЭП могут быть созданы промежуточные подстанции с синхронными компенсаторами, которые должны регулировать либо поддерживать напряжение неизменным.
Работа таких синхронных компенсаторов автоматизируется, в связи с чем создается возможность плавного автоматического регулирования величины вырабатываемой реактивной мощности и напряжения.
Для осуществления асинхронного пуска все синхронные компенсаторы снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или их полюсы делаются массивными. При этом используется способ прямого, а в необходимых случаях — способ реакторного пуска.
В некоторых случаях мощные компенсаторы пускаются в ход также с помощью пусковых фазных асинхронных двигателей, укрепляемых с ними на одном валу. Для синхронизации с сетью при этом обычно используется метод самосинхронизации.
Так как синхронные компенсаторы не развивают активной мощности, то вопрос о статической устойчивости работы для них теряет остроту. Поэтому они изготовляются с меньшим воздушным зазором, чем генераторы и двигатели, Уменьшение зазора позволяет облегчить обмотку возбуждения и удешевить машину.
Номинальная полная мощность синхронного компенсатора соответствует его работе с перевозбуждением, т.е. номинальной мощностью синхронного компенсатора считается его реактивная мощность при опережающем токе, которую он может длительно нести в рабочем режиме.
Наибольшие значения тока и мощности в недовозбужденном режиме получаются при работе в реактивном режиме.
В большинстве случаев в недовозбужденном режиме требуются меньшие мощности, чем в перевозбужденном, но в некоторых случаях необходима большая мощность. Этого можно достигнуть увеличением зазора, однако это приводит к удорожанию машины, и поэтому в последнее время ставится вопрос об использовании режима с отрицательным током возбуждения. Поскольку синхронный компенсатор по активной мощности загружен только потерями, то, согласно он может работать устойчиво также с небольшим отрицательным возбуждением.
В ряде случаев в маловодные периоды для работы в режиме компенсаторов используются также генераторы гидроэлектростанций.
В конструктивном отношении компенсаторы принципиально не отличаются от синхронных генераторов. Они имеют такую же магнитную систему, систему возбуждения, охлаждения и др. Все синхронные компенсаторы средней мощности имеют воздушное охлаждение и выполняются с возбудителем и подвозбудителем.
В связи с тем, что синхронные компенсаторы не предназначены для выполнения механической работы и не несут активной нагрузки на валу, они имеют механически облегченную конструкцию. Компенсаторы выполняются как сравнительно тихоходные машины (1000 — 600 об/мин) с горизонтальным валом и явнополюсным ротором.
В качестве синхронного компенсатора может быть использован генератор, работающий вхолостую при соответствующем возбуждении. В перевозбужденном генераторе появляется уравнительный ток, являющийся чисто индуктивным относительно напряжения генератора и чисто емкостным относительно сети.
Следует иметь в виду, что перевозбужденная синхронная машина независимо от того, работает ли она генератором или двигателем, может рассматриваться относительно сети как емкость, а недовозбужденная — как индуктивность.
Для того чтобы перевести генератор, включенный в сеть, в режим синхронного компенсатора, достаточно закрыть доступ пара (или воды) в турбину. В таком режиме перевозбужденный турбогенератор начинает потреблять небольшую активную мощность из сети только для покрытия потерь вращения (механических и электрических) и отдает реактивную мощность в сеть.
В режиме синхронного компенсатора генератор может работать длительное время и зависит лишь от условий работы турбины.
При необходимости турбогенератор может быть использован в качестве синхронного компенсатора как при вращающейся турбине (вместе с турбиной), так и при отсоединенной, т. е. при разобранной муфте сочленения.
Вращение паровой турбины со стороны генератора, перешедшего в двигательный режим, может вызвать перегрев хвостовой части турбины.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Источник
Синхронные компенсаторы
Синхронным компенсатором называют синхронную машину, работающую в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Синхронный компенсатор в зависимости от тока возбуждения может выдавать реактивную мощность в сеть или потреблять ее из сети. Общий вид синхронного компенсатора представлен на рис.1.
Рис.1. Общий вид синхронного компенсатора с водородным охлаждением при открытой его установке на подстанции энергосистемы
В конструктивном отношении он похож на турбогенератор, однако выполняется на среднюю частоту вращения (750-1000 об/мин) Ротор синхронного компенсатора изготовляется явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенератора.
Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение синхронного компенсатора в соответствии с ГОСТ устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети.
Номинальная мощность
Номинальная мощность синхронного компенсатора определяется как длительно допустимая нагрузка при номинальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды.
Номинальные мощности синхронных компенсаторов определяются в киловольт-амперах и должны соответствовать ряду мощностей согласно ГОСТ 609-84. По этому ГОСТ минимальная мощность синхронного компенсатора определена в 2800 кВА. Максимальная мощность компенсаторов, выпускаемых в прошлом в СССР, равнялась 160 MBА.
Номинальный ток статора
Номинальный ток статора определяется на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения.
Номинальный ток ротора
Потери активной мощности при номинальных условиях охлаждения для синхронных компенсаторов находятся в пределах 1,5-2,5%.
Современные электрические нагрузки характеризуются значительным потреблением реактивной мощности. Рост потребления реактивной мощности связан в первую очередь с широким применением электроустановок, в которых для преобразования энергии используются магнитные поля (электродвигатели, трансформаторы и т. п.). Значительную реактивную составляющую имеют токи преобразовательных устройств с ртутными вентилями и тиристорами, люминесцентное освещение и др. В связи с этим электрические сети загружаются реактивной составляющей тока, что сопровождается понижением напряжения и большими потерями мощности при передаче и распределении электроэнергии.
Если в центре нагрузок включить синхронный компенсатор, он, генерируя реактивную мощность, необходимую потребителям, позволит разгрузить линии, соединяющие электростанции с нагрузкой, от реактивного тока, что улучшит условия работы сети в целом При этом синхронный компенсатор должен работать с перевозбуждением в режиме выдачи реактивной мощности. Синхронные компенсаторы устанавливаются также на подстанциях электропередач, где с их помощью обеспечиваются лучшее распределение напряжения вдоль линий и повышение устойчивости параллельной работы. При этом в зависимости от режима работы электропередачи может потребоваться работа компенсатора как в режиме генерации, так и в режиме потребления реактивной мощности.
В режиме разгрузки линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений, количество которых в современных энергосистемах значительно, большая некомпенсированная зарядная мощность приводит к повышению напряжения у потребителей. В этот период синхронный компенсатор переводят в режим потребления реактивной мощности.
Реактивная мощность, генерируемая или потребляемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения.
При анализе работы синхронного компенсатора будем считать, что он включен в мощную сеть, вследствие чего при изменении тока статора напряжение на зажимах практически не меняется (рис.2).
По отношению к вектору напряжения Uк указанный ток будет отстающим на 90°. Компенсатор при этом отдает реактивную мощность в сеть.
При недовозбуждении машины, когда Ек
Источник
Конструкция и принцип действия
Стр 1 из 2Следующая ⇒
Синхронные компенсаторы, статические конденсаторы – устройство, принцип действия, область применения.
Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронную машину облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу, работающий в режиме двигателя без активной нагрузки и генерирующий в сеть реактивный опережающий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток. При работе в режиме перевозбуждения СК является генератором реактивной мощности
. Наибольшая мощность СК в режиме перевозбуждения называется его номинальной мощностью. При работе в режиме недовозбуждения СК является
потребителем реактивной мощности
. По конструктивным условиям СК обычно не может потреблять из сети такую же реактивную мощность, которую он может генерировать. Изменение тока возбуждения СК обычно автоматизируется. При работе СК из сети потребляется активная мощность порядка 2-4%.
-Синхронные компенсаторы применяют для регулирования режимов работы энергетических систем, для поддержания оптимального уровня напряжения, снижения потерь электроэнергии в сетях, увеличения пропускной способности и обеспечения устойчивости энергосистем.
Синхронные компенсаторы являются генераторами и потребителями реактивной мощности. Они включаются в систему вблизи мощных узлов нагрузки. Синхронные компенсаторы позволяют разгружать линии электропередачи от реактивных токов, повышая их использование и поддерживая заданный уровень напряжения в системе. Последнее имеет важное значение не только в отношении качества электроэнергии у потребителей, но и с точки зрения повышения устойчивости работы энергосистемы.
Важным свойством синхронного компенсатора является его способность к стабилизации напряжения сети. При уменьшении напряжения сети реактивная мощность, отдаваемая компенсатором в сеть, увеличивается, а при увеличении напряжения компенсатор переходит в режим потребления реактивной мощности. Благодаря такой реакции компенсатора происходит стабилизация реактивного тока в линии электропередачи и, следовательно, стабилизация напряжения.
Статические конденсаторы получили на промышленных предприятиях наибольшее распространение как средство компенсации реактивной мощности. Основными достоинствами статических конденсаторов для компенсации реактивной мощности являются: 1) незначительные потери активной мощности, лежащие в пределах 0,3-0,45 кВт на 100 квар; 2) отсутствие вращающихся частей и сравнительно малая масса установки с конденсаторами, а в связи с этим отсутствие необходимости в фундаменте; 3) возможность увеличения или уменьшения установленной мощности в зависимости от потребности; 4) возможность установки статических конденсаторов в любой точке сети: у отдельных электроприемников, группами в цехах или крупными батареями. Кроме того, выход из строя отдельного конденсатора, при надлежащей его защите, не отражается обычно на работе всей конденсаторной установки.
Основными элементами конструкции конденсаторов являются бак с изоляторами и выемная часть, состоящая из батареи секций простейших конденсаторов. Конденсаторы единой серии напряжением до 1050 В включительно изготавливают со встроенными плавкими предохранителями, последовательно соединенными с каждой секцией. Конденсаторы более высокого напряжения не имеют встроенных плавких предохранителей и требуют отдельной их установки. В этом случае осуществляется групповая зашита конденсаторов плавкими предохранителями. При выполнении групповой защиты в виде плавких предохранителей один предохранитель защищает каждые 5—10 конденсаторов, причем номинальный ток группы не превышает 100 А. Кроме того, устанавливаются общие предохранители для всей батареи. Для конденсаторов напряжением 1050 В и ниже, имеющих встроенные предохранители, устанавливаются также общие предохранители для батареи в целом, а при значительной мощности батареи — и для отдельных секций. В зависимости от напряжения сети трехфазные батареи конденсаторов могут комплектоваться из однофазных конденсаторов с последовательным или параллельно — последовательным соединением конденсаторов в каждой фазе батареи. Присоединение конденсаторных батарей к сети Батареи конденсаторов любых напряжений могут присоединяться к сети или через отдельный аппарат, предназначенный для включения или отключения только конденсаторов, или через общий аппарат управления с силовым трансформатором, асинхронным двигателем или другим приемником электроэнергии. Статические конденсаторы в установках напряжением до 1000 В включаются в сеть и отключаются от сети с помощью автоматических выключателей или рубильников.
Назначение, конструкция, принцип действия и область применения вентильных разрядников, достоинства и недостатки.
Вентильные разрядники, как и другие типы разрядников, предназначены для ограничения возникающих в электрических сетях коммутационных и атмосферных перенапряжений, с целью предотвращения возможных пробоев изоляции, повреждения оборудования и прочих негативных последствий.
Конструкция и принцип действия
Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вентиль обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.
Разрядник типа РВС-10 (разрядник вентильный станционный на 10 кВ) показан на рисунке. Основными элементами являются вилитовые кольца 1, искровые промежутки 2 и рабочие резисторы 3. Эти элементы расположены внутри фарфорового кожуха 4, который с торцов имеет специальные фланцы 5 для крепления и присоединения разрядника. Рабочие резисторы 3 изменяют свои характеристики при наличии влаги. Кроме того, влага, оседая на стенках и деталях внутри разрядника, ухудшает его изоляцию и создает возможность перекрытия. Для исключения проникновения влаги кожух разрядника герметизируется по торцам с помощью пластин 6 и уплотнительных резиновых прокладок 7.
Работа разрядника происходит в следующем порядке.
При появлении перенапряжения пробиваются три последовательно включенных блока искровых промежутков 2. Импульс тока при этом через рабочие резисторы замыкается на землю. Возникший сопровождающий ток ограничивается рабочими резисторами, которые создают условия для гашения дуги сопровождающего тока.
Рис. 1. Электрическая схема включения вентильных разрядников. ИП — искровой промежуток, Rн — сопротивление нелинейного последовательного резистора, U — импульс грозового перенапряжения, И — изоляция защищаемого объекта.
Следует отметить, что в схеме вентильного разрядника важное значение имеет заземляющее устройство. При отсутствии заземления разрядник работать не может.
Достоинствами ОПН, по сравнению с вентильными разрядниками, являются взрывобезопасность, более высокая надежность, снижение уровня перенапряжений, воздействующих на защищаемое оборудование, и возможность контроля старения сопротивлений по току в рабочем режиме. Существенным недостатком ОПН и вентильных разрядников является невозможность обеспечения с их помощью защиты от квазистационарных перенапряжений (резонансные и феррорезонансные перенапряжения, смещение нейтрали при перемежающейся электрической дуге). Не следует забывать, что при длительных перенапряжениях происходит интенсивное старение ОПН, и они могут отказать, т. е. повредиться.
Одним из основных недостатков вентильных разрядников является высокое значение коэффициента нелинейности материалов (тервита и вилита) a = (0,2—0,4), а также нестабильность напряжений пробоя.
ДОП ИНФА НЕ ЗНАЮ НУЖНА КОМУ ИЛИ НЕТ:
1Следующая ⇒
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Синхронные компенсаторы
Синхронные компенсаторы (СК) используют для генерирования в электросеть реактивной мощности с целью повышения общего коэффициента мощности, стабилизации стандартного уровня напряжения в местах большого сосредоточения потребительских нагрузок, снижения потерь электроэнергии и общей оптимизации работы энергетических систем.
Конструктивно компенсатор представляют собой электродвигатель синхронного типа облегчённой конструкции, функционирующий в двигательном режиме без активной нагрузки, другими словами — на холостом ходу, исключительно на выработку реактивной энергии. Поэтому компенсаторы, устанавливаемые на питающих подстанциях, часто называют генераторами реактивной мощности. К числу наиболее мощных приемников реактивной мощности относят асинхронные электродвигателя, являющиеся приводом многих подвижных устройств.
Но в часы спада потребительских нагрузок, нередко возникает потребность в потреблении из электросети реактивной мощности, так как в такой ситуации напряжение в сети увеличивается и для поддержания его стандартного значения требуется загрузить сеть индуктивными токами. С этой целью все синхронные компенсаторы оснащаются автоматическим регулятором возбуждения, который подстраивает значение тока возбуждения таким образом, что напряжение на выводах компенсатора остается практически неизменным.
В зависимости величины от номинальной мощности синхронные компенсаторы имеют несколько типов систем возбуждения:
— электромашинное возбуждение с подвозбудителем;
Синхронные компенсаторы – это мощные электрические машины. Стандартный ряд номинальных мощностей изменяется в пределах от 10-160 тыс. кВА. Коэффициент мощности варьируется в пределах 0,92-0,95, при этом число полюсов – 8 либо 6, что соответствует частоте обращения ротора 750, 1000об/мин, соответственно. Обычно они имеют горизонтальное исполнение вала, устанавливают их в подстанционных помещениях либо под открытым небом. При наружной установке корпус компенсаторов имеет герметичное исполнение.
Выпускают компенсаторы с системами охлаждения двух типов:
— воздушной (для агрегатов с номинальной мощностью до 25МВА);
— водородной (на валу устанавливают мощные вентиляторы, обеспечивающие интенсивную циркуляцию газа).
Для выполнения асинхронного пуска синхронные компенсаторы оснащаются пусковыми обмотками, для их запуска используется способ реакторного пуска, а в определенных ситуациях — прямого.
К числу достоинств синхронных компенсаторов принято относить:
— способность плавного автоматического регулирования величины реактивной мощности;
— возможность увеличения реактивной мощности за счет увеличения/уменьшения тока возбуждения при снижении напряжения в электросети.
Источник
Традиционные устройства компенсации реактивной мощности
Статические или механически переключаемые устройства компенсации реактивной мощности.
Это типовые релейные (контакторные) установки КРМ, УКРМ и т.д. с механическим (ручным) включением/отключением ступеней батарей силовых конденсаторов. Включение или отключение каждой ступени даже с современными вакуумными контакторами занимает время, часто критическое при динамических, быстро изменяющихся нагрузках, что определяет значительные риски, как перенапряжений, так и провалов сетевого напряжения. Условная «плавность» регулирования величины генерируемой реактивной энергии зависит от числа ступеней в установке и мощности каждой ступени, а потому в сети с динамической нагрузкой всегда напряжение нестабильно и может превышать или быть ниже оптимального разности в объемах генерируемой и потребляемой реактивной мощности.
Дополнительным недостатком релейных (контакторных) установок компенсации реактивной мощности с механическим переключением является практически полная неспособность к компенсации мощности искажений, возникающей в цепях с нелинейными нагрузками из-за искажений синусоиды основной частоты тока синусоидами гармоник тока более высокого порядка и показывающей несоответствие синусоидальности кривых тока/напряжения. Причем фильтры гармоник в статических/механически переключаемых устройствах компенсации реактивной мощности остаются малоэффективными из-за нестабильности сети по теку и напряжению, а прогрессивные импульсно-модуляционные преобразователи (ИМП), ориентированные на компенсацию мощности искажений, пока имеют ограниченное применение, как из-за большой стоимости, так и несовершенства алгоритмов адаптации в конкретных сетях с конкретной нелинейностью нагрузки.
Рис. Типовая топология компенсатора с импульсно-модуляционным (ИМП) преобразователем с: а) емкостным и б) индуктивным накопителями энергии
Рис. Диаграммы напряжений и токов компенсатора с импульсно-модуляционным (ИМП) преобразователем с нагрузкой сложного характера, где: а) напряжения и токи трёх фаз распределительной сети; б) напряжение фазы А — UA и токи фазы А — линейной нагрузки IAлн, нелинейной нагрузки IAнн, компенсатора IAк.
Синхронные компенсаторы
Синхронный компенсатор (СК) – это синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. В перевозбужденном режиме ЭДС обмотки статора Е
K1больше напряжения сети
U
K(рис. 2.25).
Под действием разности напряжений DU= E
Kl
– U
Kв статоре СК возникает ток
I
K1, отстающий от вектора
DU
1, на 90°. Компенсатор в этом режиме отдает реактивную мощность в сеть. В недовозбужденном режиме
Е
К2
Рис. 2.26. Синхронный компенсатор типа КСВ:
1
– статор;
2
– ротор;
3, 4 –
изоляционные уплотнения;
5
– вентилятор;
6
– подшипник; 7 – опорные платформы;
8
– маслонасос;
9 –
камера контактных колец;
10 –
вал;
11, 12 –
выходной и входной проемы в газоохладитель;
Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением, током статора, частотой и номинальным током ротора. Шкала мощностей определяется по ГОСТ 609–84. Номинальное напряжение синхронного компенсатора на 5–10 % выше номинального напряжения сети.
В зависимости от тока возбуждения синхронный компенсатор может работать в режимах перевозбуждения и недовозбуждения, генерировать или потреблять реактивную мощность. Регулирование тока возбуждения осуществляется специальными схемами АРВ.
Синхронные компенсаторы небольшой мощности имеют схему электромашинного независимого возбуждения (см. рис. 2.9,а
)
,
На более мощных машинах с водородным охлаждением (КСВ) возбуждение осуществляется от специального бесщеточного возбудительного агрегата, встроенного в корпус компенсатора.
Схема АГП синхронных компенсаторов такая же, как у генераторов.
Мощные СК (10000 кВА и выше) включаются в сеть через реактор для ограничения пусковых токов и посадки напряжения на шинах (рис. 2.27). Параметры реактора выбираются так, чтобы в момент пуска напряжение на шинах подстанции не падало ниже (80 – 85%
)
U
ном,а напряжение на СК было (30 – 65
%
)
U
ном
,
при этом ток не превышает (2 –2,8)
I
ном.
Рис. 2.27. Схема реакторного пуска синхронного компенсатора
При пуске выключатель Q1
отключен,
Q2
включен. Разворот компенсатора происходит за счет асинхронного момента. Когда частота вращения приблизится к синхронной, подается возбуждение и компенсатор втягивается в синхронизм. Регулируя ток возбуждения, устанавливают минимальный ток статора и включают выключатель
Q1,
шунтируя реактор и включая СК в сеть.
Синхронные генераторы могут работать в режиме синхронного компенсатора, если закрыть доступ пара (или воды) в турбину. В таком режиме перевозбужденный турбогенератор начинает потреблять небольшую активную мощность из сети и отдает реактивную мощность в сеть.
Перевод гидрогенераторов в режим синхронных компенсаторов производится без остановки агрегатов, достаточно освободить камеру гидротурбины от воды.
Источник
Установки синхронной компенсации реактивной мощности
Установки синхронной компенсации реактивной мощности используются в энергосетях развитых стран мира уже более 50 лет, однако из-за больших потерь в сравнении с статическими устройствами компенсации реактивной мощности и стоимости (в том числе систем защиты от токов короткого замыкания) установки синхронной компенсации реактивной мощности постепенно заменяются более прогрессивными устройствами. Кроме того, установки синхронной компенсации реактивной мощности, а по факту — синхронные двигатели специальной конструкции, работающие на холостом ходу и в режиме перевозбуждения обмотки генерирующие реактивную мощность — являются средствами пассивной компенсации и не могут быть адаптированы в системах FACTS.
Переключаемые тиристорные установки компенсации реактивной мощности типа TSC. Это статические конденсаторные установки с различным числом ступеней, управляемые тиристорными переключателями, обеспечивающими быстрое подключение/отключение ступеней в момент равенства напряжений на конденсаторных блоках и в сети. Впервые статические установки компенсации реактивной мощности типа TSC были использованы ASEA в 1971 году, имели среднюю задержку переключения от половины до цикла колебаний по току/напряжению, по факту не генерировали гармоник и отличались простотой конструктивных решений.
Рис. Переключаемая тиристорами конденсаторная установка компенсации реактивной мощности. Вместе с тем, устройства типа TSC остались ступенчатыми, а значит дискретными по потокам генерируемой мощности, а каждая батарея конденсаторов оборудовалась своим тиристорным переключателем, что делало установку материалоемкой и финансово затратной.
Отчасти недостатки финансовой доступности установок типа TSC были устранены применением тиристорно-диодных схем, к тому же выгодно отличающихся почти полным отсутствием импульсных токов при переключении, однако имеющих запаздывание включения/отключения ступени не менее одного цикла в сравнении половиной цикла у установок TSC.
Рис. Бинарные тиристорно-диодные переключатели статических установок компенсации реактивной мощности.
Рис. Диаграммы токов бинарной тиристорно-диодной установки компенсации реактивной мощности, где: а — d — токи по В1 — В4; е — результирующая кривая тока установки. Управляемые тиристорами реакторы.
Управляемые тиристорами реакторы (тип TCR), как правило, имеют батареи статических конденсаторов, фильтры гармоник низшего порядка и управляемую тиристорами индуктивность (собственно реактор), интегрируемую в каждую фазу питающей сети. Управляемая тиристорами индуктивность используется для демпфирования избытка реактивной мощности, генерируемой конденсаторами, что исключает риски перенапряжения. В то же время тиристорное управление, как конденсаторными блоками, так и индуктивностью позволяет формировать достаточно плавную компенсацию реактивной мощности, хотя для получения реально плавной на практике компенсации используют:
- дорогие управляемые тиристорные генераторы, построенные по трех-, шести и более импульсной топологии.
Рис. Трех импульсные (слева) управляемые тиристорами реакторы с пассивными фильтрами низкоуровневых гармоник и двенадцати импульсные (справа) управляемые тиристорами реакторы типа TCR с трансформатором для смещения фаз, позволяющего устранить гармоники 5 и 7 порядка без использования пассивных фильтров.
- комбинированные установки компенсации реактивной мощности TSC-TCR с управлением тиристорным переключением ступеней батарей статических конденсаторов и реакторов.
Рис. Типовая топология комбинированной установки компенсации реактивной мощности TSC-TCR.
- тиристорно-управляемые установки последовательной (продольной) компенсации TCSC (ThyristorControlledSeriesCompensator).
Рис. Типовая топология тиристорно-управляемой установки последовательной (продольной) компенсации TCSC.
Самокоммутируемые преобразователи для компенсации реактивной мощности
Самокоммутируемые преобразователи для компенсации реактивной мощности – прогрессивные полупроводниковые устройства, способные к генерированию или поглощению реактивной мощности, и включающие статические синхронные компенсаторы, объединенные энергетические регуляторы потока (unifiedpowerflowcontrollers — UPFC) и динамические восстановители напряжения (dynamicvoltagerestorers — DVR).
Рис. Моделируемый ток и формы волны напряжения само коммутируемого преобразователядля компенсации реактивной мощности, где a — топология установки, b — моделируемый ток иформа волны напряжения (VMOD> VCOMP ); с — моделируемый ток и форма волны напряжения (VMOD< VCOMP ).
Здесь, когда V MOD больше чем напряжение VCOMP, установка генерирует реактивную мощность, а когда VMOD меньше, чем VCOMP, устройство поглощает реактивную мощность. По сути, работа само коммутируемого преобразователя для компенсации реактивной мощности подобна синхронной машине — ток компенсации может опережать или отставать от напряжения в зависимости от относительных амплитуд VCOMP и VMOD. В то же время конденсаторное напряжение VD, сохраняется стабильным, а специальная петля регулирования с обратной связью управляет углом сдвига фаз между VCOMP и VMOD.
Одной из ключевых проблемкоммутируемых преобразователей в системах высокого напряжения, является ограниченная емкость полупроводников управляющих схем (IGBT и IGCT) — defacto полупроводники могут работать только с несколькими тысячами ампер при напряжении 6-10 кВ, и этот недостаток устраняется с помощью более сложных топологий в многоуровневых преобразователях.
