Какой ток компенсирует синхронный компенсатор

Обновлено: 02.07.2024

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;

Ток компенсатора опережает напряжение на 90 градусов в режиме перевозбуждения. Уменьшая величину тока возбуждения СК, по аналогии с синхронными электродвигателем, можно перевести СК в режим недовозбуждения. При этом ЭДС — меньше напряжения в месте его подключения , ток компенсатора отстает от напряжения на 90 градусов.

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.

Синхронный компенсатор реактивной мощности

Синхронный компенсатор – синхронный двигатель не выполняющий механической работы. Его назначение — компенсация реактивной мощности. Если нагрузить его механической работой, он не сможет компенсировать реактивную составляющую в нужном диапазоне.

У него два режима работы:

Перевозбужденный режим. Так как компенсатор работает на холостом ходу, то согласно теории ток идеального холостого хода должен быть равен нулю, хотя на самом деле это не так. Выполняется равенство . Если увеличить ток возбуждения (Iв) больше нуля Iв ≠ 0, то в двигателе образуется ЭДС и соответственно — машина выходит из электрического равновесия и возникает ток , который будет отставать от ∆ , , на 900. Соответственно в сеть будет отдаваться реактивная составляющая. На рисунке а) приведена векторная диаграмма для данного случая.

Рис. а) векторная диаграмма работы в перевозбужденном режиме

Недовозбужденный режим. Если уменьшить Iв, в двигателе образуется ЭДС, соответственно — следствием , который будет отставать от ∆ на 900, но будет опережать , на 900. Соответственно с сети будет забираться реактивная составляющая. На рисунке б) приведена векторная диаграмма для данного случая.

Рис. б) векторная диаграмма работы в недовозбужденном режиме

Можно сделать вывод, что синхронный компенсатор работает в двух режимах:компенсации и потребления реактивной составляющей. Это значит что он может не только отдавать но и потреблять, что позволяет поддерживать баланс мощности в цепи. Он снабжается автоматической системой управления возбуждением и в автоматическом режиме регулирует cosφ цепи. Также обладает большой инерционностью, что не позволяет ему быстро реагировать на изменение параметров цепи. При установке его в сеть с резко-переменной нагрузкой нужно максимально оптимизировать настройки регуляторов САУ, чтоб машина не пошла в разнос, так как это чревато аварийными отключением подстанции из-за бросков тока в сеть. Строятся на мощность до Sн = 100 000 кВА. Имеют явнополюсную конструкцию с 2р= 6 или 8 — тихоходные. Компенсаторы большой мощности делаются с водородным охлаждением.

Для асинхронного пуска снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или делают их с массивными полюсами. Пускаться они могут как прямым пуском, так и с помощью реакторов. Иногда используют гонный асинхронный двигатель для разгона машины до подсинхронной скорости. Наиболее часто имеют напряжение питания статора 6 кВ, 10 кВ и садятся на соответствующие линии ГПП.

Для возбуждения синхронного компенсатора чаще всего используют тиристорный преобразователь. Он прост в управлении, обладает малой инерционностью, дешев, по сравнению с другими устройствами, не требует постоянного обслуживания и быстро ремонтируем. Современные возбудители оборудованы микропроцессорной системой управления, которые могут в автоматическом режиме вычислять реактивную мощность и регулировать возбуждение машины, тем самым поддерживая баланс мощности. Ниже приведена функциональная схема системы автоматического регулирования (САУ):

Также ранее применялись, а кое-где и до сих пор используются, электромашинное возбуждение. Как правило, работает с очень малой чувствительностью и очень большой инерционностью по отношению к цепи. Дорог в обслуживании и эксплуатации. При выходе из строя долго находится в ремонте.

Вывод: синхронный компенсатор является обратимым устройством. Он дорог, занимает много места, а также вызывает шум и иногда вибрации. Эксплуатация его не дешевая, а в случае выхода из строя вращающихся элементов требует длительного ремонта. В сравнении с современными средствами компенсации реактивной мощности является устаревшим.

Конструкция Простая(без вращающихся частей) Более сложная

Регулирование РМ Ступенчатое Плавное (определяется плавностью изменения тока возбуж

Зависимость генерации РМ от напряжения Квадратичная зависимость Не зависит от напряжения

В случае, когда на предприятии установлены синхронные двигатели, то целесообразно в первую очередь использовать их для компенсации реактивной мощности, если же их будет недостаточно, то только тогда устанавливают дополнительные компенсирующие устройства. Устанавливать маломощные СД лишь для компенсации реактивной мощности экономически невыгодно, поэтому в таких случаях рекомендуется применять БСК.

2. Отклонение напряжения электропитания.

Отклонение напряжения — отличие фактического напряжения в установившемся режиме работы системы электроснабжения от его номинального значения.

Отклонение напряжения в той или иной точке сети происходит под воздействием медленного изменения нагрузки в соответствии с её графиком.

ГОСТом установлены следующие значения этого показателя:

— для сетей, напряжением до 1 кВ: нормальное

5 %;
максимальное
10 %;

— для сетей, напряжением 6-20-35 кВ: значение показателя определяется по специальным методикам.

Синхронный компенсатор – синхронный двигатель не выполняющий механической работы. Его назначение — компенсация реактивной мощности. Если нагрузить его механической работой, он не сможет компенсировать реактивную составляющую в нужном диапазоне.

У него два режима работы:

Перевозбужденный режим. Так как компенсатор работает на холостом ходу, то согласно теории ток идеального холостого хода должен быть равен нулю, хотя на самом деле это не так. Выполняется равенство . Если увеличить ток возбуждения (Iв) больше нуля Iв ≠ 0, то в двигателе образуется ЭДС и соответственно — машина выходит из электрического равновесия и возникает ток , который будет отставать от ∆ , , на 90 0 . Соответственно в сеть будет отдаваться реактивная составляющая. На рисунке а) приведена векторная диаграмма для данного случая.


Рис. а) векторная диаграмма работы в перевозбужденном режиме

Недовозбужденный режим. Если уменьшить Iв, в двигателе образуется ЭДС, соответственно — следствием , который будет отставать от ∆ на 90 0 , но будет опережать , на 90 0 . Соответственно с сети будет забираться реактивная составляющая. На рисунке б) приведена векторная диаграмма для данного случая.


Рис. б) векторная диаграмма работы в недовозбужденном режиме

Можно сделать вывод, что синхронный компенсатор работает в двух режимах:компенсации и потребления реактивной составляющей. Это значит что он может не только отдавать но и потреблять, что позволяет поддерживать баланс мощности в цепи. Он снабжается автоматической системой управления возбуждением и в автоматическом режиме регулирует cosφ цепи. Также обладает большой инерционностью, что не позволяет ему быстро реагировать на изменение параметров цепи. При установке его в сеть с резко-переменной нагрузкой нужно максимально оптимизировать настройки регуляторов САУ, чтоб машина не пошла в разнос, так как это чревато аварийными отключением подстанции из-за бросков тока в сеть. Строятся на мощность до Sн = 100 000 кВА. Имеют явнополюсную конструкцию с 2р= 6 или 8 — тихоходные. Компенсаторы большой мощности делаются с водородным охлаждением.

Для асинхронного пуска снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или делают их с массивными полюсами. Пускаться они могут как прямым пуском, так и с помощью реакторов. Иногда используют гонный асинхронный двигатель для разгона машины до подсинхронной скорости. Наиболее часто имеют напряжение питания статора 6 кВ, 10 кВ и садятся на соответствующие линии ГПП.

Для возбуждения синхронного компенсатора чаще всего используют тиристорный преобразователь. Он прост в управлении, обладает малой инерционностью, дешев, по сравнению с другими устройствами, не требует постоянного обслуживания и быстро ремонтируем. Современные возбудители оборудованы микропроцессорной системой управления, которые могут в автоматическом режиме вычислять реактивную мощность и регулировать возбуждение машины, тем самым поддерживая баланс мощности. Ниже приведена функциональная схема системы автоматического регулирования (САУ):

Также ранее применялись, а кое-где и до сих пор используются, электромашинное возбуждение. Как правило, работает с очень малой чувствительностью и очень большой инерционностью по отношению к цепи. Дорог в обслуживании и эксплуатации. При выходе из строя долго находится в ремонте.

Вывод: синхронный компенсатор является обратимым устройством. Он дорог, занимает много места, а также вызывает шум и иногда вибрации. Эксплуатация его не дешевая, а в случае выхода из строя вращающихся элементов требует длительного ремонта. В сравнении с современными средствами компенсации реактивной мощности является устаревшим.

Проблема компенсации реактивной мощности (КРМ) вызвана высокой загрузкой элементов систем распределения электрической энергии (ЭЭ) потоками реактивной мощности (РМ) вследствие значительного её потребления из сетей. [1] В сетях напряжением 6–10 кВ технологические потери достигают около 8–12 % от отпущенной в сеть электроэнергии. Потери электроэнергии зависят от параметров электрической схемы, а также от конструкции сетей и режимов нагрузки. По данным произведенных расчетов для реальных сетей 6–10 кВ, потери электроэнергии зависят от передаваемой потребителям величины реактивной мощности. Например, при изменении коэффициента реактивной мощности (tgφ) от 0,5 до 0,8 потери электроэнергии увеличиваются примерно на 20 %. По произведенному анализу показаний счетчиков активной и реактивной мощности установлено, что на шинах 6–10 кВ источника питания коэффициент реактивной мощности в процессе эксплуатации изменяется и достигает значения 0,77–0,85, из-за чего потери электроэнергии достигают существенных значений. Наиболее эффективным способом снижения потерь электрической энергии в сетях 6–10 кВ является компенсация реактивной мощности. [2] Помимо изменения потерь электроэнергии и tgφ, посредством генерации реактивной мощности регулируется величина напряжения у потребителя по формуле: (1) где: UЦП — напряжение центра питания; РН и QН — активная и реактивная мощность нагрузки потребителя; RЭ и XЭ — эквивалентное активное и индуктивное сопротивление между центром питания и потребителем. Из приведенной формулы видно, что можно влиять на напряжение у потребителя, изменяя реактивную мощность QН, например, регулируя ее с помощью батареи статических конденсаторов. Существует три вида компенсации: Индивидуальная компенсация применяется при большой единичной мощности электроприемников. В этом случае компенсирующие устройства устанавливаются у электроприемников и присоединяются к зажимам электроприемников. Однако подобная компенсация хорошо подходит лишь для постоянной нагрузки, то есть в тех случаях, где РМ каждой из нагрузок меняется незначительно с течением времени. Групповая компенсация применяется для случая компенсации нескольких расположенных рядом и включаемых одновременно индуктивных нагрузок, подключенных к одному распределительному устройству. Устройства компенсации реактивной мощности устанавливаются в узлах нагрузки. Централизованная компенсации используется в системах, имеющих большое количество потребителей (нагрузок) с большим разбросом суточного коэффициента мощности, то есть для переменных нагрузок. В системах такого типа индивидуальная компенсация не используется, так как резко возрастает стоимость (из-за большого количества конденсаторов) и возникает большая вероятность перекомпенсации. Устройства компенсации реактивной мощности устанавливаются в центре питания. Рис. 1 Виды компенсации Рассмотрим основные типы компенсирующих устройств: Батареи статических конденсаторов (БСК); Фильтро-компенсирующие устройства (ФКУ); Синхронные компенсаторы; Синхронные двигатели (СД). БСК состоит из групп силовых конденсаторов, путем параллельно — последовательного соединения их в звезду или треугольник в зависимости от режима работы нейтрали. Рис. 2 Принципиальные схемы батарей конденсаторов: а — соединение конденсаторов по схеме треугольник, б — соединение конденсаторов по схеме звезда При соединении конденсаторов звездой реактивная мощность батареи: (2) При соединении конденсаторов треугольником реактивная мощность батареи: (3) Из приведенных формул видно, что существенным недостатком БСК является квадратичная зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения, что может являться причиной лавины напряжения. Батареи конденсаторов бывают регулируемые (управляемые) и нерегулируемые. В нерегулируемых БСК число конденсаторов неизменно, а величина реактивной мощности зависит только от величины напряжения. При выборе БСК, суммарная мощность нерегулируемых батарей конденсаторов не должна превышать наименьшей реактивной нагрузки сети, иначе переток реактивной мощности в режиме минимума нагрузок может быть направлен в систему. В регулируемых батареях конденсаторов в зависимости от режима автоматически или вручную изменяется число включенных конденсаторов. При этом изменяется емкость БСК и мощность, выдаваемая в сеть. БСК очень чувствительны к высшим гармоникам, которые значительно снижают ее электрическую прочность. Поэтому были созданы специальные фильтро-компенсирующие устройства, которые могли работать в сетях с высшими гармониками. Конструктивно ФКУ это БСК с использованием специальных фильтров. В режиме перевозбуждения синхронные двигатели генерируют реактивную мощность, а в режиме недовозбуждения — потребляют реактивную мощность, что является их главным достоинством. Но, по сравнению с БСК, СД имеют более сложную конструкцию и систему включения. Обычно СД участвуют в технологическом процессе предприятии и для компенсации реактивной мощности их специально приобретать не нужно. Существует специальная конструкция синхронного двигателя, когда он не несет активной нагрузки, а используется только для выработки реактивной мощности, такое устройство получило название синхронный компенсатор. Если СД уже установлены на промышленном предприятии по условиям технологии, их следует в первую очередь полностью использовать для КРМ. Поэтому при необходимости выполнения КРМ на напряжение 6–10 кВ следует рассматривать возможность получения дополнительной реактивной мощности от СД, если их коэффициент загрузки КСД

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;

Ток компенсатора опережает напряжение на 90 градусов в режиме перевозбуждения. Уменьшая величину тока возбуждения СК, по аналогии с синхронными электродвигателем, можно перевести СК в режим недовозбуждения. При этом ЭДС — меньше напряжения в месте его подключения , ток компенсатора отстает от напряжения на 90 градусов.

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.

Синхронные двигатели как источники реактивной мощности

Основной характеристикой СД является угловая характеристика.

Нарисовать угловую характеристику.

Нарисовать векторные диаграммы.

СД могут потреблять из сети либо емкостную, либо индуктивную мощности.

Если IВ НОРМ (IВ – ток возбуждения, IНОРМ – нормальный ток), то СД для сети – индуктивность; если IВ>IНОРМ, то СД для сети – емкость.

IВ НОРМ Q>0 – потребление реактивной мощности;


IВ>IНОРМ Q

Величина генерируемой двигателем РМ зависит не только от тока возбуждения, но и от нагрузки на валу СД, и от напряжения, подводимого к обмотке статора.

Обозначим — коэффициент нагрузки СД по току статора.

При снижении нагрузки СД по току генерируемая РМ возрастает.



Двигатели, как правило, недогружены. Поэтому, в соответствии с изложенным свойством, СД при номинальном токе возбуждения будут генерировать повышенное значение РМ. Которое будет больше номинальной РМ При расчетах РМ, генерируемой синхронными двигателями, коэффициент загрузки принимается равным . При этом генерируемая реактивная мощность при номинальном токе возбуждения равна Q0,85=1,2Qном

Величина Q0,85=1,2Qном закладывается в расчеты при проектировании средств компенсации на первом этапе проектирования.

Рассмотрим зависимость генерируемой РМ от напряжения сети.

Зависимость от напряжения



При снижении напряжения мощность растет, потом резко снижается. Это напряжение называют критическим. При этом напряжении СД теряет устойчивость и переходит в асинхронный режим.

Свойство СД увеличивать генерируемую РМ при сниже-нии напряжения стабилизирует напряжение в сети.

Достоинства СД как источников РМ:

1.Плавное регулирование реактивной мощности;

2.Экономия капитальных затрат, так как СД уже есть на предприятиях и не нужно дополнительных расходов на приобретение СД и их монтаж.

Недостатки:

1)По сравнению с БК повышенные потери активной мощности (на два порядка, в сотни раз);

2)Зависимость генерации реактивной мощности от нагрузки на валу.

Энергосистема в ряде случаев запрещает использовать СД для КРМ.

ⓘ Энциклопедия | Компенсатор электрический — Вики ..

Режимы работы синхронного компенсатора.

Компенсаторы реактивной мощности Компания ЭЗОИС. Заказав proaquappr pp r компенсатор серый 20 в магазине Климбо, Вы получаете качество по оптовым ценам. Производитель PROAQUA дает. Синхронные компенсаторы достоинства и недостатки. Бытовой компенсатор и расчет реактивной мощности для. Компенсатор электрический лат. compenso – уравновешиваю. Устройство ​или машина для компенсации сдвига фаз между током и напряжением,. Синхронный компенсатор купить. Синхронные компенсаторы в электрических сетях Школа для. Статические тиристорные компенсаторы могут работать как на выдачу, так и на потребление реактивной мощности. В электрических сетях они. Синхронный компенсатор это. Компенсатор автоматический. Компенсаторы состоят из стандартных генераторов реактивной инструментом демпфирования при соединении больших электрических систем.

Синхронный компенсатор характеристики.

Компенсатор реактивной мощности тиристорный ТКРМ 55 110 У1.

Основные технические характеристики компенсатора полипропиленового. Материал PPR полипропилен Плотность 0.91 0.92 г см. Компенсатор электрический. Что такое. Simscape Электрический Специализированные Энергосистемы FACTS Type моделирует статический синхронный компенсатор STATCOM.

Растворонасос МиСОМ СО 50П2 с компенсатором купить в.

Математическое моделирование статического компенсатора реактивной мощности в электрических сетях статический компенсатор. Компенсатор реактивной мощности Нюкон. Синхронный компенсатор – электрическая машина, используемая для повышения коэффициента мощности электрических установок. Трансформатор. АДЛ Гибкая вставка компенсатор FC10 150 Ду 150, Ру10, ф ф. Компенсаторы и вибровставки. Компенсатор Ду20 Ру10 муфта Китай 2110000 Drazice Навинчивающийся электрический нагревательный​.

Купить Компенсатор Козлова 32 TEBO в Ульяновске Санрай73.

Накопительный электрический водонагреватель OSO Flexi Benk RB 80. 1 отзыв У меня стоит компенсатор давления на входе воды с магистрали с. Выбор компенсатора. Тиристорный компенсатор реактивной мощности ТКРМ 55 110 У1 предназначен для оптимизации режимов работы электрических сетей с целью. Электрического Компенсатора распродажа, купить. Компенсатор алюминиевый часть системы молниезащиты, в молниеприемных сетках Наименование Материал Артикул Компенсатор Удельное электрическое сопротивление грунта 100 Ом м, 4 вертикальных очага.

Компенсатор. Большая энциклопедия техники.

Выбор компенсатора реактивной мощности что при отключении конденсаторных батарей остается электрический заряд, и повторное включение. Компенсаторы реактивной мощности и мощности искажения в. Выберите Электрического Компенсатора Продвижение на Alibaba, Найдите Электрического Компенсатора на Продажу для Продвижения. Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности. Синхронный компенсатор Синхронный телеграфный аппарат Синхронный электрический двигатель Синхронный электродвигатель. Раздел 10. Режимы и компенсация реактивной мощности. Компенсатор электрический. Устройство, при работе которого ток опережает по фазе напряжение. Включается в электрическую сеть переменного. Новые технологии компенсации реактивной мощности – тема. Компенсатор 6596, 0.39 мкФ, 47 Ом, 250 В 6596 по гарантированной цене 1 718.09 р. Встраиваемый электрический 2 клавишный выключатель света. 1 093 Компенсатор совместим с целым рядом серийных линеек бренда.

Синхронные двигатели (компенсаторы) и конденсаторные установки. Область и особенности применения

Большая часть промышленных приемников в процессе работы потребляет из сети помимо активной, реактивную мощность. Основными потребителями реактивной мощности являются: асинхронные двигатели, трансформаторы, воздушные электрические сети, реакторы, преобразователи и другие установки. Передача значительного количества реактивной мощности по линиям и через трансформаторы системы электроснабжения невыгодна по следующим основным причинам: 1) Возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью. 2) Возникают дополнительные потери напряжения. 3) Уменьшается пропускная способность систем электроснабжения и трансформаторов. Поэтому целесообразно снижать потребляемую реактивную мощность. В качестве компенсирующих устройств применяются батареи конденсаторов, синхронные двигатели и синхронные компенсаторы.

Синхронные двигатели, применяемые для электропривода, обычно изготовляются с номинальным коэффициентом мощности 0,9 при опережающем токе. Они являются эффективным средством компенсации реактивной мощности нагрузки. Развиваемая ими реактивная мощность определяется параметрами и режимом работы двигателей и сети. Они должны быть связаны по возможности короткой сетью. Применение синхронных двигателей в условиях промышленных предприятий может быть целесообразным в случаях когда:1) установка синхронных двигателей на приводных механизмах вместо асинхронных там, где это возможно по технологическим условиям; 2) установка синхронных двигателей большей мощности, чем требует приводной механизм. Синхронные двигатели по сравнению с асин­хронными имеют следующие преимущества: а) возможность использования их в качестве компенсирующих устройств при сравнительно небольших дополнительных первоначаль­ных затратах. б) экономичность изготовления на небольшое число оборотов, при этом отпадает необходимость в промежуточных передачах м/у двигателем и рабочей машиной в) меньшая зависимость вращающего момента от колебаний напряжения г) более высокая производительность рабочего агрегата при син­хронном электроприводе, поскольку скорость двигателя не зависит от нагрузки; д) меньшие потери активной мощности, так как к. п. д. синхрон­ных двигателей выше кпд асинхронных двигателей.

Компенсирующая способность двигателя определяется нагрузкой на его валу, напряжением, подведенным к зажимам двигателя, и то­ком возбуждения. С уменьшением тока возбуждения ниже номиналь­ного компенсирующая способность двигателя снижается. Обычно в практических условиях нагрузка синхронных двигате­лей на валу составляет (50—100)% от номинальной. При такой нагруз­ке, а также при регулировании напряжения, подводимого к электро­двигателю можно использовать электроприводы с син­хронными двигателями в качестве компенсаторов реактивной мощно­сти при работе их с опережающим коэффициентом мощности.

Синхронные компенсаторы. Компенсирующие устройства реактивных нагрузок.

Синхронный компенсатор представляет собой син­хронный двигатель облегченной конструкции, работающий в режиме холостого хода, т. е. без нагрузки на валу. При перевозбуждении синхронный компенсатор генерирует опере­жающую реактивную мощность, а при недовозбуждении потребляет отстающую реактивную мощность. Это свойство синхронных компен­саторов используется как для повышения коэффициента мощности, так и для регулирования напряжения в электрических сетях.

Положительными свойствами синхронных компенсаторов как источников реактивной мощности являются: а) возможность плавного и автоматического регулирования величины генерируемой реактивной мощности, б) независимость генерации реактивной мощности от напряжения на его шинах, достаточная термическая и динамическая устойчивость обмоток компенсатора во время коротких замыканий, возможность восстановления поврежденного синхронного компенсатора путем проведения ремонтных работ, в) высокая надежность.

Недостатками синхронных компенсаторов являются:

а) высокая удельная стоимость и, следовательно, высокие относительные капитальные затраты на компенсацию; б) значительно больший удельный расход активной мощности на компенсацию по сравнению со статическими конденсаторами; в) большая занимаемая производственная площадь и шум при работе.

Указанные особенности синхронных компенсаторов, а также воз­можность их пуска только от источников питания большой мощ­ности ограничивают их применение на подстанциях энергетических систем.

Однако компенсаторы установлены на открытом воздухе, что значительно удешевляет затраты.

Дополнительно конденсаторная установка может содержать в себе фильтры высших гармоник.

Для безопасного обслуживания каждый конденсатор установки снабжается разрядным контуром для снятия остаточного заряда при отключении от сети.

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.

Типовые топологии схем компенсации реактивной мощности

Вне зависимости от типа устройств компенсации реактивной мощности традиционными на текущий момент стали две топологии схем их присоединения к сетям электропередачи с переменного тока с линейными и нелинейными нагрузками:

  • параллельная (или поперечная) компенсация реактивной мощности, при которой генерируемая параллельно подключенным в сеть устройством компенсации реактивной мощности не зависит от напряжения в точке присоединения.


Рис. Параллельная (поперечная) компенсация реактивной мощности электродвигателя (индуктивной нагрузки): а — схема без компенсации, б — схема с компенсацией

К достоинствам схем параллельной (поперечной) компенсации реактивной мощности относят:

  • независимость генерируемой реактивной мощности от напряжения в точке присоединения;
  • возможность плавного регулирования потока реактивной мощности для компенсации;
  • эффективная стабилизация сетевого напряжения.

Недостатком параллельной (поперечной) компенсации является ограниченная возможность демпфирования быстрых изменений (колебаний) активной составляющей мощности;

  • последовательная (продольная) компенсация реактивной мощности, при которой генерирующее (или потребляющее при коррекции перенапряжения) реактивную энергию устройство подключено в сеть последовательно и балансирует реактанс передающей линии.


Рис. Параллельная (продольная) компенсация реактивной мощности электродвигателя: а —схема без компенсации, б — схема с компенсацией. Рис. Типовая схема устройства последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности с защитой от перенапряжения

Достоинствами схем последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности считают: возможность оптимизации потоков реактивной энергии по разным фазам напряжения;

значительную степень компенсации; простоту интеграции в сеть компенсирующих устройств. Недостатки последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности — отсутствие возможности регулирования сетевого напряжения, сложность управления устройствами при переменных нагрузках, большие риски перенапряжения во время резких изменений нагрузки из-за задержки срабатывания устройства.

Синхронный компенсатор реактивной мощности

Синхронный компенсатор – синхронный двигатель не выполняющий механической работы. Его назначение — компенсация реактивной мощности. Если нагрузить его механической работой, он не сможет компенсировать реактивную составляющую в нужном диапазоне.

У него два режима работы:

Не будем углубляться в теорию работы синхронных машин, а рассмотрим отдельно каждый из режимов работы синхронного компенсатора.

Рис. а) векторная диаграмма работы в перевозбужденном режиме

Можно сделать вывод, что синхронный компенсатор работает в двух режимах: компенсации и потребления реактивной составляющей. Это значит что он может не только отдавать но и потреблять, что позволяет поддерживать баланс мощности в цепи. Он снабжается автоматической системой управления возбуждением и в автоматическом режиме регулирует cosφ цепи. Также обладает большой инерционностью, что не позволяет ему быстро реагировать на изменение параметров цепи. При установке его в сеть с резко-переменной нагрузкой нужно максимально оптимизировать настройки регуляторов САУ, чтоб машина не пошла в разнос, так как это чревато аварийными отключением подстанции из-за бросков тока в сеть. Строятся на мощность до Sн = 100 000 кВА. Имеют явнополюсную конструкцию с 2р= 6 или 8 — тихоходные. Компенсаторы большой мощности делаются с водородным охлаждением.

Для асинхронного пуска снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или делают их с массивными полюсами. Пускаться они могут как прямым пуском, так и с помощью реакторов. Иногда используют гонный асинхронный двигатель для разгона машины до подсинхронной скорости. Наиболее часто имеют напряжение питания статора 6 кВ, 10 кВ и садятся на соответствующие линии ГПП.

Также ранее применялись, а кое-где и до сих пор используются, электромашинное возбуждение. Как правило, работает с очень малой чувствительностью и очень большой инерционностью по отношению к цепи. Дорог в обслуживании и эксплуатации. При выходе из строя долго находится в ремонте. Ниже показана самая примитивная схема электромашинного возбудителя:

Вывод: синхронный компенсатор является обратимым устройством. Он дорог, занимает много места, а также вызывает шум и иногда вибрации. Эксплуатация его не дешевая, а в случае выхода из строя вращающихся элементов требует длительного ремонта. В сравнении с современными средствами компенсации реактивной мощности является устаревшим.






Традиционные устройства компенсации реактивной мощности

Статические или механически переключаемые устройства компенсации 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.

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

Синхронным компенсатором СК 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 её из сети. В конструктивном отношении СК похож на турбогенератор, однако выполняется на среднюю частоту вращения (750-1000 об/мин). Ротор СК изготавливается явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенератора. СК характеризуется номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.

Номинальное напряжение СК устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети.

Номинальная мощность СК определяется как длительно допустимая нагрузка при номинальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды. Номинальная мощность СК выражается в киловольт-амперах.

Номинальный ток статора определяется на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения.

Номинальный ток ротора – это наибольшее значение тока, при котором обеспечивается номинальная мощность синхронного компенсатора в режиме перевозбуждения при отклонении напряжения в сети в пределах ±5% номинального напряжения.

Потери активной мощности при номинальных условиях охлаждения для синхронных компенсаторах находятся в пределах 1.5-2.5%.

Охлаждение синхронных компенсаторов выполняется двух видов: для компенсаторов серии КС – косвенное воздушное с замкнутой системой вентиляции, для компенсаторов КСВ – косвенная водородная с охладителями газа, вмонтированными в корпус.

Рекомендуемые файлы

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 (асинхронные электродвигатели, трансформаторы и т.п.). значительную реактивную составляющую имеют индукционные печи, люминесцентное освещение и другие. 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. Обычно синхронные компенсаторы устанавливаются на узловых подстанциях энергосистемы, а также на подстанциях электропередач, где с их помощью обеспечиваются лучшее распределения напряжения вдоль линии и повышения 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 линии электропередачи высокого напряжения, количество которых в современных энергосистемах значительно, большая нескомпенсированная 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. С изменением тока возбуждения изменяется ЭДС обмотки статора ЕК. Режим, когда ЭДС компенсатора по значению равна напряжению сети, называют режимом холостого хода компенсатора. При увеличении тока возбуждения ЭДС компенсатора превысит напряжение на его зажимах (режим перевозбуждения). Под действием разности напряжений DU’ = ЕК’ – UК в статоре машины возникает ток IК. Поскольку сопротивление обмоток компенсатора является в основном индуктивным, ток будет отставать от DU’ на угол, близкий к 90°.

По отношению к вектору напряжения UК указанный ток будет отстающим на 90°. Компенсатор при этом отдаёт реактивную мощность в сеть.

Читайте также: