Виды компенсирующих устройств и их назначение

4.6. Виды компенсирующих устройств и их назначение

          Все компенсирующие устройства в зависимости от назначения можно разделить на две группы: поперечной компенсации и продольной компенсации (рис.4.15).

Устройства поперечной компенсации предназначены для выработки или потребления реактивной мощности с целью обеспечения в электрической сети баланса реактивной мощности. Основным их параметром является реактивная мощность .

Устройства продольной компенсации служат для изменения реактивного сопротивления электрической сети. Главный их параметр -  индуктивное  или емкостное   сопротивления.

Кроме выполнения основных функций, компенсирующие устройства позволяют снизить потери мощности и электроэнергии в электрических сетях и улучшить качество напряжения в них по отклонению, нессиметрии и несинусоидальности напряжения.

Кратко остановимся на каждом из компенсирующих устройств (рис.4.15).

          Синхронные компенсаторы (СК) представляют собой синхронные двигатели, работающие вхолостую без механической нагрузки. В зависимости от тока возбуждения они могут вырабатывать реактивную мощность и потреблять ее. Мощность СК определяется выражением

                                                    ,                                         (4.35)

где - ЭДС синхронного компенсатора, зависящая от тока возбуждения;

 - напряжение сети в точке подключения СК;

- индуктивное сопротивление СК.

В эксплуатации находятся синхронные компенсаторы мощностью до 160 Мвар. Они устанавливаются, как правило, на крупных районных подстанциях. Часть их подключают к обмотке низшего напряжения автотрансформаторов, которые потребляют значительную реактивную мощность.

          Батареи конденсаторов (БК) бывают поперечной и продольной компенсации.

БК поперечной компенсации устанавливаются в узлах нагрузки и служат для выдачи реактивной мощности , необходимой потребителям (рис.4.16). Они собираются из отдельных конденсаторов путем параллельного и последовательного соединения для обеспечения необходимой реактивной мощности и напряжения соответственно. Мощность БК равна

                                                        ,                                           (4.36)

где - напряжение в точке подключения БК; - емкость БК.

          В настоящее время БК поперечной компенсации применяются в сетях всех напряжений до 110 кВ включительно. Особенно большое распространение они нашли в сетях промышленных предприятий.

          БК продольной компенсации применяются для уменьшения реактивного (индуктивного) сопротивления сети. Параметром, по которому они выбираются, является их емкостное сопротивление  (рис.4.16). Наложение его на индуктивное  сопротивление сети снижает результирующее сопротивление

.

          БК продольной компенсации рассматриваются как средства повышения предела передаваемой мощности в электропередачах высоких напряжений, которые обладают большими реактивными сопротивлениями. В некоторых случаях они применяются в распределительных сетях для снижения потери напряжения с целью обеспечения необходимых отклонений напряжения у потребителей

                                 .                                               (4.37)

          Шунтирующие реакторы (ШР) могут только потреблять из сети реактивную мощность индуктивного характера, которая определяется формулой

                                                          ,                                               (4.38)

где  -индуктивная проводимость реактора.

          ШР применяются для потребления излишней зарядной  мощности линий электропередачи высоких классов напряжения. Они подключаются к началу и концу, а иногда и в промежуточных точках длинных линий.

          Для регулирования степени компенсации реактивной мощности целесообразно использовать управляемые реакторы, в которых специальными устройствами изменяют их индуктивную проводимость.

          Выпускаются шунтирующие реакторы на номинальное напряжение  до 750 кВ.

          Статические тиристорные компенсаторы (СТК) представляют собой сочетание батарей конденсаторов и реактора с  тиристорным ключом (рис.4.17), обеспечивающим безинерционное регулирование мощности от выдачи ее  до потребления из сети .

          Дугогасящие реакторы (ДГР) предназначены для компенсации емкостных токов линий в электрических сетях, работающих с изолированной нейтралью, когда данные токи достаточно велики и при однофазном замыкании на землю могут вызвать появление перемежающейся дуги. ДГР включается в нейтраль трансформатора (рис.4.18). Он обладает индуктивным сопротивлением  и при однофазном замыкании в нем протекает индуктивный ток , который компенсирует емкостной ток в месте замыкания на землю. Поэтому выбираются ДГР исходя из величины емкостных токов соответствующей части электрической сети.

          Токоограничивающие реакторы (ТОР) применяются для ограничения токов короткого замыкания в электрических сетях до значений, при которых обеспечивается термическая стойкость кабелей и коммутационных аппаратов. Главный параметр реактора - его индуктивное сопротивление , которое увеличивает общее реактивное сопротивление сети и тем самым ограничивает уровень токов короткого замыкания.

          Для лучшего понимания назначения некоторых видов компенсирующих устройств рассмотрим электрическую сеть высокого напряжения с их набором (рис.4.19). Здесь ШР компенсирует избытки реактивной мощности, обусловленные зарядной мощностью линий. Особенно они велики в режиме минимальных нагрузок. БК продольной компенсации с емкостным сопротивлением  уменьшает общее индуктивное сопротивление сети, включающее реактивное сопротивление трансформаторов и  линии электропередачи. СК может выполнять роль ШР, потребляя излишки реактивной мощности, либо, например, в режимах наибольших нагрузок выдавать реактивную мощность, которую в больших количествах потребляет автотрансформатор.