КОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА АУС-1 -10 Ахмадуллин А С

КОМПЕНСИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА АУС-1 -10 Ахмадуллин А. С.

Компенсирующие устройства — элементы электрической сети. Условно их разделяют на устройства: а) для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства), б) для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т. д. )

Синхронные двигатели Являются элементами «пассивной» компенсации реактивной мощности, иными словами, при использовании некоторого количества синхронных двигателей вместо асинхронных потребляемая из сети реактивная мощность уменьшается, что уменьшает и расходы на компенсацию, но с другой стороны, увеличивает расходы на содержание и обслуживание синхронных электродвигателей.

Синхронные компенсаторы Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу. 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%.

Конденсаторные установки Другие названия: батарея статических конденсаторов «БСК» , устройство компенсации реактивной мощности «УКРМ» Электроустановка, предназначенная для компенсации реактивной мощности. Конструктивно представляет собой конденсаторы (разг. «банки» ), обычно соединенные по схеме «треугольник» и разделенные на несколько ступеней с разной емкостью, и устройство управления ими. Устройство управления чаще всего способно автоматически поддерживать заданный коэффициент мощности на нужном уровне переключением числа включенных в сеть «банок» . 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. Преимуществами конденсаторов в качестве компенсаторов реактивной мощности являются низкие потери активной мощности (порядка 0, 3– 0, 4% Вт/ВАр), отсутствие движущихся частей и неприхотливость в обслуживании. К их недостаткам можно отнести невозможность плавной регулировки реактивного сопротивления, поскольку коммутация даёт только ступенчатое изменение суммарной ёмкости.

Компенсирующие устройства реактивной мощности Для компенсации реактивной мощности используют батареи конденсаторов и синхронные машины, в том числе специальные синхронные компенсаторы. Батареи конденсаторов (БК) — это специальные емкостные КУ, предназначенные для выработки реактивной мощности. В настоящее время выпускаются комплектные конденсаторные установки (ККУ) серии УК-0, 38 напряжением 380 В мощностью 110. . . 900 квар и серии УК-6/10 мощностью 450. . . 1800 квар. Оборудование ККУ размещают в шкафах вместе с аппаратурой защиты, измерения и управления (рис. 1, 2). При отключении конденсаторы сохраняют напряжение остаточного заряда, представляющее опасность для персонала и затрудняющее работу выключателей. По условиям безопасности требуется применение разрядных устройств. В качестве разрядных устройств в ККУ на 6 (10) к. В применяют два однофазных заполненных маслом трансформатора напряжения НОМ. В ККУ на 380. . . 660 вместо НОМ для той же цели используют резисторы или лампы накаливания. При индивидуальной компенсации электроприемника разрядные сопротивления не требуются.

Измерение тока в цепи БК осуществляется тремя амперметрами (для контроля за целостью предохранителей и работой каждой фазы) и счетчиком реактивной энергии. Для автоматического отключения БК при повышении напряжения в данном узле сети сверх заданного значения и для включения при понижении напряжения предусматриваются специальные автоматические устройства. Рис. 1. Комплектная конденсаторная установка на напряжение 380 В мощностью 110 квар: 1 — амперметр; 2 — вольтметр; 3 — предохранитель; 4 — контактор; 5 — панель управления; 6 — трансформатор тока; 7 — заземляющий болт; 8 — конденсатор

Рис. 2. Комплектная конденсаторная установка на напряжение 6 (10) к. В мощностью 450 квар: 1 — конденсаторы; 2 — предохранитель; 3 — шины; 4 — трансформатор напряжения НОМ

Основной недостаток емкостных КУ заключается в том, что при понижении напряжения в сети они снижают выдачу реактивной мощности пропорционально квадрату снижения напряжения, в то время как требуется ее повышение. Регулирование мощности БК осуществляется только ступенями, а не плавно и требует установки дорогостоящей коммутационной аппаратуры. Синхронные машины могут генерировать и потреблять реактивную мощность, т. е. оказывать на электрическую сеть воздействие, тождественное воздействию емкостной и индуктивной нагрузок. При перевозбуждении синхронной машины генерируется реактивная составляющая тока статора, значение которой растет при увеличении тока возбуждения. Векторная диаграмма подведенного от сети напряжения и тока в статоре синхронной машины имеет тот же вид, что и диаграмма подведенного напряжения и тока в батарее конденсаторов. Перевозбужденная синхронная машина генерирует опережающий ток, подобно конденсатору. В системах электроснабжения предприятий используются синхронные машины всех видов. Наиболее широкое применение находят синхронные двигатели (СД), которые используются в приводах производственных машин и механизмов, не требующих регулирования частоты вращения. Синхронные генераторы (СГ) обладают, как и СД, плавным и автоматическим регулированием генерируемой реактивной мощности в функции напряжения сети. В отличие от СД передача реактивной мощности от СГ может осуществляться на значительное расстояние (даже от СГ собственных электростанций предприятий). Поэтому использование генераторов в качестве источников реактивной мощности ограничивается технико-экономическими условиями режима энергосистемы. Синхронные компенсаторы (СК) представляют собой синхронные электрические машины, работающие в режиме двигателя без нагрузки на валу. Они предназначены специально для выработки реактивной мощности. Удельная стоимость вырабатываемой мощности, руб. /квар, и удельные потери, к. Вт/Мвар, для СК значительно больше, чем для СД, так как удельные стоимость и потери целиком приходятся на реактивную мощность; кроме того, добавляются расходы на эксплуатацию СК. При большом дефиците реактивной мощности в точке подключения потребителей, когда требуется плавное и быстродействующее средство регулирования напряжения, оказывается выгодным ввод СК. При наличии резкопеременной реактивной нагрузки зона применения СК расширяется. К недостаткам СК относятся: повышенные потери активной мощности; большие масса и вибрация, из-за чего синхронные компенсаторы необходимо устанавливать на массивных фундаментах; необходимость применения водородного или воздушного охлаждения с водяными охладителями; необходимость постоянного дежурства эксплуатационного персонала на подстанциях с синхронными компенсаторами; невозможность (в отличие от БК) наращивания мощности в процессе роста нагрузок.