Компенсатор реактивной мощности: принцип работы, виды и применение

Что такое компенсатор реактивной мощности. Как работают шунтирующие и последовательные компенсаторы. Какие виды компенсаторов существуют. Где применяются компенсаторы реактивной мощности. Каковы преимущества использования компенсаторов.

Что такое компенсатор реактивной мощности и зачем он нужен

Компенсатор реактивной мощности (КРМ) — это электротехническое устройство, предназначенное для снижения потребления реактивной мощности из сети. Основная задача КРМ — повышение коэффициента мощности электроустановок.

Реактивная мощность не совершает полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на электросети. Это приводит к увеличению потерь электроэнергии, снижению пропускной способности линий и трансформаторов, ухудшению качества электроэнергии.

Применение компенсаторов реактивной мощности позволяет:

• Снизить потери электроэнергии в сетях
• Уменьшить нагрузку на трансформаторы и кабельные линии
• Стабилизировать напряжение в сети
• Увеличить пропускную способность электросетей
• Сократить затраты на оплату электроэнергии

Виды компенсаторов реактивной мощности

Существует два основных вида компенсаторов реактивной мощности:

1. Шунтирующие (параллельные) компенсаторы

Подключаются параллельно нагрузке. К ним относятся:

• Конденсаторные установки
• Синхронные компенсаторы
• Статические тиристорные компенсаторы (СТК)

2. Последовательные компенсаторы

Включаются последовательно в линию электропередачи. Основные виды:

• Управляемые шунтирующие реакторы (УШР)
• Статические тиристорные компенсаторы последовательного включения

Принцип работы шунтирующих компенсаторов реактивной мощности

Шунтирующие компенсаторы подключаются параллельно нагрузке и генерируют реактивную мощность, противоположную по знаку мощности нагрузки. За счет этого происходит компенсация реактивной составляющей тока.

Принцип работы на примере конденсаторной установки:

1. Измеряется коэффициент мощности на вводе предприятия
2. При снижении cos φ ниже заданного уровня автоматика подключает конденсаторные батареи
3. Конденсаторы генерируют емкостную реактивную мощность, компенсирующую индуктивную мощность нагрузки
4. Коэффициент мощности повышается до требуемого значения

Как работают последовательные компенсаторы реактивной мощности

Последовательные компенсаторы включаются непосредственно в линию электропередачи и изменяют ее реактивное сопротивление. Это позволяет регулировать передаваемую мощность и стабилизировать напряжение.

Принцип действия на примере управляемого шунтирующего реактора (УШР):

1. УШР подключается последовательно в линию электропередачи
2. Система управления измеряет параметры режима сети
3. При необходимости изменяется индуктивное сопротивление УШР
4. Это приводит к регулированию реактивной мощности и стабилизации напряжения в линии

Где применяются компенсаторы реактивной мощности

Основные области применения КРМ:

• Промышленные предприятия с мощными электродвигателями, сварочным оборудованием, дуговыми печами
• Распределительные электрические сети
• Магистральные линии электропередачи
• Тяговые подстанции железных дорог
• Нефте- и газоперекачивающие станции
• Крупные офисные и торговые центры

Преимущества использования компенсаторов реактивной мощности

Применение КРМ дает следующие преимущества:

• Снижение потерь электроэнергии на 5-15%
• Разгрузка силовых трансформаторов на 10-30%
• Увеличение пропускной способности сетей на 10-50%
• Стабилизация напряжения в сети
• Улучшение качества электроэнергии
• Снижение затрат на оплату электроэнергии
• Уменьшение нагрузки на кабельные линии

Как выбрать компенсатор реактивной мощности

При выборе КРМ необходимо учитывать следующие факторы:

1. Характер нагрузки (постоянная или переменная)
2. Требуемая мощность компенсации
3. Место установки (у потребителя или в сети)
4. Необходимость плавного или ступенчатого регулирования
5. Наличие высших гармоник в сети
6. Экономическая эффективность

Правильный выбор типа и мощности компенсатора позволит добиться максимального технико-экономического эффекта.

Особенности эксплуатации компенсаторов реактивной мощности

При эксплуатации КРМ необходимо соблюдать следующие требования:

• Периодически проверять состояние контактных соединений
• Контролировать температуру нагрева элементов
• Следить за уровнем высших гармоник в сети
• Проверять работу системы автоматического регулирования
• Своевременно очищать оборудование от пыли и загрязнений
• Соблюдать требования техники безопасности при обслуживании

Правильная эксплуатация обеспечит длительную и надежную работу компенсаторов реактивной мощности.

Компенсатор реактивной мощности

Компенсатор Реактивной Мощности (КРМ) является одним из видов электроустановочного оборудования, снижающий значения полной мощности, и в зависимости от природы реактивной мощности может быть как индуктивного характера (индуктивный реактор) так и емкостного (конденсатор).

Индуктивные реакторы используют, как правило, для компенсации емкостной составляющей мощности (линий электропередач большой протяженности).

Конденсаторные батареи используют для компенсации реактивной составляющей индуктивной мощности, что ведет к снижению полной мощности (печи индуктивности).

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?

Позвоните:

+7 (495) 730-73-62,
+7 (495) 730-73-63,
+7 (925) 517-34-27

или заполните простую форму

Одним из факторов, приводящие к возникновению потерь в электрических сетях промышленных предприятий является реактивная составляющая протекающего тока при наличии индуктивной нагрузки (нагрузка в промышленных и бытовых электросетях носит обычно активно-индуктивный характер).

Соответственно, из электрической сети происходит потребление как активной, так и реактивной энергии.

Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и пр. энергии. Реактивная энергия расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, индукционных печах, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах.

Реактивная энергия может производиться непосредственно в месте потребления.

Уменьшение реактивной составляющей в общей мощности электроэнергии широко распространена во всем мире и известна под термином компенсация реактивной мощности (КРМ) — одного из наиболее эффективных средств обеспечения рационального использования электроэнергии.

КРМ позволяет:

• разгрузить от реактивного тока распределительные сети (распределительные устройства, кабельные и воздушные линии), трансформаторы и генераторы;
• снизить потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения;
• сократить расходы на электроэнергию;
• ограничить влияние высших гармоник и сетевых помех;
• уменьшить асимметрию фаз.

Регулируемые компенсаторы реактивной мощности КРМ

Автоматическая установка компенсации реактивной мощности (АУКРМ) предназначена для повышения и автоматического регулирования коэффициента мощности (cos φ) электроустановок промышленных предприятий и распределительных сетей напряжением 0,4 кВ частоты 50 Гц.

Установки обеспечивают поддержание заданного коэффициента мощности в часы максимальных и минимальных нагрузок, исключают режим генерации реактивной мощности, а также:

• автоматически отслеживает изменение реактивной мощности нагрузки в компенсируемой сети и, в соответствии с заданным значением cos φ исключается генерация реактивной мощности в сеть;
• исключается появление в сети перенапряжения, потому что отсутствует перекомпенсация, которая возможна при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
• визуально отслеживаются все основные параметры компенсируемой сети;
• контролируется режим эксплуатации и работа всех элементов конденсаторной установки, при этом учитывается время работы и количество подключений каждой секции, что позволяет оптимизировать износостойкость контакторов и распределения нагрузки в сети;
• предусмотрена система аварийного отключения конденсаторной установки и предупреждения обслуживающего персонала;
• возможно автоматическое подключение принудительного обогрева или вентиляции конденсаторной установки.

Нерегулируемые компенсаторы реактивной мощности КРМ

Установка компенсации реактивной мощности (компенсатор реактивной мощности УКРМ) с фиксированным значением мощности улучшает cos φ, путем включения конденсатора.

Предназначена она для поддержания коэффициента мощности в распределительных сетях трёхфазного переменного тока. Нерегулируемые конденсаторные установки низкого напряжения типа УКРМ выпускаются мощностью от 2,5 до 100 кВАр.

Также позволяют снизить затраты на оплату электроэнергии. Нерегулируемые установки компенсации реактивной мощности рассчитаны на эксплуатацию в закрытых производственных помещениях при нормальных условиях эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом.

Срок окупаемости Компенсатора Реактивной Мощности от года до двух лет. Применение КРМ производства конденсаторного завода «Нюкон» снижает потребление активной энергии в среднем на 2-5% и исключает платежи за реактивную энергию. При высоком качестве данных устройств цена остается доступной и привлекательной. Исходя из структуры себестоимости, конденсаторный завод «Нюкон» имеет возможность успешно конкурировать в цене с европейскими производителями, не теряя в качестве своей продукции.

Если Вы желаете купить компенсатор реактивной мощности КРМ или узнать цену на данное оборудование, позвоните по телефону указанному ниже или заполните приведенную форму. В этом случае, в ближайшее время мы с Вами свяжемся для уточнения особенностей Вашего проекта, необходимых для расчета стоимости компенсатора реактивной мощности КРМ

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?

Позвоните:

+7 (495) 730-73-62,
+7 (495) 730-73-63,
+7 (925) 517-34-27

или заполните простую форму

Бытовой компенсатор и расчет реактивной мощности для квартиры и дома

Дата 27.04.201506.04.2020 Автор Electrician6 комментариевПросмотров: 42 927

Экономия энергоносителей – одна из главных задач современной цивилизации. Все больше статей появляется в интернете об экономии электроэнергии методом компенсации реактивной мощности. Действительно, для промышленных предприятий данный процесс актуален, так как экономит денежные средства. Довольно много людей начинает задумываться, если промышленные предприятия экономят на реактивной составляющей, возможна ли экономия на этом в быту, путем компенсации реактивной составляющей в мастерской, на даче или в квартире.

Я наверное вас разочарую – это невозможно сделать, по нескольким причинам:

1. Однофазные счетчики, которые устанавливаются для частных потребителей, ведут учет только активной мощности;
2. Учет за реактивной составляющей ведется только на больших промышленных предприятиях, для частных потребителей этот учет не ведется;
3. Такая энергия не выполняет абсолютно никакой полезной работы, а только греет провода и другие устройства;

Да, в бытовых условиях возможна установка фильтров, это снизит суммарный ток в цепи, уменьшит падение напряжения. При пуске устройств большой мощности (пылесосы, холодильники) бытовые компенсаторы реактивной мощности снижают пусковой ток. Довольно просто собрать компенсатор реактивной мощности своими руками в домашних условиях. Для этого необходимо рассчитать реактивную мощность для однофазного устройства:

Или так:

Для этого вам необходимо произвести замеры  напряжения и тока цепи. Как найти cosφ? Очень просто:

Р – активная мощность устройства (указывается на самом устройстве)

Теперь нужно рассчитать емкость конденсатора:

f- частота сети.

Подбираем конденсаторы для бытового компенсатора реактивной мощности по емкости, напряжению, роду тока. Конденсаторы вешаются параллельно нагрузке.

Снижение суммарного тока снизит нагрев и позволит максимально использовать мощность цепи. Но, на промышленных предприятиях cosφ строго регламентирован, и контролируется в большинстве случаев автоматически, то есть при выводе какого-либо устройства с работы cosφ все равно поддерживается в заданном диапазоне. Представьте, что вы рассчитали реактивную мощность в вашей квартире, сделали компенсатор и подключили в цепь. Но через некоторое время отключился потребитель (например, холодильник) и баланс сети нарушился. Теперь вы не компенсируете, а генерируете реактивную энергию обратно в сеть, тем самым негативно влияя на работу других потребителей. Для того чтобы сохранять баланс необходимо постоянно следить за работой различных устройств. В быту автоматизировать данный процесс слишком дорого и лишено смысла, так как это не позволит вам вернуть деньги даже за компенсатор.

Можно сделать вывод что компенсация реактивной мощности в быту бессмысленна, так как не позволит сэкономить средства, а установка нерегулируемого компенсатора может привести к перекомпенсации и как следствие только ухудшить коэфициент мощности сети cosφ.

Если вы хотите экономить электроэнергию следует пользоваться старыми надежными способами:

1. Покупать бытовую технику класса А или В;
2. Выключать свет и бытовые приборы (исключение холодильник) когда уходите из дома;
3. Заменить лампы накаливания на энергосберегающие. Они и служат дольше и потребляют меньше;
4. Если пользуетесь электрочайником – кипятите столько воды, сколько требуется, это существенно снизит потребляемую им энергию;
5. Чистить фильтр пылесоса для улучшения тяги и снижения энергопотребления;
6. Утепляйте помещения для минимального использования электрических обогревателей.

  

На видео показан бытовой компенсатор реактивной мощности своими руками

На видео используется бытовой компенсатор в виде блока конденсаторных батарей

Узнать подробнее о видах мощностей можно на нашем сайте в этой статье.

Posted in Реактивная мощность, Энергосбережение

Система передачи – Компенсация реактивной мощности (часть 1)

---

---

1. Необходимость компенсации реактивной мощности

За исключением очень немногих особых ситуаций, электрическая энергия вырабатывается, передается, распределяется и используется как переменный ток (AC). Однако, AC имеет несколько явных недостатков. Одним из них является необходимость реактивная мощность, которая должна поставляться вместе с активной мощностью. реактивный мощность может быть опережающей или отстающей. Хотя именно активная мощность вносит свой вклад в потребляемую или передаваемую энергию реактивная мощность не вносит к энергии. Реактивная мощность является неотъемлемой частью «полной мощности». реактивный мощность либо вырабатывается, либо потребляется почти в каждом компоненте системой, генерацией, передачей и распределением и, в конечном итоге, нагрузки. Полное сопротивление ветви цепи в системе переменного тока состоит двух составляющих, сопротивления и реактивного сопротивления.

Реактивное сопротивление может быть либо индуктивным или емкостной, который вносит вклад в реактивную мощность в цепи. Большинство нагрузки являются индуктивными и должны питаться отстающими реактивными власть. Экономично подавать эту реактивную мощность ближе к нагрузке. в системе распределения.

В этом разделе компенсация реактивной мощности, в основном в системах передачи устанавливаются на подстанциях, обсуждается. Компенсация реактивной мощности в Системы питания могут быть шунтирующими или последовательными. Оба будут обсуждаться.

1.1 Компенсация реактивной мощности шунта

Поскольку большинство нагрузок являются индуктивными и потребляют отстающую реактивную мощность, требуемая компенсация обычно обеспечивается ведущим реактивным власть. Шунтовая компенсация реактивной мощности может применяться как на нагрузке уровне, уровне подстанции или на уровне передачи.

Он может быть емкостным. (опережающая) или индуктивная (отстающая) реактивная мощность, хотя в большинстве случаев как объяснялось ранее, компенсация является емкостной. Наиболее распространенная форма ведущая компенсация реактивной мощности осуществляется подключением шунтирующих конденсаторов к линия.

1.2 Шунтирующие конденсаторы

Шунтирующие конденсаторы используются на уровне подстанции по следующим причинам:

1. Регулировка напряжения: Основная причина установки шунтирующих конденсаторов на подстанциях заключается в контроле напряжения в пределах требуемых уровней. Нагрузка варьируется в течение дня, с очень низкой нагрузкой с полуночи до раннего утра и пиковой значения происходят вечером между 16 и 19 часами. Форма кривой нагрузки также варьируется от буднего дня к выходному, при этом нагрузка в выходные обычно невелика. Как меняется нагрузка, меняется напряжение на шине подстанции и на шине нагрузки. Поскольку коэффициент мощности нагрузки всегда отстает, конденсатор с параллельным подключением банка на подстанции может повышать напряжение при большой нагрузке.

Батареи шунтирующих конденсаторов могут быть постоянно подключены к шине (фикс. конденсаторная батарея) или может быть переключен по мере необходимости. Переключение может быть основано на время, если изменение нагрузки предсказуемо или может быть основано на напряжении, мощности коэффициент или линейный ток.

2. Снижение потерь мощности: Компенсация отстающего от нагрузки коэффициента мощности с помощью батарея шунтирующих конденсаторов, подключенная к шине, улучшает коэффициент мощности и снижает протекание тока по линиям электропередачи, трансформаторам, генераторам, и т. д. Это уменьшит потери мощности (потери I2 R) в данном оборудовании.

3. Повышенное использование оборудования: параллельная компенсация с конденсатором банки уменьшают нагрузку кВА линий, трансформаторов и генераторов, что означает, что с компенсацией их можно использовать для обеспечения большей мощности без перегрузка оборудования.

Компенсация реактивной мощности в энергосистеме бывает двух видов — шунтирующая и ряд. Шунтовая компенсация может быть установлена ​​рядом с нагрузкой, в распределительной подстанции, вдоль распределительного фидера или на передающей подстанции. Каждое приложение имеет разные цели. Шунтовая реактивная компенсация может быть индуктивным или емкостным. На уровне нагрузки, на распределительной подстанции, а по распределительному фидеру компенсация обычно емкостная. На передающей подстанции компенсация как индуктивной, так и емкостной реактивной мощности установлены.

2. Применение батарей шунтирующих конденсаторов в распределительных системах: Полезная перспектива

Проект «Солт-Ривер» (SRP) — это общественная энергетическая компания, обслуживающая более 720 000 (апрель 2000 г.) клиентов в центральной Аризоне. Тысячи конденсаторов банки установлены во всей распределительной системе.

Конденсаторные батареи в распределительной системе в первую очередь используются для поддерживать определенный коэффициент мощности в условиях пиковой нагрузки. Цель коэффициент мощности 0,98 ведущих на пике системы. Эта цифра была установлена ​​как попытка иметь коэффициент мощности, равный единице, на стороне 69 кВ подстанции трансформатор. Опережающий коэффициент мощности компенсирует промышленные подстанции которые не имеют конденсаторов. Коэффициент мощности, равный единице, поддерживает баланс с связи с другими коммунальными службами.

Основное назначение конденсаторов не для поддержания напряжения, т.к. дело может быть в коммунальных сетях с длинными распределительными фидерами. Большинство кормушек в зоне обслуживания СРП не имеют протяженных перегонов (подстанции около 2 мили друг от друга) и переключатели ответвлений нагрузки на трансформаторах подстанции используются для регулирования напряжения.

Система SRP – это летняя пиковая система. После каждого летнего пика конденсатор проводится исследование для определения требований к конденсатору для следующего лето. Входные данные для компьютерной программы для оценки добавок конденсаторов состоит из трех основных компонентов:

• Мегаватт и мегавар для каждого трансформатора подстанции в пике;

• Список конденсаторных батарей с указанием размера и рабочего состояния на момент времени. пика;

• Прогнозируемые нагрузки на следующее лето

Глядя на текущий пик MW и Mvars и сравнивая результаты с прогнозируемыми нагрузками МВт, Недостаток мвара можно определить. Вывод программы рассматривается и составляется список потенциальных потребностей. Системные операции сотрудники также рассматривают результаты исследования, и их вклад включается в принятие окончательных решений о добавлении конденсаторных батарей.

После того, как список дополнительных требований к реактивной мощности будет завершен, принимаются решения о размещении каждого банка. Требования к конденсатору разрабатываются для каждого трансформатора. Соотношение кВАр, подключенных к кВА на фидер, положение на фидере существующие конденсаторные батареи и любая концентрация существующей или будущей нагрузки все учитываются при определении положения новых конденсаторных батарей. Все новые конденсаторные батареи на 1200 кВАр. Тип фидера на месте конденсаторной батареи определяет, будет ли конденсатор монтироваться на стойке (накладные) или накладные (подземные).

Батареи конденсаторов также запрашиваются при предложении новых фидеров. для сообществ с генеральным планом, крупных жилых комплексов или крупных коммерческих разработки.

В таблице 1 показано количество и размер батарей конденсаторов в системе SRP. в 1998 г. В таблице 2 указано количество линейных конденсаторов по типу управления.

Конденсаторные батареи подстанций (три или четыре на трансформатор), как правило, настроены на включение и выключение при определенных уровнях нагрузки.

ТАБЛИЦА 1 Количество и размер батарей конденсаторов в системе SRP

ТАБЛИЦА 2. Линейные конденсаторы SRP по типу управления

Тип управления | Номер банка

Ток 4 Фиксированный 450 Время 1760 Температура 38 (используется как фиксированный) Напряжение 5

3. Статическое управление VAR

Статические компенсаторы реактивной мощности, широко известные как SVC, представляют собой устройства с параллельным подключением, изменять выходную реактивную мощность, контролируя или переключая реактивную компоненты импеданса с помощью силовой электроники. В эту категорию входят следующее оборудование:

Реакторы с тиристорным управлением (TCR) с постоянными конденсаторами (FC)

Конденсаторы с тиристорным включением (TSC)

Реакторы с тиристорным управлением в сочетании с механическим или тиристорным управлением переключаемые конденсаторы

SVC устанавливаются для решения различных проблем энергосистемы:

1. Регулировка напряжения

2. Уменьшение мерцания напряжения, вызванного переменными нагрузками, такими как дуговая печь и т. д.

3. Увеличение пропускной способности передающих систем

4. Увеличение пределов переходной устойчивости энергосистемы

5. Увеличить демпфирование колебаний мощности

6. Снижение временных перенапряжений

7. Затухающие подсинхронные колебания

Вид установки SVC показан на РИС. 1.

3.1 Описание SVC

ИНЖИР. 2 показаны три основные версии SVC. ИНЖИР. 2а показывает конфигурацию ТКР с фиксированными конденсаторными батареями. Основными компонентами SVC являются тиристор. клапаны, реакторы, система управления и понижающий трансформатор.

РИС. 1 Вид установки SVC. (Фото предоставлено ABB Inc., Оберн. Хиллз, Мичиган)

РИС. 2 Три версии SVC. (а) TCR с фиксированной конденсаторной батареей; (б) ТКР с коммутируемыми батареями конденсаторов; и (c) компенсатор TSC.

РИС. 3 Кривые напряжения (В) и тока (I) TCR для трех проводников уровни. Угол открытия тиристора = a; угол проводимости = s. а) а = 90° и с = 180°; (б) a = 120° и s = 120°; и (c) a = 150° и s = 60°.

РИС. 4 Изменение реактивной мощности ТКР с включенными батареями конденсаторов.

РИС. 5 Поток энергии по линии электропередачи.

3.2 Как работает SVC?

При изменении нагрузки в распределительной системе переменное падение напряжения будет возникают в системе импеданса, который в основном является реактивным. Предполагая, что генератор напряжение остается постоянным, напряжение на шине нагрузки будет меняться. Напряжение падение является функцией реактивной составляющей тока нагрузки, а система и реактивное сопротивление трансформатора. Когда нагрузки меняются очень быстро или колеблются часто это может вызвать «мерцание напряжения» у клиентов. нагрузки. Мерцание напряжения может раздражать клиентов, потому что «мерцания лампы», которое он вызывает. Некоторые нагрузки также могут быть чувствительными к этим быстрым колебаниям напряжения.

SVC может компенсировать падение напряжения при колебаниях нагрузки и поддерживать постоянное напряжение, контролируя продолжительность тока, протекающего в каждом цикле через реактор. Поток тока в реакторе можно контролировать, контролируя запирание тиристоров, которые контролируют период проводимости тиристора в каждом цикле, от нулевой проводимости (затвор выключен) до проводимости полного цикла. На фиг. 2а, например, предположим, что МВА фиксированной конденсаторной батареи составляет равной МВА реактора, когда ветвь реактора работает на полный цикл. Таким образом, когда реакторная ветвь работает по полному циклу, чистая реактивная мощность, потребляемая SVC (комбинация конденсаторной батареи и TCR) будет равно нулю. Когда реактивная мощность нагрузки (обычно индуктивная) изменяется, реактивная мощность SVC будет изменяться в соответствии с реактивной мощностью нагрузки. мощности за счет управления длительностью проводимости тока в тиристорном реактивная ветвь. ИНЖИР. 3 показаны формы сигналов тока для трех проводников. уровней, 60°, 120° и 180°. ИНЖИР. 3а показаны осциллограммы тиристорного стробирования. угол (а) 90°, что дает угол (s) проводимости 180° для каждого тиристора. Это относится к проводимости полного цикла, так как два встречно-параллельных тиристоры проводят в каждом полупериоде. Этот случай эквивалентен короткому замыканию тиристоры. ИНЖИР. 3b — это случай, когда стробирующий сигнал задерживается на 30° после пика напряжения и дает угол проводимости 120°.

РИС. 3c соответствует случаю a = 150° и s = 60°.

С фиксированной батареей конденсаторов, как показано на РИС. 2а, можно варьировать только полезная реактивная мощность SVC от 0 до полной емкостной реактивной мощности. Этого достаточно для большинства применений регулирования напряжения, как и в большинстве случаях требуются только емкостные ВАр для компенсации индуктивных ВАр нагрузки.

Если конденсатор можно включать и выключать, Мвар можно изменять от полный индуктивный до полного емкостного, до рейтинга индуктивного и емкостные ветви. Батарею конденсаторов можно переключать механическими прерывателями. (см. фиг. 2b), если временная задержка (обычно 5-10 циклов) не принимается во внимание, или они могут переключаться быстро (менее 1 цикла) тиристорными переключателями (см. фиг. 2с).

Показано изменение реактивной мощности при коммутируемых конденсаторных батареях для SVC. на фиг. 4.

4. Компенсация серии

Компенсация серии

обычно используется в высоковольтных системах передачи переменного тока. Впервые они были установлены в конце 1940-х гг. Серийная компенсация увеличивается способность передачи мощности, как в установившемся, так и в переходном режиме, трансмиссии линия. Поскольку общественность все больше сопротивляется строительству линий электропередачи сверхвысокого напряжения, последовательные конденсаторы привлекательны для увеличения возможности линий электропередач. Последовательные конденсаторы также представляют некоторые дополнительные проблемы для системы питания.

Об этом позже.

Мощность, передаваемая через систему передачи (показана на рис. 5), предоставлено…

…Где…

P2 — мощность, передаваемая через систему передачи

В1 это напряжение на передающем конце линии

В2 — напряжение на приемном конце линии передачи

XL реактивное сопротивление линии передачи

d — фазовый угол между V1 и V2

Уравнение 19.1 показывает, что если полное реактивное сопротивление системы передачи уменьшается за счет последовательного подключения емкости к линии, мощность передаваемое по линии может быть увеличено.

Если в линии установлен последовательный конденсатор, уравнение 1 можно записать как…

…где K = XC/XL — степень компенсации, обычно выражаемая в процент. Серийная компенсация 70 % означает, что значение серии конденсатор в омах составляет 70% реактивного сопротивления линии.

РИС. 6 Принципиальная однолинейная схема последовательной конденсаторной батареи.

5. Блок конденсаторов серии

Батарея последовательных конденсаторов состоит из батареи конденсаторов, защиты от перенапряжения. система и байпасный выключатель, все они подняты на платформу, которая изолирована для линейного напряжения. См. фиг. 6. Защита от перенапряжения состоит варистора из оксида цинка и управляемого разрядника, которые соединены параллельно конденсаторной батарее и демпфирующий реактор. До разработка высокоэнергетического варистора из оксида цинка в 1970-е, силикон карбидный нелинейный резистор был использован для защиты от перенапряжения.

Резисторы из карбида кремния

требуют последовательного искрового разрядника, поскольку нелинейность резисторов недостаточно. Варистор из оксида цинка лучше нелинейные резистивные характеристики, обеспечивает лучшую защиту и имеет стали стандартной системой защиты для последовательных конденсаторных батарей.

Конденсаторная батарея обычно рассчитана на то, чтобы выдерживать линейный ток в течение нормальные условия потока мощности и условия качания мощности. это не экономично разработать конденсаторы, чтобы выдерживать токи и напряжения, связанные с с неисправностями. В этих условиях конденсаторы защищены металлическим батарея оксидных варисторов (MOV). MOV имеет сильно нелинейную резистивную характеристику. и проводит незначительный ток до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет защитный уровень. Для внутренних неисправностей, которые определяются как неисправности внутри участок линии, на котором расположена батарея последовательных конденсаторов, токи короткого замыкания может быть очень высоким. В этих условиях и батарея конденсаторов, и MOV будет обойден «срабатывающим разрядником». Демпфирующий реактор (D) ограничит ток разряда конденсатора и гасит колебания вызвано работой искрового разрядника или замыканием байпасного выключателя. амплитуда, частота колебаний и скорость затухания конденсатора разрядный ток будет определяться параметрами цепи, C (ряд конденсатор), L (демпфирующая катушка индуктивности) и сопротивление в цепи, которое в большинстве случаев это потери в демпфирующем реакторе.

Вид установки последовательной конденсаторной батареи показан на РИС. 7.

РИС. 7 Вид с воздуха на конденсаторную установку 500 кВ. (АББ Инк.)

5.1 Описание основных компонентов

5.1.1 Конденсаторы

Конденсаторная батарея для каждой фазы состоит из нескольких конденсаторных блоков в последовательно-параллельном соединении, чтобы составить требуемое напряжение, ток, и Mvar рейтинг банка. Каждый отдельный конденсаторный блок имеет один фарфоровый втулка. Другой терминал подключен к корпусу из нержавеющей стали. Конденсаторный блок обычно имеет встроенный разрядный резистор. случай. Конденсаторы, как правило, полностью пленочные с изолирующей жидкостью. не содержит печатных плат. Для отдельных конденсаторных блоков используются два типа предохранителей: внутренние. сросшиеся или сросшиеся снаружи. Чаще используются блоки с внешними предохранителями. В Соединенных Штатах. Конденсаторы с внутренними предохранителями широко распространены в Европе. установки.

5.1.2 Металлооксидный варистор

Металлооксидный варистор (MOV) построен из последовательно соединенных дисков из оксида цинка. и параллельное расположение для достижения требуемого уровня защиты и энергии требование. В каждой из них устанавливается от одной до четырех колонн дисков из оксида цинка. герметичный фарфоровый контейнер, похожий на разрядник высокого напряжения. А типичная система защиты MOV содержит несколько фарфоровых контейнеров, все подключены параллельно. Необходимое количество параллельных дисковых колонок с оксидом цинка зависит от количества энергии, которое должно быть разряжено через MOV во время наихудший сценарий проектирования. Типовые технические характеристики системы защиты MOV следующие.

Система защиты MOV для последовательной конденсаторной батареи обычно рассчитана на выдерживать энергию, выделяемую при всех неисправностях в системе, внешней по отношению к участок линии, на котором расположена батарея последовательных конденсаторов. Неисправности включают однофазные, междуфазные и трехфазные КЗ. Пользователь следует также указать продолжительность неисправности. Большинство неисправностей в системах сверхвысокого напряжения будут очищены системой первичной защиты за три-четыре цикла. Резервное устранение неисправности может длиться от 12 до 16 циклов. Пользователь должен указать, должен ли MOV быть спроектирован так, чтобы выдерживать энергию для резервного копирования время устранения неисправности. Иногда указывается, что MOV должен быть рассчитан на все КЗ со временем срабатывания первичной защиты, но только для однофазных неисправности для резервного времени устранения неисправности. По статистике больше всего ошибок являются однофазными неисправностями.

Энергия, выделяемая через MOV, постоянно контролируется, и если превышает номинальное значение, MOV будет защищен срабатывание сработавшего воздушного зазора в обход МОВ.

5.1.3 Инициированный воздушный зазор

Срабатывающий воздушный зазор обеспечивает быстрый способ обхода последовательно подключенного конденсатора. банк и система MOV, когда триггерный сигнал выдается при определенных состояния неисправности (например, внутренние неисправности) или при разряде энергии через MOV превышает номинальное значение. Обычно он состоит из пробела сборка из двух больших электродов с воздушным зазором между ними. Иногда Также можно использовать два или более воздушных зазора последовательно. Разрыв между электродов устанавливается таким образом, чтобы напряжение искрового пробоя сборки зазора без триггерный сигнал будет существенно выше защитного уровня MOV даже в самых неблагоприятных атмосферных условиях.

5.1.4 Демпфирующий реактор

Демпфирующий реактор обычно представляет собой конструкцию с воздушным сердечником с параметрами сопротивления и индуктивность для достижения проектной цели достижения указанной амплитуды, частота и скорость затухания. Ток разряда конденсатора при шунтировании сработавшим воздушным зазором или перепускным выключателем будут гаситься колебания с амплитуда, скорость затухания и частота определяются параметрами схемы.

5.1.5 Байпасный выключатель

Байпасный выключатель обычно представляет собой стандартный линейный автоматический выключатель с номинальным напряжение, основанное на напряжении на конденсаторной батарее. В большинстве установок, байпасный выключатель расположен отдельно от платформы конденсаторной батареи и вне защитного ограждения. Это упрощает техническое обслуживание. Оба терминала выключателя, стоящего на изоляционных колоннах, изолированы для линии Напряжение. Обычно это элегазовый элегазовый выключатель с органами управления на земле. уровень.

РИС. 8 Переменная последовательная компенсация, управляемая выключателем.

5.1.6 Реле и система защиты

Реле и система защиты конденсаторной батареи расположены на земле уровень, в диспетчерской станции, с информацией с платформы и на платформу передается по оптоволоконным кабелям. Нынешняя практика включает в себя все измеряемые количества на платформе передаются на уровень земли, при этом все обработка сигнала производится на уровне земли.

РИС. 9 Однолинейная схема TCSC, установленного на подстанции Slatt.

РИС. 10 Течение тока при различных режимах работы TCSC. (а) Без тиристора значение тока (запирание заблокировано). (b) Зашунтирован тиристором. (с) Вставлено с нониусным управлением, пропускающим некоторый ток через тиристорную величину.

5.2 Подсинхронный резонанс

Конденсаторы серии

при радиальном соединении с линиями передачи от генерация поблизости может создать состояние субсинхронного резонанса (SSR) в системе при некоторых обстоятельствах. SSR может привести к повреждению генератора пробой вала и изоляции обмоток генератора. Этот феномен хорошо описано в нескольких учебниках, приведенных в списке литературы на конец этого раздела.

5.3 Регулируемая компенсация серии

Возможность изменять последовательную компенсацию даст больше контроля над поток мощности через линию и может улучшить предел динамической стабильности системы питания. Если последовательно установленная батарея конденсаторов ступенчатая, обход одной или нескольких ступеней с помощью обходных выключателей может изменить количество последовательной компенсации линии. Например, как показано на фиг. 8, если банк состоит из 33% и 67% от общей компенсации, четыре шага, 0%, 33%, 67% и 100%, можно получить, минуя оба банка, меньшие берег (33%), более крупный берег (67%), а не в обход обоих берегов соответственно.

Изменение последовательной компенсации путем переключения механическими прерывателями медленный, что приемлемо для управления установившимся потоком мощности. Однако для повышения динамической устойчивости системы последовательная компенсация надо быстро менять. Этого можно добиться с помощью тиристорного управления. последовательная компенсация (TCSC).

5.4 Серийная компенсация с тиристорным управлением

Последовательная компенсация с тиристорным управлением (TCSC) обеспечивает быстрое управление и изменение импеданса батареи последовательных конденсаторов. На сегодняшний день (1999), три прототипа установок, по одной от ABB, Siemens и General Electric Company (GE) были установлены в Соединенных Штатах. TCSC это часть гибкой системы передачи переменного тока (FACTS), которая представляет собой приложение силовой электроники для управления системой переменного тока для повышения мощности поток, работа и управление системой переменного тока. TCSC совершенствует систему производительность для демпфирования SSR, демпфирования качания мощности, переходной стабильности, и управление потоком энергии.

Последняя из трех прототипов установок находится в Slatt. Подстанция 500 кВ на линии 500 кВ Слэтт-Бакли возле Орегон-Вашингтон граница в США. Это совместно финансируется Электроэнергетикой Научно-исследовательский институт (EPRI), Управление энергетики Бонневилля (BPA) и компания «Дженерал Электрик» (GE). Однолинейная схема Slatt TCSC показан на фиг. 9. Батарея конденсаторов (8 Ом) разделена на шесть одинаковых Модули ТССК. Каждый модуль состоит из конденсатора (1,33 Ом), встык тиристорные вентили, регулирующие поток мощности в обоих направлениях, реактор (0,2 Ом) и варистор. Реакторы в каждом модуле последовательно с тиристором вентили, ограничивают скорость изменения тока через тиристоры. управление протеканием тока через реактор также изменяет импеданс комбинированная комбинация конденсатор-реактор, дающая переменное полное сопротивление. Когда запирание тиристора заблокировано, полный линейный ток протекает через только емкость, а емкостное сопротивление составляет 1,33 Ом (см. фиг. 10а). Когда тиристоры закрыты на полную проводимость (рис. 10b), большая часть линейный ток протекает через ветвь реактор-тиристор (небольшой ток течет через конденсатор), а результирующий импеданс равен 0,12 Ом (индуктивный). Если тиристоры закрыты только для частичной проводимости (рис. 10c), циркуляция ток будет протекать между конденсатором и катушкой индуктивности, и импеданс может варьироваться от 1,33 до 4,0 Ом в зависимости от угла проводимости тиристорные вентили. Последний называется нониусным режимом работы.

Полная батарея конденсаторов со всеми шестью модулями может быть зашунтирована обходной выключатель. Этот обходной выключатель расположен вне основного конденсатора. банковская платформа, аналогичная случаю для обычного последовательного конденсатора банк. Также имеется реактор, включенный последовательно с байпасным выключателем. для ограничения величины тока разряда конденсатора через прерыватель. Все реакторы имеют конструкцию сухого типа с воздушным сердечником и рассчитаны на полную линейную мощность. текущий рейтинг. MOV, соединенные параллельно с конденсаторами в каждом модуль обеспечивает защиту от перенапряжения. MOV для TCSC требует значительно меньшая способность поглощения энергии, чем у обычной серии конденсатор сравнимой емкости, т.к. запирание тиристорных вентилей обеспечивает быстрая защита от неисправных состояний.

продолжение к части 2 >>

Компания GE завершила одну из крупнейших в электроэнергетике модернизацию реактивной мощности со 100% надежностью

• Компания GE завершила крупнейший проект модернизации статического компенсатора реактивной мощности (SVC) для двух подстанций норвежского оператора системы электропередачи Statnett
• Пробный пуск обеих подстанций выполнен без единого перерыва в работе, и станции продолжили работу в промышленной эксплуатации
• Компания GE предлагает передовые технологические решения для постоянно меняющихся сетевых задач, включая интеграцию все большего количества возобновляемых источников энергии, благодаря успешному внедрению своего нового модульного управляющего программного обеспечения SmoothSine для SVC и STATCOM

Париж, Франция — 11 мая 2022 г. — Подразделение GE Grid Solutions [NYSE:GE] успешно завершило трехмесячную пробную модернизацию своего статического компенсатора реактивной мощности (SVC) до существующих SVC на двух подстанциях, принадлежащих Statnett, Оператор системы электропередачи Норвегии (TSO). Модернизация гибкой системы передачи переменного тока (FACTS) повышает эффективность работы и стабильность энергосистемы переменного тока (AC) Statnett, чтобы использовать больше возобновляемых источников энергии. Модернизация знаменует собой крупнейший проект модернизации SVC, когда-либо предпринятый Statnett, а также один из крупнейших в отрасли.

В течение трехмесячного испытательного периода, завершившегося в октябре 2021 года, на подстанциях Рёд и Вердаль не произошло ни одного перебоя. Продолжается текущая эксплуатация двух SVC, включая использование расширенных функций, таких как демпфирование колебаний мощности, благодаря внедрению управляющего программного обеспечения GE «SmoothSine», которое обеспечивает лучшую согласованность и эффективность разработки, тестирования и внедрения программного обеспечения. Это воспроизводимое, стандартизированное, надежное программное обеспечение и архитектура позволяют GE очень упрощенно «настраивать» все функции управления для реализации каждого конкретного проекта.

«Успешно завершив этот проект для Statnett, GE еще раз доказала технические и проектные возможности наших решений FACTS, используя наш инновационный программный подход «SmoothSine», — сказал Фабрис Жюльен, глобальный бизнес-лидер FACTS в GE Grid Solutions. . «SmoothSine создаст простоту, необходимую для того, чтобы наши клиенты могли с уверенностью принять переход к энергопотреблению».

GE лидирует в отрасли по разработке высоковольтных решений для компенсации реактивной мощности, включая статические синхронные компенсаторы (STATCOM), статические компенсаторы реактивной мощности (SVC), системы последовательной компенсации и синхронные конденсаторы, что приводит к снижению эксплуатационных расходов, повышению качества, большей надежности и меньшее воздействие на окружающую среду, поскольку эти технологии позволяют коммунальным предприятиям получать более высокую эффективность от своих существующих активов вместо того, чтобы тратить значительно больше средств на новую, более крупную инфраструктуру передачи.

В отличие от традиционных SVC на основе 6-пульсного выпрямителя, SVC Rød и Verdal используют конфигурацию с 12-пульсным выпрямителем, позволяющую выполнять конфигурацию без пассивных фильтров, что означает, что они занимают меньше места. Кроме того, из-за ограниченного пространства внутри подстанции компания GE представила уникальную трехфазную конфигурацию тиристорных вентилей, которая позволила сократить занимаемую площадь на 66 %.

Технология GE FACTS позволяет коммунальным предприятиям обеспечивать поддержку реактивной мощности, улучшая управляемость, повышая стабильность и увеличивая пропускную способность систем передачи переменного тока. Проект системы включает в себя модернизацию существующих SVC Statnett для регулирования напряжения в системе во время нормальной работы и обеспечения компенсации реактивной мощности при сбоях в системе.

###

О компании GE Grid Solutions
Grid Solutions, подразделение GE Renewable Energy, обслуживает клиентов по всему миру и насчитывает более 12 000 сотрудников.