Компенсатор реактивной мощности схема. Компенсатор реактивной мощности: схемы, виды и принцип работы — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое компенсатор реактивной мощности. Как работают различные виды компенсаторов. Какие схемы компенсаторов реактивной мощности наиболее эффективны. Почему важно компенсировать реактивную мощность в электросетях.

Содержание

Что такое реактивная мощность и зачем ее компенсировать

Реактивная мощность — это мощность, которая циркулирует между источником и потребителем электроэнергии, не совершая полезной работы. Она необходима для создания электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах и других электроустановках, но при этом создает дополнительную нагрузку на электросети.

Компенсация реактивной мощности необходима по нескольким причинам:

Снижение потерь электроэнергии при ее передаче
Повышение пропускной способности линий электропередачи
Улучшение качества напряжения в сети
Снижение нагрузки на трансформаторы и другое оборудование
Уменьшение платы за потребление реактивной энергии

Для компенсации реактивной мощности применяются специальные устройства — компенсаторы реактивной мощности (КРМ). Рассмотрим основные виды и принципы работы таких компенсаторов.

Основные виды компенсаторов реактивной мощности

Существует несколько основных видов компенсаторов реактивной мощности:

Конденсаторные установки
Синхронные компенсаторы
Статические тиристорные компенсаторы
Активные фильтры
Гибридные компенсаторы

Каждый вид имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Выбор конкретного типа компенсатора зависит от параметров сети, характера нагрузки и требований к качеству компенсации.

Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности

Конденсаторные установки — наиболее распространенный и простой вид компенсаторов реактивной мощности. Они представляют собой батареи конденсаторов, которые подключаются параллельно нагрузке.

Принцип работы конденсаторных установок основан на том, что конденсаторы создают реактивную мощность, противоположную по знаку мощности индуктивной нагрузки. За счет этого происходит компенсация реактивной составляющей тока в сети.

Достоинства конденсаторных установок:

Простота конструкции и эксплуатации
Относительно низкая стоимость
Малые потери активной мощности
Возможность точной настройки мощности компенсации

Недостатки:

Ступенчатое регулирование мощности
Возможность перекомпенсации при резких изменениях нагрузки
Чувствительность к высшим гармоникам в сети

Синхронные компенсаторы реактивной мощности

Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода. Изменяя ток возбуждения, можно регулировать величину генерируемой или потребляемой реактивной мощности.

Принцип работы синхронного компенсатора основан на свойстве синхронной машины потреблять или генерировать реактивную мощность в зависимости от тока возбуждения. При перевозбуждении машина генерирует реактивную мощность в сеть, при недовозбуждении — потребляет ее из сети.

Преимущества синхронных компенсаторов:

Плавное регулирование реактивной мощности в широком диапазоне
Возможность как генерации, так и потребления реактивной мощности
Высокое быстродействие
Нечувствительность к гармоникам

Недостатки:

Высокая стоимость оборудования
Значительные потери активной мощности
Необходимость обслуживания вращающихся частей

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности

Статические тиристорные компенсаторы (СТК) — это устройства, состоящие из управляемых тиристорами реакторов и конденсаторных батарей. Они позволяют плавно и быстро регулировать величину генерируемой или потребляемой реактивной мощности.

Принцип работы СТК основан на изменении угла открытия тиристоров, что позволяет регулировать эквивалентную индуктивность реактора. В сочетании с конденсаторными батареями это дает возможность плавно менять результирующую реактивную мощность компенсатора.

Достоинства статических тиристорных компенсаторов:

Высокое быстродействие (доли периода сетевого напряжения)
Плавное регулирование реактивной мощности
Возможность как генерации, так и потребления реактивной мощности
Отсутствие вращающихся частей

Недостатки:

Сложность конструкции и системы управления
Высокая стоимость
Генерация высших гармоник в сеть

Активные фильтры для компенсации реактивной мощности

Активные фильтры — это полупроводниковые устройства на базе силовых транзисторов IGBT, способные генерировать ток требуемой формы для компенсации реактивной мощности и подавления гармоник.

Принцип работы активного фильтра заключается в формировании корректирующего тока, который в сумме с током нагрузки дает синусоидальный ток сети, совпадающий по фазе с напряжением. Это обеспечивает компенсацию реактивной мощности и фильтрацию гармоник.

Преимущества активных фильтров:

Высокое быстродействие
Возможность одновременной компенсации реактивной мощности и фильтрации гармоник
Адаптивность к изменениям нагрузки
Компактность

Недостатки:

Высокая стоимость
Сложность системы управления
Ограниченная мощность

Гибридные компенсаторы реактивной мощности

Гибридные компенсаторы сочетают в себе элементы пассивной фильтрации (конденсаторы, реакторы) и активной компенсации на базе силовых полупроводниковых приборов. Это позволяет объединить преимущества разных типов компенсаторов.

Принцип работы гибридного компенсатора заключается в том, что основную часть реактивной мощности компенсируют пассивные элементы, а активная часть обеспечивает точную подстройку и быстродействие системы.

Достоинства гибридных компенсаторов:

Высокая эффективность компенсации
Хорошее быстродействие
Возможность компенсации реактивной мощности и фильтрации гармоник
Меньшая стоимость по сравнению с чисто активными системами

Недостатки:

Сложность конструкции
Необходимость настройки пассивных фильтров

Схемы подключения компенсаторов реактивной мощности

Существует несколько основных схем подключения компенсаторов реактивной мощности к электрической сети:

Индивидуальная компенсация — компенсатор подключается непосредственно к зажимам мощного потребителя реактивной мощности (например, электродвигателя).
Групповая компенсация — компенсатор подключается к распределительному щиту, питающему группу потребителей.

Централизованная компенсация — компенсатор устанавливается на главной понизительной подстанции предприятия.
Комбинированная компенсация — сочетание нескольких вышеперечисленных способов.

Выбор конкретной схемы зависит от характера нагрузки, режимов ее работы, конфигурации сети и других факторов. Каждая схема имеет свои преимущества и недостатки.

Как выбрать оптимальный компенсатор реактивной мощности

Выбор оптимального компенсатора реактивной мощности — сложная техническая задача, требующая учета множества факторов. Основные шаги при выборе компенсатора:

Анализ характера нагрузки и режимов ее работы
Определение требуемой мощности компенсации
Выбор типа компенсатора с учетом динамики изменения нагрузки
Расчет параметров компенсирующего устройства
Анализ экономической эффективности внедрения компенсатора

При выборе следует учитывать такие факторы, как:

Диапазон и скорость изменения реактивной мощности нагрузки
Наличие высших гармоник в сети
Требования к качеству напряжения
Конфигурация и параметры сети
Стоимость оборудования и его обслуживания

Правильный выбор компенсатора позволяет обеспечить эффективную компенсацию реактивной мощности и улучшить качество электроэнергии в сети.

Автоматические системы управления компенсаторами реактивной мощности

Современные компенсаторы реактивной мощности оснащаются автоматическими системами управления, которые обеспечивают оптимальный режим работы устройства. Основные функции таких систем:

Измерение параметров сети (напряжение, ток, коэффициент мощности)
Расчет требуемой мощности компенсации
Управление коммутацией ступеней конденсаторных батарей
Защита от перенапряжений и перегрузок
Мониторинг состояния оборудования

Ведение архива данных о работе компенсатора

Автоматические системы управления позволяют повысить эффективность компенсации реактивной мощности, обеспечить защиту оборудования и оптимизировать его работу в зависимости от режимов нагрузки.

Экономическая эффективность внедрения компенсаторов реактивной мощности

Внедрение компенсаторов реактивной мощности обычно требует значительных капитальных вложений. Однако эти затраты могут быстро окупиться за счет следующих факторов:

Снижение потерь электроэнергии в сетях
Уменьшение платы за потребление реактивной энергии
Увеличение пропускной способности линий и трансформаторов
Повышение качества напряжения в сети
Снижение нагрузки на оборудование и увеличение срока его службы

Новые решения по управляемым компенсирующим устройствам | Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок | Архивы

Страница 18 из 20

Увеличение активных нагрузок на промышленных предприятиях сопровождается соответствующим ростом потребления реактивной мощности. В связи с этим проблема компенсации и наиболее эффективного распределения реактивной мощности приобретает важное значение. Особое место здесь занимают установки, позволяющие практически безынерционно регулировать генерируемую реактивную мощность. Имеется в виду применение реакторов с подмагничиванием и вентилей с искусственной коммутацией, устройств с параллельным включением емкости и регулируемой индуктивности. Достоинствами таких компенсаторов являются отсутствие вращающихся частей и возможность плавного и практически безынерционного регулирования выдаваемой реактивной мощности.

Рис. 45. Принципиальная схема статического компенсатора реактивной мощности, состоящего из управляемого реактора и форсируемой конденсаторной установки.

На рис. 45 приведено управляемое ферромагнитное устройство, представляющее собой статический компенсатор реактивной мощности, состоящий из управляемого реактора с параллельно включенной форсируемой конденсаторной установкой. Управляемый реактор представляет собой электромагнитный аппарат, индуктивное сопротивление которого плавно регулируется путем подмагничивания ферромагнитного сердечника постоянным током аналогично магнитному усилителю. В одну из обмоток реактора подключается форсируемая конденсаторная установка, служащая одновременно для устранения высших гармоник.
Использование искусственной коммутации в схемах статических компенсирующих устройств, основанной на применении электронной техники, открывает новые возможности быстродействующего регулирования реактивной мощности и достижения высоких динамических показателей устройств компенсации реактивной мощности в энергетических системах.
В настоящее время становится актуальным определение областей наиболее целесообразного применения различных систем, регулируемых источников реактивной мощности (ИРМ) и их технико-экономическое сопоставление с синхронными компенсаторами и регулируемыми конденсаторными установками.

Создание таких быстрорегулируемых ИРМ позволит иметь установки, дающие возможность безынерционно изменять различные реактивные параметры электрических систем. Установки ИРМ могут явиться мощным средством обеспечения стабильного напряжения в сетях, питающих резкопеременные нагрузки на металлургических заводах с прокатными станами, наличие которых недопустимо снижает качество напряжения.
Статическое устройство ИРМ состоит из конденсаторной установки и специального регулирующего звена из индуктивности с полупроводниковыми вентилями. Суммарная реактивная мощность такой установки Qk меняется за счет переменной слагающей реактивной мощности индуктивностей которая вычитается из неизменной составляющей реактивной мощности конденсаторной установки Qc при неизменном линейном напряжении сети Uc:
Qк =Qc — QL.
Мощности конденсаторной установки и индуктивностей подбираются в каждом конкретном случае. При этом максимальная мощность, равная мощности конденсаторной установки, выдается в сеть при запертых вентилях.

Мощность, потребляемая схемой, максимальна при отключенной конденсаторной установке и равна мощности реакторов (индуктивностей), когда вентили полностью открыты.

Рис. 46. Принципиальная схема управляемого статического источника реактивной мощности (ИРМ) с искусственной коммутацией вентилей.
На рис. 46 приведена принципиальная схема управляемого статического ИРМ, каждая фаза которого состоит из индуктивности и двух управляемых вентилей, включенных встречно-параллельно. Переход схемы из одного режима в другой осуществляется изменением величины напряжения управления, подаваемого автоматическим регулятором АР на вход электронной схемы управления вентилями.
Регулирование реактивной мощности при резкопеременных нагрузках с помощью ИРМ производится гораздо быстрее, чем синхронным компенсатором, поскольку как система возбуждения, так и сам силовой элемент оказываются практически безынерционными. При этом под воздействием ИРМ отклонения напряжения на шинах, с которых осуществляется питание этих нагрузок, снижается примерно до 2—2,5 % в то время как эти отклонения при отсутствии ИРМ могут составлять 15— 17%. Положительное влияние ИРМ сказывается также и на напряжении в других точках системы электроснабжения предприятия, доводя отклонения в этих точках до 1—2%.

Рис. 47. Схема электроснабжения металлургического завода с использованием статических регулируемых источников реактивной мощности (ИРМ).
На рис. 47 приведена схема электроснабжения металлургического завода, в состав которой входят конверторный цех с установкой непрерывной разливки стали, прокатные станы и др. Питание этих нагрузок осуществляется от двух трансформаторов мощностью по 100 MB-А с расщепленными обмотками напряжением 220/10/10 кВ. Распределительное устройство 10 кВ имеет четыре секции, на каждой из которых предусматривается компенсирующее устройство, дополняющее реактивную мощность, получаемую от крупных синхронных двигателей кислородной станции, и др.
Для получения наиболее эффективного результата от генерирования реактивной мощности и регулирования напряжения в сети 10 кВ, имеющей частые и большие колебания, применены новые автоматические регулируемые ИРМ, состоящие из нерегулируемой конденсаторной установки и регулирующего звена из индуктивности (реактора) с управляемыми полупроводниковыми вентилями.
Схемы с ИРМ могут быть использованы и для пофазного регулирования напряжения сети. Поскольку схема ИРМ фактически составлена из трех независимых фаз то при несимметрии фазных напряжений сети это устройство может быть использовано для выравнивания несимметрий путем пофазного автоматического регулирования реактивной мощности.
Имеются и другие схемы с вентилями и индуктивностями, позволяющими регулировать реактивную мощность и напряжение сети. Тиристорные компенсаторы реактивной мощности типа ТК-125-ЗвОУЗ предназначены для компенсации реактивной мощности с автоматическим плавным поддержанием коэффициента мощности или напряжения в сетях переменного тока напряжением до 0,4 кВ частотой 50 Гц в условиях умеренного климата. Тиристорные компенсаторы применяются на цеховых подстанциях и в промышленных сетях с резко- переменным (толчкообразным) характером нагрузки, в сетях с быстроизменяющимся непрограммируемым графиком нагрузки (например, в сети с одиночными и групповыми тиристорными электроприводами постоянного тока или со сварочными нагрузками).
Тиристорные компенсаторы могут применяться эффективно в сетях с любым графиком изменения реактивной нагрузки совместно с конденсаторными установками нерегулируемыми или со ступенчатым регулированием.
Тиристорные компенсаторы реактивной мощности обладают рядом преимуществ, в том числе автоматическим плавным поддержанием заданного значения коэффициента мощности; большим быстродействием; плавным регулированием реактивной мощности с ограничением выше номинального значения; возможностью (в связи с быстродействующей плавной автоматической компенсацией) поддержания стабильности питающего напряжения. Номинальная реактивная мощность компенсатора 125 кВАр, номинальный ток 190 А, напряжение сети 380 В, значение уставок коэффициента мощности 0,3—1, диапазон регулирования мощности 25— 125 кВАр.
Конструктивно тиристорный компенсатор выполнен в виде шкафа, остовом которого служит каркас из профилированной стали, закрытый металлической обшивкой, а снизу—сеткой с отверстиями для ввода подводящих кабелей или шин. Обслуживание компенсатора двустороннее со стороны передней и задней дверец. Для удобства обслуживания элементы автоматики расположены поблочно на панелях, которые по ламелям соединяются штепсельными разъемами с остальными элементами схемы компенсатора. Длина компенсатора 1000, высота 2000, глубина 820 мм. Масса — не более 900 кг.

Транзисторный компенсатор реактивной мощности

Статические компенсаторы реактивной мощности

В рыночных экономических условиях необходимо внедрение компенсирующих устройств в целях уменьшения потерь электроэнергии при ее транспортировании, повышения надежности электроснабжения, увеличения пропускной способности межсистемных связей.

До создания статических тиристорных компенсаторов для регулирования напряжений, повышения статической и динамической устойчивости сетей, снижения перенапряжений использовали синхронные компенсаторы или коммутируемые батареи конденсаторов и реакторы. Установка шунтовых реакторов и конденсаторов в электрической сети способствовала улучшению реактивных параметров сети, но не обеспечивала быстрого и непрерывного регулирования реактивной мощности (РМ). Замена этих устройств статическими компенсаторами, получившими широкое распространение за рубежом, была вызвана необходимостью обеспечения требуемых параметров энергосистемы, надежности и ремонтопригодности оборудования.

В современных системах электроснабжения все большее значение приобретают устройства компенсации РМ, позволяющие непрерывно поддерживать необходимый баланс РМ. Устройствами, отвечающими высоким требованиям по быстродействию и плавности регулирования, являются статические компенсаторы реактивной мощности (КРМ). Статические тиристорные компенсаторы находят все большее применение в электроэнергетических системах для регулирования напряжения в узлах нагрузки [1]. Актуальность создания надежного и эффективного управляемого статического источника реактивной мощности (ИРМ) очевидна [2]. Определению оптимальных параметров статического тиристорного компенсатора посвящена статья [3]. Однако в статическом тиристорном компенсаторе [3] номинальное напряжение тиристорного коммутатора должно приниматься равным номинальному напряжению шин подстанции [4], к которым подключен статический тиристорный компенсатор.

Автором [1] в предложенной схеме регулируемого ИРМ используется схема регулируемой части статического тиристорного компенсатора [4], однако номинальное напряжение тиристорного коммутатора в ИРМ может быть принято в несколько раз ниже, чем в статическом тиристорном компенсаторе. Для обоснования особенностей выбора параметров оборудования ИРМ проведен сравнительный анализ параметров установившихся режимов регулируемых ИРМ и статических тиристорных компенсаторов [1], получены зависимости от угла отпирания тиристоров α. Определены диапазоны регулирования выдаваемой реактивной мощности ИРМ 35, 110 и 220 кВ. Возможно многофункциональное использование в энергосистемах статических тиристорных КРМ, и, в частности, для снижения коммутационных перенапряжений на воздушных линиях электропередачи [5]. Построение электрических схем статических тиристорных КРМ и их оптимизация должны проводиться с учетом требований по снижению коммутационных перенапряжений, если такая задача ставится в конкретных случаях использования статического тиристорного компенсатора в энергосистеме. Вопросы применения статических тиристорных КРМ для снижения коммутационных перенапряжений исследовались в [5].

Для улучшения динамических свойств статических тиристорных КРМ с фильтрокомпенсирующими цепями требуется надежный аппарат, осуществляющий их коммутацию при интенсивных переходных процессах. В качестве коммутационного аппарата могут использоваться тиристорные коммутаторы, что приведет к некоторому увеличению стоимости статических тиристорных КРМ. Работа потребителей, содержащих в своем составе нелинейную нагрузку, сопровождается искажением формы кривой тока и напряжения, нормируемых согласно ГОСТ 13109-87, по коэффициенту несинусоидальности напряжения k_HC. Эти искажения отрицательно влияют на режим работы сети и потребителя, вызывая дополнительные потери мощности и электроэнергии в питающих линиях и оборудовании, резонансы токов и напряжений, сбои в работе ПЭВМ, автоматики и др.

При работе автономных (судовых, корабельных, сельскохозяйственных) электроэнергетических систем, содержащих мощную преобразовательную нагрузку, такие отрицательные последствия приобретают особое значение [6–8]. С целью компенсации высших гармонических и контроля качества напряжения в автономных электроэнергетических системах необходимо:

при проектировании расчетным путем определить амплитуды и фазы высших гармоник и коэффициент несинусоидальности в отдельных узлах сети;
при эксплуатации проводить измерения гармонического состава тока, напряжения и коэффициента несинусоидальности в этих же узлах.

На основе этих данных вырабатываются практические рекомендации по выбору схемы и параметров средств компенсации высших гармонических с учетом оптимизации массогабаритных показателей выбранного оборудования (например, фильтра высших гармоник). Решение этой задачи усложняется тем, что масса и габариты применяемого оборудования изменяются дискретно. Оптимальное решение может быть получено только с помощью САПР, позволяющей обрабатывать большое количество вариантов, в том числе нестандартных. Это качество может быть обеспечено путем модульного построения информационных, программных и технических средств таких систем.

Однофазный вентильно-конденсаторный ИРМ с частотным регулированием [9] в ряде случаев может быть использован для компенсации не только индуктивной составляющей тока нелинейной нагрузки, но и одной из нечетных гармоник этого тока. Быстродействие таких компенсаторов равно половине периода напряжения сети (как и резонансных фильтров, снабженных мостовыми тиристорными выключателями). Для генерирования в сеть нечетной гармоники тока регулируемой фазы необходимо:

частоту импульсов управления тиристорными коммутаторами установить равной удвоенной частоте сети;
фазу импульсов управления сделать регулируемой;
емкость конденсатора и индуктивность входного реактора вентильно-конденсаторного ИРМ выбрать из условия резонанса (с учетом индуктивности сети) на частоте ν-й гармоники тока нелинейной нагрузки.

Амплитуды основной и высшей гармоник сетевого тока вентильно-конденсаторного ИРМ постоянны и не зависят от изменения фазы импульсов управления тиристорными коммутаторами. Амплитуда высшей гармоники сетевого тока вентильно-конденсаторного ИРМ в ν раз больше амплитуды его основной гармоники [9].

Наиболее оптимальным является использование вентильно-конденсаторных ИРМ в сетях со «спокойными» или периодически включаемыми нелинейными нагрузками, в которых амплитуды основной и высших гармоник потребляемого тока постоянны по величине или изменяются в незначительных пределах.

IGBT КРМ дискретного типа (КРМ ДТ)

Силовая часть компенсатора состоит из четырех секций конденсаторных батарей (КБ 1, КБ 2, КБ 3, КБ 4) с соотношением мощностей 1:2:4:8, при этом конденсаторы каждой секции включены треугольником. Каждая из секций конденсаторов подключается к сети посредством последовательно соединенных с ними бесконтактных коммутаторов, выполненных на основе IGBT (ТК1, ТК2, ТКЗ, ТК4). Такая организация силовой части КРМ позволяет, во-первых, значительно сократить количество коммутационно-защитной аппаратуры, во-вторых, обеспечить 15 (с нулевым уровнем — 16) ступеней регулирования РМ компенсатора, обеспечивая достаточно плавное изменение мощности при широком диапазоне регулирования.

Важнейшей особенностью предлагаемого КРМ по сравнению с применяемыми в настоящее время устройствами является то, что с целью исключения бросков тока в КБ при коммутациях подключение конденсаторов к сети происходит не в произвольный момент времени, а в момент равенства мгновенного напряжения сети и остаточного напряжения на конденсаторах.

Силовая часть компенсатора состоит из четырех секций КБ, мощности которых относятся друг к другу как 1:2:4:8. Такое построение силовой схемы статического транзисторного коммутатора (СТК) позволяет сократить количество коммутационной аппаратуры при достаточно широком диапазоне регулирования мощности КБ [10].

Поскольку полная РМ проектируемой установки составляет 600 кВАр, мощность одной ступени регулирования определяется следующим образом:

ΔQ = 600/15= 40 кВАр.

Мощности первой, второй, третьей и четвертой секций конденсаторной батареи соответственно равны:

Q₁ = 40 кВАр;
Q₂= 80 кВАр;
Q₃ = 160 кBAp;
Q₄= 320 кВАр.

Суммарная емкость конденсаторов одной секции конденсаторной батареи определяется из выражения [10]:

Q=ωCU²_.

Отсюда получаем соответственно:

С₂ = 1764 мкФ;
С₃ = 3528 мкФ;
С₄ = 7056 мкФ.

Таким образом, емкости конденсаторов, подключенных в каждую фазу одной секции соответствующих ступеней, будут равны:

С _ав1= С _вс1 = С _са1 = 294 мкФ;
С _АВ2 = С _ВС2 = С _СА2 = 588 мкФ;
С _АВ3 = С _ВС3 = С _СА3 = 1176 мкФ;
С _АВ4 = С _ВС4 = С _СА4 = 2352 мкФ.

Фазные токи секций батарей конденсаторов определим как:

I_Ф1=380 ×314×294×10^–6=35,1 А;
I_Ф2=70,2 А;
I_Ф3=140,4 А;
I_Ф4=280,8 А.

Тогда линейные токи каждой из секций будут равны:

I_Л1 = √3×I_Ф1 = 60,8 А;
I_Л2 = 121, 6 А;
I_Л3 = 243,2 А;
I_Л4 = 486,4 А.

На основании приведенных выше расчетов целесообразно применить косинусные конденсаторы марки КЭС1-0,66-40-2У1. Емкость одного такого конденсатора С = 292 мкФ. Таким образом, в каждой фазе первой секции содержится по одному конденсатору, второй секции — по два параллельно соединенных конденсатора, третьей секции — по четыре, четвертой секции — по восемь.

Для коммутации батарей конденсаторов предлагается применять вместо тиристоров IGВТ. Управление транзисторными ключами существенно отличается от управления тиристорами. Транзистор является полностью управляемым ключом, его можно открывать и закрывать в любые моменты времени, поэтому система управления должна быть точно синхронизирована с сетью и выдавать команды ключу не только на включение, но и на выключение [10].

IGВТ обладают достаточно малым временем переключения. Это позволяет с высокой точностью переключать транзисторы в моменты перехода тока конденсаторов через ноль, а также включать транзисторные ключи в момент времени, когда мгновенное значение напряжения питающей сети и остаточное напряжение на конденсаторе будут равны по величине. Последнее условие, как указывалось выше, позволяет избежать возникновения переходных процессов в КБ при ее подключении к сети.

Выбор силовых транзисторов производится по максимальному напряжению между коллектором и эмиттером и номинальному току через транзистор. Амплитуда напряжения между коллектором и эмиттером на закрытом IGBT может достигать значения:

U_Tm=2×U_a=2×√2×U=2×√2×380=1075 В

Это возможно, если конденсатор был заряжен до амплитудного значения напряжения сети. Таким образом, транзистор должен выдерживать эту разность потенциалов с некоторым запасом.

В рассматриваемом КРМ предлагается использовать силовые IGBT-модули фирмы Mitsubishi. Однако это не исключает возможности использования силовых модулей других производителей, имеющих такие же основные параметры, как приведенные ниже для IGBT-модулей Mitsubishi. Каждый модуль содержит два IGBT (коллектор одного из транзисторов соединен с эмиттером другого) и два защитных диода, включенных между эмиттером и коллектором транзисторов, т. е. в одном модуле расположены все компоненты для построения транзисторного ключа.

Для коммутации четвертой, самой мощной секции используется модуль CM400DU-24F со следующими параметрами:

максимальное напряжение коллектор–эмиттер U_кэm= 1200 В;
постоянный ток через коллектор–эмиттер I_кэм= 400 А;
управляющее напряжение U_3э= ± 20 В;
типовое падение напряжения на открытом транзисторе U_кэ0 = 1,8 В;
входная емкость модуля С_вх= 160 нФ;
эквивалентный входной заряд Q_BX= 4400 нК;
максимальное время включения t_BKJI= 650 нс;
максимальное время выключения t_BbIKЛ= 1300 нс;
максимальный входной ток утечки I_{вх. у}= 80 мкА;
максимальный ток через закрытый транзистор I_кэ.т = 2 мА.

Для коммутации третьей секции подходит модуль CM200DU-24H, для коммутации второй секции — модуль CM100DU-24H, для первой — CM50DU-24H. Основные параметры выбранных IGBT-модулей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Параметры применяемых IGBT-модулей
Тип модуля	U_кэm, B	I_кэm, А	U_зэ, B	U_кэ0, B	C_вх, нФ	Q_вх, нК	t_вкл, нс	t_выкл, нс	I_вх.у, мкА	I_кэ.т, мА
CM400DU-24F		400		1,8	160	4400	650	1300	80	2
CM200DU-24H	1200	200	±20	2,4	60	1400	550	850	2	2
CM100DU-24H		100		2,5	16	400	450	650	0,5	1
CM50DU-24H		50		2,3	8,2	200	450	600	0,5	1

Резонансные явления и компенсация гармоник компенсатором на IGBT

На практике проверка возможности резонансных явлений в электроэнергосистеме энергоблока, электроэнергетическая система (ЭЭС) которого включает шесть трансформаторов типа ТМ-730, три эквивалентных двенадцатифазных преобразователя ВАКЗС-500-330, а также КБ суммарной мощностью 200 кВАр, показала, что при работе двух синхронных генераторов (СГ), тиристорных преобразователей и КБ в системе возможен резонанс на 7-й гармонике.

Экспериментальные исследования, проведенные на энергоблоке, показали значительное резонансное усиление нескомпенсированных 5-й и 7-й гармоник (до 10%) в контуре СГ–КБ, что согласуется с теорией [11].

Частотные характеристики и выбор параметров компенсатора на IGBT

Проблема выбора параметров КРМ ДТ не ограничивается только определением величины максимальной (суммарной) емкости секции КБ, исходя из величины РМ нагрузки, подключенной к рассматриваемому узлу питающей сети (шинам низкого напряжения трансформаторной подстанции). При выборе емкости следует также принимать во внимание частотные характеристики узла питающей сети во избежание возможности возникновения нежелательных, с точки зрения эксплуатационной надежности и устойчивости системы, резонансных режимов в контурах, образуемых емкостью КРМ ДТ и индуктивностями иных элементов системы.

Однолинейная схема замещения условно-типовой системы электроснабжения (цеховой подстанции), включающей в себя КРМ ДТ, приведена на рис. 1. На схеме выделены: питающий трансформатор Тр, асинхронная нагрузка АД₁… АД_n, обобщенная нагрузка x_R (в том числе нелинейная — полупроводниковый преобразователь ТПр) и КРМ ДТ, состоящий из четырех секций КБ.

Рис. 1. Однолинейная схема условно-типовой цеховой подстанции

Величины РМ, сопротивления и проводимости КБ определяются известными соотношениями [12, 13]:

Емкость КБ определяется по выражению:

Анализ схемы проведем, используя схему замещения для первой гармоники (рис. 2).

Рис. 2. Схема замещения для первой гармоники

Параметры КБ должны быть выбраны таким образом, чтобы реактивные сопротивления КБ

не создавали резонанса с реактивным сопротивлением питающего трансформатора на частоте основной гармоники.

Суммарную емкость КБ можно определить как сумму k членов геометрической прогрессии

где C_n=C₁×2ⁿ^–1 — емкость n-ой ступени КБ; C₁— емкость первого члена геометрической прогрессии; 2 — знаменатель прогрессии;
n — номер взятого члена.

Последнее выражение можно записать иначе:

C_S_max=2⁰C₁+2¹C₁+2²C₁+2³C₁=15C₁. (1)

С учетом дискретного способа включения КБ, уравнение (1) можно переписать следующим образом:

C_S_max=[A(1)2⁰C₁+A(2)2¹C₁+A(3)2²C₁+A(4)2³C₁]–A(5), (2)

где А(1)… А(5) — коммутационные функции, принимающие одно из двух фиксированных значений («0» или «1»), которые определяются алгоритмом работы и уставкой системы управления КРМ ДТ.

Для идеального параллельного контура индуктивность трансформатора — емкость КБ собственная резонансная частота (w₀) определяется как

А поскольку, в соответствии с (1) и (2), емкость КБ может изменяться в пределах C₁≤C_КБ≤15C₁, то собственная резонансная частота узла питающей сети будет изменяться в пределах min w_0Tmax≤w_0T≤w₀, причем частота w_0Tmax соответствует емкости C₁, а w₀ — емкости 15C₁.

Из анализа АЧХ параллельного колебательного контура (рис. 3) [13] следует, что в диапазоне частот от 0 до w _0T параллельный контур обладает индуктивной реакцией, а после w _0T — емкостной реакцией.

Рис. 3. Частотные характеристики параллельного колебательного контура

При полной компенсации РМ в сети имеет место резонанс (cosj = l), что нежелательно из-за сверхтоков в трансформаторе и КБ.

Из анализа АЧХ следует, что рабочая частота параллельного контура w =2pf=314 рад/с должна лежать в диапазоне 0<w<w_0T, причем, так как w _0T при переключении КБ изменяется в определенном диапазоне w_{0T max}≤w_0T≤w₀, то выбор емкости КБ необходимо проводить, исходя из условия, что min

Выводы

Рассмотрены особенности резонансных явлений в электроэнергетических системах питания судов (кораблей) с берега с мощными полупроводниковыми преобразователями, вызванных высшими гармониками тока и напряжения, появляющимися в ЭЭС в результате работы мощных полупроводниковых преобразователей. Определены соотношения, позволяющие производить детерминированную оценку возможности возникновения в ЭЭС резонансных режимов. Проведена практическая проверка установленных зависимостей, подтверждающая полученные теоретические выводы.

Представлены частотные характеристики условно-типовой системы электроснабжения, содержащей КРМ ДТ на IGBT, что необходимо для правильного выбора параметров транзисторного компенсатора во избежание возможности возникновения нежелательных, с точки зрения эксплуатационной надежности и устойчивости системы, резонансных режимов в контурах, образуемых емкостью КРМ ДТ и индуктивностями иных элементов системы.

Литература

Сидоров В. С. Сравнительный анализ параметров установившихся режимов регулируемых источников реактивной мощности и статических тиристорных компенсаторов // Известия вузов. Энергетика. 1990. № 10.
Черников Г. Б. Управляемый статический источник реактивной мощности // Электричество. 1981. № 10.
Азарьева Е. Д. Определение оптимальных параметров статического тиристорного компенсатора // Электричество. 1988. № 7.
Азарьев Д. И. Статический тиристорный компенсатор на подстанции 500 кВ «Луч» // Электрические станции. 1985. № 9.
Ильиничнин В. В. Применение тиристорных компенсаторов для снижения коммутационных перенапряжений в линиях электропередачи // Электрические станции. 1990. № 1.
Приходько В. М. Технико-экономический анализ судовых электроэнергетических систем с полупроводниковыми преобразователями. Юбилейная XV Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика (РИ–2016)». 26–28 октября 2016. Материалы конференции. СПб.: РАН, 2016.
Приходько В. М. Особенности технико-экономического анализа судовых электроэнергетических систем с мощными преобразовательными устройствами // Речной транспорт (XXI век). 2016. № 3.
Приходько В. М. Проектирование судовых электроприводов переменного тока с преобразователями частоты. СПб.: ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2013.
Федий В. С. Вентильный компенсатор индуктивного тока и нечетной гармоники на основе резонансного фильтра // Техническая электродинамика. 1990. № 6.
Приходько В. М. Эффективность компенсатора реактивной мощности дискретного типа // Журнал университета водных коммуникаций. СПб.: СПГУВК, 2012. Вып. III (XV).
Приходько В. М. Резонансные явления в электроэнергетических системах с полупроводниковыми преобразователями при питании судов с берега // Журнал университета водных коммуникаций. СПб.: ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2013. Вып. III (XIX).
Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1996.
Калантаров П. Л. Теоретические основы электротехники. Часть вторая. Теория цепей переменного тока. М.–Л.: Госэнергоиздат, 1959.

ПОПЕРЕЧНАЯ СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА | Опубликовать статью ВАК, elibrary (НЭБ)

Тихомиров А. А.¹, Черепанов Д.А.², Тихонов Е.А.³, Сысун В.И.⁴

¹кандидат физико-математических наук, доцент; ²студент; ³кандидат технических наук, доцент; ⁴доктор физико-математических наук, профессор,

Петрозаводский государственный университет

Работа выполнена при поддержке программы стратегического развития на 2012-2016

ПОПЕРЕЧНАЯ СХЕМА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

Аннотация

В статье рассмотрена поперечная схема компенсации реактивной мощности на основе электромеханического эффекта.

Ключевые слова: реактивная мощность, компенсация, электротехника.

Tikhomirov A.A.¹, Cherepanov D.A.², Tikhonov E.A.³, Sysun V.I.⁴

¹PhD in Physics and mathematics, Associate professor; ²student; ³PhD in Physics and mathematics, Associate professor; ⁴PhD in Physics and mathematics, Professor,

Petrozavodsk state university;

CROSS SCHEME OF REACTIVE POWER COMPRNSATION BASED ON ELECTROMECHANICAL EFFECT

Abstract

The article considers cross scheme of reactive power compensation based on electromechanical effect.

Keywords: reactive power, compensator, electro technology.

В [1] описана возможность применения электромеханического эффекта для создания компенсаторов реактивной мощности на его основе. Принцип работы компенсатора реактивной мощности на основе электромеханического эффекта представлен на рис. 1.

Рис. 1 – Поступательный компенсатор реактивной мощности

На центральный сердечник, выполненный из трансформаторного железа, наматывается электромагнит, который создает постоянное магнитное поле. Направление создаваемой электромагнитом магнитной индукции показано на рисунке 1 стрелками. Для замыкания магнитного поля сверху и снизу на небольшом расстоянии от центрального сердечника располагаются два дополнительных сердечника. В зазоры между сердечниками вставляются рамки с переменным током, причем они устанавливаются с возможностью их поступательного движения под действием электромагнитных сил.

Под действием электромагнитных и инерционных сил в подвижных рамках с переменным электрическим током создается эффективная электрическая емкость, складывается с индуктивностью рамки и её активным электрическим сопротивлением согласно схеме замещения в поперечной схеме компенсации реактивной мощности показанной на рис. 2.

Рис. 2 – Схема замещения компенсатора реактивной мощности в поперечной схемы компенсации

Общее сопротивление рамки с переменным электрическим током от сети:

где w – круговая частота, С – эффективная мощность, L – индуктивность рамки, R – активное сопротивление.

Как видно из приведенного выражения (1), индуктивная составляющая реактивного сопротивление при уменьшении эффективной емкости растет обратно пропорционально её квадрату, а емкостная составляющая находится в обратно пропорциональной зависимости. Увеличивая индуктивность наматываемого провода рамки, мы увеличиваем и емкостное сопротивление компенсатора, а в свою очередь и возможности по компенсации мощности.

Используя выражение (1), можно заключить, что увеличить эффективную ёмкость можно путём увеличения числа витков, входящих в рамку, это повысит общее сопротивление рамки, и как следствие уменьшит проходящий по рамке ток, что позволит увеличить рабочее напряжение компенсатора реактивной мощности.

Для проверки теоретических предположений был собран опытный вариант электромеханического компенсатора реактивной мощности. На собранном прототипе была проведена серия экспериментов, в которых задавались различные значения переменного тока на подвижной рамке между сердечниками, и напряжение на обмотках электромагнита, при этом регистрировались значения сдвига фаз между током и напряжением в подвижной рамке с током.

Параметры компенсатора: Ширина зазора между секциями – 0,007м, Секционная обмотка – 156 витков (R=0.49Ом), Рамка 10 витков (R=0.19 Ом, L=158 мкГн ).

В результате проведенных экспериментальных исследований наблюдалось уменьшение отставания тока от напряжения, то есть уменьшение угла φ, а затем и опережение током напряжения, что свидетельствует о том, что данный опытный образец успешно скомпенсировал свою собственную индуктивность, и затем начал выдавать емкостную реактивную мощность в сеть. Соответственно данное устройство и созданные на его основе рабочие образцы можно использовать для компенсации реактивной мощности в сети.

Литература

Сысун В.И., Тихомиров А.А. Электромеханический компенсатор реактивной мощности // Международный научно-практический журнал – 2013. – № 8 (15). – С. 55.

References

Sysun V.I., Tihomirov A.A. Jelektromehanicheskij kompensator reaktivnoj moshhnosti // Mezhdunarodnyj nauchno-prakticheskij zhurnal – 2013. – № 8 (15). – S. 55.

Рис. 1. Однолинейная схема СТК

к сетевым трансформаторам

СХЕМА И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ Основная схемная конфигурация СТК включает в себя набор фильтров высших гармоник — фильтрокомпенсирующих цепей (), постоянно подключенных к сети или коммутируемых выключателями,

Подробнее Основные сведения о изделиях:
Современные высоковольтные преобразователи частоты переменного тока — мощные комплектные регулируемые электроприводы VCH ООО «ЭЛПРО-М» совместно с ЗАО «Восток-Электро» предлагает поставку современных высоковольтных
Подробнее БАТАРЕИ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ
БАТАРЕИ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ Батарея статических конденсаторов 6,3-10,5 кв Батарея статических конденсаторов 27,5-35 кв Батарея статических конденсаторов 110-220 кв Батарея статических конденсаторов
Подробнее УДК (083.
96)
УДК 621.311.1(083.96) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ФЕРРОРЕЗОНАНСА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ 110-500 кв С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ И ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ЕМКОСТНЫЕ
Подробнее Система самовозбуждения ССТЕ ,5-УХЛ4
Системы возбуждения серий ССТЕ, СТРЕ турбогенераторов мощностью до 800 МВт для питания обмоток возбуждения автоматически регулируемым постоянным током в нормальных и аварийных режимах работы Системы ССТЕ
Подробнее э л е к т р о э н е р г е т и к а
э л е к т р о э н е р г е т и к а УДК 61.315 ПРИМЕНЕНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ ГИБКИХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ ЭНЕРГОСИСТЕМ Засл. деятель науки и техн. РБ, докт. техн. наук, проф. ПОСПЕЛОВ Г. Е.,
Подробнее Потери электрической энергии
Потери электрической энергии Укрупнённая структура потерь Отчётные потери Технологические потери Технические потери Расход на собственные нужды подстанций Потери, обусловленные инструментальны ми погрешностями
Подробнее ПРЕДИСЛОВИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ 5
ПРЕДИСЛОВИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ 5 Глава 1. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 8 1.1. Понятие об электроснабжении и системах электроснабжения 8 1.2. Требования,
Подробнее СИЛОВЫЕ КОНДЕ НСАТОРЫ
СИЛОВЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ Постоянная работа в сфере высоковольтных технологий и улучшения качества выпускаемых продуктов делает АББ лидером в области производства силовых конденсаторов. АББ имеет более чем
Подробнее КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Министерство образования и науки Российской Федерации Саратовский государственный технический университет КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ Методические указания к лабораторной работе по спецкурсу «Проектирование
Подробнее Электрическая схема соединений
3.1 Лабораторный практикум 3 ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Основная часть курса в разработке. Лабораторная работа 1 Снятие угловых характеристик синхронного генератора Электрическая схема соединений Обозначение
Подробнее — проверка качества дистиллята,
Главный инже ер про. 000 «Омск х г л 11 11 /3 11 ов Галимский Е.В. CG,го/у г. УТВЕРЖДАЮ Директор инжн ин ого центра 000 «Омскте род 11 Биндюк Ю.А. » 43 » ‘~ 1=О/% г. Ведомость объемов работ Ns 155 Строительство
Подробнее E Установки конденсаторные УКМ58 (59; 61; 62)
Установки конденсаторные УКМ58 (59; 61; 62) Установки предназначены для повышения коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий и распределительных сетей напряжением 0,38 и 0,4 кв частотой
Подробнее г. Архангельск 2015 г.
Компенсация реактивной мощности и повышение качества электрической энергии эффективный способ повышения надежности электроснабжения ООО «Матик Про», г. Архангельск 2015 г. Более 10 лет компания «Матик-Про»
Подробнее Статический тиристорный компенсатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Статический тиристорный компенсатор
Cтраница 1

Статические тиристорные компенсаторы ( СТК) — это комплексные устройства, предназначенные как для выдачи, так и для потребления реактивной мощности. Основу СТК составляют накопительные элементы ( емкости, индуктивности), ре-акторно-тиристорные и конденсаторно-тиристорные блоки. СТК за счет тиристорного управления обладают исключительным быстродействием и осуществляют безинер-ционное плавное регулирование ( наибольшая скорость регулирования от 1 % до 100 % за 0 3 сек) реактивной мощности во всем диапазоне от мощности, генерируемой конденсаторами, до мощности, потребляемой индуктивностью. СТК имеют различные схемы подключения к высоковольтной сети и управления потребляемой реактивной мощностью. [2]
Потери в статических тиристорных компенсаторах определяют по такой же формуле. Тиристорные компенсаторы, как правило, имеют индивидуальную конструкцию, поэтому удельные потери в конкретном компенсаторе определяют на основе его паспортных данных. [3]
Такими ИРМ могут быть статические тиристорные компенсаторы, синхронные компенсаторы и др. Если путем выбора соответствующей мощности ИРМ обеспечить поддержание заданного напряжения U3, U4 в промежуточных точках линий, то она разделится на несколько самостоятельных участков. [5]
Шведская фирма АСЕА освоила выпуск статических тиристорных компенсаторов на уровне тех же мощностей, которые достигнуты и для синхронных компенсаторов. Поскольку производство элементов статических компенсаторов осуществляется на основе широкой механизации и автоматизации процессов, то их стоимость стала меньше стоимости вращающихся компенсаторов, производство которых связано с большим объемом ручных работ. [7]
На рис. 4.12 приведены основные схемы статических тиристорных компенсаторов, а на рис. 4.13 — их потери в полном диапазоне изменения их реактивных мощностей. Кривая 2 построена с учетом коммутации конденсаторной батареи и реактора, состоящих из двух равных частей. [8]
Конденсаторы типа КЭКФ и КЭКШ предназначены для силовых фильтров высших гармоник, в том числе работающих в составе статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности, а также шунтовых батарей линий электропередачи постоянного тока, для компенсации блоков конденсаторов и конденсаторных установок с целью повышения коэффициента мощности. [10]
Особое значение преобретают разработанные быстродействующие тиристорные управляемые источники как генерируемой, так и потребляемой реактивной мощности, применяющиеся и в электроэнергетических системах для обеспечения баланса реактивной мощности не только в установившихся режимах, но и при переходных процессах. Они называются статическими тиристорными компенсаторами ( СТК) реактивной мощности. Теоретические и опытные разработки статических ИРМ впервые были проведены в СССР, а затем и за рубежом, где они широко применяются. [11]
Особое значение преобретают разработанные быстродействующие тиристорные управляемые источники как генерируемой, так и потребляемой реактивной мощности, применяющиеся и в электроэнергетических системах для обеспечения баланса реактивной мощности не только в становившихся режимах, но и при переходных процессах. Они называются статическими тиристорными компенсаторами ( СТК) реактивной мощности. Теоретические и опытные разработки статических ИРМ впервые были проведены в СССР, а затем и за рубежом, где они широко применяются. [12]
Рассматриваются устройства, компенсирующие реактивную мощность: статические конденсаторные батареи, шунтирующие реакторы, статические тиристорные компенсаторы ( СТК) и синхронные компенсаторы ( СК), а также устройства, компенсирующие реактивные сопротивления сетей: конденсаторные установки и реакторы продольного включения. [14]
Страницы: 1 2
Компенсатор реактивной мощности своими руками схема
Во многих странах особое значение уделяется поддержанию экономии энергии как для крупных потребителей, так и для обычных жителей — это делает компенсатор реактивной мощности своими руками схема актуальным для применения в домашних условиях. Ввиду того, что в интернете часто пишут о том, что крупные заводы и фабрики компенсируют реактивную мощность, многие потребители после прочтения этой информации задумываются о том, чтобы компенсировать реактивную составляющую в своих домах. На сегодняшний день существует большое разнообразие компенсирующих устройств, предназначенных для применения в быту. Такие приборы позволяют сэкономить денежные средства, а самое приятное — то, что их можно сделать самостоятельно.

О достоинствах компенсатора реактивной мощности
Несмотря на то, что это дешёвое и простенькое устройство, чтобы понять принцип его работы, необходимо иметь представление о реактивной мощности. Как известно, электроэнергия делится на 2 составляющие :
1) активную (способна преобразовываться в разные виды полезной энергии)
2) реактивную (способствует созданию электромагнитных полей в нагрузке)
Работа компенсатора реактивной мощности невозможна без реактивной энергии, однако она оказывает дополнительную нагрузку на электросеть и увеличивает потери активной составляющей. В результате этого промышленному потребителю приходится платить за одну и ту же энергию 2 раза. Чтобы решить эту проблему и уменьшить реактивную часть энергии, специалисты разработали установки, позволяющие компенсировать реактивную мощность. Вырабатывая реактивную составляющую непосредственно у потребителя, они способствуют снижению значения потребляемой мощности. Такие установки бывают индуктивными (применяются с целью компенсации наведённой емкостной составляющей) и ёмкостными. Конденсаторные батареи позволяют нейтрализовать индуктивную составляющую реактивной мощности, свести к минимуму потери мощности и снизить напряжение в различных участках электросети. К тому же, их использование приводит к сокращению количества реактивной энергии и снижению затрат на оплату потреблённой электроэнергии.

Что необходимо знать для самостоятельного изготовления осциллятора?
Осциллятором называется приспособление, предназначенное для выполнения бесконтактного возбуждения электрической дуги и стабилизации её горения в процессе сварки. Принцип работы данного прибора заключается в следующем : при накладывании тока высокого напряжения и высокой частоты на ток низкого напряжения и нормальной частоты, происходит повышение устойчивости горения дуги. Зачастую осциллятор своими руками схема используют для сварки алюминия. Главный элемент такого устройства — высоковольтный трансформатор, повышающий напряжение от 220 Вт до 10000 Вт. Если вы решились на то, чтобы самостоятельно соорудить осциллятор, вам необходимо точно разработать разрядник, поскольку на нём лежит ответственность за качество отжига. В этом заключается основная трудность создания самодельного сварочного осциллятора. В состав конструкции входят также блокировочный конденсатор и колебательный контур. Очень важно, чтобы все компоненты были подобраны правильно.
Качество электроэнергии, БСК, СТК, ФКУ. Компенсация реактивной мощности.
НПЦ «ЭНЕРКОМ-СЕРВИС» поставил оборудование более чем на 200 российских предприятий и энергосистем, а также СТК 10 и 35 кВ на металлургические комбинаты в городах Ухань, Нанкин и Бао-Тоо (Китай).

Автоматизация производства неуклонно растет, количество высокоточных механизмов, которые обладают восприимчивостью к качеству потребляемой электроэнергии, увеличивается с каждым годом. Сбои в работе технологического оборудования часто приводят к неоправданным потерям, связанным с уменьшением объема выпускаемой продукции. Часты случаи выхода сложного и дорогого оборудования из строя в результате подачи некачественной электроэнергии. Выход ценного оборудования из строя, снижение норм выработки, падение эффективности работы предприятия в целом или же постоянные сбои и отказы — это характерные симптомы производства, на котором используется сеть, не обеспечивающая надлежащее качество электроэнергии.
Качество электроэнергии — технический термин, который был закреплен в одном из государственных стандартов. В перечень характеристик, которые определяют качество электроэнергии, входит более десяти параметров, среди которых — коэффициент искажения синусоидальности, отклонение частоты, коэффициент временного перенапряжения и так далее. В результате снижения качества электроэнергии чаще всего возникают следующие проблемы: изменение мощности, кратковременные перепады, резкие снижения напряжения.
Обращение в НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР «ЭНЕРКОМ-СЕРВИС» даёт вам возможность модернизировать производство, улучшить качественные показатели электросети и как следствие получить более высокую эффективность производственных процессов, а также добиться повышениях стабильности работы предприятия. Решения, предоставляемые нашей организацией, успешно доказывают своё качество и высокий уровень по всей нашей стране, а также в Китае и других регионах. Надёжная и точная работа всех систем — это совершенно нормально и естественно, если электрооборудование поставлялось нами.
Качество электроэнергии — приоритетное направление нашей деятельности.
Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности — один из наиболее важных факторов, позволяющих решить задачу энергосбережения, уменьшения расход реактивной энергии. И зарубежные, и отечественные специалисты утверждают, что чуть более трети от общей стоимости продукции — это стоимость энергоресурсов. Необходимо подойти к анализу энергопотребления с наибольшей ответственностью, поскольку компенсация реактивной мощности может дать существенную экономию.
Компенсация реактивной мощности — ключевой способ решения вопроса энергосбережения, даже если речь идет не о крупных производственных предприятиях, а о малых организациях. Ведь устройстваминелинейной нагрузкой, системами кондиционирования, вытяжки, лампами освещения генерируется немалое количество реактивной энергии. Устройства компенсации реактивной мощности способны помочь решить проблему экономии энергии.
Для компенсации реактивной мощности используется оборудование, которое снижает величину полной мощности; различают индуктивные и емкостные устройства компенсации реактивной мощности. Использование подобного оборудования приводит к тому, что электроэнергия используется более рационально.
Компенсация реактивной мощности призвана разгрузить распределительные линии, генераторы и трансформаторы от реактивного тока, а также уменьшить потери мощности в элементах электроснабжающей системы. Кроме того, компенсация реактивной мощности позволяет:
Уменьшить снижение напряжения и потери мощности в системе электроснабжения, ее элементах;

Существенно уменьшить расходы на электроэнергию;

Снизить влияние сетевых помех;

Снизить асимметрию фаз.

Устройства компенсации реактивной мощности быстро окупаются — при том, что цена на них остается более чем доступной. Потребление активной энергии при использовании устройств компенсации реактивной мощности может снижаться на 4-5 процентов. Батареи статической компенсации — это группа конденсаторов, используемых в схеме различных устройств, выступающих в качестве фильтров, то есть повышающих качество электрического тока. Для получения из группы конденсаторов БСК требуется соединение по строго определённой электросхеме, позволяющей использовать устройство без значительных потерь активной мощности.
БСК относится к более широкому классу устройств УКРМ. Комплексы на основе БСК обычно содержат управляющее устройство и могут также содержать фильтры высших гармоник. Учитывая принцип действия конденсаторов, составляющих БСК, зачастую комплексы оснащаются специальным устройством, обеспечивающим снятие напряжения за счёт разряда после отключения батарей от основного контура.
БСК может быть спроектирована и смонтирована достаточно быстро: практически за считанные дни после принятия решения о необходимости её установки на обычном производственном контуре.
подробнее в статье >>
Преимущества использования БСК

БСК — группы конденсаторов, соединяемых между собой. Как правило, в производстве БСК используются однофазные косинусные конденсаторы, тип соединения — параллельно-последовательное. Цели использования БСК — компенсация реактивной мощности, выравнивание кривой напряжения (в случае использования схемы с тиристорным регулированием), уровня напряжения.
Известно, что использование батарей статических конденсаторов дает значительный положительный эффект, способствует существенной экономии…
подробнее в статье >>

Основы компенсации реактивной мощности (Часть 2)
Индуктивные элементы, такие как трансформаторы и намагничивающие катушки в двигателях переменного тока, накапливают энергию в своем магнитном поле. Направление магнитного поля (таково, что оно) противодействует изменению напряжения. Таким образом, когда напряжение питания увеличивается, сетевое напряжение на индуктивном элементе увеличивается медленнее из-за противоположного напряжения, индуцируемого индуктивным элементом. Поскольку ток пропорционален напряжению, ток в цепи также отстает от напряжения питания .В чисто индуктивной цепи ток отстает от напряжения переменного тока на 90 градусов.
Емкостные элементы, такие как конденсаторы, кабели и воздушные линии, накапливают энергию в своем электрическом поле. Когда заряд емкостного элемента равен нулю, электрическое поле и напряжение на элементе также равны нулю. Таким образом, когда на емкостной элемент подается напряжение, элемент мгновенно представляет собой короткое замыкание, и ток достигает максимума. Когда заряд накапливается, напряжение, создаваемое электрическим полем, увеличивается, а чистое напряжение в цепи уменьшается.Следовательно, ток тоже уменьшается. В чисто емкостной схеме ток опережает напряжение на 90 градусов.
На рисунке 1 показаны токи в чисто индуктивной цепи и в чисто емкостной цепи. На рисунке 2 показаны соответствующие мощности.
Рисунок 1: Индуктивный ток отстает от напряжения на 90 °, емкостный ток отводит напряжение на 90 °.
Рисунок 2: Мгновенная мощность в чисто резистивной цепи и в чисто емкостной цепи в течение одного сетевого цикла.
Из рисунка 2 видно, что в отличие от резистивной цепи, в емкостной или индуктивной цепи мгновенная мощность колеблется между отрицательным и положительным максимумом, усредняясь до нуля в течение одного сетевого цикла. Мощность, возвращаемая к источнику в каждом цикле, называется мнимой мощностью или реактивной мощностью . Никакая чистая энергия не может быть передана с помощью реактивной мощности.
В практических сетях используются как резистивные, так и реактивные нагрузки. Полная мощность представляет собой векторную сумму активной мощности и реактивной мощности и известна как полная мощность .На рисунке 3 показаны три степени в векторном формате.
Рисунок 3: Активная мощность P, реактивная мощность Q и полная мощность S.
Часть активной мощности P полной мощности основной частоты S ₁ называется коэффициентом мощности или, точнее, смещающим коэффициентом мощности (DPF). DPF рассчитывается как
, где ϕ ₁ — фазовый угол между напряжением основной частоты и током.Слово «смещение» в DPF указывает смещение между фазовыми углами напряжения и тока в реактивной нагрузке. В трехфазной системе полная мощность, активная мощность и реактивная мощность рассчитываются по формулам (2) — (4) соответственно.
Компенсация реактивной мощности — Etigroup

Коррекция коэффициента мощности — одно из лучших вложений для снижения затрат на электроэнергию с быстрой окупаемостью. Во многих случаях работа по проектированию и определению размеров осложнялась тем фактом, что во внутренней низковольтной установке компании, а также в сетях среднего напряжения, которые ее питают, увеличилась доля сетевых гармоник. все больше за последние несколько лет.
Преобразователи энергии, приводы с электронным управлением, статические преобразователи частоты, телевизоры и компьютеры подают гармонические токи в сеть питания. Эти гармоники могут усиливаться импедансом сети и установленными конденсаторами. Отсутствие гармоник также сводит к минимуму помехи для других устройств, питающихся от того же источника.
Низковольтная продукция для лучшего качества электроэнергии и повышения эффективности сети.
Новинка !!!
Информативный расчет экономии при использовании банков автоматической коррекции коэффициента мощности.
Щелкните здесь
Оборудование компенсации мощности ETI Prostik (корпуса) помогает клиентам повысить производительность за счет экономии энергии и лучшего качества электроэнергии. Благодаря нашим продуктам и решениям клиенты экономят деньги и снижают воздействие своей деятельности на окружающую среду.
Мы предлагаем широкий спектр оборудования для компенсации мощности для низких уровней напряжения. Мы анализируем ваши потребности и разрабатываем правильные решения для оптимальной эффективности и экономии.
Ключевые преимущества:
„„ Уменьшение гармоник
„„ Компактные решения
„„ Снижение потерь
„„ Повышенное качество электроэнергии
„„ Экономия денег

Коэффициент мощности
Коэффициент мощности составляет способ описания того, насколько эффективно потребляется электроэнергия.
Коррекция коэффициента мощности формирует входной ток автономных источников питания, чтобы максимизировать реальную мощность, доступную от сети. В идеале электрический прибор должен иметь нагрузку, имитирующую чистый резистор, и в этом случае реактивная мощность, потребляемая устройством, равна нулю. Этому сценарию присуще отсутствие гармоник входного тока — ток является точной копией входного напряжения (обычно синусоидальной волны) и точно совпадает с ним по фазе. В этом случае ток, потребляемый от сети, является минимальным для реальной мощности, необходимой для выполнения необходимой работы, и это сводит к минимуму потери и затраты, связанные не только с распределением мощности, но также с выработкой энергии и капитальное оборудование, задействованное в процессе.
Коррекция коэффициента мощности определяется просто как отношение реальной мощности к полной мощности, или:
PF = активная мощность (выраженная в ваттах) / полная мощность (выраженная в ВА),

где активная мощность является средней, в течение цикла мгновенного произведения тока и напряжения, а полная мощность — это произведение действующего значения тока на действующее значение напряжения. Если и ток, и напряжение синусоидальны и синфазны, коэффициент мощности равен 1,0. Если оба синусоидальны, но не совпадают по фазе, коэффициент мощности — это косинус фазового угла.На начальных курсах по электричеству это иногда преподается как определение коэффициента мощности, но оно применяется только в особых случаях, когда и ток, и напряжение являются чистыми синусоидальными волнами. Это происходит, когда нагрузка состоит из резистивных, емкостных и индуктивных элементов, и все они линейны (инвариантны с током и напряжением).
Каталог
:
Коммерческая информация:

Денис Болте
Менеджер
ETI Prostik d. o.o.
Тел .: 00386 3 56 57 463
электронная почта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Техническая информация:

Ерней Писанец
Руководитель проекта
ETI Prostik d.o.o.
Тел .: 00386 3 56 57 451
электронная почта: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте.
IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин, научных дисциплин для Тома 8, выпуск 5 (май-2021)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, Апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 5 (май 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 4, апрель 2021 г. Публикация продолжается…
Обзор статей
IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.
Проверить здесь
IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.
Методы компенсации реактивной мощности в силовой электронике
Определение : Компенсация реактивной мощности схемы очень важна, поскольку она связана со значением коэффициента мощности.Компенсация реактивной мощности соответствует управлению реактивной мощностью для увеличения рабочих характеристик системы переменного тока. Есть несколько методов, с помощью которых можно улучшить коэффициент мощности системы, и, следовательно, они рассматриваются как методы компенсации реактивной мощности.
На практике говорят, что значение коэффициента мощности нагрузки должно быть близко к единице, поскольку это значение экономически целесообразно.
Поскольку здесь мы имеем дело с методами компенсации реактивной мощности, давайте сначала вкратце разберемся, что такое реактивная мощность?
Реактивная мощность определяется как количество энергии, которое остается неиспользованным и генерируется в цепи или системе переменного тока реактивными компонентами.Иногда это называют мнимой степенью . Реактивная схема возвращает количество энергии к источнику, которое она потребила, поэтому средняя потребляемая мощность схемы будет равна нулю. Причина этого в том, что одинаковое количество энергии течет от источника к нагрузке туда и обратно.
Реактивная мощность считается основной частью общей мощности цепи.
Он выражается в единице, называемой вольт-ампер, реактивный (VAr) с символом « Q » и является произведением вольт и ампер, которые не совпадают по фазе друг с другом.
Необходимость компенсации реактивной мощности
Мы недавно обсуждали, что существует возвратно-поступательное движение реактивной мощности от источника питания к реактору таким образом, что в первой четверти цикла сигнала переменного тока конденсатор сохраняет мощность, а во второй четверти цикла — сохраненная мощность. возвращается к источнику переменного тока. Это движение реактивной мощности между источником и нагрузкой туда и обратно должно контролироваться.
Также нагрузки в промышленном оборудовании, таком как асинхронные двигатели, индукционные печи, дуги и т. Д.это те, которые работают с низким коэффициентом мощности, в то время как люминесцентные лампы, вентиляторы и т. д., которые работают с низким коэффициентом мощности, требуют довольно большого количества реактивной мощности, следовательно, уровень напряжения на клеммах нагрузки снижается. Однако такое низкое напряжение на клеммах нагрузки нежелательно, поскольку это приведет к снижению производительности их сетевых устройств.
По этой причине коэффициент мощности системы обязательно должен быть улучшен с помощью определенных методов.
Благодаря компенсации реактивной мощности эффективность передачи увеличивается.Наряду с этим можно регулировать установившиеся и временные перенапряжения, что позволяет избежать катастрофических отключений.
Компенсация реактивной мощности
Низкое значение коэффициента мощности требует большой реактивной мощности, что влияет на уровень напряжения. Следовательно, чтобы компенсировать реактивную мощность, необходимо улучшить коэффициент мощности системы.
Таким образом, методы компенсации реактивной мощности — это не что иное, как методы, с помощью которых можно улучшить низкие коэффициенты мощности.Методы следующие:
Использование конденсаторных батарей
Использование синхронных конденсаторов
Использование статических компенсаторов VAr
Давайте теперь обсудим каждую отдельно.
1. Конденсаторные батареи: В этом методе батарея конденсаторов образует соединение через нагрузку. Поскольку мы знаем, что конденсатор забирает ведущую реактивную мощность, это приводит к снижению мощности, потребляемой от источника. Это в результате улучшает значение коэффициента мощности системы.Это дополнительно классифицируется как последовательная и шунтовая компенсация.
Предположим, у нас есть схема, показанная здесь,
Как мы уже обсуждали в самом начале, значение коэффициента мощности должно быть равно единице, таким образом, чтобы достичь этого, здесь конденсатор на клеммах двигателя должен быть изменен в соответствии с изменением нагрузки асинхронного двигателя. Это известно как динамическое управление коэффициентом мощности , поскольку компенсация реактивной мощности выполняется путем включения или выключения конденсаторов при любых условиях нагрузки.
Для непрерывного контроля коэффициента мощности в системе требуются различные конденсаторы малой мощности. Раньше включение и выключение конденсатора производилось механическими переключателями, но теперь используются тиристоры, которые помогают регулировать поток реактивной мощности и контролировать напряжение реактивной мощности за счет быстрого переключения статических конденсаторов.
2. Синхронные конденсаторы : Возбуждение синхронного двигателя выше фиксированного уровня заставляет его работать как синхронный конденсатор или конденсатор.Он предназначен для обеспечения динамической коррекции коэффициентов мощности в диапазоне его возбуждения. Первоначально, когда синхронный двигатель находится в состоянии недостаточного возбуждения, он работает как отстающий коэффициент мощности, таким образом, поглощается реактивная мощность. В условиях перевозбуждения ведущий коэффициент мощности вступает в действие и начинает вырабатывать реактивную мощность, таким образом, действует как конденсатор.
Недавно мы обсуждали батарею статических конденсаторов, где мы увидели, что она предлагает дискретное управление коэффициентом мощности, тогда как в случае синхронного конденсатора повышение коэффициента мощности и поток реактивной мощности имеют непрерывный характер.
Однако потери в синхронных конденсаторах сравнительно больше, чем в конденсаторной батарее. Наряду с этим он предлагает установку оборудования в одном фиксированном месте, а конденсаторная батарея предлагает распределенную установку. Это увеличивает эффективность синхронного конденсатора. Время отклика синхронного конденсатора сравнительно больше, чем у конденсаторной батареи.
3. Статические компенсаторы VAr: В высоковольтной системе питания используется статический компенсатор VAr.Он сокращенно SVC и показывает улучшенную стабильность системы, снижение потерь в линии, поддержание отклонения в пределах. Он имеет шунтирующие реакторы и шунтирующие конденсаторы. Шунтирующие реакторы и реакторы с тиристорным управлением используются для ограничения роста напряжения при отсутствии нагрузки или в условиях низкой нагрузки, в то время как статические конденсаторы и конденсаторы с тиристорной коммутацией используются для предотвращения падения напряжения в условиях пиковой нагрузки.
Он может быть сформирован двумя способами: один с параллельной комбинацией реактора с тиристорным управлением и конденсатора постоянной емкости, а другой — с параллельной комбинацией конденсатора с тиристорным управлением и реактора с тиристорным управлением.
SVC предназначен как для выработки, так и для поглощения реактивной мощности.
Управление параметрами энергосистемы посредством компенсации реактивной мощности (VAr)
Компенсаторы реактивной мощности (VAr)
Честно говоря, в передающих и распределительных сетях полно проблем. Но в этом нет ничего нового, и вы это уже знали. Эта техническая статья прольет свет на решение некоторых довольно серьезных проблем в передающих и распределительных сетях с помощью компенсаторов реактивной мощности (VAr).
Поиск и устранение неисправностей в электросети T&D с компенсацией реактивной мощности (VAr)
Падение напряжения в системе электроснабжения переменного тока, вызванное проблемными нагрузками, которые велики по сравнению с уровнем короткого замыкания в системе, в основном из-за реактивной составляющей нагрузки протекает через реактивное сопротивление системы.
Колебания нагрузок могут вызвать колебания напряжения и, как следствие, нежелательное или раздражающее мерцание света. Эти проблемные нагрузки иногда создают гармонические токи, которые достаточно велики, чтобы вызвать проблемы с искажениями для других потребителей, питание которых осуществляется от той же сборной шины (точка общего соединения).
Для обеспечения реактивного управления VAr для поддержки напряжения системы электроснабжения и фильтрации гармонических токов в соответствии с рекомендациями Управления электроэнергетики, которые предписывают допустимые колебания напряжения и гармонические искажения, необходимы компенсаторы реактивной мощности (VAr).
Эти компенсаторы можно разделить на две основные группы: синхронные компенсаторы (конденсаторы) и статические компенсаторы VAr .Статические компенсаторы VAr, не имеющие движущихся частей.
Скорость отклика синхронного компенсатора низкая, а стоимость высока по сравнению со статическими компенсаторами VAr, поэтому последние являются предпочтительным решением.
Рисунок 1 — Подстанция электросети с технологией SVC (фото предоставлено transformer-technology.com)
Содержание:
Что такое статический компенсатор переменного тока?
Компенсатор типа насыщенного реактора
Тиристорный компенсатор реактора (TCR)
Тиристорно-переключаемые конденсаторы (TSC)
Статический компенсатор VAr
STATCOM (статический компенсатор)
Проблемные нагрузки
Сварочная печь Дуговая печь
Подъемники шахт
Прокатные станы
Блок шунтирующих конденсаторов

1.Что такое статический компенсатор реактивной мощности?
Статический компенсатор переменного тока (SVC) — это статический генератор или поглотитель переменного тока с параллельным подключением, выход которого регулируется для обмена емкостным или индуктивным током для поддержания или управления определенными параметрами системы электропитания (обычно напряжением на шине).
Статическая система компенсации реактивной мощности обеспечивает динамическую реактивную мощность и напрямую подключается к шине электроприбора. Максимальная реактивная мощность SVC создается конденсаторами фильтров гармоник и равна максимальной реактивной мощности устройства.
Регулирование реактивной мощности осуществляется тиристорным вентилем , который регулирует ток реакторов TCR и компенсирует избыточную реактивную мощность конденсаторов в фильтрах гармоник. Система управления и защиты статического компенсатора реактивной мощности обеспечивает быструю нагрузку реактивной мощности при сохранении контролируемых параметров, защиту оборудования SVC, мониторинг и сигнализацию отказов, а также может быть адаптирована в соответствии с пожеланиями заказчика.
Время реакции системы управления SVC на изменение контролируемых параметров составляет 5 мс для ДСП и 25-100 мс для общепромышленных применений и трансформаторных подстанций.
Система управления и защиты SVC обеспечивает автономную работу оборудования. Номинальная мощность и комбинация компонентов устройства SVC определяются для конкретных проектов в зависимости от параметров системы электроснабжения, а также типа и мощности компенсируемой нагрузки.
Рисунок 2 — Пример установки SVC для электродуговой печи (щелкните, чтобы развернуть диаграмму)
Доступны по крайней мере четыре различных типа статического компенсатора Var (SVC). Это:
Компенсаторы с насыщенным реактором,
Тиристорный компенсатор с реактором,
Тиристорный конденсаторный компенсатор и
STATCOM (статический компенсатор).
Вернуться к таблице содержания ↑

1.1 Компенсатор типа реактора с насыщением
Подразделение передачи энергии компании GEC, Стаффорд, было пионером в области компенсаторов реакторного типа с насыщением. Компенсаторы с насыщенным реактором были впервые разработаны в 1960-х годах компанией AREVA (затем GEC) под руководством доктора Э. Фридлендера. Это устройства трансформаторного типа, которые были построены на заводе компании AREVA (тогда GEC) Transformers Limited в Стаффорде.
В отличие от синхронной машины насыщенный реактор не имеет вращающихся частей, нет инерции и по своей сути остается синхронизированным с источником питания.Насыщенный реактор может поглощать только реактивную мощность. Ему не требуется никакого внешнего управления, чтобы заставить его поглощать реактивную мощность.
Он делает это по природе характеристики насыщения намагничивающей характеристики его сердечника, поскольку он нормально работает в области насыщенного магнитного потока. Насыщенный реактор является неотъемлемой частью его отклика, и скорость отклика высока. Реактивная мощность, необходимая для компенсации, генерируется параллельно соединенной шунтирующей емкостью (часто в виде настроенных или затухающих фильтров гармоник).
Порядок фильтров гармоник зависит в первую очередь от токов (количества) гармоник, генерируемых неисправными нагрузками. Существуют различные типы реакторов с насыщением, а именно реактор с двойным тройником , реактор с тройным тройником и реактор с отводом .
Рисунок 3 — Базовая конфигурация подстанции Шарлевиль (щелкните, чтобы развернуть диаграмму)
Пример компенсатора типа насыщенного реактора
SVC, установленный на подстанции « Шарлевиль », выполняет функцию поддержания стабильного напряжения как при высокой, так и при низкой нагрузке.При малой нагрузке, без работающего SVC, в сети Шарлевилля может произойти значительное повышение напряжения.
Точно так же без емкостной поддержки SVC напряжение будет низким в периоды высокой нагрузки.
SVC также обеспечивает некоторую коррекцию отрицательной последовательности фаз (NPS) для решения проблем баланса напряжений, связанных с сетями SWER. Если Charleville SVC выходит из строя, индукторы и конденсаторы переключаются вручную. Однако это переключение создает переходные процессы в сети, им трудно управлять, а также оно зависит от некоторых установок, срок службы которых приближается к концу.
Во время пиковых нагрузок, когда SVC не работает, может потребоваться отключение некоторых нагрузок для поддержания подходящего напряжения.
На рисунке 3 выше представлен обзор базовой конфигурации подстанции Шарлевиль.
Вернуться к таблице содержания ↑

1.2 Тиристорный компенсатор реактора (TCR)
Реактор с тиристорным управлением (TCR) представляет собой шунтирующий индуктор с тиристорным управлением, эффективное реактивное сопротивление которого непрерывно изменяется за счет частичной проводимости тиристорный вентиль.Реактор с тиристорным управлением состоит из линейного реактора, последовательно соединенного с «тиристорным вентилем», состоящим из обратно-параллельно (встречно) соединенных пар мощных высоковольтных тиристоров.
В отличие от реактора с насыщением (который является внутренним и не требует какого-либо внешнего управления), изменение тока в линейном реакторе VAr (для поглощения VAr) достигается путем регулирования продолжительности проводимости тиристора в каждом полупериоде . Задержка угла открытия составляет 90 ° при измерении от нуля приложенного напряжения для полной проводимости и может изменяться до 180 ° задержки при отсутствии проводимости.
В насыщенном реакторе ток «переключается» посредством насыщения активной зоны . В TCR ток переключается тиристорами. Как и в случае компенсатора с насыщенным реактором, мощность реактора, необходимая нагрузкам, генерируется параллельно включенной шунтирующей емкостью (как упоминалось выше, часто в форме фильтров гармоник).
Рисунок 4 — Реакторы с тиристорным управлением (TCR) + фильтры гармоник (FC) — фото предоставлено: RXPE
В условиях небольшой нагрузки системы избыточная реактивная мощность от этой шунтирующей емкости поглощается реактором с тиристорным управлением.Конструкция фильтров гармоник зависит от гармоник, генерируемых как тиристорным компенсатором, так и проблемными нагрузками.
Основные гармонические частоты, которые TCR создает в сети переменного тока, зависят от числа импульсов p , (например, p = 6) в соответствии с формулой h = kp + 1 , где h обозначает номер гармоники и k — положительное целое число.

Вернуться к таблице содержимого ↑

1.3 Конденсаторы с тиристорной коммутацией (TSC)
Конденсатор с тиристорной коммутацией (TSC) представляет собой шунтирующий конденсатор с тиристорной коммутацией, эффективное реактивное сопротивление которого изменяется ступенчато за счет работы с полной или нулевой проводимостью тиристорного клапана.
Тиристорные клапаны, состоящие из обратно-параллельно соединенных тиристоров , в целом подобных тем, которые используются для TCR, используются для быстрого переключения блоков конденсаторов.
Конденсаторы переключаются только в блоке , т.е.е. шаг за шагом , поскольку они не могут регулироваться углом зажигания, в отличие от TCR, поскольку это может привести к чрезмерным пусковым токам конденсатора. После того, как ток конденсатора через тиристор прекращается при нулевом токе, если не происходит повторного стробирования, конденсаторы остаются заряженными при пиковом напряжении, в то время как напряжение питания достигает пиков с противоположной полярностью после полупериода.
Распад накопленного заряда занимает несколько минут, что приводит к удвоению напряжения на непроводящем тиристоре и необходимости увеличения количества тиристоров, включенных последовательно в TSB.
Рисунок 5 — Слева: конденсатор постоянной емкости; Справа: конденсаторы с тиристорным управлением
Вернуться к таблице содержания ↑

1.4 Статический компенсатор VAr
Общий вид статического компенсатора VAr показан на схеме ниже. Он состоит из реакторов с тиристорным управлением (TCR), подключенных параллельно конденсаторам с тиристорным управлением (TSC) . Реактивное оборудование компенсатора подключается к линии передачи через трансформатор, чтобы оборудование не выдерживало полного напряжения системы.
Система управления определяет точные моменты стробирования реакторов в соответствии с заданной стратегией. Стратегия обычно направлена на поддержание напряжения в линии электропередачи на фиксированном уровне.
Для обеспечения как индуктивной, так и емкостной мощности TSC включены в TCR. Комбинированная компоновка TCR и TSC теперь может обеспечивать диапазон опережающей и запаздывающей реактивной мощности для поддержки необходимого диапазона рабочего напряжения.
Непрерывное изменение TCR используется в сочетании со ступенчатым эффектом включения или выключения встроенных конденсаторных блоков в TSC для достижения эффективного непрерывного изменения реактивной мощности во всем рабочем диапазоне.
Типичные характеристики комбинированного TCR и TSC, статического компенсатора VAr (SVC) показаны на рисунке 6.
Рисунок 6 — Статический компенсатор VAr состоит из реакторов с тиристорным управлением (TCR), соединенных параллельно с конденсаторами с тиристорной коммутацией (TSC) — щелкните, чтобы развернуть диаграмму
Статические компенсаторы VAr используются для передачи энергии по длинным линиям электропередачи переменного тока путем подачи реактивной мощности в точках вниз по линии для поддержания уровней напряжения. На рисунке 7 представлена типовая характеристика комбинированного компенсатора.
Эта конфигурация теперь может обеспечивать поддержку диапазона опережающей и запаздывающей реактивной мощности до своего рабочего напряжения .
Рисунок 7 — Типовая характеристика комбинированного компенсатора
Вернуться к таблице содержания ↑

1.5 STATCOM (Статический компенсатор)
Статический синхронный генератор, работающий как шунтирующий статический компенсатор VAr (SVC), чей емкостной или индуктивный выходной ток может управляться независимо от напряжения системы переменного тока.СТАТКОМ основан на преобразователе источника напряжения.
STATCOM обладает превосходной динамической компенсацией реактивной мощности и более широким диапазоном рабочего напряжения, чем у обычного SVC.
Фазы STATCOM управляются независимо во время нарушений в системе.
Рисунок 8 — a) Существующая однолинейная схема; б) Модернизированная однолинейная схема с сегментами STATCOM 500 МВАр (щелкните, чтобы развернуть однолинейные диаграммы)
Вышеупомянутые однолинейные диаграммы представляют однолинейную схему существующего проекта передачи и предложения по модернизации с установкой двух сегментов STATCOM +/- 500 МВАр, обеспечивающих всего 1000 МВАр емкостная и 1000 МВАр индуктивная реактивная поддержка с непрерывной и управляемой способностью.
Обе СТАТКОМЫ могут работать независимо, обеспечивая избыточность и динамическую поддержку энергосистемы, даже когда одна из них не обслуживается.
Вернуться к таблице содержания ↑

2. Проблемные нагрузки
2.1 Дуговые печи
Дуговые печи — это электротермические устройства, используемые для производства стали . Печи этого типа в основном используются для получения стали из вторичного лома. Используются многие типы дуговых печей для плавки стали. Трехфазные дуговые печи Heroulte являются самыми популярными в мире.
В 1996 году 31% стали было произведено в дуговых печах, а 39% — в 2007 году. Планируется, что в 2030 году более 50% стали будет производиться в дуговых печах. Наряду с развитием сталелитейной промышленности произошли изменения и в конструкции печей. Среднее время плавки снижено с 4-6 часов в печах первого поколения до 50-60 минут в печах четвертого поколения.
Следовательно, дуговые печи большую часть времени плавки вызывают помехи в питающей сети.
Рисунок 9 — Изменения гармоник коэффициента деформации THD, зарегистрированные во время одного литья (a) и в течение недели измерения (b)
Вернуться к таблице содержания ↑

2.2 Электросварка
Электросварка сварка. Используемый метод можно в общих чертах разделить на дуговую сварку и контактную сварку . Управление сваркой в обоих случаях может быть автоматическим или ручным. Сварка в основном контролируется тиристорным управлением.
Большинство сварочных аппаратов работают с коэффициентом мощности l от 0,3 до 0,4, отставая от . Сварочная нагрузка вызывает всплески мощности и, таким образом, создает возмущения напряжения и генерирует гармонические токи, но, как правило, имеет меньшую величину, чем другие типы колеблющейся нагрузки, рассматриваемые здесь.
Мерцание возникает, когда переменная нагрузка, такая как сварочный аппарат или кран, требует высокого тока за очень короткий период времени
Обычно мерцание наблюдается при затемнении света. Но он может иметь серьезные последствия для широкого спектра чувствительного оборудования, особенно ПЛК и компьютеров.
Вернуться к таблице содержимого ↑

2.3 Подъемники шахт
Горные работы связаны с высокими электрическими нагрузками. В то время как большие дробилки, измельчители, конвейеры и мельницы SAG & BALL сочетают огромные требования к мощности с очень динамичным поведением, другие устройства, такие как намоточные машины и системы вентиляции, требуют стабильности для их непрерывной работы.
Более того, во многих ситуациях горнодобывающие предприятия располагаются на краю энергосистемы на больших расстояниях, до сотен километров от ближайшей электростанции.
Как следствие, уровни мощности короткого замыкания являются низкими , и процессы добычи подвержены проблемам с качеством электроэнергии, которые могут препятствовать их правильной работе.
Подъемники шахт (например, в угольной промышленности) приводятся в движение приводными двигателями постоянного тока с тиристорным питанием . На систему электропитания переменного тока возложена серьезная нагрузка из-за меняющейся потребности в мощности приводов постоянного тока.Каждый раз, когда намотчик ускоряется, он требует от системы очень большого количества реактивной мощности.
Поскольку привод питается от тиристора, он также генерирует гармонические токи, которые необходимо фильтровать .

Вернуться к таблице содержания ↑

2.4 Прокатные станы
Прокатные станы приводятся в движение двигателями постоянного тока, питающимися от тиристорных преобразователей. Каждый раз, когда валки реверсируют , большое изменение реактивной мощности происходит за несколько циклов .Это изменение потребности в реактивной мощности происходит в течение короткого периода времени во время разгона.
По сравнению с дуговой печью, однако, общая нагрузка на систему электропитания менее серьезна (как в случае шахтных подъемных машин), поскольку скорость изменения ниже, а нагрузка в трех фазах сбалансирована.

Вернуться к таблице содержимого ↑

2.5 Шунтирующая батарея конденсаторов
Шунтирующие конденсаторные батареи устанавливаются в основном для обеспечения емкостной компенсации реактивной мощности / коррекции коэффициента мощности .Поскольку они относительно недороги, использование конденсаторных батарей увеличилось. Шунтирующие конденсаторные батареи состоят из конденсаторных блоков, установленных на стойках.
Их можно легко и быстро установить практически в любом месте сети. Его установка оказывает положительное влияние на систему, такое как улучшение напряжения на нагрузке, лучшее регулирование напряжения и снижение потерь.
Рис. 10 — Дополнительная шунтирующая емкость для генерации MVAr
Конденсаторная батарея с механической коммутацией (шунтирующая) может быть установлена на третичных трансформаторах или подключена непосредственно к системе электросети 132 кВ, 275 кВ, 400 кВ, 500 кВ или выше.
В случае прямого переключения батарей конденсаторов с механической коммутацией эти батареи шунтирующих конденсаторов должны быть подключены к сети через демпфирующие реакторы (последовательно с батареями конденсаторов) .
Вернуться к таблице содержания ↑
Источники:
Заявка на проектирование подстанции, разработанная Аядураем В.
Промышленные статические компенсаторы переменного тока от ČKD ELEKTROTECHNIKA
—
Запрос Окно PGP 2018 Процесс планирования передачи на 2019 год
Влияние помех, создаваемых дуговыми печами, на качество электроэнергии З.Olczykowski
История успеха в области качества электроэнергии — лучшее качество сварки, более низкое энергопотребление — и отсутствие мерцания по ABB
Компенсация реактивной мощности на основе пассивных компонентов в несинусоидальной многополюсной системе
1.
Lyon WV (1920) Реактивная мощность и несимметричные цепи. Электрический мир 75 (25): 1417–1420
Google Scholar
2.
Fryze S (1932) Активная, реактивная и полная мощность в цепи с синусоидальным напряжением и током.Electrotechnische Zeitschrift 53 (25): 596–599
Google Scholar
3.
Miller TJE (1982) Управление реактивной мощностью в электрических системах. Уайли, Нью-Йорк
Google Scholar
4.
Enslin JHR, van Wyk JD (1988) Измерение и компенсация фиктивной мощности в условиях несинусоидального напряжения и тока. IEEE Trans Instr Meas 37 (3): 403–408
Статья Google Scholar
5.
Depenbrock M (1993) Метод FBD, широко применяемый инструмент для анализа властных отношений. IEEE Trans Power Systems 8 (2): 381–387
Статья Google Scholar
6.
Mayordomo JG, Usaola J (1993) Определения полной мощности и коэффициента мощности для многофазных нелинейных нагрузок, когда питающие проводники имеют разное сопротивление. Eur Trans Electr Power 3 (6): 415–420
Статья Google Scholar
7.
Sasdelli R, Montanari GC (1994) Компенсируемая мощность для электрических систем в несинусоидальных условиях. IEEE Trans Instr Meas 43 (4): 592–598
Статья Google Scholar
8.
Superti Furga G (1994) Поиск обобщения реактивной мощности — предложение. Eur Trans Electr Power 4 (5): 411–420
Статья Google Scholar
9.
Ferrero A (1998) Определения электрических величин, обычно используемых в несинусоидальных условиях.Eur Trans Electr Power 8 (4): 235–240
Статья Google Scholar
10.
Сингх Б., Аль-Хаддад К., Чандра А. (1999) Обзор активных фильтров для улучшения качества электроэнергии. IEEE Trans Ind Electron 46 (5): 960–971
Статья Google Scholar
11.
Эррера Р.С., Сальмерон П., Ким Х. (2008) Теория мгновенной реактивной мощности применительно к компенсации фильтра активной мощности: различные подходы, оценка и экспериментальные результаты.IEEE Trans Ind Electron 55 (1): 184–196
Статья Google Scholar
12.
Сингх Б., Джаяпракаш П., Котари Д.П. (2015) Всестороннее исследование конфигураций DSTATCOM. IEEE Trans Indus Inform 10 (2): 854–870
Статья Google Scholar
13.
Ван Х., Лю С. (2019) Оптимальная стратегия работы для фильтра активной мощности с использованием каскадных H-мостов при соединении треугольником.Электроэнергетическая система Res 1 (175): 1–12
Google Scholar
14.
Shepherd W, Zakikhani P (1972) Предлагаемое определение реактивной мощности для несинусоидальных систем. IEE Proc 119 (9): 1361–1362
Google Scholar
15.
Шарон Д. (1973) Определение реактивной мощности и улучшение коэффициента мощности в нелинейных системах. IEE Proc 120 (6): 704–706
Google Scholar
16.
Kuster NL, Moore WJM (1980) Об определении реактивной мощности в несинусоидальных условиях. IEEE Trans Power Appar Syst 99 (5): 1845–1854
Статья Google Scholar
17.
Азиз MMA, Эль-Захаб EEA, Ибрагим AM, Зобаа А.Ф. (2004) Компенсатор LC для коррекции коэффициента мощности нелинейных нагрузок. IEEE Trans Power Deliv 19 (1): 331–335
Статья Google Scholar
18.
Sharon D (1996) Определение коэффициента мощности и качество передачи энергии в несинусоидальных ситуациях. IEEE Trans Instr Meas 45 (3): 728–733
Статья Google Scholar
19.
Чарнецкий Л.С. (1997) Минимизация реактивной мощности в несинусоидальных условиях. IEEE Trans Instr Meas 36 (1): 18–22
Статья Google Scholar
20.
Диван С.П., Инамдар Х.П., Вайдья А.П. (2011) Исследования по моделированию шунтирующих пассивных фильтров гармоник: улучшение коэффициента мощности шестипульсного выпрямителя и контроль гармоник.Int J Electr Power Eng 2 (1): 1–6
Google Scholar
21.
Jeon S-J (2017) Пассивный последовательно-параллельный компенсатор для несинусоидальной системы питания. RE & PQJ 1 (15): 933–938
Статья Google Scholar
22.
Хорди О., Сайнс Л., Чиндрис М. (2002) Проектирование системы Steinmetz в несбалансированных условиях. Eur Trans Electr Power 12 (4): 283–290
Статья Google Scholar
23.
Jeon S-J, Willems JL (2011) Компенсация реактивной мощности в многолинейной системе в условиях синусоидальной несимметрии. Int J Circ Theor Appl 39 (3): 211–224
Статья Google Scholar
24.
Чарнецкий Л.С. (2015) Несбалансированная мощность в четырехпроводных системах и ее компенсация реактивной мощности. IEEE Trans Power Deliv 30 (1): 53–63
MathSciNet Статья Google Scholar
25.
Pană A, Băloi A, Molnar-Matei F (2020) Новый метод расчета сопротивлений балансирующего емкостного компенсатора для трехфазной четырехпроводной распределительной сети. Electr Power Energy Syst 115: 1–16
Статья Google Scholar
26.
LaWhite N, Ilic MD (1997) Разложение реактивной мощности в векторном пространстве для периодических несинусоидальных сигналов. IEEE Trans Circuits Syst 44 (4): 338–346
Статья Google Scholar
27.
Jeon S-J (2005) Определения полной мощности и коэффициента мощности в энергосистеме, имеющей линии передачи с разными сопротивлениями. IEEE Trans Power Deliv 20 (3): 1806–1811
MathSciNet Статья Google Scholar
28.
Spath H (2007) Общее определение активного тока и неактивной мощности на основе немецкого стандарта DIN 40110. Electr Eng 89 (3): 167–175
Article Google Scholar
29.
Jeon S-J (2006) Соображения относительно концепции реактивной мощности в многолинейной системе. IEEE Trans Power Deliv 21 (2): 551–559
Статья Google Scholar
30.
Виллемс Дж. Л. (1993) Компенсация тока в трехфазной энергосистеме. Eur Trans Electr Power 3 (1): 61–66
MathSciNet Статья Google Scholar
31.
Lsee S-Y, Wu C-J (1993) Схемы компенсации реактивной мощности в режиме онлайн для несимметричных трехфазных четырехпроводных распределительных устройств.IEEE Trans Power Deliv 8 (4): 1958–1965
Статья Google Scholar
Знакомство с конденсаторными схемами коррекции коэффициента мощности
Сеть компенсации коэффициента мощности снижает мощность, потребляемую нагрузкой, тем самым улучшая общий коэффициент мощности. Компенсационная сеть позволяет электрическим нагрузкам достигать хорошего коэффициента мощности, обычно от 0,95 до 0,98. Коэффициент мощности 0,85 и ниже обычно рассматривается коммунальными предприятиями как плохой коэффициент мощности.
Цепи конденсаторной коррекции коэффициента мощности
Существуют различные методы повышения коэффициента мощности нагрузки или установки. Один из часто используемых методов включает добавление в сеть конденсаторов для коррекции коэффициента мощности. На рисунке 6 показана простая схема, состоящая из источника переменного тока и индуктивной нагрузки.
Рисунок 6 и 7 индуктивная нагрузка с конденсатором коррекции коэффициента мощности и без него
На рисунке 7 показана индуктивная нагрузка с конденсатором коррекции коэффициента мощности.На рисунке 8 выше показано улучшение коэффициента мощности при добавлении конденсатора в схему. Импеданс для цепи с конденсатором компенсации коэффициента мощности определяется уравнением 5, где XC — емкостное реактивное сопротивление, определяемое уравнением 6.
В большинстве отраслей для компенсации реактивной мощности устанавливается система конденсаторов, управляемая контроллером коррекции коэффициента мощности. При проектировании системы коррекции коэффициента мощности важно избегать увеличения емкости сети.Добавление избыточной емкости к цепи может привести к чрезмерной коррекции, как показано на Рисунке 9.
Низкий коэффициент мощности из-за асинхронных двигателей, трансформаторов и других индуктивных нагрузок можно исправить, подключив подходящие конденсаторы. Низкий коэффициент мощности, вызванный искажением формы волны тока, корректируется путем добавления фильтров гармоник. Процесс создания магнитного поля, требуемого индуктивной нагрузкой, вызывает разность фаз между напряжением и током. Конденсатор корректирует коэффициент мощности, обеспечивая опережающий ток для компенсации запаздывающего тока.Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности спроектированы таким образом, чтобы коэффициент мощности был максимально близок к единице. Хотя конденсаторы для коррекции коэффициента мощности могут значительно снизить нагрузку, вызванную индуктивной нагрузкой на источник питания, они не влияют на работу нагрузки. Нейтрализуя магнитный ток, конденсаторы помогают сократить потери в системе распределения электроэнергии и снизить счета за электроэнергию.
Чтобы предотвратить потери энергии, некоторые компании по распределению электроэнергии наказывают потребителей коэффициентом мощности ниже установленного значения и предлагают стимулы для потребителей с хорошим коэффициентом мощности (обычно выше 0.95). Это побуждает потребителей устанавливать оборудование для коррекции коэффициента мощности в свои электрические системы. Преимущества добавления конденсаторов коррекции коэффициента мощности в электрические сети включают снижение потерь, повышение напряжения, увеличение пропускной способности системы и снижение счетов за электроэнергию. Ключевые переменные, которые следует учитывать при выборе конденсаторов для коррекции коэффициента мощности, включают тип нагрузки, постоянство нагрузки, размер нагрузки, нагрузочную способность, метод выставления счетов за коммунальные услуги и методы запуска нагрузки.
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности обычно устанавливаются в виде конденсаторных батарей, когда задействованы подстанции или крупные объекты.В случае синусоидальных или линейных нагрузок они могут быть установлены как отдельные конденсаторы, которые легко установить или заменить и не требуют отдельного переключения. С другой стороны, установки конденсаторных батарей имеют более низкую стоимость на кВАр и обеспечивают точную емкость коррекции коэффициента мощности при использовании систем автоматического переключения.
В зависимости от потребностей конкретной подстанции или объекта могут быть установлены фиксированные или автоматически переключаемые конденсаторные батареи. Конденсаторная батарея с фиксированным коэффициентом мощности может быть включена, когда индуктивная нагрузка включена, и выключена, когда отдельная нагрузка отключена.Такие конденсаторы активируются только тогда, когда требуется коррекция коэффициента мощности. На объектах с несколькими нагрузками условия нагрузки и потребности в коррекции коэффициента мощности часто меняются.