Как компенсировать реактивную мощность: виды компенсаторов, принцип работы

Батареи статических конденсаторов (БК) могут работать только как источники реактивной мощности. Они выпускаются на различие номинальные напряжения и мощности. БК на напряжение до 1000 В обычно включаются по схеме треугольника, так как при этом конденсатору приложено линейное напряжение и в три раза увенчивается реактивная мощность по сравнению со случаем соединения в звезду.

Размещение конденсаторов в сетях напряжением до и выше 1000 должно удовлетворять условию наибольшего снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок.

Виды компенсации реактивной мощности

При этом возможны следующие виды компенсации (рис. 9.9):

1. индивидуальная — с присоединением конденсаторов наглухо к зажимам электроприемника. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть системы электроснабжения. Этот вид компенсации применяется чаще всего на напряжении до 1000 В. Неполное использование конденсаторов в связи с изменением нагрузки электроприемника в настоящее время компенсируется автоматикой;
2. групповая — с присоединением конденсаторов к распределительным пунктам сети (шкафы, шинопроводы). В этом случае распределительная сеть до электроприемников не разгружается от протекания РМ, но эффективнее используется батареи статических конденсаторов;
3. централизованная — с подключением БК на шины 0,38 и (или) 6—10 кВ РП или ГПП. При таком подключении БК разгружается только вышележащая часть сети.

Достоинства БК: малые удельные потери активной мощности (0,0025…0,0050 кВт/квар); простота производства монтажных работ (малые габаритные размеры и масса, не требующие фундамента); простота эксплуатации; возможность их установки в центре реактивных нагрузок и в любом сухом помещении; возможность постепенного увеличения мощности

Батареи статических конденсаторов

Недостатки БК: зависимость генерируемой РМ от напряжения; недостаточная прочность при КЗ и перенапряжениях; наличие остаточного заряда; возможность повреждения изза перегрева при повышении напряжения и высших гармоник; ступенчатость регулирования РМ.

В качестве источников реактивной мощности широко применяются статистические тиристорные компенсаторы (СТК), которые могут работать по принципу прямой или косвенной компенсации.

Прямая компенсация предусматривает генерирование реактивной мощности статическим компенсатором. Различают ступенчатое и плавное регулирование реактивной мощности. В первом случае различное количество секций БК подключают с помощью тиристорных ключей. Во втором случае используются преобразователи частоты, преобразователи с искусственной коммутацией тиристоров.

При ступенчатом регулировании по мере увеличения потребления нагрузкой реактивной мощности необходимое количество БК подключается тиристорными ключами. С увеличением числа ступеней БК регулирование реактивной мощности становится более плавным. Для снижения тока переходного процесса при подключении очередной ступени компенсатора ее включение осуществляется при равенстве напряжений на БК и сети. При этом в момент включения секции напряжение сети равно своему амплитудному значению, что соответствует переходу через нуль тока конденсатора.

Этот способ уменьшения переходного процесса требует предварительной зарядки конденсаторов. Тиристорный ключ в отключенном состоянии находится под действием удвоенного амплитудного напряжения сети, вследствие чего расчетная мощность тиристоров увеличивается в два раза.

Для трехфазных схем расчетная мощность тиристоров при схеме соединения в треугольник составляет SR = 2,54Q.

В связи с тем что включение БК осуществляется в строго определенные моменты времени, быстродействие рассматриваемого компенсатора невелико. Максимальное запаздывание при частоте сети 50 Гц может достигать 10 мс.

В качестве источников реактивной мощности для прямой компенсации также используются компенсаторы с искусственной коммутацией тиристоров.

Этот компенсатор представляет собой параллельное соединение двух трехфазных преобразователей. Изменение знака угла управления тиристоров достигнуто искусственной коммутацией тока в вентильных контурах напряжениями коммутирующих конденсаторов, а не напряжением сети.

Косвенная компенсация реактивной мощности заключается в том, что параллельно нагрузке включается стабилизатор реактивной мощности, обеспечивающий неизменную величину суммарной реактивной мощности с помощью БК.

В качестве стабилизаторов в настоящее время используются тиристорные компенсаторы реактивной мощности.

Наиболее широкое распространение получили компенсаторы с фазоуправляемыми тиристорными ключами. На рис. 9.10 представлена схема однофазного тиристорного фазоуправляемого регулятора ключа. Угол управления изменяется в диапазоне от 0 до 2.

При допущении равенства нулю активного сопротивления реактора для интервала проводимости тиристоров можно записать: