44. Устройства компенсации реактивной мощности. Краткое описание и сравнительная характеристика
Большая часть промышленных приемников в процессе работы потребляет из сети помимо активной, реактивную мощность. Передача значительного количества реактивной мощности по линиям и через трансформаторы системы электроснабжения невыгодна, поэтому целесообразно компенсировать реактивную мощность. В качестве компенсирующих устройств применяются батареи конденсаторов, синхронные двигатели и синхронные компенсаторы.
Синхронные машины. Cинхронные компенсаторы являются синхронными двигателями облегченной конструкции без нагрузки на валу. Они могут работать как в режиме генерации реактивной мощности (при перевозбуждении компенсатора), так и в режиме ее потребления (при недовозбуждении). Изменение генерируемой или потребляемой реактивной мощности компенсатора осуществляется регулированием его возбуждения. В настоящее время отечественная промышленность изготовляет синхронные компенсаторы мощностью от 5000 до 10 000 квар.
Потери активной мощности в синхронных компенсаторах при их полной загрузке в зависимости от номинальной мощности колеблются в пределах 0,013-0,015 кВт/квар.
Недостатки:
- удорожание и усложнение эксплуатации (по сравнению, например, с конденсаторными батареями);
- значительный шум во время работы.
Положительными свойствами:
- возможность плавного и автоматического регулирования;
- независимость генерации реактивной мощности от напряжения на их шинах;
- достаточная термическая и динамическая стойкость обмоток компенсаторов во время к.з.;
- возможность восстановления поврежденных синхронных компенсаторов путем проведения ремонтных работ.
Конденсаторы - специальные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности. По своему действию они эквивалентны перевозбужденному синхронному компенсатору и могут работать лишь как генераторы реактивной мощности. Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 25-100 квар. При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась на автоматически включаемое активное сопротивление. Преимущества:
- малые потери активной мощности (0,0025-0,005 кВт/квар);
- простота эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей);
- простота производства монтажных работ (малая масса, отсутствие фундаментов), для установки конденсаторов может быть использовано любое сухое помещение.
Недостатки:
- зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения;
- чувствительность к повышениям питающего напряжения;
- недостаточная прочность, особенно при коротких замыканиях и перенапряжениях.
Установки конденсаторов бывают индивидуальные, групповые и централизованные.
Статические источники реактивной мощности.
Появление мощных приемников с нелинейными характеристиками и ударными нагрузками (главные приводы непрерывных и обжимных прокатных станов, дуговые сталеплавильные печи и т.п.) предопределило создание принципиально новых источников реактивной мощности.
К статическим источникам реактивной мощности предъявляются следующие требования:
- высокое быстродействие изменения реактивной мощности;
- достаточный диапазон ее регулирования в области генерирования и потребления;
- минимальные искажения питающего напряжения.
Основными элементами статических компенсирующих устройств являются емкость и индуктивность (накопители электромагнитной энергии) и управляемые вентили (тиристоры, обеспечивающие ее быстрое преобразование).
На рисунке приведены некоторые варианты вентильных КУ; они содержат конденсаторы в составе фильтров высших гармоник (генерирующая часть) и регулируемую индуктивность в различных исполнениях (а-в).
На рисунке а) в качестве регулируемой индуктивности использован преобразователь, зашунтированный со стороны постоянного тока реактором;
На рисунке б) - реактор с подмагничиванием на постоянном токе;
На рисунке в) - реактор с тиристорными ключами.
Достоинства этих устройств:
- высокое быстродействие;
- относительная простота;
- надежность работы.
Недостатком является необходимость установки дополнительного регулируемого дросселя.