Синхронные компенсаторы

Синхронный компенсатор (СК) - это синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода, т.е. без нагрузки на валу. Потребляемая им активная мощность (если пренебречь потерями холостого хода) Р_ск~0, и СК загружен только реактивным током. По сравнению с обычным синхронным двигателем СК изготовляются с облегченным валом, они имеют меньшие размеры и массу.

Мощность, вырабатываемую СК, можно найти из выражения:

Q_ск= ∙ I_cк= U_c (1.10)

Величина и знак реактивной мощности СК зависят от соотношения между ЭДС E_q и U_c - напряжением в точке сети, где подключен СК. E_q определяется значением тока возбуждения, причем росту тока возбуждения соответствует увеличение E_q. Если E_q=U_c, реактивная мощность СК Q_ск=0. При повышении тока возбуждения (перевозбуждении) E_a>U_c и СК генерирует в сеть реактивную мощность, причем ток, генерируемый СК, I_ск опережает напряжение U _ск на 90⁰. Уменьшая ток возбуждения, можно получить режим недовозбуждения, тогда E_q<U_c и I_ск отстает на 90° от напряжения U _ск. В этом режиме СК потребляет реактивную мощность, получая ее из сети. Номинальная мощность синхронного компенсатора Q_cк._ном указывается для режима перевозбуждения. По конструктивным особенностям, связанным с условиями нагрева обмоток, в режиме недовозбуждения Q_ск=0,5Q_ск._ном.

При выборе мощности СК ее находят для режима перевозбуждения, исходя из желаемого напряжения U_2жел:

Q_ск= _2жел (1.11)

где: X – сопротивление сети, к которой подключен СК

Положительными свойствами СК как источников реактивной мощности являются:

-возможность увеличения генерируемой мощности, если напряжение в сети понижается;

-возможность плавного и автоматического регулирования реактивной мощности, причем как в сторону повышения, так и понижения напряжения.

Недостатки СК:

-наличие вращающихся частей требует присутствия обслуживающего персонала;

- стоимость 1 квар мощности, выработанной СК, во много раз больше 1квар, выработанного БСК.

Использование в качестве компенсирующего устройства синхронных компенсаторов иллюстрируется на рис.1.3 а. Напряжение в конце линии до установки компенсатора определяется выражением:

∆U= U1- (1.12)

Пусть U₂ ниже желаемого. При работе СК в режиме перевозбуждения Q_Cк выдается в сеть, снижается переток по сети реактивной мощности, потеря напряжения снижается и U₂ повышается, определяясь следующим выражением:

U₂=U₁ - . (1.13)

Если U₂ выше желаемого, СК переводится в режим недовозбуждения. Тогда Q_cк потребляется из сети, повышается переток по сети реактивной мощности, потеря напряжения повышается и U₂ снижается, определяясь следующим выражением:

U₂=U₁ - . (1.14)

При перевозбуждении СК генерирует реактивную мощность

Q_ск.пер=Q_ск.ном. (1.15)

При недовозбуждении СК потребляет реактивную мощность

Q_ск.нед=0.5∙Q_ск.ном (1.16)

что приводит к увеличению потерь напряжения в сети и к уменьшению напряжения у потребителей. Недовозбуждение синхронных компенсаторов можно использовать, когда надо снизить напряжение, например в режиме наименьших нагрузок. На рис.1.3 представлены векторные диаграммы в режимах перевозбуждения и недовозбуждения.

В режиме перевозбуждения СК ток I_ск, выдаваемый в сеть, опережает на 90° напряжение U₂. Из векторной диаграммы (рис.1.3, б) видно, что в этом режиме модуль напряжения повышается с U₂ до U_{2 доп.}В режиме недовозбуждения ток и реактивная мощность СК изменяют свои знаки на противоположные. Ток I._ск, текущий из сети, отстает на 90° от напряжения U₂. Из векторной диаграммы (рис.,1.3 в) видно, что в этом режиме модуль напряжения понижается с U₂ до U_доп.нм

Включение в качестве компенсирующего устройства БСК позволяет только повышать напряжение, так как конденсаторы могут лишь вырабатывать реактивную мощность. Конденсаторы, подключенные параллельно к сети (рис.1.3, г), обеспечивают поперечную компенсацию. В этом случае БСК, генерируя реактивную мощность, повышает сosφ сети и одновременно регулирует напряжение, поскольку уменьшаются потери напряжения в сети. В период малых нагрузок, когда напряжение в сети повышено, должно быть предусмотрено отключение части БСК, чтобы уровни напряжений не превышали допустимых значений.

Векторная диаграмма при поперечной компенсации с помощью БСК та же, что и для СК в режиме перевозбуждения (рис.1.3, б), где вместо тока I_ск следует говорить о токе I к. В этом случае, как и при использовании СК, уменьшается потеря напряжения в сети и увеличивается напряжение U₂, а также угол сдвига между напряжениями в конце и в начале линии [5,6,7].

Рис. 1.3 Режимы работы компенсирующих устройств:

а - включение синхронного компенсатора; б, в - векторные

диаграммы синхронного компенсатора при перевозбуждении

и недовозбуждении; г - включение батареи статических

конденсаторов.

Дата добавления: 2015-07-11