Передача реактивной мощности потребителям от генераторов электростанций сопряжена с потерями энергии в линиях электропередачи, трансформаторах и распределительных сетях. Поэтому считается выгодным снижение реактивной мощности, получаемой от электростанций, и выработка ее вблизи потребителей. Это позволяет уменьшить потери энергии и напряжения в сетях, увеличить пропускную способность линий электропередачи и одновременно повысить уровни напряжений на шинах приемных подстанций. Синхронные компенсаторы являются экономичным регулируемым источником реактивной мощности в электрических системах.
Синхронный компенсатор
Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу. СК имеют некоторые конструктивные особенности по сравнению с другими синхронными машинами. Они имеют облегченную механическую конструкцию, так как не несут механической нагрузки, и увеличенное сечение обмотки возбуждения, которая рассчитывается на длительную работу в режиме перевозбуждения. Пуск СК производится так же, как и синхронных двигателей.
СК работает без нагрузки, поэтому потребляемая им из сети активная мощность незначительна и расходуется на покрытие потерь в компенсаторе.
Важное значение имеет установка СК на подстанциях линий дальних электропередач сверхвысоких напряжений. При изменениях нагрузок (по значению и направлению), передаваемых по этим линиям, с помощью СК регулируют напряжение на шинах приемной и промежуточных подстанций, компенсируют потоки реактивной мощности по линиям и обеспечивают существенное повышение их пропускной способности; они поддерживают также электродинамическую стойкость работы электростанций при КЗ.
СК представляет собой ненагруженный синхронный электродвигатель с широким диапазоном регулирования тока возбуждения.
При токе возбуждения, равном току холостого хода, он потребляет из сети небольшую активную мощность, определяемую потерями в синхронном компенсаторе. Если ток возбуждения уменьшать (режим недовозбуждения), то в токе, потребляемом СК от сборных шин подстанции, появится и будет увеличиваться индуктивная составляющая, что соответствует потреблению из сети реактивной мощности, при этом возрастают потери в сети. В режиме перевозбуждения ток возбуждения превышает ток холостого хода, СК потребляет из сети опережающий ток, что соответствует выдаче реактивной мощности. Таким образом, но отношению к сети СК ведет себя в зависимости от значения тока возбуждения как индуктивность или емкость, выполняя соответственно роль потребителя или источника реактивной мощности.
Устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных машин
... изменения тока возбуждения генераторов станции, а также синхронных компенсаторов и двигателей системы электроснабжения. Эту задачу выполняют устройства автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронных машин. Устройства ... напряжения у потребителей можно, изменяя: напряжение на шинах электростанции UЭС; реактивную мощность Q, передаваемую по линии; коэффициент трансформации nт трансформатора ...
Для наглядного представления на рисунке 1изображенСК с водородным охлаждением.
Рисунок 1-СК с водородным охлаждением, продольный разрез
СК состоит из герметизированного корпуса 1, в котором помещены сердечник статора 2 собмоткой 3. Обмотка имеет три начальных отвода 4, выведенные через изоляторы тока в верхнюю часть корпуса компенсатора, и три нулевых отвода 5 обмотки статора, выведенные в кожух6, расположенный в нижней части компенсатора.В кожухе расположены газоохладители 7 и имеются входная эона 8, в которую поступает нагретый в компенсаторе водород, и выходная зона 9, в которую поступает охлажденный в газоохладителях газ.В кожухе в зоне выхода водорода расположены трансформаторы тока 10, первичные обмотки которых образованы нулевыми отводами 5 обмотки статора.После трансформаторов тока концы фаз замкнуты между собой перемычкой, образуя соединение обмотки статора в звезду. Для возможности монтажа трансформатора тока в кожухе предусмотрен люк 11[1].
Пуск СК
Наиболее распространенным способом пуска СК является так называемый реакторный пуск (рис.2), при котором компенсатор подключается к сети выключателем Q2 через реактор, обладающий значительным индуктивным сопротивлением. Благодаря этому напряжение на выводах компенсатора в начале пуска снижается до 40-50% номинального, а пусковой ток не превышает (2-2,8)Iном.
Рисунок 2 — Схема пуска СК
Разворот компенсатора обеспечивается за счет асинхронного момента, для увеличения которого предусматривается специальная пусковая обмотка, расположенная в полюсных наконечниках ротора. В компенсаторах большой мощности массивные полюсы обеспечивают создание достаточно большого асинхронного момента, вследствие чего специальной пусковой обмотки не требуется.
Когда частота вращения компенсатора при развороте приблизится к синхронной, подается возбуждение и компенсатор втягивается в синхронизм. Воздействуя на АРВ, устанавливают минимальный ток статора, а затем выключателем Q1 шунтируют реактор, включая компенсатор в сеть.
Защита СК
На СК устанавливаются все защиты от внутренних повреждений, так же как и на генераторах одинаковой мощности.
Для защиты СК от перегрузки устанавливается токовая защита с действием на сигнал, так же как и на генераторах. Кроме того, для предотвращения длительной перегрузки, вызванной действием регулятора возбуждения, когда дежурный персонал отсутствует и не может принять меры к разгрузке СК, устанавливается специальное устройство, снижающее ток возбуждения, вследствие чего уменьшится ток статора.
Для того чтобы предотвратить подачу напряжения на остановленный компенсатор, когда его выключатель остался включенным, устанавливается защита минимального напряжения (рис. 3).
Техническая эксплуатация и ремонт двигателей постоянного тока
... выраженный через полезную мощность Р (кВт) и частоту вращения n (об/мин), М =9550P/n (10) Обсудим некоторые важные вопросы пуска и работы двигателей постоянного тока. Из уравнения электрического состояния двигателя следует, что ...
Рисунок 3 Схема защиты минимального напряжения
На СК выполняются устройства РЗ. Исполняются аналогично предусматриваемым для генераторов соответствующих мощностей со
защита оттоков, обусловленных симметричной перегрузкой, действующая на сигнал, выводится на период пуска, если в этом режиме возможно ее действие;
- предусматривается минимальная защита напряжения, действующая на отключение выключателя СК Напряжение срабатывания защиты принимается равным (0,1-0,2) Uном, выдержка времени — около 10 с.[6];
- предусматривается защита, действующая при кратковременном исчезновении питания подстанции (например, в бестоковую паузу АПВ питающей линии).
Защита выполняется в виде минимальной защиты частоты и выполняется с действием на отключение выключателя СК. Допускается использование защиты, выполненной на других принципах, например, реагирующей на скорость снижения частоты;
- на СК мощностью 50 Мвар и более предусматривается защита от потери возбуждения (снижения тока возбуждения ниже допустимого предела) с действием на отключение СК или на сигнал.
для СК, на которых предусматривается возможность перевода в режим работы с отрицательным током ротора, эту защиту допускается не применять.
Защита от перегрузки СК на подстанциях без постоянного дежурства персонала выполняется с независимой выдержкой времени и с действием с меньшей выдержкой времени на сигнал и снижение тока возбуждения, а с большей — на отключение СК (если предотвращение длительных перегрузок не обеспечивается устройствами АРВ.
Защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения СК выполняется с действием на отключение. Защита обеспечивается выдержкой времени для отстройки от переходных режимов.
синхронный компенсатор двигатель замыкание
Заключение
Основные потребители электрической энергии, кроме активной мощности, потребляют от генераторов системы реактивную мощность.Однако передача реактивной мощности от генераторов связана с дополнительными потерями в трансформаторах и линиях передач. Поэтому для получения реактивной мощности становится экономически выгодным применение СК, располагаемых на узловых подстанциях системы или непосредственно у потребителей.
Однако даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов всегда остается опасность возникновения аварийных и ненормальных режимов. На этот случай должны быть предусмотрены средства для ограничения развития аварий и предотвращения преждевременного отказа оборудования. Для надежной работы на СК устанавливаются все защиты, так же как и на генераторах одинаковой мощности.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/sinhronnyiy-kompensator/
1)Иванов-Смоленский, А.В. Электрические машины: учебник для вузов /А.В. Иванов-Смоленский. М.:МЭИ, 2006. 635 с.
Копылов, И.П. Электрические машины/ И.П. Копылов. — М.: Высшая школа, 2004. 870 с.
Релейная защита и автоматика трансформаторов
... и его контакты, замыкаясь или размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подали или отключения напряжения в цепях управления электроустановкой. К релейной защите ... персонала должна выполняться с действием на сигнал, а при отсутствии персонала — на разгрузку или на отключение трансформатора. На трансформаторах предусматриваются следующие устройства автоматики: автоматическое ...
Гольдберг О.Д. Электромеханика/ О.Д. Гольдберг, С.П. Хелемска. М.: Академия, 2007..311 с.
Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов: Учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. — М.: Мастерство, 2002. -492 с.
Рекус Г. Г. Электрооборудование производств. — М.: Высшая школа, 2005. — 709 с.
Электротехнический справочник: В 4 т. Т. 3. Под общ.ред. проф. МЭИ В. Г. Герасимова. — М.: МЭИ, 2004.- 569 с.
