Синхронные компенсаторы

Лекция  9:  «Синхронные компенсаторы».

Синхронным компенсатором СК называют синхронную машину, работающую в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Синхронный компенсатор в зависимости от тока возбуждения может выдавать реактивную мощность в сеть или потреблять её из сети. В конструктивном отношении СК похож на турбогенератор, однако выполняется на среднюю частоту вращения (750-1000 об/мин). Ротор СК изготавливается явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенератора. СК характеризуется номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.

Номинальное напряжение СК устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети.

Номинальная мощность СК определяется как длительно допустимая нагрузка при номинальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды. Номинальная мощность СК выражается в киловольт-амперах.

Номинальный ток статора определяется на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения.

Номинальный ток ротора – это наибольшее значение тока, при котором обеспечивается номинальная мощность синхронного компенсатора в режиме перевозбуждения при отклонении напряжения в сети в пределах ±5% номинального напряжения.

Потери активной мощности при номинальных условиях охлаждения для синхронных компенсаторах находятся в пределах 1.5-2.5%.

Охлаждение синхронных компенсаторов выполняется двух видов: для компенсаторов серии КС – косвенное воздушное с замкнутой системой вентиляции, для компенсаторов КСВ – косвенная водородная с охладителями газа, вмонтированными в корпус.

Современные электрические нагрузки характеризуются значительным потреблением реактивной мощности. Рост потребления реактивной мощности связан в первую очередь с широким применением электроустановок, в которых для преобразования энергии используются магнитные поля (асинхронные электродвигатели, трансформаторы и т.п.). значительную реактивную составляющую имеют индукционные печи, люминесцентное освещение и другие. В связи с этим электрические сети загружаются реактивной составляющей тока, что сопровождается понижением напряжения и большими потерями мощности при передаче и распределении электроэнергии.

Рекомендуемые материалы

Если в центре нагрузок включить синхронный компенсатор, он, генерируя реактивную мощность, необходимую потребителям, позволит разгрузить линии, соединяющие электростанции с нагрузкой, от реактивного тока, что улучшит условия работы сети в целом. При этом синхронный компенсатор должен работать с перевозбуждением в режиме выдачи реактивной мощности. Обычно синхронные компенсаторы устанавливаются на узловых подстанциях энергосистемы, а также на подстанциях электропередач, где с их помощью обеспечиваются лучшее распределения напряжения вдоль линии и повышения устойчивости параллельной работы. При этом в зависимости от режима работы электропередачи может потребоваться работа компенсатора как в режиме генерации, так и в режиме потребления реактивной мощности.

В режиме разгрузки линии электропередачи высокого напряжения, количество которых в современных энергосистемах значительно, большая нескомпенсированная зарядная мощность приводит к повышению напряжения у потребителей. В этот период синхронный компенсатор переводят в режим потребления реактивной мощности.

Реактивная мощность, генерируемая или потребляемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения. С изменением тока возбуждения изменяется ЭДС обмотки статора Е_К. Режим, когда ЭДС компенсатора по значению равна напряжению сети, называют режимом холостого хода компенсатора. При увеличении тока возбуждения ЭДС компенсатора превысит напряжение на его зажимах (режим перевозбуждения). Под действием разности напряжений DU’ = Е_К’ – U_К   в статоре машины возникает ток I_К. Поскольку сопротивление обмоток компенсатора является в основном индуктивным, ток будет отставать от DU’ на угол, близкий к 90°.

Рекомендация для Вас - Особенности Интернет-рекламы.

По отношению к вектору напряжения U_К указанный ток будет отстающим на 90°. Компенсатор при этом отдаёт реактивную мощность в сеть.

При недовозбуждении машины, когда Е_К < U_К ток I_К будет опережать вектор U_К; машина будет потреблять реактивную мощность из сети.

В режиме синхронного компенсатора могут работать синхронные гидро- и турбогенератор. Для перевода гидрогенератора в режим СК необходимо перекрыть доступ воды в камеру гидротурбины и сжатым воздухом с целью уменьшения активных потерь вытеснить воду из камеры. В дальнейшем изменением тока возбуждения гидрогенератора регулирует выдачу реактивной мощности в электрическую систему. При переводе турбогенератора в режим синхронного компенсатора обычно паровую турбину отсоединяют от генератора.

Для разгона синхронного компенсатора с нуля до номинальных оборотов используется прямой или реакторный асинхронный пуск. Для маломощных синхронных компенсаторов применяется прямой пуск. Пусковой ток мощных компенсаторов ограничивается реактором. При приближении оборотов к номинальным реактор шунтируется выключателем.

Когда частота вращения компенсатора при развороте приблизится к синхронной, подаётся возбуждение и компенсатор втягивается в синхронизм.