Файл: Шубенко, В. А. Применение компенсирующих устройств для регулирования напряжения в электрических сетях учебное пособие.pdf

вблизи шин преобразовательных подстанций, находятся под несинусоидальиым, содержащим высшие гармоники, напря­ жением. Чем выше частота гармоники напряжения, тем мень­ шее сопротивление

При несинусоидальном напряжении ток БК возрастает и не должен превышать ток, допустимый по условиям нагрева­ ния:

1к — 1доп ^ 1>3 1Нк •

Между ем.костью БК и индуктивностью сети на частоте одной из гармоник возможно возникновение резонанса, кото­ рый сопровождается увеличением тока и повышением напря­ жения. Наибольшие перегрузки БК возникают при резонансе на низких частотах.

В случае работы БК при несинусоидальном напряжении возможность возникновения резонанса требует проверки; не­ обходимо определение величин напряжения и тока при ре­ зонансе.

Для исключения резонансных явлений последовательно с БК включаются реакторы. На основной гармонике сопротив­ ление реактора мало и результирующее сопротивление оста­ ется емкостным, однако снижается реактивная мощность БК, возрастают потери активной мощности. При мощных Б'К воз­ можно последовательное включение реакторов с частью кон­ денсаторов батареи.

Для исключения высших гармоник тока по элементам се­ ти применяются резонансные фильтры-пробки и фильтрышунты для отдельных гармоник.

«Л а в и н а н а п р я же н и я » . В нагрузке подстанций, при­ соединенных к электрической системе и питающих промыш­ ленные предприятия, во многих случаях преобладающими по

30

мощности электроприемниками являются асинхронные дви­ гатели с пониженными значениями cos tp. При значительной установленной мощности нерегулируемых BiK, используемых для компенсации реактивной мощности, возможно снижение устойчивости работы узлов потребления и возникновение яв­ ления непрерывного понижения напряжения в части электри­ ческой системы, называемое «лавиной напряжения».

Первоначальное значительное понижение напряжения мо­ жет произойти по различным причинам, например при отклю­ чении в данной части системы мощного генератора на элек­ тростанции или GK на подстанции, в случае отключения од­ ной из линий и т. д. При этом по статическим характеристи­ кам снижается мощность узлов потребления. Мощность не­ регулируемой БК

Qi;= coCU2

уменьшается пропорционально квадрату понижения напряже­ ния. Если снижение, мощности БК превышает уменьшение ре­ активной мощности потребителей, создаются условия для дальнейшего увеличения потери напряжения в сети и пониже­ ния напряжения в пунктах подключения БК и потребителей. Возможно возникновение процесса непрерывного уменьшения напряжения, в результате которого отключаются отдельные линии системы, нарушается устойчивость параллельной рабо­ ты станций, теряется электроснабжение потребителей, проис­ ходит авария системного характера.

Возможность возникновения «лавины напряжения» снижа­ ется или устраняется при включении в пунктах сети БК с ав­ томатическим регулированием, недогруженных по реактив­ ной мощности СД с АРВ, а также СК с быстродействующей системой возбуждения.

Следует отметить, что БК с автоматическим регулирова­ нием не способствуют повышению напряжения и устойчивости системы при к. з., так как схема форсировки мощности БК действует с запаздыванием. В связи с этим, а также вследст­ вие некоторой инерции в увеличении реактивной мощности СК при к. з. исследуется возможность применения компенсирую­ щих устройств с повышенной скоростью возрастания реактив­ ной мощности. К числу таких устройств относятся:

1. Регулируемая БК, параллельно которой подключен ре­ актор со стальным магнитопроводом и подмагничиванием по­ стоянным током (рис. 8а); изменение тока подмагничивания позволяет безынерционно и в широких пределах автоматиче­ ски регулировать реактивную мощность.

3L

Рис. 8. Принципиальные схемы быстродействующих КУ

2 . Реактор, включенный параллельно регулируемой БК через автоматически управляемые тиристоры (рис. 8 6 ). ' При изменении угла регулирования вентилей изменяются мощность Ql и суммарная мощность (QK—Ql). Закрыв вентили, можно увеличить мощность до величины QKв течение 0 ,0 2 сек.

Применение указанных схем предполагается не только для повышения устойчивости системы при к. з., но и для сни­ жения колебаний напряжения в сетях со значительной удар­ ной нагрузкой.

§ 6. СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

/По сравнению с асинхронными двигателями синхронные (СД) имеют технико-экономические преимущества и исполь­ зуются для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, мельниц, дробилок и других машин, работающих с постоян­ ным числом оборотов. Синхронные двигатели типа СД имеют

Ряд= 0,32ч-10 Мвт. СД выбирают так, чтобы нагрузка на ва­ лу составляла (0,5-н1) Рвд. Выпуск СД промышленностью пока не обеспечивает потребности и поэтому в нередких слу­

32

чаях целесообразного применения СД используются асин­ хронные двигатели.

СД могут иметь простую схему прямого пуска, если воз­ никающие колебания напряжения в сети, а также электроди­ намическое и тепловое воздействие пусковых токов на СД не превышают допустимых.

Ток возбуждения СД регулируется. Перевозбужденные СД, имеющие механическую нагрузку, потребляют активный ток и реактивный, опережающий на 90° напряжение сети, ко­ торому соответствует реактивная генерируемая мощность.

Техническая возможность и экономическая целесообраз­ ность использования СД для компенсации реактивной мощ­ ности и регулирования напряжения зависят от многих факто­ ров: располагаемой реактивной мощности, КПД и величины удельных потерь в СД (иВт/кВАр), возможного числа часов использования номинальной реактивной мощности СД, соот­ ношения стоимости СД с АРВ и автоматически регулируемых БК, параметров сети от пункта включения СД до других ис­ точников реактивной мощности.

При максимальных реактивных нагрузках реактивная мощность быстроходных СД с высоким значением к. и. д., как правило, должна использоваться полностью. Компенсация реактивной мощности с помощью тихоходных СД, которые имеют сниженный к. п. д., экономически нецелесообразна. Кратковременное использование их для компенсации реактив­

буждения СД от возбудителя, установленного на валу двига­ теля, регулируется шунтовым реостатом персоналом или ав­ томатическим регулятором возбуждения (АРВ), при этом изменяется реактивная мощность СД и напряжение в пунк­ тах сети. СД являются наиболее экономичным средством ме­ стного регулирования напряжения сети.

Электромашинные системы возбуждения СД заменяются быстродействующими статическими с использованием полу­ проводниковых диодов и тиристоров, которые позволяют осу­ ществлять оптимальное регулирование тока возбуждения. Безщеточные системы возбуждения выполняются с синхрон­ ными возбудителями и полупроводниковыми вращающимися диодами.

СД малой мощности не снабжаются устройством АРВ вследствие значительной относительной стоимости его. и по­

33

этому не участвуют в регулировании напряжения при изме­ нении нагрузки, однако могут генерировать неизменную ре­ активную мощность.

АРВ в зависимости от режима работы СД может дейст­ вовать по различным законам, обеспечивающим постоянство’ реактивной мощности, напряжения или cos ср. Для СД, кото­ рые работают с резко переменной нагрузкой, применяются специальные быстродействующие малоинерционные схемы АРВ. Для СД мощностью 0,4-=-1 МВт с плавноизменяющейся нагрузкой используется электромагнитно-полупроводниковый

к. з., перевозбужденные СД при неизменном токе возбужде­ ния увеличивают реактивный генерируемый ток, повышают напряжение и устойчивость узлов нагрузки поблизости от пунктов включения СД.

За счет действия АР/В еще в течение переходного процес­

узлов с нагрузкой, снабжаются СД мощностью более 0,2 мВт. Рекомендуется применение параметрической или релейной форсировки возбуждения СД.

Р а с п о л а г а е м а я р е а к т и в н а я м о щ н о с т ь СД. Номинальная реактивная мощность QIWпри номинальных на­ пряжении и„д и активной мощности Р„д определяется номи­

Кд — коэффициент загрузки (на валу); Фнд— номинальный фазовый угол опережающего то­

ка.

34

Статор СД при этом имеет нагрузку ниже номинальной полной:

i/ p7 T , q7 < s iw .

В любых длительных условиях работы токи статора и воз­ буждения не должны превышать номинальных в.еличин.

СД допускают кратковременную работу с током возбуж­ дения выше номинального, при этом реактивный ток превы­ шает номинальный реактивный ток.

Располагаемая реактивная мощность СД снижается при повышении напряжения на его зажимах. Например, для дви­ гателя типа СДН-1000 при напряжении 1,1 и„д располагае­ мая реактивная мощность снижается на 35ч-45% в зависи­ мости от активной нагрузки.

В табл. 5 для одного из типов СД дана величина распола­ гаемой реактивной мощности при различной активной нагруз­ ке. Увеличение реактивной мощности на 10% при опережа­ ющем токе требует снижения активной нагрузки на 63%. Полная нагрузка при этом снижается на 28%.

Т а б л и ц а 5

Располагаемая реактивная мощность СД

§ 7. СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ

Синхронный компенсатор (СК) — трехфазная машина с явноцолюсным ротором, на горизонтальном валу которого ус­ тановлен возбудитель. Обмотки статора СК включены в сеть. По условиям работы СК аналогичен синхронному двигателю,

не имеющему механической нагрузки.

С п о с о б ы пуска . Чаще всего применяется способ пря­ мого (асинхронного) пуска СК, имеющих пусковую обмотку,

35