3. Компенсирующие устройства

Батареи статических конденсаторов (БК) могут работать лишь как источники реактивной мощности. Их выпускают на различные номинальные напряжения и мощности. БК на напряжение до 1000 В обычно включаются по схеме треугольника, так как при этом к конденсатору приложено линей-ное напряжение и в три раза увеличивается реактивная мощность по сравнению с соединением в звезду:

где U_л - линейное напряжение сети; С - емкость трех фаз батарей; - угло­вая частота.

Достоинства БК: 1) малые удельные потери активной мощности (0,0025-0,005 Вт/вар); 2) простота производства монтажных работ (малые га­бариты, масса, отсутствие фундаментов); 3) простота эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей); 4) возможность их установки в центре реактивных нагрузок или около электроприемников; 5) для установ­ки конденсаторов может быть использовано любое сухое помещение; 6) воз­можность постепенного увеличения мощности БК.

Недостатки БК: 1) зависимость генерируемой РМ от напряжения; 2) недостаточная прочность, особенно при КЗ и перенапряжениях; 3) малый срок службы; 4) пожароопасность; 5) наличие остаточного заряда; 6) пере­грев при повышении напряжения и наличии в сети высших гармоник, веду­щих к повреждению конденсаторов; 7) сложность регулирования РМ (РМ ре­гулируется ступенчато).

Для плавного регулирования реактивной мощности применяются непо­средственные преобразователи частоты (НПЧ). Такой компенсатор представ­ляет собой нерегулируемый генератор высокой частоты, включенный через НПЧ (рис. 16.5, а).

В зависимости от соотношения напряжений сети и_а, и_b, и_с и напряжений на выходе НПЧ и_аl, и_bl, и_сl компенсатор может генерировать или потреблять реактивную мощность. При этом от генератора высокой частоты реактивная мощность в любом случае потребляется. Учитывая это, в качестве генератора можно использовать статическое устройство, содержащее LC-контуры (рис. 16.5, б). Так как конденсаторы в рассматриваемом компенсаторе рабо­тают на высокой частоте, он имеет некоторое преимущество по габаритным размерам и стоимости по сравнению с другими типами компенсаторов.

В качестве источников реактивной мощности для прямой компенсации также используются компенсаторы с искусственной коммутацией тиристо­ров. Такой компенсатор представляет собой параллельное соединение двух трехфазных преобразователей. Изменение знака угла управления тиристоров достигнуто искусственной коммутацией тока в вентильных контурах напряжениями коммутирующих конденсаторов, а не напряжением сети.

Косвенная компенсация реактивной мощности заключается в том, что параллельно нагрузке включается стабилизатор реактивной мощности, обеспечивающий неизменную величину суммарной реактивной мощности

Q_Σ = Q_н(t) + Q_ст(t) = const, (16.27)

где Q_н(t) – реактивная мощность нагрузки; Q_ст(t) – реактивная мощность стабилизатора.

Рис. 16.5. Установка прямой компенсации реактивной мощности с непосредственным пре­образователем частоты (а), с непосредственным преобразователем частоты и LC-контурами (б)

Суммарная реактивная мощность Q_Σ компенсируется с помощью БК. В качестве стабилизаторов в настоящее время используются тиристорные компенсаторы реактивной мощности.

Наиболее широкое распространение получили компенсаторы с фазоуправляемыми тиристорными ключами. На рис. 16.6, а представлена схема однофазного тиристорного фазоуправляемого ключа. Угол управления а из­менятся в пределах от 0 до π/2.

Если допустить, что активное сопротивление реактора равно нулю, то для интервала проводимости тиристоров можно записать

отсюда ток через индуктивность

где

Рис. 16.6. Схема фазоуправляемого тиристорного регулятора (а), кривые тока i(t), напряжения u(t) при угле управления α ≠ 0 (б)

Ток компенсатора при угле управления α ≠ 0 становится несинусои­дальным. Кривые тока i(t), напряжения u(t) компенсатора при угле управле­ния α ≠ 0 приведены на рис. 16.6, б.