Ответы (Электроснабжение железных дорог)

18.Параллельная работа ТП АС

В общем случае U на шинах смежных ТП не бы­вают одинаковыми и, следовательно, в ТС, как правило, дол­жны возникать I_у.

На линиях ~I уравнительные токи определяются разно­стью U на ТП по модулю и фазе и полным сопротив­лением ТС и имеют место при отсутствии нагрузки на МПЗ. Неодинаковость U на шинах ТП определяется различием U на их вводах за счет потерь U в ЛЭП⁵, а также различными потерями U в тр-рах ТП. В некоторых случаях Iу при отсутствии нагрузки на МПЗ могут привести к большим потерям энер­гии и перераспр-нию нагрузки м/у ТП

Рассмотрим метод определения Iу в ТС переменного тока, если на ТП установлены 3ф транс­ф-ры, соединенные по схеме Y/Δ, при отсутствии нагрузки на рассматриваемой МПЗ⁶ и одинаковых коэффициентах трансформации у трансформаторов смежных ТП. Будем считать, что каждую фазу трансформатора при несимметрич­ной нагрузке можно рассматривать независимо от другой, т. е. как одно­фазный трансформатор.

– токи в высоковольтной ЛЭП до ТП1 и после ТП2

– токи ответвляющиеся из ЛЭП в 1обмотку тр-ра ТП1 и возвращающиеся в ЛЭП из 1 обмотки тра-ра ТП2. Zл – сопротивление одной фазы ЛЭП между ТП. Zтс – сопр-е всех ТС⁷ всех путей соед-х параллельно.

Ток в тяговой сети I_у распределяется между фазами тяговой обмотки трансформатора а и с вместе с b в отношении

Если в тяговой сети будет протекать ток I_у, то в фазе а (на вторичной стороне), в фазе А (на первичной стороне) ЛЭП между ТП ток Для фазы А ЛЭП и трансформаторов тп1 и тп2 и ТС можно привести схемы замещения, где все сопр-я и токи приведены к U ЛЭП. - сопротивление трансформатора подстанций 1 и 2 на фазу, приведенное к напряжению первичной обмотки;

Z'тс = к² Z_TC - сопротивление ТС, приведенное к U 1 обмотки. Так как не весь ток ТС протекает по фазе а, а нас интересу­ет только контур фазы А, то на рис. условно показано ответвление 1/3 тока I_у в другие фазы. Падение напряжения в замкнутом контуре схемы замещения равно нулю.

Полная сх.замещения для определения Iу

Упрощенная схема замещения

Из (*) получаем:

Итак, уравнительный ток зависит от параметров первичной и вторич­ной цепей и от тока , распределяющегося по параллельным цепям в зависимости от их сопротивления. Из уравнения (*) видно, что

Поэтому распределение тока между двумя параллельными ветвя­ми происходит исходя из сопротивлений Z_л и Z_y, (см. упр.схему), где

Оценка уравнительного тока на ряде электрифицированных железных дорог показала, что величина его может достигать 100-120 А. Поэтому в ряде случаев опыт эксплуатации доказал эффективность перехода к од­ностороннему питанию контактной сети с выполнением раздела питания где-то в середине межподстанционной зоны.

19.Работа ТП в режиме реализации избытка энергии рекуперации

Рекуперативное тор­можение основано на использовании принципа обратимости электри­ческих машин постоянного тока. На уклоне ТД могут работать в генераторном режиме, при котором кинетическая энергия поезда превращается в электрическую, передаваемую потребителям (в первую очередь локомотивам, работающим в тяговом режиме).

Условия рекуперации эл.энергии на участках пост-­го тока зависят от режима U на шинах –I ТП. Он определяется внешней характеристикой ТП. Обычно на подстанциях участков с рекуперативным торможением устанавливают два вы­прямительно-инверторных агрегата, которые в н.у. служат в качестве выпрямителей, а в режиме рекуперации переключаются на работу в инверторном режиме. Рассмотрим внешнюю характеристику подстанции в выпрями­тельном и инверторном режимах. В выпрямительном режиме все агрегаты, включая выпрямительно-инверторный агрегат, имеют сопротивление (с учетом внешней питающей сети) R_в меньшее, чем сопротивление одного выпрями­тельно-инверторного агрегата R_и в режиме инвертирования. Поэто­му наклон характеристики 1 (в режиме выпрямления) меньший, чем наклон характеристики 2 в режиме инвертирования. Наклон­ный характер характеристики 1 с ростом тягового I_т очевиден, так как источником энергии является подстанция, нагрузкой - электровозы. Подъем характеристики 2 с увеличением инвертируе­мого тока I_р становится понятным, если учесть, что источником энер­гии становится РЭ⁸, а потребителем - ТП с сопротивлением Rи. Следовательно, РЭ должен генерировать такую Е_др, чтобы она уравновешивала напряжение холостого хода U’₀ и потерю напря­жения в Rи под действием тока I_р. Работа в инв-м режиме начинается с момента, когда под действием РЭ в ТС и на шинах ТП устанавлива­ется напряжение х.х. Uо. Если нет тяговых нагрузок, то РЭ, вызывая работу подстанции в инверторном режиме, должен еще повысить напряжение до U’₀. Напряжение U₀' является устав­кой для переключения выпрямительно-инверторного агрегата в ин­верторный режим. Уставка U₀' делается большей, чем Uо, во избе­жание случайного переключения инвертора. Дальнейшее повышение э. д. с. РЭ ведет к увеличению рекуперируемого РЭ тока, проходя­щего через инвертор.Рассмотрим схему взаимодействия РЭ с подстанцией (а) и схему замещения (б), здесь R- полное сопротивление цепи от РЭ до шин ТП, включая внутреннее сопротивление РЭ. Ток инвертора является линейной функцией э. д. с. РЭ и напряжения U₀': это выражение приводим к следующему виду:

(*) Левая часть уравнения (*) представляет собой прямую 2 на рис.1. Если теперь построить кривую 2 (рис.3) и в этом же квадранте построить правую часть уравнения (*) для э. д. с. РЭ, равной Е_ДР1, то пересечение прямых 2 и y1=E_др1-I_рR в точке а однозначно графически определяет то значение тока I_Р1 которое удовлетворяет уравнению (*). Ток I_р1 при данном значении E_ДР1 будет протекать через инвертор. Если необходимо повысить ток ин­вертора, то следует с помощью тока возбуждения увеличить э. д. с. РЭ до E_др2 (см. риc 3). При этом правая часть уравнения (*) будет характеризоваться уравнением прямой y2=E_др2-I_рR парал­лельной прямой у1, а новым совместным решением левой и правой части уравнения (*) будет абсцисса точки а' т. е. новый ток ин­вертора I_р2. При E_дрmax инвертор реализует наибольший ток I_рм.

20. Способы компенсации ΔU во внешней энергосистеме. Способы регулирования U

Самым эффективным способом усиления системы электроснабже­ния на участках постоянного тока при расчетном U в КС 3 кВ является строительство дополнительной ТП на МПЗ. Применяется в том случае, когда другие способы усиления системы (увеличение сечения контакт­ной подвески, ППС контактной сети, до­полнительные выпрямительные агрегаты на существующих ТП, ВДУ на ТП и в КС, тяговые трансформаторы с плавным бесконтакт­ным регулированием U) не позволяют улучшить показатели работы системы электроснабжения в необходимой мере. Однако такой способ усиления системы, улучшающий все показатели ее работы, яв­ляется достаточно дорогим. Основные способы регулирования напряжения в систе­ме электроснабжения постоянного(переменного) тока. 1. Ступенчатое контактное регулирование U трансформа­торов.

Изменение коэффициента трансформации 3ф трансф-в осуществляется изменением числа витков первичной обмотки, соединенной в звезду. Регулирование U на первичной стороне необходимо для того, чтобы подводимое к первичной обмотке U не превосходило допустимых для каждого ответвления значений. В зависимости от способа переключе­ния регулировочных ответвлений различают трансформаторы следую­щих типов:

- не имеющие устройств для переключения ответвлений под нагруз­кой. ПБВ (с пере­ключением без возбуждения);

- снабженные встроенными устройствами для регулирования на­пряжения под нагрузкой (РПН). /может быть автоматизировано АРН/

2. Плавное бескон­тактное регулирование U с помощью управляемых реакторов. На эл.фицированных участках жд РФ применяется бескон­тактное регулирование выпрямленного U, основанное на плавном из­менении коэффициента трансформации преобразовательного трансформатора (рис.) В регулирующую часть первичной обмотки трансформато­ра W1 включаются 2 управляемых реак­тора УР1 и УР2. УР имеет 2 об­мотки, рабочую, включенную в цепь тока первичной обмотки трансформатора, и обмотку управления, питаемую от источника DC. Изменяя I управления реактора, изменяется ин­дуктивное сопротивление рабочей обмотки. В процессе автоматического регулирования производят подмагничивание одного и размагничивание другого P за счет их I управ­ления. Если УР1 размагничен, то Zур1= max. Если в это вре­мя УР2 намагничен, т. е. Iупр₂ = mах и Zyp₂ = min, то в формировании тока первичной обмотки участвуют все витки первичной обмотки (W_1β+ W_l). Главное достоинство тако­го вида регулирования: воз­можность реализации любой внешней характеристики при плавном и безынерционном регулировании, отсутствие ме­ханических переключателей в системе регулирования, что повышает надежность рабо­ты данного устройства. Одна­ко при этом снижается КПД за счет потерь в реакторах, уменьшается cosφ за счет введения дополнительного реактивного сопротивления реакторов, увеличивается состав гармонических составляющих во вторичном (анодном) U. 3. Вольтодобавочные устройства (ВДУ).

Регулируемые вольтодобавочные устройства -для повышения и регулирования U как на шинах ТП, так и в отдельных точках ТС. За счет установки на подстанции ВДУ со стабили­зацией выходного U предусматривается улучшение режи­ма U на токоприемниках ЭВ, находящихся в зоне работы ВДУ. Для питания ВДУ используются ВЛПЭ⁹ 10,5 кВ. На МПЗ могут быть установлены 1 или 2 ВДУ. Питание ВДУ осуществляется от ближайшей ТП. Радикальным способом усиления и модернизации системы ЭС DC является увеличение U в КС до 12-24 кВ.

21.Ступенчатое регулирование U

Ступенчатое контактное регулирование напряжения трансформа­торов.

Изменение коэффициента трансформации трехфазных трансформаторов осуществляется изменением числа витков первичной обмотки, соединенной в звезду. Для регулирования трансформаторы снабжаются специальными ре­гулировочными ответвлениями. В зависимости от способа переключе­ния регулировочных ответвлений различают трансформаторы:

- не имеющие устройств для переключения ответвлений под нагруз­кой ПБВ (с пере­ключением без возбуждения);

- снабженные встроенными устройствами для регулирования на­пряжения под нагрузкой (РПН).

Для изменения коэффициента трансформации с ПБВ трансформато­ры необходимо отключать от сети. Такие переключения делаются редко, при сезонном изменении нагрузки (1-2 раза в год).

Трансформаторы с РПН позволяют изменять коэффициент транс­формации несколько раз в сутки. Обмотка высшего напряжения (ВН) состоит из двух частей: основ­ной нерегулируемой и регулируемой. Последняя выполнена с рядом от­ветвлений к неподвижным контактам 1—5. При U_ном на обмотке ВН ис­пользуется средний вывод 3-основной вывод обмотки Переход на ответвления 1 и 2 увеличивает число витков первичной обмотки, а следовательно, коэффициент трансформации и уменьшает U на обмотке низшего напряжения (НН). Использование ответвлений 4 и 5 уменьшает число витков первичной обмотки, а следовательно, коэффици­ент трансформации и увеличивает U на 2-ой обмотке.

Переключающее устройство для регулируемой части обмотки состоит из подвижных контактов П₁ и П₂ кон­такторов K₁ и К₂ и реактора Р. Середина реактора соединена с нерегулируемой частью обмотки. В нормальном режи­ме работы I обмотки ВН распреде­ляется поровну между полуобмотками реактора. Поэтому магнитный поток реактора мал и падение напряжения в нем незначительно. Значительная L реактора ограничивает Iуравн-й при переключении между секциями.

Регулирование напряжения изменением коэффициента трансфор­мации может быть автоматизировано (АРН).

Внешняя характеристика трансформатора при автоматическом регулиро­вании напряжения представлена на рис.

Внешние характеристики трансформатора

1-5 – естественные, 6 – автоматическая, Ррег – ступень регулирования

Современные трансформаторы с РПН имеют 18 дополнитель­ных ответвлений. Диапазон регулирования ±16%.

В устройствах электроснабжения железных дорог трансформаторы с ПБВ используются на подстанциях постоянного тока для питания вы­прямительных агрегатов.

22.Принцип плавного регулирования U

Плавное бескон­тактное регулирование U с помощью управляемых реакторов.

На эл.фицированных участках жд РФ применяется бескон­тактное регулирование выпрямленного U, основанное на плавном из­менении k трансформации преобразовательного трансформатора. Регулирование U всегда осу­ществляется с высокой стороны трансфор­матора, что приводит к меньшим затратам активных материалов. В регулирующую часть 1й обмотки трансформато­ра W_1 включаются 2 управляемых реак­тора УР1 и УР2. УР имеет две об­мотки, рабочую, включенную в цепь тока первичной обмотки трансформатора, и обмотку управления, питаемую от источника DC. Изменяя I управления реактора, ин­дуктивное сопротивление рабочей обмотки изменяется по закону, пред­ставленному на рис.

В процессе автоматического регулирования производят подмагничивание одного и размагничивание другого реактора за счет их токов управ­ления. Если УР1 размагничен, т. е. I_упр1 = 0, то Z_ур= max. Если в это вре­мя УР2 намагничен, т. е. I_упр2 =mах и Z_yp2= min, то в формировании тока первичной обмотки участвуют все витки первичной обмотки (W_1β + W_l). И тогда имеет место максималь­ный k трансформа­ции k_тmax и минимальное значение U на вторичной обмотке U₂

При полном размагничивании УР2 и одновременном намагни­чивании УР1, т.е. Z_yp2=max, a Z_yp1=min, U питающей сети прикладывается к наименьшему числу витков первичной обмотки , поэтому и U₂ = mах.

Главное достоинство тако­го вида регулирования: воз­можность реализации любой внешней характеристики при плавном и безынерционном регулировании, отсутствие ме­ханических переключателей в системе регулирования, что повышает надежность рабо­ты данного устройства. Одна­ко при этом снижается КПД за счет потерь в реакторах, уменьшается cosφ за счет введения дополнительного реактивного сопротивления реакторов, увеличивается состав гармонических составляющих во вторичном (анодном) напряжении.

23.Факторы, определяющие необходимость усиления устройств ЭС

На эл.фицированных участках проблема усиления систем ЭС возникает, когда из-за возрастающей тя­говой нагрузки на зонах питания показатели работы системы не соответствуют установленным нормативам. К таким показателям, как правило, относят:

~средний уровень U на токоприемнике ЭПС¹⁰ за время хода 3 мин (по наиболее тяжелому, с точ­ки зрения уровня U на токоприемнике, отрезку пути МПЗ), который должен быть не менее 21 кВ на участках ~I и 2,7 кВ на участках -I

~max эффективные I фидеров ТП за интервалы времени 20, 3 и 1 мин, которые не должны превы­шать допустимых по нагреву токов для существующего на участ­ке типа контактной подвески;

~max рабочие I фидеров ТП и ПС¹¹ и минимальные U в ТС, ко­торые не должны нарушать условие, по которому были выбраны действующие уставки защит от токов КЗ, ис­пользуемые на фидерах;

~перегрузки выпрямительных агрегатов на ТП постоянного тока.

Увеличение тяговой нагрузки на зонах питания может иметь место из-за увеличения суточных размеров движения в связи с возрастанием грузопотока, внедрением более мощного ЭПС, по­явлением на участках тяжеловесных поездов.

Появление тяжеловесных поездов на двухпутных участках, движе­ние которых, как правило, имеет место по одному из путей, значительно увеличивает нагрузку, приходящуюся на все элементы системы. Очень важно знать, сумеет ли система ЭС участка при ее суще­ствующих параметрах выдержать возрастающие перегрузки. Это можно сделать, применяя метод расчета системы электроснабжения с исполь­зованием имитационной модели ее работы, так как он позволяет учесть действительные условия эксплуатации, в том числе и с точки зрения ор­ганизации движения поездов.

24.Способы усиления устройств ЭС

Самым эффективным способом усиления системы ЭС на участках -I при расчетном U в КС 3 кВ является строительство дополнительной ТП на МПЗ. Применяется в том случае, когда другие способы усиления системы (увеличение сечения контакт­ной подвески, пункты параллельного соединения контактной сети, до­полнительные выпрямительные агрегаты на существующих ТП, ВДУ на ТП и в КС, тяговые трансформаторы с плавным бесконтакт­ным регулированием U) не позволяют улучшить показатели работы системы ЭС в необходимой мере. Однако такой способ усиления системы, улучшающий все показатели ее работы, яв­ляется достаточно дорогим.

С экономической точки зрения предпочтительнее установка на МПЗ одноагрегатного тягового блока. Его питание осущест­вляется от распредустройства РУ-10 кВ (ОРУ-35 кВ) ближайшей ТП.

Еще один вариант усиления системы ЭС –I - использование пункта повышенного U ППН-6,6 кВ. На ближайшей ТП дополнительно устанавливается специальный преобразовательный агрегат с выходным U по­стоянного тока 6,6 кВ. Преобразовательный агрегат со стороны переменного I подключается к РУ-10 или ОРУ-35 кВ, а со стороны постоянного I - к РУ-6,6 кВ через разъединители и быстродействую­щий автомат на 6,6 кВ с установкой индивидуального фильтр-устройства и реактора в тяговых шинах агрегата. В ППН-6,6 кВ напряжение 6,6 кВ преобразуется в напряжение 3,3 кВ постоянного тока и подается через РУ-3,3 кВ в тяговую сеть.

Если в эксплуатации требуется улучшить отдельные показатели рабо­ты системы, то применяют менее затратные способы усиления. Следует отметить, что такие методы усиления, как увеличение сечения контакт­ной подвески, применение ППС КС, установка дополнительных выпрямительных агрегатов, которые применялись ранее, на начальных этапах решения проблемы усиления системы, себя практически исчерпали. Чаще для улучшения отдельных показателей работы системы применяют регулирование напряжения на ТП или непосредственно в тяговой сети.

Традиционные способы усиления системы ЭС, та­кие как строительство дополнительных ТП, проклад­ка дополнительного усиливающего провода, переход с раздельной схе­мы питания КС на узловую, а с узловой на параллельную для улучшения режима U и уменьшения потерь эл.энергии в ТС, применимы и для системы ЭС переменного тока. Один из способов - регулирование U за счет частичной компенсации индуктивного сопротивления, питающей цепи установками ПДЕК.

Дальнейшее повышение пропускной и провозной способности эл.фицированных жд может быть достигнуто при напря­жении 50 кВ в КС и на ЭПС (по ана­логии с тем, что имеет место в ЮАР, Канаде, США), а при реализации системы электроснабжения 2x50 кВ вообще снимаются какие-либо огра­ничения пропускной способности по устройствам ЭС, открывается возможность существенно увеличить (до 150-200 км) МПЗ.

25. Основные понятия, связанные с компенсацией Q в системе ЭС

Основным средством компенсации на промышленных предприятиях являются батареи силовых конденсаторов (КБ), подключаемые параллельно к электросети, т. е. поперечная компенсация. КБ устанавливаются вблизи от места потребления Q, при необходимости снабжаются автоматическим регулированием для изменения присоединенной мощности при разных режимах нагрузок.

Распределение мощности КУ¹² в сетях производится в основном из условия наибольшего снижения потерь P от реактивных нагрузок. Установка конденсаторов относительно большей мощности производится в местах наибольших реактивных нагрузок и сопротивлений питающих линий.

Схемы. В зависимости от того, как элементы емкостной компенсации включаются по отношению к нагрузке (параллельно или последовательно), различают поперечную (параллельную) емкостную компенсацию (ПЕК) и продольную (последовательную) емкостную компенсацию (ПДЕК).

Наиболее распространены схемы присоединения КБ через отдельные выключатели при напряжении 6—10 кВ или через рубильники и предохранители или автоматы при напряжении 380 В.

Защита. Для конденсаторных батарей 6-10 кВ применяется общая для всей установки максимальная токовая защита от КЗ и от перегрузок без выдержки t. Уставка защиты принимается примерно вдвое большей Iном батареи для отстройки от I включения и I разряда батареи.

Так как конденсаторы 6-10 кВ не имеют встроенной индивидуальной защиты, то у каждого конденсатора, устанавливаются быстродействующие токоограничивающие предохранители необходимой разрывной мощности, рассчитанные на броски тока при включении конденсатора, на максимальный разрядный ток, протекающий от неповрежденных конденсаторов к поврежденному, и на обычные колебания нагрузки при работе конденсаторной установки.

Разряд. Для быстрого разряда конденсаторов после их отключения применяются индуктивные или активные разрядные сопротивления, подключаемые параллельно конденсаторной батарее.

26. Способы компенсации Q. Расчёт мощности КУ.

Для уменьшения затрат на установку спец-х КУ проводятся следующие мероприятия: упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования и к повышению cos φ; выбор эл.двигателей и тр-ров с оптимальной их загрузкой; преимущественное применение синхронных эл.двигателей, когда это возможно и целесообразно по условиям сети и производства; прим-е устройств, ограничивающих холостой ход эл.приемников (асинхронных электродвигателей, трансформаторов), в частности широкое внедрение ограничителей холостого хода для устранения холостой работы асинхронных двигателей; применение переключателей с треугольника на звезду у тех асинхронных двигателей U до 1000 В, которые систематически загружаются не более  чем на 40%. При реконструкции ЭС производится замена незагруженных трансформаторов и электродвигателей и замена асинхронных двигателей синхронными, если последнее технически возможно и экономически целесообразно.

Основным средством компенсации на пром.предприятиях являются батареи силовых конденсаторов (КБ), подключаемые параллельно к эл.сети, т. е. поперечная компенсация.  КБ устанавливаются вблизи от места потребления Q, при необходимости снабжаются автоматическим регулированием для изменения присоединенной мощности при разных режимах нагрузок. Распределение мощности КУ в сетях производится в основном из условия наибольшего снижения потерь Р от реактивных нагрузок. Установка конденсаторов относительно большей мощности производится в местах наибольших реактивных нагрузок и сопротивлений питающих линий.

Поперечная емкостная компенсация (ПЕК)

мощность установки ПЕК - реактивная мощность, фактически отдаваемая установкой в ТС. К параметрам установки ПЕК относят число последовательно соединенных конденсаторов в одной ветви установки М, число параллельных ветвей установки N и используемое значение индуктивности реактора, соответствующее одному из его ответвлений. Потребная мощность установки ПЕК Q_k при требуемом cos φ представляет собой разность между реактивными мощностями, потребляемыми из системы до ее применения и после. Она определяется по формуле Qk= Где А — активная составляющая расхода электроэнергии ТП на тягу поездов; φ₁ - сдвиг между U и I первой гармоники на плече питания ТП до компенсации (среднее значение cos φ₁ = 0,8); φ₂ — то же самое при применении установки ПЕК (cos φ₂ = 0,88–0,98) Потребляемая реактивная мощность характеризуется для синусоидальной нагрузки коэффициентом мощности .

Коэффициент реактивной мощности Коэффициент мощности изменяется в пределах 0  cos  1, а коэффициент реактивной мощности – 0  tg  . Норма названных показателей устанавливается таковой: для cos – 0,920,95 и 0,300,32 – для tg.

Установка продольной емкостной компенсации (ПДЕК) состоит из конденсаторов, соединенных последовательно и //. Через установку в зависимости от места ее включения протекает ток плеча питания или отсасывающей линии ТП. Поэтому в установке ПДЕК, в отличие от установок ПЕК, число параллельно соединенных ветвей конденсаторов N больше числа последовательно соединенных конденсаторов в одной ветви M.

От числа параллельно соединенных ветвей конденсаторов зависит допустимая нагрузка установки по I, а от числа последовательно соединенных конденсаторов в одной ветви — степень компенсации потерь U. Число конденсаторов в одной ветви установки, соединенных последовательно равно M=N, N – число параллельно соединённых ветвей конденсаторов; X_c – емкостное сопротивление ветви установки; x_c – емкостное сопротивление одного конденсатора.

27. Параллельная компенсация в сетях, не содержащих преобраз-х установок.

Для повышения cosφ на шинах ТП ~I за счет частичной разгрузки системы от потока Q применяют статические нерегулируемые и регулируемые установки Q на базе электрических конденсаторов.

Основным средством компенсации на промышленных предприятиях являются батареи силовых конденсаторов (КБ), подключаемые параллельно к электросети, т. е. поперечная компенсация. К их преимуществам относятся: простота, относительно невысокая стоимость, недефицитность материалов, малые удельные собственные потери P, а к недостаткам - отсутствие плавного регулирования отдаваемой в сеть Q, пожароопасность, наличие остаточного заряда. Конденсаторные батареи устанавливаются вблизи от места потребления Q, при необходимости снабжаются автоматическим регулированием для изменения присоединенной мощности при разных режимах нагрузок.

После включения ПЕК реактивная составляющая тока в системе I’₂ становится меньше по сравнению с этой составляющей до компенсации I_2р, а активная составляющая тока I_2а остается прежней. За счет ПЕК cosφ в системе увеличивается, а ΔU уменьшается, что означает увеличение U в точке включения ПЕК.

Установки ПЕК размещаются на стороне 27,5 кВ в двух точках: на ТП и на ПС. При включении 1ф установки ПЕК на ТП она устанавливается на одном из ее плеч питания, параллельно тяговой нагрузке (электровозам). Это осуществляется на плече питания, на которое подается U «отстающей» фазы

Размещение установки ПЕК на плече питания ТП именно с «отстающей» фазой обусловлено рядом причин. При включении ее на плече питания ТП с «отстающей» фазой она, помимо повышения cosφ, обеспечивает определенное повышение U на этом плече, где U меньше, чем на плече с «опережающей» фазой и уменьшение несимметрии I, создаваемой ТП в системе. Однофазная установка ПЕК уменьшает ΔU не только на том плече, где она установлена, но и на соседнем. Но уменьшение ΔU на этом плече в четыре раза меньше, чем на плече с установкой. Установка ПЕК может быть включена и на ПС. Это позволяет уменьшить ΔU и в ТС, повысить U на ПС. При включении установки ПЕК на ТП она повышает U на плече, на котором установлена, на 2-5 % в зависимости от мощности установки. При расположении установки на ПС U на его шинах увеличивается на 6-12%.

28. Параллельная компенсация в сетях, содержащих преобразовательные установки.

Электровозы переменного тока потребляют из системы значительную Q, поэтому cos φ на шинах ТП имеет пониженное значение 0,75-0,85. В среднем его значение принимают равным 0,8. Низкое значение cos φ приводит к ряду отрицательных последствий. Q, необходимая для работы электровозов, поступая из системы, загружает линии и трансформаторы. В результате увеличиваются потери P.

Широкое использование вентильных преобразователей в промышленности приводит к необходимости решать вопросы уменьшения их воздействия на питающую сеть, и в первую очередь вопросы компенсации реактивной мощности.

На стороне катодов вентилей включается уравнительный реактор, к которому присоединяются конденсаторы. При периодическом заряде и разряде конденсаторов они создают дополнительные U, которые заставляют I переходить на очередную фазу раньше, чем это было бы при отсутствии в схеме конденсаторов, в результате чего преобразователь генерирует компенсирующую мощность Qn., следовательно, конденсаторы выполняют в основном только функцию коммутирующего звена; общий компенсирующий эффект Кэ от их применения значительно превышает их номинальную мощность

На подстанциях с несколькими преобразователями обычно применяется не более одного-двух компенсационных преобразователей, что обычно достаточно для улучшения общего коэффициента мощности всей установки. Разрабатывается схема компенсации с тиристорными преобразователями.

Непосредственное применение батарей конденсаторов в целях компенсации реактивной мощности в сетях с вентильными нагрузками проблематично. В каждом конкретном случае необходим расчет токовой перегрузки батарей резонансной группой гармоник. В некоторых случаях такие расчеты необходимо производить до гармоник достаточно высокого порядка, особенно при малых емкостях конденсаторных батарей

ПЕК на ТП постоянного тока включается на шинах 10 кВ.

29.Последовательная компенсация. Расчёт мощности КУ.

Установка продольной емкостной компенсации состоит из конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. Через установку в зависимости от места ее включения протекает ток плеча питания или отсасывающей линии тяговой подстанции. Поэтому в установке ПДЕК, в отличие от установок ПЕК, число параллельно соединенных ветвей конденсаторов N больше числа последовательно соединенных конденсаторов в одной ветви M.

Число параллельных ветвей конденсаторов установки должно быть таким, чтобы выдержать наибольшую возможную в эксплуатации нагрузку, характеризующуюся коэффициентом интенсивности kи, равным

, где I_max — макс-е значение тока, протекающего по установке; Iсим -среднесуточная нагрузка интенсивного месяца работы подстанции (плеча питания или отсасывающей линии в зависимости от места включения установки).

Число N должно быть таким, чтобы ток I_max не превышал допустимый ток конденсаторов, т. е. должно быть выполнено условие

, Где Iн – номинальный ток конденсатора; k_п - коэффициент доп. перегрузки конденсаторов, определяемый его типом.

Тогда N, где kз - коэффициент запаса, определяющий, на сколько нужно увеличить число //-х ветвей конденсаторов по сравнению с необходимым для пропуска среднего I, чтобы при возможных изменениях нагрузки конденсаторы не были перегружены сверх допустимого. Значение коэффициента kз определяется в зависимости от среднесуточной нагрузки ТП и для большинства из них колеблется в пределах 1,1–1,3.

Установки ПДЕК применяются для обеспечения на токоприемнике электровозов требуемого уровня U. Ток плеча питания, на котором предполагается разместить установку ПДЕК, и ток отсасывающей линии подстанции, если установка включается в нее, должны определяться для режима использования пропускной способности участка. Значение коэффициента kз для этого случая не превышает 1,05–1,1. От числа // соединенных ветвей конденсаторов зависит доп. нагрузка установки по току, а от числа последовательно соединенных конденсаторов в одной ветви — степень компенсации потерь U. Число конденсаторов в одной ветви установки, соединенных последовательно равно M=N N – число параллельно соединённых ветвей конденсаторов; Xc – емкостное сопротивление ветви установки; xc – емкостное сопротивление одного конденсатора.

При известных М и N мощность установки продольной емкостной компенсации Qуст ⁼QсМN, где Qс — мощность одного конденсатора.

В устройствах ПДЕК применяются специальные конденсаторы с повышенной перегрузочной способностью типа КСП.