Kompensacja pojemnościowa

Kompensacja mocy biernej uzyskana przy dodatkowym obciążeniu pojemnościowym nazywana jest kompensacją pojemnościową. Ten rodzaj rekompensaty jest tradycyjny dla podstacji trakcyjnych prądu przemiennego w Federacji Rosyjskiej, gdzie w ten sposób można znacznie zwiększyć wydajność sprzętu i zmniejszyć straty.

Na przykład przepustowość kolejowego transportu elektrycznego jest znacznie zwiększona dzięki kompensacji pojemnościowej mocy biernej, czyli dzięki zastosowaniu bloków kondensatorów. A ponieważ napięcie sieciowe zmienia się w taki czy inny sposób, należy wyregulować banki kondensatorów. Kompensacja pojemnościowa może być podłużna, poprzeczna i wzdłużno-poprzeczna, co zostanie szczegółowo opisane w dalszej części tekstu.

Boczna kompensacja pojemnościowa — KU

Kompensacja strony pojemnościowej odnosi się do zmniejszenia składowej prądu biernego w wyniku podłączenia dodatkowego źródła mocy biernej bezpośrednio do obciążenia. Niestandardowe banki kondensatorów obejmują nie tylko kondensatory, ale także reaktorypołączone szeregowo lub równolegle z kondensatorami. Urządzenia krokowe umożliwiają wyłączanie i załączanie poszczególnych stopni kondensatora lub nawet zmianę schematu podłączenia urządzenia.

Regulowane agregaty skraplające z reaktorami

Jeżeli sterowany dławik jest połączony równolegle z baterią kondensatorów, to całkowita moc bierna takiej instalacji kondensatorów będzie równa różnicy mocy biernej dławika i pojemności. W szczególności, jeśli moc bierna baterii kondensatorów jest równa mocy biernej reaktora, wówczas cała elektrownia nie będzie generować żadnej mocy biernej.

Dopasowując parametry dławika, odpowiednio zmniejszając jego moc, zwiększa się moc bierną generowaną przez całą baterię kondensatorów. Stan reaktora jest regulowany poprzez regulację nasycenia stali obwodu magnetycznego, gdy jest ona poprzecznie lub wzdłużnie namagnesowana prądem stałym. Obecnie nie stosuje się już poprzecznego ugięcia reaktorów ze względu na nieekonomiczny charakter tego podejścia.

Dziś prawie wszędzie w sieciach, począwszy od 35 kV, dławiki są regulowane tyrystory… Wielkość prądu dławika od zera do wartości nominalnej jest ustalana w takich obwodach poprzez kąt zapłonu tyrystorów. Ta metoda sterowania reaktorami jest dość niezawodna, chociaż wymaga z obecnością wyższych harmonicznych, które muszą być eliminowane przez filtry z harmonicznymi nieparzystymi.

Aby zmniejszyć napięcie, z jakim działają tu tyrystory, stosuje się transformator dławikowy lub zespół kondensatorów i obwód z tyrystorami są połączone przez transformator obniżający napięcie (autotransformator).

Na rysunku przedstawiono schemat statycznego kompensatora tyrystorowego z grupą dławików, który jest sterowany tyrystorami i posiada filtrujące obwody kompensatora. Ogólnie rzecz biorąc, kompensator obejmuje:

• jednofazowy zespół tyrystorowo-dławikowy, który umożliwia płynną regulację mocy biernej;

• układ filtro-kompensujący, pełniący funkcję filtru wyższych harmonicznych i źródła mocy biernej;

• Filtr dolnoprzepustowy zmniejszający destrukcyjny wpływ zjawisk rezonansowych na kompensator tyrystorowy.

Dodatkowo w skład kompensatora statycznego wchodzi układ sterowania i zabezpieczeń składający się z bloków tyrystorowych do sterowania i zabezpieczenia przekaźników oraz tyrystorowego modułu chłodzącego.

Jednostki z regulacją skokową

Instalacja regulacji skokowej składa się z kilku sekcji, tak aby w razie potrzeby w celu regulacji prądu, napięcia lub mocy biernej można było rozłączyć lub załączyć jedną lub drugą sekcję. Instalacja zawiera baterię kondensatorów, dławik, obwód gaśniczy oraz wyłącznik główny.

Najważniejszą rzeczą w projektowaniu modułu kondensatora z regulacją skokową jest prawidłowe zorganizowanie ograniczenia przepięć i prądów w momentach łączenia i rozłączania sekcji. Czynnikiem obniżającym niezawodność takich instalacji są procesy przejściowe.

Wzdłużna kompensacja pojemnościowa — UPC

Aby zmniejszyć wpływ elementu indukcyjnego sieci trakcyjnej i transformatora na napięcie pantografów lokomotyw elektrycznych, stosuje się wzdłużne instalacje kompensacji pojemnościowej, to znaczy kondensatory są z nimi połączone szeregowo.

W podstacjach trakcyjnych w Rosji na liniach ssących umieszcza się instalacje kompensacji podłużnej, gdzie instalacje te podnoszą napięcie, pomagają wyeliminować skutki przesunięcia lub opóźnienia fazowego, sprzyjają symetrii napięć przy równych prądach w ramionach, obniżają klasę napięciową urządzeń i ogólnie upraszczają projekt instalacji.

Rysunek przedstawia jedną z takich sekcji. Tutaj, poprzez kondensatory i rezystor, poprzez przełącznik tyrystorowy, napięcie jest dostarczane do uzwojeń niskiego napięcia dwóch transformatorów połączonych szeregowo. Uzwojenia wysokiego napięcia tych transformatorów są połączone w przeciwnych kierunkach. W momencie zwarcia wzrasta napięcie na kondensatorach instalacji. Gdy tylko napięcie osiągnie ustawiony poziom, łącznik tyrystorowy otwiera się, łuk natychmiast zapala się w wyładowarce i pali się dalej, aż stycznik próżniowy zamknie się na ułamek sekundy.

Takie ustawienia pozwalają zredukować wahania napięcia w pantografach i zapewnić symetryczność napięć w magistrali. Do wad należy zaliczyć trudniejsze warunki pracy kondensatorów, w związku z czym instalacje tego typu wymagają ultraszybkiej ochrony. Najlepiej używać CPC razem z KU.