Langsgående reaktiv effektkompensasjon — fysisk betydning og teknisk implementering

For å forbedre effektiviteten til eksisterende kraftledninger, samt for å forbedre deres gjennomstrømning, brukes enheter for langsgående kompensasjon av reaktiv kraft. I dag fører overfloden av forskjellige generasjonskilder med ulik kapasitet, så vel som høyspentlinjer, spesielt de som overfører elektrisitet over lange avstander, til et økende behov for å øke ikke bare påliteligheten til kraftsystemer generelt, men også for å forbedre deres effektivitet.

Det er to måter å øke overføringskapasiteten til kraftlinjer på, den første er å direkte øke tverrsnittet av linjen, og den andre er å bruke langsgående skjemaer for å kompensere for reaktiv effekt. Den andre måten - langsgående reaktiv effektkompensasjon - viser seg å være en mer økonomisk måte å oppnå dette målet for både intersystem- og intrasystemforbindelser.

Det er kjent at når reaktiv kraft overføres over ledninger, er det betydelige spenningsfall og strømøkninger i deler av elektriske nettverk, og dette skaper begrensninger på overføringen av nyttig, aktiv kraft.

Langsgående reaktiv effektkompensasjon innebærer ekstra tilkobling av kondensatorer i serie med lasten ved hjelp av step-up eller isolasjonstransformatorer, noe som gjør det mulig å oppnå automatisk spenningsregulering avhengig av strømverdien til laststrømmen.

Selvfølgelig, med langsgående kompensasjon, er nødmodus uunngåelige, årsakene til det kan være:

• shunting av kondensatorer, som kan forårsake overspenninger;

• ferroresonansfenomen;

• skade på kondensatorene fra innsiden.

For å unngå skade fra en plutselig spenningsøkning, må kondensatorene på slike tidspunkter automatisk kobles fra med en høyspenningsbryter eller umiddelbart utlades gjennom et gnistgap.

Siden de reaktive effektkompensasjonskondensatorene er koblet i serie i AC-kretsen, flyter hele linjestrømmen gjennom dem, og derfor vil kortslutningsstrømmen, hvis noen, også flyte gjennom dem.

For å øke overføringskapasiteten påføres langsgående kompensasjon i høyspentlinjer, noe som sikrer stabiliteten til kraftsystemer som inkluderer disse linjene.

I langsgående kompensasjon er kondensatorstrømmen lik den totale laststrømmen I som strømmer gjennom den, og kondensatorbankens effekt Q er en variabel verdi som avhenger av belastningen til enhver tid.Denne reaktive effekten kan beregnes ved hjelp av formelen:

Bk =Az2/ωC

Og siden kraften til kondensatorene i prosessen med langsgående kompensasjon ikke forblir konstant, øker spenningen også med en mengde som er proporsjonal med endringen i den reaktive belastningen til den gitte linjen, det vil si at spenningen til kondensatorene er på ingen måte konstant, som i krysskompensasjonen av den reaktive effekten.

Bytte av kapasitive langsgående kompensasjonsenheter er svært populære i dag. Slike installasjoner brukes til å redusere påvirkningen av den induktive komponenten av reaktansen til transformatorer av trekknettverk og trekktransformatorstasjoner på spenningen som påføres strømavtakeren til et elektrisk lokomotiv. Her er, som nevnt ovenfor, en kondensator koblet i serie med strømavtakeren.

Ved russiske trekkraftstasjoner er disse installasjonene installert i en sugeledning, hvor installasjonen av langsgående kompensasjon tjener til å øke spenningen, forhindre effekten av ledende eller etterslepende faser, symmetriske spenninger med like strømmer oppnås i forsyningsarmene, den generelle spenningen klasse for arbeidsutstyr reduseres og utformingen av installasjonen forenkles...

Figuren viser et diagram som viser kun en seksjon av langsgående kompenserende kondensatorer, hvorav det faktisk er flere koblet parallelt med hverandre.

Spenningen til lavspenningsviklingene til transformatorene T1 og T2, koblet i serie, leveres av en rad med kondensatorer gjennom en tyristorbryter og en begrensende motstand.I dette tilfellet er høyspenningsviklingene til disse transformatorene koblet i motsatte retninger, og med en kortslutning øker spenningen i kondensatorene.

I det øyeblikket spenningen når innstillingen, utløses tyristorbryteren og lysbuen til tre-elektrodeutladeren tennes umiddelbart. Når vakuumkontaktoren slås på, slukkes lysbuen i utladeren.

Fordelene med slike installasjoner for langsgående kompensasjon inkluderer:

• symmetrisk bussspenning;

• redusere spenningssvingninger og øke nivået ved elektriske mottakere.

Ulemper:

• vanskelige driftsforhold for installasjonens kondensatorer sammenlignet med lateral kompensasjon, siden kortslutningsstrømmen til trekknettverket flyter gjennom kondensatorene, og her kreves pålitelig overhastighetsbeskyttelse;

• overbelastning av kondensatorer i farlige moduser: tvungen, nødstilfelle, post-emergency.

For å oppnå best effekt av reaktiv effektkompensasjon bør det benyttes justerbare installasjoner med kombinert drift av langsgående og sideveis kompensasjon.

Fordelene ved å bruke langsgående kompensasjonsinstallasjoner generelt inkluderer:

• øke kraften som overføres på linjen;

• forbedre stabiliteten til kraftsystemer under toppbelastninger;

• betydelig reduksjon av aktive krafttap;

• forbedre kvaliteten på elektrisitet i nettverk;

• høy effektivitet av kraftfordeling i parallelle linjer;

• behovet for å bygge generasjonskilder i avsidesliggende områder er eliminert;

• sammenkoblingsseksjoner og tekniske parametere for linjene trenger ikke å økes.

Den viktigste økonomiske fordelen med å bruke langsgående kompenserende enheter er energisparing. Ikke bare det elektrisitetskvaliteten blir bedre, slik at antall kraftledninger kan reduseres hvis langsgående reaktiv effektkompensasjon brukes. Miljøvern er en naturlig konsekvens av innføringen av denne teknologien, spesielt i stor skala.

Kostnaden for installasjoner er slik at en ny overføringslinje koster 10 ganger mer enn en langsgående kompensasjonsanordning med samme overføringskapasitet. Som et resultat er utvinningen av et slikt system bare noen få år sammenlignet med tradisjonelle overføringslinjer.