Longitudinell reaktiv effektkompensation — fysisk betydelse och teknisk implementering

För att förbättra effektiviteten hos befintliga kraftledningar, såväl som för att förbättra deras genomströmning, används anordningar för longitudinell kompensation av reaktiv effekt. Idag leder överflödet av olika genererande källor med olika kapacitet, såväl som högspänningsledningar, särskilt de som överför elektricitet över långa avstånd, till en växande efterfrågan på att öka inte bara tillförlitligheten hos kraftsystem i allmänhet, utan också att förbättra deras effektivitet.

Det finns två sätt att öka överföringskapaciteten för kraftledningar, varav det första är att direkt öka linjens tvärsnitt och det andra är att använda longitudinella scheman för att kompensera för reaktiv effekt. Det andra sättet - longitudinell reaktiv effektkompensation - visar sig vara ett mer ekonomiskt sätt att uppnå detta mål för både inter-system och intra-system anslutningar.

Det är känt att när reaktiv effekt överförs över ledningar finns det betydande spänningsfall och strömökningar i delar av elektriska nätverk, och detta skapar begränsningar för överföringen av användbar, aktiv effekt.

Longitudinell reaktiv effektkompensation innebär ytterligare anslutning av kondensatorer i serie med lasten med hjälp av step-up eller isoleringstransformatorer, vilket gör det möjligt att uppnå automatisk spänningsreglering beroende på strömvärdet på lastströmmen.

Naturligtvis, med longitudinell kompensation, är nödlägen oundvikliga, varför orsakerna kan vara:

• shuntning av kondensatorer, vilket kan orsaka överspänningar;

• ferroresonansfenomen;

• skada på kondensatorerna från insidan.

För att undvika skador från en plötslig spänningsökning måste kondensatorerna vid sådana tillfällen kopplas bort automatiskt med en högspänningsbrytare eller omedelbart laddas ur genom ett gnistgap.

Eftersom de reaktiva effektkompensationskondensatorerna är seriekopplade i AC-kretsen flyter hela linjeströmmen genom dem och därför kommer även kortslutningsströmmen, om någon, att flyta genom dem.

För att öka överföringskapaciteten tillämpas longitudinell kompensation i högspänningsledningar, vilket säkerställer stabiliteten i kraftsystem som inkluderar dessa ledningar.

Vid longitudinell kompensation är kondensatorströmmen lika med den totala belastningsströmmen I som flyter genom den, och kondensatorbankens effekt Q är ett variabelt värde som beror på belastningen vid varje given tidpunkt.Denna reaktiva effekt kan beräknas med formeln:

Bk =Az2/ωC

Och eftersom kraften hos kondensatorerna i processen för longitudinell kompensation inte förblir konstant, ökar spänningen också med ett belopp som är proportionellt mot förändringen i den reaktiva belastningen för den givna linjen, det vill säga kondensatorernas spänning är på intet sätt konstant, som i korskompensationen av den reaktiva effekten.

Att byta kapacitiva longitudinella kompensationsenheter är mycket populära idag. Sådana installationer används för att minska påverkan av den induktiva komponenten av reaktansen hos transformatorer av traktionsnätverk och traktionstransformatorstationer på spänningen som appliceras på strömavtagaren på ett elektriskt lokomotiv. Här är, som nämnts ovan, en kondensator kopplad i serie med strömavtagaren.

Vid ryska traktionsstationer är dessa installationer installerade i en sugledning, där installationen av längsgående kompensation tjänar till att öka spänningen, förhindra effekten av ledande eller eftersläpande faser, symmetriska spänningar med lika strömmar erhålls i matararmarna, den allmänna spänningen klass för arbetsutrustning reduceras och konstruktionen av installationen förenklas...

Figuren visar ett diagram som endast visar en sektion av längsgående kompenserande kondensatorer, av vilka det faktiskt finns flera parallellkopplade med varandra.

Spänningen till lågspänningslindningarna hos transformatorerna T1 och T2, anslutna i serie, tillförs av en rad kondensatorer genom en tyristoromkopplare och ett begränsningsmotstånd.I det här fallet är högspänningslindningarna hos dessa transformatorer anslutna i motsatta riktningar, och med en kortslutning ökar spänningen i kondensatorerna.

I samma ögonblick som spänningen når inställningen utlöses tyristoromkopplaren och ljusbågen på urladdaren med tre elektroder tänds omedelbart. När vakuumkontaktorn slås på släcks ljusbågen i urladdaren.

Fördelarna med sådana installationer för longitudinell kompensation inkluderar:

• symmetrisk bussspänning;

• minska spänningsfluktuationer och öka dess nivå vid elektriska mottagare.

Nackdelar:

• svåra driftsförhållanden för installationens kondensatorer jämfört med lateral kompensation, eftersom kortslutningsströmmen i traktionsnätet flyter genom kondensatorerna, och här krävs ett tillförlitligt överhastighetsskydd;

• överbelastning av kondensatorer i farliga lägen: forcerad, nödsituation, efter nödsituation.

För att uppnå bästa effekt av reaktiv effektkompensering bör justerbara installationer med kombinerad drift av längsgående och sidokompensering användas.

Fördelarna med att använda längsgående kompensationsinstallationer i allmänhet inkluderar:

• öka kraften som överförs på linjen;

• förbättra kraftsystemens stabilitet under toppbelastningar;

• betydande minskning av aktiva effektförluster;

• förbättra kvaliteten på el i nätverk;

• hög effektivitet av kraftdistribution i parallella linjer;

• behovet av att bygga genereringskällor i avlägsna områden elimineras;

• sammankopplingssektioner och tekniska parametrar för ledningarna behöver inte utökas.

Den största ekonomiska fördelen med att använda longitudinella kompensationsanordningar är energibesparing. Inte bara det elkvaliteten förbättras, så antalet kraftledningar kan minskas om longitudinell reaktiv effektkompensation används. Miljöskydd är en naturlig följd av införandet av denna teknik, särskilt i stor skala.

Kostnaden för installationer är sådan att en ny överföringsledning kostar 10 gånger mer än en längsgående kompensationsanordning med samma överföringskapacitet. Som ett resultat är återställningen av ett sådant system bara några år jämfört med traditionella transmissionsledningar.