Основные концепции компенсации реактивной мощности и подавления гармоник 

Каковы последствия реактивной мощности?

1.Увеличить мощность оборудования.

2.Увеличение потерь в оборудовании и линиях.

3.Это увеличивает падение напряжения в линиях и трансформаторах. В случае ударных реактивных нагрузок это также может вызвать сильные колебания напряжения, что значительно ухудшает качество электроснабжения.

Что такое компенсация реактивной мощности?

Значительная часть нагрузок в энергосистемах имеет индуктивные характеристики. Следовательно, нагрузки, поглощающие индуктивную реактивную мощность, называются «реактивными нагрузками», а оборудование, поглощающее емкостную реактивную мощность, обозначается как «источники реактивной мощности». Компенсация реактивной мощности включает в себя поглощение или подачу соответствующей переменной реактивной мощности для улучшения качества электроснабжения в системах переменного тока.

Большинство сетевых компонентов потребляют реактивную мощность, и большинство нагрузок также требуют реактивной мощности. Реактивная мощность, требуемая сетевыми компонентами и нагрузками, должна поступать откуда-то из сети. Очевидно, что было бы неразумно и зачастую нецелесообразно, чтобы вся эта реактивная мощность поставлялась генераторами и передавалась на большие расстояния. Разумный подход заключается в генерации реактивной мощности там, где она потребляется — это и есть компенсация реактивной мощности.

Существует несколько широко используемых методов компенсации реактивной мощности.

1.Синхронный компенсатор

2.Синхронный двигатель

3.Синхронный генератор

4.Параллельные конденсаторы

5.Устройство компенсации статической реактивной мощности

6.Статический реактор

Каковы функции компенсации реактивной мощности?

Улучшить коэффициент мощности системы электроснабжения и ее нагрузок, снизить мощность оборудования и минимизировать потери электроэнергии.

Стабилизируйте напряжение на принимающей стороне и в пределах сети, чтобы улучшить качество электроснабжения. Установка оборудования для динамической компенсации реактивной мощности в подходящих местах вдоль линий электропередачи на большие расстояния также может улучшить стабильность системы передачи и увеличить ее пропускную способность.

В таких областях применения, как выплавка стали в электродуговых печах и электрифицированные железные дороги, где трехфазные нагрузки являются несбалансированными, соответствующая компенсация реактивной мощности может сбалансировать активную и реактивную мощность нагрузок по трем фазам.

Что такое синхронный компенсатор?

Синхронный компенсатор, также известный как синхронизирующая фазорегулирующая машина, по сути представляет собой синхронный двигатель, работающий без механической нагрузки и в режиме холостого хода.

Что такое синхронный двигатель?

При перевозбуждении синхронный двигатель генерирует реактивную мощность, функционируя как источник реактивной мощности; при недовозбуждении он поглощает реактивную мощность, действуя как реактивная нагрузка. Поскольку нагрузки в сети, как правило, индуктивные, синхронные двигатели обычно работают в нормальном или перевозбужденном режиме для улучшения коэффициента мощности сети.

Что такое синхронный генератор?

Генераторы не только производят активную мощность, преобразуя механическую энергию в электрическую энергию, чтобы служить источниками активной мощности в энергосистеме, но и функционируют в качестве основного источника реактивной мощности.

Что такое параллельный конденсатор?

Шунтирующие конденсаторы широко используются для улучшения коэффициента мощности нагрузок, служа важным устройством компенсации реактивной мощности в энергосистемах. Их основные недостатки двояки: во-первых, они обладают низким эффектом регулирования напряжения; во-вторых, они не могут непрерывно регулировать или поглощать отстающую (индуктивную) реактивную мощность.

Что такое устройство статической компенсации реактивной мощности?

Устройство регулируемой компенсации реактивной мощности на основе силовой электроники. Его ключевой особенностью является возможность регулирования выходной реактивной мощности компенсационного блока.

Что такое генератор статической реактивной мощности?

Силовое электронное устройство, способное генерировать регулируемую реактивную мощность. Оно может либо подавать реактивную мощность, проявляя емкостное поведение, либо поглощать реактивную мощность, проявляя индуктивное поведение. Использование ШИМ-управления позволяет приблизить входной ток к синусоидальной форме волны.

Какие существуют методы компенсации реактивной мощности?

1.Централизованная компенсация

2.Децентрализованная компенсация на месте

3.Местная компенсация за отдельные единицы

Что такое централизованная компенсация?

Подключение компенсационных конденсаторов непосредственно к высоковольтным или низковольтным шинам подстанции для компенсации реактивной мощности в зоне ее питания называется централизованной компенсацией.

Что такое децентрализованная компенсация на месте?

Подключение конденсаторов к шинам распределительных щитов цеха для компенсации реактивной мощности близлежащих двигателей и других реактивных нагрузок представляет собой распределенную локальную компенсацию. Этот подход, в отличие от централизованной компенсации из главного распределительного помещения, можно рассматривать как форму локальной компенсации.

Что такое компенсация за единицу на месте?

Размещение конденсаторов рядом с двигателем для индивидуальной компенсации на месте представляет собой метод компенсации на месте с помощью одного устройства.

Как генерируются гармоники

Некоторые нагрузки демонстрируют нелинейное сопротивление переменному току. На основной частоте ток не является синусоидальным, а искаженным. Выраженная в терминах анализа Фурье, форма тока содержит гармонические компоненты. Нагрузки, генерирующие значительные гармоники, включают: статические преобразователи мощности (выпрямители и инверторы), различные источники питания, дуговые печи и тиристорные регуляторы мощности переменного тока.

Существует несколько методов подавления гармоник.

1.Метод компенсации фильтра

2.Методы модификации источников гармоник

3.Стремитесь увеличить количество фаз в выпрямительных устройствах, которые являются основными источниками гармоник в энергосистемах.

4.Используйте выпрямитель с высоким коэффициентом мощности.

Что такое LC-фильтр?

LC-фильтры также являются пассивными фильтрами, представляющими собой традиционный и широко используемый метод подавления гармоник. Они представляют собой фильтрующее устройство, образованное соответствующим сочетанием фильтрующих конденсаторов, реакторов и резисторов, работающих параллельно источнику гармоник. Такой подход компенсирует как гармоники, так и реактивную мощность, сохраняя при этом простую структуру, что обеспечивает его широкое применение. Его основной недостаток заключается в том, что на характеристики компенсации влияют импеданс сети и условия эксплуатации, что делает его уязвимым для параллельного резонанса с системой. Этот резонанс может усиливать гармоники, что может привести к перегрузке или даже разрушению LC-фильтра.

Какие типы LC-фильтров существуют?

1.Одночастотный фильтр

2.Высокочастотный фильтр

3.Двойной настроенный фильтр

Что такое устройство статической компенсации реактивной мощности?

Статический компенсатор реактивной мощности (SVC) — это оборудование для компенсации реактивной мощности, не имеющее движущихся частей. Благодаря превосходным характеристикам статических компенсаторов реактивной мощности на основе тиристоров, в последние годы их рынок во всем мире переживает быстрый и устойчивый рост, заняв доминирующее положение среди статических устройств компенсации реактивной мощности. Следовательно, SVC обычно обозначает статическое оборудование для компенсации реактивной мощности на основе тиристоров, включая тиристорные реакторы (TCR), тиристорные конденсаторы (TSC), гибридные конфигурации, сочетающие оба типа (TCR+TSC), или гибридные схемы, сочетающие тиристорные реакторы с фиксированными конденсаторами (TCR+FC), или гибридные конфигурации тиристорных реакторов с фиксированными конденсаторами (TCR+FC), среди прочего.

Что такое генератор статической реактивной мощности?

Статический генератор реактивной мощности (SVG) — это тип компенсационного устройства силовой электроники. В отличие от статических компенсаторов реактивной мощности (SVC), он обеспечивает компенсацию реактивной мощности за счет собственного генерации реактивной мощности, что устраняет необходимость в использовании компонентов для хранения энергии большой емкости, таких как реакторы или конденсаторы. Обычно под этим термином понимается динамическое устройство компенсации реактивной мощности, в котором используется самокоммутируемый силовой полупроводниковый мостовой преобразователь.

Что такое фильтр активной мощности?

Активные силовые фильтры (APF), также известные как активные силовые фильтры, являются одним из типов устройств компенсации силовой электроники. Их основной принцип заключается в обнаружении гармонических токов в объекте компенсации и генерации компенсирующего тока равной величины, но противоположной полярности. Этот процесс гарантирует, что ток в сети содержит только основные компоненты. Такие фильтры могут отслеживать и компенсировать гармоники, которые варьируются как по частоте, так и по амплитуде, при этом их компенсационные характеристики не зависят от импеданса сети.

Что такое TCR?

TCR  — это статическое устройство компенсации реактивной мощности реакторного типа с тиристорным переключением. Поскольку отдельный TCR может поглощать только индуктивную реактивную мощность, его часто используют в сочетании с шунтирующими конденсаторами. После добавления шунтирующих конденсаторов общая реактивная мощность становится чистой реактивной мощностью, поскольку реактивная мощность от TCR и шунтирующих конденсаторов взаимно компенсируется.

Особенности: Возможность непрерывной регулировки реактивной мощности компенсационного устройства с генерацией гармоник; обычно используется в сочетании с фильтрами TSC или FC.

Что такое TSC?

TSC — это статическое устройство компенсации реактивной мощности конденсаторного типа с тиристорным управлением. Переключение конденсаторов осуществляется тиристорами.

Особенности: Обеспечивает пошаговую регулировку компенсации реактивной мощности, не генерирует гармоник и может использоваться независимо или в сочетании с фильтрами FC.

Что такое SR?

SR — это насыщенный реактор, ранний тип статического устройства компенсации реактивной мощности.

Что такое TCT?

TCT — это статическое устройство компенсации реактивной мощности трансформаторного типа с тиристорным управлением, представляющее собой вариант TCR.

Что такое MSC?

MSC  — это конденсатор с механическим переключением, в котором механизм переключения конденсатора использует механический автоматический выключатель.

Что такое FC?

FC  — это фиксированный конденсатор, который обычно используется в сочетании с реакторами для формирования многоконтурных LC-фильтров.