Longitudinális meddőteljesítmény kompenzáció – fizikai jelentés és műszaki megvalósítás

A meglévő távvezetékek hatékonyságának javítása, valamint áteresztőképességük javítása érdekében a meddőteljesítmény hosszirányú kompenzálására szolgáló eszközöket használnak. Napjainkban a különféle, eltérő kapacitású termelőforrások, valamint a nagyfeszültségű vezetékek, különösen a nagy távolságra villamos energiát továbbító vezetékek bősége egyre nagyobb igényt támaszt az energiarendszerek általános megbízhatóságának növelésére, hanem javítására is. hatékonyságukat.

Az elektromos vezetékek átviteli kapacitásának növelésének két módja van, az első a vezeték keresztmetszetének közvetlen növelése, a második pedig a meddőteljesítmény kompenzálása longitudinális sémák alkalmazásával. A második módszer – a hosszirányú meddőteljesítmény kompenzáció – gazdaságosabb módja ennek a célnak mind a rendszerek közötti, mind a rendszeren belüli kapcsolatok esetében.

Ismeretes, hogy a meddőteljesítmény vezetékeken történő átvitele során jelentős feszültségesések és áramnövekedés lép fel az elektromos hálózatok egyes szakaszain, és ez korlátozza a hasznos, aktív teljesítmény átvitelét.

A hosszirányú meddőteljesítmény kompenzáció magában foglalja a kondenzátorok további sorba kapcsolását a terheléssel emelő- vagy leválasztó transzformátorok segítségével, ami lehetővé teszi az automatikus feszültségszabályozást a terhelési áram aktuális értékétől függően.

Természetesen longitudinális kompenzáció esetén elkerülhetetlenek a vészhelyzeti üzemmódok, amelyek okai lehetnek:

• a kondenzátorok tolatása, ami túlfeszültséget okozhat;

• ferrorezonancia jelenség;

• a kondenzátorok károsodása belülről.

A hirtelen feszültségnövekedés okozta károk elkerülése érdekében a kondenzátorokat ilyenkor automatikusan le kell kapcsolni egy nagyfeszültségű kapcsolóval, vagy azonnal kisütni kell egy szikraközön keresztül.

Mivel a meddőteljesítmény-kiegyenlítő kondenzátorok sorba vannak kötve a váltakozó áramú áramkörben, a teljes vonaláram átfolyik rajtuk, és ezért a rövidzárlati áram, ha van, szintén rajtuk folyik.

Az átviteli kapacitás növelése érdekében a nagyfeszültségű vezetékekben longitudinális kompenzációt alkalmaznak, amely biztosítja az ezeket a vezetékeket tartalmazó villamosenergia-rendszerek stabilitását.

A hosszanti kompenzációnál a kondenzátor árama egyenlő a rajta átfolyó teljes I terhelési árammal, a kondenzátortelep Q teljesítménye pedig egy változó érték, amely az adott időpontban terheléstől függ.Ez a meddőteljesítmény a következő képlettel számítható ki:

Bk =Az2/ωC

És mivel a kondenzátorok teljesítménye a hosszanti kompenzáció során nem marad állandó, akkor a feszültség is olyan mértékben nő, amely arányos az adott vezeték meddőterhelésének változásával, vagyis a kondenzátorok feszültsége semmiképpen sem állandó, mint a meddőteljesítmény keresztkompenzációjában.

Napjainkban nagyon népszerűek a kapcsoló kapacitív hosszirányú kompenzációs egységek, amelyekkel csökkentik a vontatási hálózatok és vontatási alállomások transzformátorai reaktanciájának induktív komponensének hatását a villamos mozdony áramszedőjére adott feszültségre. Itt, mint fentebb említettük, egy kondenzátor sorba van kötve az áramszedővel.

Az orosz vontatási alállomásokon ezeket a berendezéseket egy szívóvezetékbe telepítik, ahol a hosszirányú kompenzáció felszerelése a feszültség növelését, a vezető vagy késleltetett fázisok hatásának megakadályozását szolgálja, a tápkarokban egyenlő áramú szimmetrikus feszültségek érhetők el, az általános feszültség A munkaeszközök osztálya csökken, és a beépítés tervezése egyszerűsödik...

Az ábrán egy diagram látható, amelyen csak egy szakasz látható hosszanti kiegyenlítő kondenzátorokból, amelyekből valójában több is van egymással párhuzamosan csatlakoztatva.

A sorba kapcsolt T1 és T2 transzformátorok kisfeszültségű tekercseinek feszültségét egy sor kondenzátor táplálja tirisztoros kapcsolón és egy korlátozó ellenálláson keresztül.Ebben az esetben ezeknek a transzformátoroknak a nagyfeszültségű tekercseit ellenkező irányban csatlakoztatják, és rövidzárlat esetén a kondenzátorok feszültsége nő.

Abban a pillanatban, amikor a feszültség eléri a beállított értéket, a tirisztoros kapcsoló kiold, és a háromelektródás kisütő íve azonnal meggyullad. Amikor a vákuumkontaktor be van kapcsolva, az ív a kisütőben kialszik.

Az ilyen telepítések előnyei a hosszanti kompenzációhoz a következők:

• szimmetrikus buszfeszültség;

• csökkenti a feszültség ingadozásait és növeli annak szintjét az elektromos vevőknél.

Hátrányok:

• a létesítmény kondenzátorainak nehéz működési feltételei az oldalirányú kompenzációhoz képest, mivel a vontatási hálózat rövidzárlati árama átfolyik a kondenzátorokon, és itt megbízható túllépés elleni védelem szükséges;

• a kondenzátorok túlterhelése veszélyes üzemmódokban: kényszer, vészhelyzet, vészhelyzet utáni.

A meddőteljesítmény-kompenzáció legjobb hatásának elérése érdekében állítható berendezéseket kell használni, kombinált hossz- és oldalirányú kompenzációval.

A hosszanti kompenzációs rendszerek használatának előnyei általában a következők:

• a vonalon továbbított teljesítmény növelése;

• az energiarendszerek stabilitásának javítása csúcsterhelés alatt;

• az aktív teljesítmény veszteségek jelentős csökkentése;

• a villamos energia minőségének javítása a hálózatokban;

• az áramelosztás nagy hatékonysága párhuzamos vonalakban;

• megszűnik a távoli területeken termelő források kiépítésének szükségessége;

• a vezetékek összekapcsolási szakaszait és műszaki paramétereit nem kell növelni.

A hosszanti kiegyenlítő eszközök használatának fő gazdasági előnye az energiatakarékosság. Nem csak az javul az elektromos áram minősége, így a vezetékek száma csökkenthető, ha hosszirányú meddőteljesítmény kompenzációt alkalmazunk. A környezetvédelem természetes következménye e technológia bevezetésének, különösen nagy léptékben.

A telepítések költsége olyan, hogy egy új távvezeték 10-szer többe kerül, mint egy azonos átviteli kapacitású longitudinális kompenzáló berendezés. Ennek eredményeként egy ilyen rendszer helyreállítása csak néhány év a hagyományos távvezetékekhez képest.