Применение статических тиристорных компенсаторов для компенсации реактивной мощности

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

СИСТЕМАХ

УДК 62-9.064.5

В.Е. Кулешов, асп.,

ПРИМЕНЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ТИРИСТОРНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Анализируется целесообразность применения статических тиристорных компенсаторов на заводских электрических подстанциях.

Ключевые слова: статический тиристорный компенсатор, тиристорно-реакторная группа.

Статические тиристорные компенсаторы для промышленных предприятий решают одновременно задачу компенсации реактивной мощности и поддержания параметров качества напряжения, в том числе фликерных колебаний, в соответствии с ГОСТ 13109-97.

Статические тиристорные компенсаторы могут быть использованы для решения одной или нескольких задач, определяемых требованиями энергосистемы: стабилизация напряжения и регулирование перетоков реактивной мощности, повышение пропускной способности ЛЭП за счет обеспечения статической и динамической устойчивости, ограничение коммутационных перенапряжений, компенсация несимметричных режимов работы и т.д. Эти задачи могут быть комплексно решены с помощью СТК, имеющих более высокое быстродействие, чем синхронные компенсаторы и конденсаторно-реакторные установки с выключателями.

Требования, предъявляемые к СТК, весьма разнообразны и для каждой конкретной установки имеют свои особенности, практически исключающие однотипные решения.

В настоящее время в мировой практике широко используются два типа тиристорных компенсаторов (рис. 1): установки СТК-1 с базовой емкостью С и управляемой тиристорами VS индуктивностью L, содержащие конденсаторную и тиристорно-реакторную или тиристорно-трансреактор-ную группы (КГ + ТРГ), и установки СТК-2 с включаемыми ступенями с помощью тиристоров конденсаторами и управляемой тиристорами индуктивностью, содержащие тиристорно-конденсаторные и тиристорно-реакторную группы (ТКГ + ТРГ). На рис. 1, а и б штриховыми линиями показаны дополнительные элементы для фильтрации гармоник тока, создаваемых при плавном регулировании ТРГ. Степень фильтрации определяется ограничениями по генерации гармоник в электрическую сеть, ее частотной характеристикой, диапазоном изменения промышленной частоты и несимметрией сетевого напряжения. Если в СТК-1 мощность ТРГ равна мощности КГ, то переход в индуктивный режим сопровождается отключением КГ и соответственно снижением быстродействия компенсатора. Увеличение мощности ТРГ повысит быстродействие СТК, что вместе с тем увеличит его стоимость. В СТК-2 мощность ТРГ определяется мощностью одной ступени ТКГ, требуемой мощностью индуктивного режима, а также необходимыми режимами перегрузки по току и напряжению (характеристика 2—3 на рис. 1,г).

и и

Рис. 1. Основные схемы компенсаторов:

а, в - схема и характеристики СТК-1;

б, г - схема и характеристики СТК-2

Энергосбережение в системах электроснабжения и электроэнергетических системах

При выборе схемы СТК необходимо принимать во внимание издержки на покрытие потерь электроэнергии в элементах, которые зависят в значительной степени от режимов работы компенсатора.

Представляется целесообразным выделить следующие составляющие потерь:

Мощность Ро двигателей охладительных установок трансформатора, реакторов и тиристорных вентилей, указываемая в паспортах на соответствующее оборудование;

1) потери в силовом промежуточном трансформаторе

А РТр = АРХ +

/ ^

V IНОМ J

АР

^ К.НОМ >

где ДРх, АРкном- мощности XX и КЗ, указываемые в паспортных данных трансформатора; I, 1ном ~~ текущий и номинальный токи трансформатора;

2) потери в реакторах

Ятр =^2К-тАРР=1У-у = 12РХРАРР-Уд>

где Хр^, ЛРр.уд - индуктивное сопротивление, добротность, удельные потери реактора, 1Р- ток реактора;

3) потери в конденсаторах

ЛР _ г2 - I2 АРкуд

соС соС '

где 1к, С, tg89 АРК Уд ~ ток, емкость, тангенс угла диэлектрических потерь,

удельные потери;

4) потери в тиристорных вентилях реакторных и конденсаторных

групп

<4г. „ г 2

( 2 \ л/2 2

АР,п.р

2

где Nj - количество тиристоров в вентилях; It.cp, It — средний и действующий ток вентилей; 1Р(К) - ток в цепи реактора или конденсатора; U0, RT- пороговое напряжение и динамическое сопротивление тиристора.

На рис.2 приведена осциллограмма, иллюстрирующая работу СТК с автоматической стабилизацией напряжения на шинах 220 кВ при подключении СТК к третичной обмотке трансформатора.

Рис. 2. Осциллограмма напряжения на шинах подстанции 220

при работе СТК

Применение статических компенсирующих устройств позволяет:

- существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;

- улучшить показатели качества напряжения и, тем самым, повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Список литературы

1. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. / М.: Изд-во «НЦ ЭНАС», 2002. 248 с.

V.Е. Kyleshov

APPLICATION STATIC THYRISTOR COMPENSATORS FOR REACTIVE POWER COMPENSATION

The feasibility of static thyristor compensators for the plant electrical substations is analyzed.

Key words: static thyristor compensator, thyristor-reactor group.

Получено: 24.12.11