Реферат статический тиристорный компенсатор

Обновлено: 02.07.2024

Статические тиристорные компенсаторы (СТК) [1 – 4] использовались для компенсации реактивной мощности с середины 1970-х годов, сначала для компенсации дуговых печей, а затем в системах передачи электроэнергии. Один из первых СТК 40 МВар был применен на Шаннонской подстанции энергосистемы Minnesota Power and Light в 1978 г.

Преимущества СТК заключаются в следующем:

стабилизация напряжения;
улучшение устойчивости в переходном режиме;
демпфирование колебаний в энергосистеме.

Несмотря на то, что существует множество вариантов СТК, наиболее традиционным считается вариант на основе тиристорно или механически переключаемых конденсаторов и тиристорно-управляемых реакторов (рис. 1а). Координируя работу конденсатора и реактора подходящим образом (см. рис. 1b) можно непрерывно и быстро управлять реактивной мощностью в пределах ее емкостных/индуктивных значений. Это позволяет поддерживать значение статического и динамического напряжения в заданных пределах, в некоторой степени управлять устойчивостью [9], но не на столько, чтобы управлять потоком активной мощности. Подробный список литературы по применению СТК приведен в [11].

Рис. 1 – Статический компенсатор реактивной мощности (СТК)

СТАТКОМ превосходит традиционный СТК по следующим причинам:

- сокращение внешнего оборудования вследствие отсутствия объемных емкостных/реакторных батарей, необходимых для СТК;

- улучшение динамических характеристик и устойчивости вследствие возможности кратковременного увеличения генерации реактивной мощности;

- улучшение характеристик при уменьшенных рабочих напряжениях вплоть до 0,15 отн.ед. (ограниченных только рассеиванием трансформатора);

- ослабление требований к фильтро-компенсирующим устройствам (ФКУ).

СТАТКОМ формирует трехфазное напряжением с управляемыми амплитудой и фазным углом. При превышении (принижении) выходного напряжения инвертора на шине, электрический ток опережает (отстает), а разница в амплитудах определяет значение этого тока. Это позволяет управлять реактивной мощностью.

На рис. 2а показан СТАТКОМ, реализованный на 6-пульсном инверторе напряжения, включающим в себя GTO-тиристоры с питанием от накопительного конденсатора (аккумуляторной батареи, СПИНЭ). Для уменьшения генерации гармоник и формирования практически синусоидального тока применяются многопульсные схемы. На рис. 2b приведена вольт-ампер характеристика этого компенсатора.

СТАТКОМ способен управлять выходным током независимо от напряжения на линии напряжения, в отличие от СТК, где ток изменяется с изменением напряжения на линии. Поэтому СТАТКОМ эффективнее СТК с точки зрения поддержания напряжения и улучшения устойчивости.

Рис. 2 – Статический компенсатор СТАТКОМ

Характеристики СТК зависят от напряжения, в то время как СТАТКОМ способен вырабатывать емкостной ток независимо от напряжения. Кроме того, выходной ток может временно превышать номинальные значения установившегося режима. Значения амплитуды и времени таких возможных перегрузок зависят от характеристик охлаждающих радиаторов и минимального тока выключения GTO-тиристоров. В зависимости от конструкции преобразователя переходные характеристики СТАТКОМ меняются в пределах 120-180% от значений в установившемся режиме. Сравнение характеристик СТК и СТАТКОМ приведено в табл. 1.

Разработана модификация СТАТКОМ на основе IGBT-транзисторов с коммутационной частотой до 2 кГц. Базовые элементы этого изделия, включающие в себя IGBT-вентили, конденсаторы, систему управления и систему охлаждения вентилей, могут быть размещены в контейнере размера 10х20 м. Внешнее оборудование ограничено теплообменниками, коммутационными реакторами без стали и силовым трансформатором.

Типовой СТАТКОМ способен работать в режиме генерации/потребления ± 100 MВар. Для увеличения номинальных мощностей несколько СТАТКОМ могут работать параллельно.

Модульная конструкция СТАТКОМ позволяет в случае необходимости легко перестраивать систему. Время переходного процесса СТАТКОМ очень мало (~ четверть цикла). Вследствие высокой частоты коммутации такой компенсатор может работать без фильтров подавления гармоник или, а в случае необходимости, с фильтром верхних частот небольшой емкости. Поэтому риск возникновения резонансных условий незначителен. Более того, существует возможность активной фильтрации гармоник, присутствующих в сети.

Таблица. Сравнение СТАТКОМ и СТК

№	СТАТКОМ	СТК
1	Работает как источник напряжения	Работает как реактивный проводник
2	Нечувствителен к гармоническому резонансу системы передачи	Чувствителен к гармоническому резонансу системы передачи
3	Больший динамический диапазон	Малый динамический диапазон
4	Слабее генерация гармоник	Сильнее генерация гармоник
5	Быстрее реакция (в пределах мс) и лучше характеристики при переходном режиме	Отчасти медленнее реакция
6	Возможны индуктивные и емкостные режимы	В основном емкостной режим работы
7	Возможность поддерживать стабильность напряжения даже в слабых системах	Трудности при работе в слабых системах
8	Может быть использован как накопитель небольшого количества энергии
9	Способность выдерживать длительные перегрузки, обеспечивает улучшенную устойчивость системы

Недавно был разработано новое устройство СТАТКОМ на основе преобразователя, описание которого приводится ниже.

На многих промышленных предприятиях для улучшения гармонического состава сети устанавливаются фильтро-компенсирующие устройства ФКУ. Они не только улучшают гармонический состав сети, но и компенсируют реактивную энергию, улучшая тем самым коэффициент мощности сети cosφ.

На предприятиях с резко-переменной нагрузкой при отключении какого-либо из потребителей могут возникать проблемы с тем, что cosφ может становиться больше единицы. Для того чтобы не отдавать реактивную мощность обратно в сеть необходимо отключить фильтр от цепи, как делается при секционном регулировании в конденсаторных установках. Но если отключить фильтр от цепи, он перестанет сглаживать гармоники, то есть теряется смысл его установки. Разбивать ФКУ на секции и вводить посекционно — дорого, требует огромных площадей и большого числа коммутационной аппаратуры. Для решения этой задачи был создан статический компенсатор реактивной мощности или декомпенсатор.

Он состоит из тиристорного регулятора напряжения (ТРН) и реактора, подключенного через вентильный ключ к цепи. Мощности реактора и ФКУ равны. При изменении cosφ>1 тиристорный регулятор увеличивает ток реактора, чем увеличивает реактивную составляющую потребляемую этими реакторами, тем самым выравнивая баланс мощности в заданном диапазоне. На рис.1 приведена схема этого устройства

Рис.1 Схема включения статического компенсатора

Главным достоинством статического компенсатора является быстрое и плавное изменение реактивной составляющей цепи. При его применении можно регулировать cosφ в заданных пределах в автоматическом режиме.

Статический тиристорный компенсатор со шкафом управления не может быть расположен на улице, они всегда располагаются в помещении. ФКУ может быть расположено как в помещении, так и снаружи. Фильтры и реакторы могут соединяться шинами или кабелями в зависимости от токов и напряжений установок. На рис.2 показан пример размещения оборудования

Рис.2 Схема размещения оборудования

Как видно из рис.2 в помещении находится система управления статическим компенсатором и вентильный ключ. Через шины он соединяется с реакторами и фильтрами высших гармоник, которые находятся на улице.

Система охлаждения тиристорного регулятора, как правило воздушная. Она дешевле жидкостной, легче в эксплуатации, не требует дополнительных узлов электроники, механики, вращающихся компонентов. Также, воздух, проходящий через вентиляционные шахты, преобразователя охлаждает не только силовые модули, но и R-C цепи (служащие для защиты тиристоров от перенапряжений) и другие элементы. Если токи слишком большие, а размеры аппаратуры ограничены, применяют жидкостное охлаждение.

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности автоматизированы. Управление осуществляется как в автоматическом режиме, так и в ручном с панели оператора. Данные о работе устройства могут записываться в память статического тиристорного компенсатора и таким образом вести учет компенсируемой энергии за промежуток времени, а также хранится данные о всех неисправностях, методах их устранения. Это очень удобно для анализа потребляемой энергии, статистических данных по электроснабжению, а также проводить качественный анализ сети в различных режимах работы.

Вывод: статический тиристорный компенсатор очень удобен для предприятий с наличием высших гармоник и резко-переменной нагрузкой. Он позволяет плавно регулировать реактивную энергию в цепи, а также фильтровать высшие гармоники, улучшая тем самым качество сети.

В настоящее время основной нагрузкой электрических сетей являются асинхронные двигатели, различные распределительные или преобразовательные трансформаторы, полупроводниковые преобразовательные аппараты и т.д.

Подобная нагрузка в процессе работы является потребителем реактивной мощности, которая, совершая колебания между источником, расходуется на создание электромагнитных полей и создает дополнительную загрузку оборудования для производства, передачи и распределения электроэнергии. Резкопеременный характер потребления электроэнергии сопровождается колебаниями напряжения в узлах нагрузки.

Использование нагрузки с нелинейной вольт-амперной характеристикой сопровождается генерацией несинусоидальных искажений в питающую сеть, негативно влияющих на все электрооборудование энергетического объекта:

— повышенный нагрев аппаратуры передачи и распределения электроэнергии, увеличение активных потерь в проводниковых и диэлектрических материалах;
— вибрации, нестабильная работа двигателей;
— ложные срабатывания устройств РЗиА;
— электромагнитные помехи в аппаратуре измерения и устройствах управления;
— несанкционированное срабатывание коммутационной аппаратуры;
— возможность возникновения резонансных явлений при компенсации реактивной мощности.

НАЗНАЧЕНИЕ

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности являются одним из устройств, обеспечивающих повышение эффективности работы и энергосбережения систем передачи и распределения электрической энергии.

СТК разрабатываются в двух основных модификациях: для промышленных установок типа дуговых сталеплавильных печей (ДСП) и тиристорных приводов прокатных станов и для высоковольтных линий электропередачи. Также есть специальное исполнение СТК для применения на тяговых подстанциях электрифицированных железных дорог.

Эффективность применения СТК, в зависимости от объекта установки, определяется реализацией ими следующих функций:

Для промышленных установок и тяговых подстанций железных дорог

Снижение колебаний напряжения
Повышение коэффициента мощности
Балансирование нагрузки
Снижение токов высших гармоник

Для дуговых сталеплавильных печей

Существенное снижение колебаний напряжения (фликера) в питающей сети
Возможность подключения мощных печей к энергосистемам с низкой мощностью КЗ
Повышение среднего коэффициента мощности
Снижение токов высших гармоник, текущих в энергосистему
Симметрирование токов, потребляемых из сети
Стабилизация напряжения на шинах нагрузки
Повышение производительности печи
Снижение расхода электродов и футеровки

Для линий электропередачи

Повышение статической и динамической устойчивости передачи
Снижение отклонений напряжения при больших возмущениях в системе
Стабилизация напряжения
Ограничение внутренних перенапряжений
Увеличение передаточной способности электропередачи из-за улучшения устойчивости при большой передаваемой мощности
Фильтрация токов высших гармоник

Номинальное напряжение, кВ

Генерируемая мощность, Мвар

Мощность регу- лятора, Мвар

Диапазон регули- рования, Мвар

СТ 2347-1917- 01-ТОО-4-074-

Схема и принцип действия

Основная схемная конфигурация СТК включает в себя набор фильтров высших гармоник — фильтро-компенсирующих цепей (ФКЦ), постоянно подключенных к сети или коммутируемых выключателями, и включенные параллельно им в треугольник три фазы управляемых тиристорами реакторов — тиристорно-реакторная группа (ТРГ). Угол зажигания тиристоров ТРГ может быстро изменяться таким образом, чтобы ток в реакторе отслеживал ток нагрузки или реактивную мощность в энергосистеме.

Система управления и защиты СТК обеспечивает быструю компенсацию реактивной мощности нагрузки и поддержание регулируемого параметра в соответствии с заданной установкой, выполняет защиту оборудования СТК, контроль и сигнализацию отказов и может быть модифицирована под конкретные требования Заказчика. Время реакции системы регулирования СТК на изменение регулируемого параметра составляет 5 мс для нагрузок типа ДСП и 25-100 мс для общепромышленных нагрузок и сетевых подстанций.

СТК имеет уровень автоматизации, обеспечивающий его работу без постоянного присутствия персонала. Управление СТК осуществляется от пульта дистанционного управления (ПДУ СТК) или от АСУ ТП через внешний интерфейс.

Номинальная мощность и схема СТК выбирается для конкретного объекта в зависимости от параметров системы электроснабжения, вида и мощности компенсируемой нагрузки и требований по качеству электроэнергии и выполняемым функциям. Для каждого отдельного случая производится расчет требуемой мощности ТРГ и ФКЦ и определяется их состав.

Типовая схема СТК для ДСП

При использовании СТК на линиях электропередачи высокого напряжения его эффективность тем больше, чем выше точка его подключения. Оборудование СТК обычно выполняется на класс напряжения от 10 до 35 кВ и подключается либо через специальный понижающий трансформатор к шинам подстанции, либо к третичной обмотке подстанционного автотрансформатора.

Типовая схема СТК для ЛЭП и ее регулировочная характеристика

Наибольший эффект имеет место при подключении СТК непосредственно к линии электропередачи или шинам ВН подстанции — при этом он может реализовывать ряд системных функций, связанных с режимами работы линии электропередачи. В этом случае целесообразным является использование т.н. управляемого шунтирующего реактора трансформаторного типа (УШРТ), объединяющего в себе и понижающий трансформатор, и ТРГ. Обмотка высокого напряжения УШРТ (сетевая — СО) выполняется на требуемый класс напряжения, а вторичная обмотка управления (ОУ) имеет 100% магнитную связь с СО и выполняется на класс напряжения, оптимальный для загрузки тиристорного вентиля (ВТВ), включенного параллельно ОУ.

Однолинейная схема УШРТ

КОМПЛЕКТ ПОСТАВКИ СТК

Высоковольтный встречно-параллельный тиристорный вентиль
Система охлаждения
Компенсирующие реакторы
Конденсаторные батареи и фильтровые реакторы
Система автоматического управления и защиты СТК

Тиристорный вентиль (ТВ)

ТВ является основным элементом СТК, при помощи которого осуществляется регулирование тока компенсирующих реакторов и генерируемая в сеть реактивная мощность. ТВ состоит из тиристорных модулей, являющихся независимыми конструктивными узлами. Каждый такой модуль содержит группу соединенных по встречно-параллельной схеме тиристоров, количество которых определяется номинальным током и номинальным напряжением СТК. Каждая пара тиристоров имеет обособленную цепь управления и демпфирующую цепочку. Световой сигнал управления подается на управляющую ячейку, которая преобразовывает их в электрический сигнал, обеспечивающий включение тиристоров. Контроль за состоянием тиристоров так же осуществляется по световому каналу связи. В ячейках управления реализована защита тиристоров от недопустимых перегрузок.

Тиристорный вентиль 35 кВ

Оптическая система управления и контроля тиристоров
Выполняет функции передачи управляющего сигнала к тиристорам и передачи сигнала контроля состояния тиристоров в обратном направлении, что обеспечивает быстродействующую сигнализацию о неисправности тиристоров или их ячеек управления. Имеет высокую надежность и устойчивость к электромагнитным помехам.

Система охлаждения (СО) тиристорных вентилей
СО обеспечивает отвод тепла от силовых элементов тиристорного вентиля для обеспечения заданного диапазона температуры в процессе эксплуатации. Системы охлаждения подразделяются на воздушные и водяные в зависимости от используемого теплоносителя.

Система водяного охлаждения ТВ:

Система управления и защиты

Система управления и защиты СТК состоит из шкафа управления (ШУ) и шкафа релейной защиты (ШРЗ), который выполнен на базе программируемых электронных реле. Все функции ШУ реализуются в цифровом формате в плате контроллера (ПСК) при помощи высокоскоростного сигнального процессора. Высокое быстродействие системы управления достигается за счет применения программно- аппаратных алгоритмов. Система управления имеет повышенную помехозащищиенность.

В системе управления реализованы:

контур регулирования по реактивному току/ мощности нагрузки
контур управления по реактивному току/ мощности питающей линии
контур поддержания напряжения на шинах подстанции
быстродействующий канал ограничения больших отклонений напряжения
защита от повышения/ понижения напряжения
защита тиристорно- реакторной группы ТРГ от сверхтока, перегрузки
защита фильтро-компенсирующих цепей ФКЦ от сверхтоков, перегрузки, небаланса токов в ветвях батарей конденсаторов

Реакторы СТК

СТК комплектуется фильтровыми и компенсирующими реакторами. Фильтровые реакторы подключаются последовательно батарее конденсаторов и образуют ФКЦ, настроенную на определенную резонансную частоту. Компенсирующие реакторы подключаются параллельно ФКЦ и последовательно с ТВ, образуя ТРГ для быстродействующего регулирования генерируемой в сеть реактивной мощности.

В производстве СТК используются сухие реакторы с воздушным сердечником для наружной установки.

Статический тиристорный компенсатор реактивной мощности модульного исполнения с системой воздушного охлаждения.

Конденсаторные батареи КБ
При производстве КБ для СТК используются конденсаторы мощностью до 1000 кВАр напряжением до 14 кВ, наружной установки, с встроенными секционными плавкими предохранителями и разрядными резисторами. КБ поставляются комплектно в виде блоков конденсаторов с необходимым набором изоляторов и ошиновки и трансформатором тока небалансной защиты.

ЭФФЕКТ ОТ ВНЕДРЕНИЯ СТК

повышение коэффициента мощности cosφ
снижение потерь при передаче и распределении электроэнергии
снижение загрузки оборудования передачи и распределения электроэнергии
снижение влияния высших гармонических составляющих тока и напряжения
улучшение производственных показателей, стабилизация технологического процесса
увеличение надежности работы электрических сетей
увеличение срока службы энергетического оборудования

КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ

Тиристорный вентиль, система охлаждения и система автоматического управления СТК размещаются в помещении с автоматической поддержкой микроклимата. Компенсирующие реакторы и ФКЦ размещаются на открытом воздухе.

Поддержание коэффициента мощности на максимальном уровне при изменении реактивной мощности, потребляемой преобразователями, возможно при использовании управляемых конденсаторно-тиристорных источников реактивной мощности. Схема такого однофазного устройства приведена на (рис.3, а).В трехфазных системах используются три аналогичные схемы.

Рис.3 Регулируемый источник реактивной мощности (а), временные диаграммы токов и напряжений в регулируемом преобразователе переменного напряжения с индуктивной нагрузкой (б, в, г) и зависимость реактивной мощности от угла управления (д).

Управляемый источник реактивной мощности состоит из двух LC-фильтров, настроенных на частоты наиболее интенсивных высших гармоник (пятой и седьмой) и регулируемого вентильного преобразователя. Преобразователь, который часто называют индуктивно-тиристорным регулятором, состоит из двух тиристоров (VI V2), и имеет нагрузку в виде индуктивности L. При отсутствии управляющих импульсов тиристоры VI и V2 закрыты, устройство подавляет гармонические искажения напряжения сети на 5-й и 7-й гармониках, а конденсаторы C₅ и С₇ генерируют реактивную мощность Qc.

При и широких управляющих импульсах преобразователь работает в режиме непрерывного тока, когда и поочередно открыт то один, то другой тиристор. Через индуктивность протекает синусоидальный ток, равный вынужденной составляющей (рис.3,б)

При увеличении (рис.3, в, г) энергия, накапливаемая на интервале в индуктивности, уменьшается, при этом уменьшается и интервал, на котором индуктивность отдает энергию в сеть. В результате между полуволнами тока в индуктивности возникают разрывы (рис.3, в и г), ток становится несинусоидальным.При этом кривая тока в индуктивности, по-прежнему, остается симметричной относительно показанной на рисунке оси, а угол, в течение которого тиристоры проводят ток,равен . Таким образом, первая гармоника тока индуктивности отстаёт по фазе от напряжения u₁ на угол при любом угле управления .

Ток в индуктивности равен сумме принужденной и свободной составляющих процесса:

Учитывая, что при включении тиристора , а , получим

Разложении функции (1) в ряд Фурье позволяет найти 1-ю гармонику тока через индуктивность:

Реактивная мощность, потребляемая индуктивно-тиристорным преобразователем, определяется формулой Q_l=U₁I_l₁ .Эта мощность в соответствии с (2) уменьшается с ростом угла управления (график зависимости приведён на рис.3, д). Таким образом, рассматриваемая цепь при изменении угла α выполняет роль управляемой индуктивности

Результирующая реактивная мощность схемы (рис.3, a) равна разности Q = Q_C – Q_L. Если выбрать Q_Lmax = Qc, реактивная мощность Q всегда будет иметь емкостной характер. Зависимость Q от угла управления приведена на рис.3, д.

Таким образом, рассмотренный источник реактивной мощности генерирует реактивную мощность и осуществляет ее регулирование, подавляя при этом искажения в сети. Поэтому такие источники реактивной мощности находят все более широкое применение для повышения коэффициента мощности вентильных преобразователей и других установок.

Автоматическое управление реактивной мощностью наиболее целесообразно осуществлять с помощью статических компенсирующих устройств. Применение таких устройств дает возможность плавно регулировать напряжение и поддерживать оптимальный баланс реактивных мощностей в электрической сети; устранять колебания напряжения, возникающие в сетях, где имеются вентильные преобразователи, дуговые электрические печи и подобные им потребители электроэнергии; увеличивать пропускную способность передачи переменного тока и повышать статическую устойчивость; ограничивать коммутационные перенапряжения и токи КЗ.

Применение подмагничивающих реакторов позволяет практически безынерционно регулировать генерируемую реактивную мощность. Такие регулирующие устройства могут быть использованы в целях повышения экономичности работы в системе электроснабжения промышленных предприятий, так как за последнее время условия работы их электрических сетей резко изменились. Появились мощные электроприемники, такие как приводы крупных прокатных станов, которые создают периодическую ударную нагрузку мощностью в несколько десятков мегаватт, резкопеременные нагрузки в виде мощных сварочных агрегатов, крупные несимметричные нагрузки в виде дуговых печей и др.

Рис.4. Принципиальная схема статического компенсатора реактивной мощности, состоящего из управляемого реактора и форсируемой конденсаторной установки.

Управляемое ферромагнитное устройство представляет собой статический компенсатор реактивной мощности, состоящий из управляемого реактора с параллельно включенной конденсаторной установки (рис. 4). Такой статический компенсатор обладает большой скоростью изменения реактивной мощности.

Управляемый реактор представляет собой электромагнитный аппарат, индуктивное сопротивление которого плавно регулируется путем подмагничивания ферромагнитного сердечника постоянным током. Форсирование мощности конденсаторных установок, подключаемой к управляемому реактору, может осуществляться различными способами, в том числе путем переключения на соответствующие ответвления в зависимости от необходимой кратности форсирования.

Переход от нерегулируемых шунтирующих реакторов ШР к управляемым УШР, а далее к СТК даёт возможность существенно увеличить передаваемую по линии мощность сверх натурального значения.

До сих пор основными средствами компенсации реактивной мощности в электрических сетях являлись:

- нерегулируемые масляные ШР, которые, как правило, устанавливаются на ЛЭП и выполняют несколько функций (компенсация зарядной мощности незагруженных линий, снижение перенапряжений, гашение дуги в паузе ОАПВ). Однако ограниченный коммутационный ресурс выключателей и большая мощность коммутируемой ступени снижают эффективность применения ШР при изменениях передаваемой мощности по ЛЭП;

- синхронные компенсаторы (СК) .

Большинство находящихся в эксплуатации средств компенсации выработали ресурс и требуют замены. Кроме того, СК имеют ограниченный до 40% диапазон на потребление реактивной мощности, а также высокие эксплуатационные затраты. Учитывая новейшие достижения в области статических компенсирующих устройств, модернизация схемы компенсации реактивной мощности на ПС состоит в замене СК на СТК, а линейных нерегулируемых ШР на управляемые УШР. Такой подход обеспечит оптимальные уровни напряжений на шинах ВН, СН и НН подстанций и на линиях в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах.

Быстрые тиристорные компенсаторы (СТК, SVC) имеют возможность в непрерывном режиме и практически мгновенно в соответствии с запросами сети вводить емкостную или индуктивную составляющую таким образом регулируя напряжение сети и поддерживая необходимый уровень генерации реактивной мощности.

Установка статических тиристорных компенсаторов в необходимых точках сети позволяет увеличить пропускную способность линий электропередачи, снизить потери, улучшить синусоидальность кривой напряжения в различных режимах работы сети. В дополнение к этому статические тиристорные компенсаторы снижают колебания активной мощности вызванные изменениями напряжения.

Статические тиристорные компенсаторы применяются как в распределительных так и в во внутризаводских сетях.

Существует два основных типа статических тиристорных компенсаторов: управляемый тиристорами реактор и управляемые тиристорами конденсаторы.

Управляемый тиристорами реактор – TCR

Управляемые тиристорами конденсаторы – TSC

Схема TCR – наиболее часто используема. Она включает в себя постоянно включенные конденсаторные батареи с реакторами настроенные на 3, 5, 7 гармоники и генерирующие емкостную реактивную мощность (увеличение напряжения) а также управляемую тиристорами индуктивность (реактор) вводимый в работу полностью или частично для снижения емкостной части реактивной мощности.

Постоянно включенные конденсаторы с реакторами образуют фильтры для снижения искажений питающей сети создаваемых тиристорами которые управляют реактором.

Схема TSC – используется реже. В этой схеме реактор (индуктивность) включен постоянно, а регулирование реактивной мощности происходит быстрым включением/отключением ступеней конденсаторов. Конденсаторы обычно полностью включаются тиристором соответственно гармоники тока не генерируются. Момент включения конденсаторов выбирается из условия минимума разницы потенциалов в сети на на выводах конденсатора, момент отключения при переходе тока через 0. Соответственно переходные процессы при коммутации конденсаторов сведены к минимуму.

Статические тиристорные компенсаторы очень эффективное средство для выравнивания колебаний напряжения при быстро изменяющейся нагрузке. Плата за это достаточно высокая цена. Однако, несмотря на это, тиристорные компенсаторы реактивной мощности SVC единственное экономически выгодное решение для удаленных от подстанции предприятий (нагрузок) где сеть достаточно слабая.

Применение статических тиристорных компенсаторов SVC в металлургии:

Сталеплавильная печь переменного тока – специфическая нелинейная нагрузка, характеристики которой меняются в ходе производственного процесса в зависимости от рабочей точки плавления, времени работы и типа сырья. При этом в питающую электросеть вносятся сильные возмущения, в результате чего в цепи питания возникают токовые гармоники 2 - 7-го порядков, а также субгармоники. Субгармоники и изменчивость реактивной мощности вызывают колебания напряжения в сети (фликер). В особенности сильно сказывается влияние печи в снижении коэффициента мощности и падении напряжения, которое пропорционально коэффициенту мощности и квадрату напряжения. Это может напрямую отражаться на качестве выпускаемой стали.

Кроме того, асимметрия КЗ между электродами трех фаз ведет к возрастанию 3-фазного разбаланса. Совместное влияние гармоник, падения коэффициента мощности и фликера ведет к нарушению технологического процесса и снижению качества электроэнергии.

Статические тиристорные компенсаторы (СТК) производства компании Матик-электро с конденсаторами ZEZ SILKO способны непрерывно компенсировать реактивную мощность и подавлять гармонические токи; они удовлетворяют стандартам IEC 61000-3-7, IEEE std. 592, технике безопасности и требованиям по увеличению объемов продукции.

Читайте также: