Χωρητική αντιστάθμιση

Η αντιστάθμιση άεργου ισχύος που επιτυγχάνεται με ένα πρόσθετο χωρητικό φορτίο ονομάζεται χωρητική αντιστάθμιση. Αυτός ο τύπος αποζημίωσης είναι παραδοσιακός για υποσταθμούς έλξης AC στη Ρωσική Ομοσπονδία, όπου με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να αυξηθεί σημαντικά η απόδοση του εξοπλισμού και να μειωθούν οι απώλειες.

Για παράδειγμα, η απόδοση των σιδηροδρομικών ηλεκτρικών μεταφορών αυξάνεται σημαντικά λόγω της χωρητικής αντιστάθμισης της άεργου ισχύος, δηλαδή μέσω της χρήσης μπλοκ πυκνωτών. Και καθώς η τάση του δικτύου αλλάζει με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, τότε πρέπει να ρυθμιστούν οι συστοιχίες πυκνωτών. Η χωρητική αντιστάθμιση μπορεί να είναι διαμήκης, εγκάρσια και διαμήκης-εγκάρσια, τα οποία θα περιγραφούν λεπτομερώς αργότερα στο κείμενο.

Πλευρική χωρητική αντιστάθμιση — KU

Η αντιστάθμιση χωρητικής πλευράς αναφέρεται στη μείωση της συνιστώσας άεργου ρεύματος λόγω της σύνδεσης μιας πρόσθετης πηγής άεργου ισχύος απευθείας στο φορτίο. Οι προσαρμοσμένες τράπεζες πυκνωτών περιλαμβάνουν όχι μόνο πυκνωτές αλλά και πυκνωτές αντιδραστήρεςσυνδεδεμένο σε σειρά ή παράλληλα με πυκνωτές. Οι συσκευές βημάτων επιτρέπουν την απενεργοποίηση και ενεργοποίηση μεμονωμένων βημάτων του πυκνωτή ή ακόμη και την αλλαγή του σχήματος σύνδεσης της συσκευής.

Ρυθμιζόμενες μονάδες συμπύκνωσης με αντιδραστήρες

Εάν ένας ελεγχόμενος αντιδραστήρας συνδέεται παράλληλα με τη συστοιχία πυκνωτών, τότε η συνολική άεργος ισχύς μιας τέτοιας εγκατάστασης πυκνωτή θα είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ των άεργων δυνάμεων του αντιδραστήρα και της χωρητικότητας. Συγκεκριμένα, εάν η άεργος ισχύς της συστοιχίας πυκνωτών είναι ίση με την άεργο ισχύ του αντιδραστήρα, τότε η μονάδα στο σύνολό της δεν θα παράγει καθόλου άεργο ισχύ.

Προσαρμόζοντας τις παραμέτρους του αντιδραστήρα, μειώνοντας ανάλογα την ισχύ του, αυξάνεται η άεργος ισχύς που παράγεται από ολόκληρη τη συστοιχία πυκνωτών. Η κατάσταση του αντιδραστήρα ρυθμίζεται με ρύθμιση του κορεσμού του χάλυβα του μαγνητικού κυκλώματος όταν αυτός μαγνητίζεται εγκάρσια ή διαμήκη από συνεχές ρεύμα. Σήμερα, η εγκάρσια εκτροπή των αντιδραστήρων δεν χρησιμοποιείται πλέον λόγω της αντιοικονομικής φύσης αυτής της προσέγγισης.

Σήμερα, σχεδόν παντού στα δίκτυα, ξεκινώντας από τα 35 kV, οι αντιδραστήρες ρυθμίζονται θυρίστορ… Το μέγεθος του ρεύματος του αντιδραστήρα από το μηδέν στο ονομαστικό ρυθμίζεται σε τέτοια κυκλώματα μέσω της γωνίας ανάφλεξης των θυρίστορ. Αυτή η μέθοδος ελέγχου των αντιδραστήρων είναι αρκετά αξιόπιστη, αν και περιλαμβάνει με την παρουσία ανώτερων αρμονικών, το οποίο πρέπει να εξαλειφθεί από φίλτρα με περιττές αρμονικές.

Για να μειωθεί η τάση με την οποία λειτουργούν τα θυρίστορ εδώ, χρησιμοποιείται ένας αντιδραστήρας-μετασχηματιστής ή μια συστοιχία πυκνωτών και ένα κύκλωμα με θυρίστορ συνδέονται μέσω ενός μετασχηματιστή υποβάθμισης (αυτόματος μετασχηματιστής).

Το σχήμα δείχνει ένα διάγραμμα ενός στατικού αντισταθμιστή θυρίστορ με μια ομάδα αντιδραστήρων, ο οποίος ελέγχεται από θυρίστορ και έχει κυκλώματα αντισταθμιστή φιλτραρίσματος. Γενικά, ο αντισταθμιστής περιλαμβάνει:

• μονοφασική ομάδα θυρίστορ-αντιδραστήρα, η οποία επιτρέπει την ομαλή ρύθμιση της άεργου ισχύος.

• ένα κύκλωμα αντιστάθμισης φίλτρου που χρησιμεύει ως φίλτρο με υψηλότερες αρμονικές και πηγή άεργου ισχύος.

• Ένα χαμηλοπερατό φίλτρο που μειώνει την καταστροφική επίδραση των φαινομένων συντονισμού για τον αντισταθμιστή θυρίστορ.

Επιπλέον, ο στατικός αντισταθμιστής περιλαμβάνει ένα σύστημα ελέγχου και προστασίας που αποτελείται από μπλοκ θυρίστορ για έλεγχο και προστασία ρελέ, καθώς και μονάδα ψύξης θυρίστορ.

Μονάδες με ρύθμιση βήματος

Μια εγκατάσταση ρύθμισης βήματος περιλαμβάνει πολλά τμήματα, έτσι ώστε, εάν είναι απαραίτητο, για τη ρύθμιση του ρεύματος, της τάσης ή της άεργου ισχύος, να είναι δυνατή η αποσύνδεση ή η σύνδεση του ενός ή του άλλου τμήματος. Η εγκατάσταση περιέχει μια συστοιχία πυκνωτών, έναν αντιδραστήρα, ένα κύκλωμα πυρόσβεσης και έναν κεντρικό διακόπτη.

Το πιο σημαντικό πράγμα στο σχεδιασμό μιας μονάδας πυκνωτή με ρύθμιση βήματος είναι να οργανωθεί σωστά ο περιορισμός των υπερτάσεων και των ρευμάτων στις στιγμές σύνδεσης και αποσύνδεσης των τμημάτων. Οι μεταβατικές διεργασίες αποτελούν παράγοντα μείωσης της αξιοπιστίας τέτοιων εγκαταστάσεων.

Διαμήκης χωρητική αντιστάθμιση — UPC

Για να μειωθεί η επίδραση της επαγωγικής συνιστώσας του δικτύου έλξης και του μετασχηματιστή στην τάση των παντογράφων ηλεκτρικών μηχανών έλξης, χρησιμοποιούνται διαμήκεις χωρητικές εγκαταστάσεις αντιστάθμισης, δηλαδή πυκνωτές συνδέονται σε σειρά με αυτές.

Στους υποσταθμούς έλξης στη Ρωσία, οι εγκαταστάσεις διαμήκους αντιστάθμισης τοποθετούνται σε γραμμές αναρρόφησης, όπου αυτές οι εγκαταστάσεις αυξάνουν την τάση, βοηθούν στην εξάλειψη των επιπτώσεων της προώθησης ή υστέρησης φάσης, προωθούν τη συμμετρία τάσης σε ίσα ρεύματα στους βραχίονες, μειώνουν την κατηγορία τάσης του εξοπλισμού και γενικά απλοποιεί το σχέδιο εγκατάστασης.

Το σχήμα δείχνει ένα από αυτά τα τμήματα. Εδώ, μέσω πυκνωτών και μιας αντίστασης, μέσω ενός διακόπτη θυρίστορ, η τάση τροφοδοτείται στις περιελίξεις χαμηλής τάσης δύο μετασχηματιστών που συνδέονται σε σειρά. Οι περιελίξεις υψηλής τάσης αυτών των μετασχηματιστών συνδέονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Τη στιγμή του βραχυκυκλώματος αυξάνεται η τάση στους πυκνωτές της εγκατάστασης. Και μόλις η τάση φτάσει στο επίπεδο ρύθμισης, ανοίγει ο διακόπτης θυρίστορ, το τόξο αναφλέγεται αμέσως στον εκφορτιστή και συνεχίζει να καίει μέχρι να κλείσει ο επαφέας κενού για ένα κλάσμα του δευτερολέπτου.

Τέτοιες ρυθμίσεις βοηθούν στη μείωση των διακυμάνσεων της τάσης στους παντογράφους και κάνουν τις τάσεις του διαύλου συμμετρικές. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν τις πιο δύσκολες συνθήκες λειτουργίας των πυκνωτών, σε σχέση με τις οποίες οι εγκαταστάσεις αυτού του τύπου απαιτούν υπερταχεία προστασία. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε το CPC μαζί με το KU.