Особенности регулирования напряжения с применением батарей статических конденсаторов

Одной из главных проблем на предприятиях является поддержание необходимого качества электроэнергии. Дело в том, что при передаче электроэнергии на большие расстояния возникают потери, в следствии чего возникает нагрузка на все элементы электросети. Сопутствующем проблемным фактором являются потери и активной мощности. На данный момент времени, расчёты и практика показывают, нецелесообразность компенсации потерь на этапе производства электроэнергии путем генерации большего объема реактивной мощности генераторами электростанций. В первую очередь это связано с экономическими затратами. Гораздо выгоднее размещать компенсирующие устройства в непосредственной близости от потребителей реактивной мощности [1].

Любое крупное производство вынуждено следить как за качеством электроэнергии, так и за ее потреблением, так как от этого зависит качество выполнения производственного процесса. Если обеспечение качества поставляемой электроэнергии на предприятия является зоной ответственности компаний занимающихся непосред- ственно генераций и передачей электроэнергии, то рациональное потребление полученной электроэнергии — это зона ответственности непосредственно потребителя.

Логично, что потребители стараются как можно сильнее сократить свои затраты. Одним из возможных способов сокращения затрат является применение компенсирующих устройств на предприятиях. Как показала многолетняя практика, затраты на установку компенсирующих устройств со временем окупаются, так как на предприятиях подавляющее большинство потребителей электроэнергии - это потребители реактивной мощности. К ним относятся, например, асинхронные двигатели, индукционные печи, сварочное оборудование. Другими словами, электрические машины, принцип работы которых связан с образованием магнитных полей [2].

Выделяют 3 основные способа подключения компенсирующих устройств:

• -    Индивидуальная или постоянная компенсация;

• -    Групповая компенсация;

• -    Централизованная компенсация.

Рассмотрим более подробно каждый способ подключения:

• 1.    Индивидуальная компенсация. Ее еще называют постоянной компенсацией. Главным критерием применения такой схемы подключения является постоянная нагрузка. Компенсирующее устройство подключается в непосредственной близости от потребителя реактивной мощности, к конкретному оборудованию. Такие потребители обычно работают в продолжительном режиме, например, трансформаторы или сварочное оборудование. Также такой способ размещения компенсирующих устройств позволяет разгрузить подводящие линии.

• 2.    Групповая компенсация. Принцип работы схемы аналогичен схеме при индивидуальной компенсации. Компенсирующее устройство подключается к узлам нагрузки с близко расположенными потребителями реактивной мощности. При этом, в случае блока конденсаторных батарей, в качестве компенсирующего устройства, регулирование также, как и при индивидуальной компенсации не предусмотрено, ввиду того что нагрузка также постоянная и достаточно длительная.

• 3.    Централизованная компенсация. При данной схеме регулирования компенсирующее устройство размещается в центре нагрузки. Такая схема подключения применяется при наличии большого количества потребителей, в ходе работы которых возникают переменные нагрузки с большим разбросом суточного коэффициента. Такие компенсирующие устройства уже должны иметь возможность регулирования. В случае использования блока конденсаторных батарей применяется контроллер, а также система отслеживания изменения нагрузки. Так, в зависимости от потребности регулирования путем переключения банок конденсоров производится компенсация реактивной мощности. Стоит отметить, что при выборе схемы с централизованной компенсацией групповая и индивидуальная компенсация не применяются, так как в некоторых установившихся режимах может возникнуть пе-

• рекомпенсация, что также пагубно влияет на работу оборудования. Также это экономически нецелесообразно, так как кратно возрастают затраты на оборудование.

Рассмотрим более подробно способ компенсации реактивной мощности при помощи силовых конденсаторов. Батарея статических конденсаторов представляет собой сборку из нескольких силовых конденсаторов, которые соединены между собой параллельно-последовательно. Способ соединения зависит от режима работы нейтрали [3].

Широкое применение батареи статических конденсаторов получили благодаря своим преимуществам по сравнению с другими способами компенсации напряжения. Конечно же самое главное – это малые потери активной мощности. Потери активной мощности составляют 0,00250,005 кВТ/квар, что безусловно сказывается на качестве электроэнергии [4]. По сравнению с синхронными компенсаторами, которые представляют собой синхронные двигатели облегченной конструкции у батарей статических компенсаторов отсутствуют движущие части. Во-первых – это исключает потери на преобразование электрической энергии в механическую, во-вторых – отсутствие подвижных частей снижает затраты на обслуживание электрической машины, что повышает надежность. Также благодаря применению конденсаторных батарей снижается шумовая нагрузка на предприятии, что позволяет размешать данные компенсирующие устройства в непосредственной близости от энергоемких потребителей в процессе работе которых должен быть задействован персонал.

Конечно, БСК имеют и ряд недостатков. Первыми главным недостатком является зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения, а вторым главным недостатков является отсутствие возможности потребления реактивной мощности, в отличии, например, от тех же синхронных компенсаторов, БСК способны только генерировать реактивную мощность. Также к эксплуатационным особенностям относится невозможность плавного изменения реактивной мощности, в силу предлагаемых конструкций заводами изготовителями предусматривается только ступенчатое ее регулирование. Также отмечается крайне высокая чувствительность к высшим гармоникам. Данное яв- ление снижает электрическую прочность. Поэтому в дополнение БСК оснащаются фильтро-компенсирующими устройствами [5].

Таким образов, можно заключить, что батареи статических компенсаторов – это достаточно простое устройство, для которого не требуется специальных условий, чтобы его эксплуатировать. Это снижает экономические затраты и эксплуатацию устройства. Вместе с этим, простота кон- струкции накладывает ряд эксплуатацион ных ограничений – это отсутствие воз можности плавного регулирования, отсут ствие корректировки реактивной мощно сти в случае ее избыточности.