Синхронными компенсаторами

Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами электрических станций в виде энергии переменного (синусоидального) тока с частотой 50 Гц в Советском Союзе и странах Европы и 60Гц в США.

Источниками электроэнергии являются тепловые (ТЭС) или гидравлические (ГЭС) электрические станции, электрическая энергия на которых вырабатывается синхронными генераторами трехфазного тока. Последние приводятся в движение соответственно паровыми и гидравлическими турбинами. На тепловых электростанциях происходит преобразование тепловой энергии при сгорании угля, газа и т. д. На атомных электростанциях тепловая энергия есть результат расщепления атомов урана или других радиоактивных элементов в атомных реакторах. Гидротурбины используют энергию падающей воды.

Для непрерывного управления двигателями переменного и постоянного тока, синхронными генераторами и электромагнитными муфтами применяют магнитные усилители.

В тех случаях, когда сети энергосистемы в районе газопровода отсутствуют или не могут обеспечить надежного питания, на площадке такой компрессорной станции сооружают собственную электростанцию переменного тока с двумя-тремя синхронными генераторами, приводимыми в действие газовыми двигателями.

Для работы в условиях отдаленных от материально-технических и ремонтных баз электроаппаратура управления должна обладать повышенной износоустойчивостью. Схемы же релейно-контакторной аппаратуры управления для автоматического регулирования и управления синхронными генераторами и асинхронными двигателями находят применение бесконтактные элементы управления, обладающие высокой надежностью: полупроводниковые неуправляемые и управляемые вентили и магнитные усилители.

Для непрерывного управления двигателями переменного и постоянного тока, синхронными генераторами и электромагнитными муфтами применяют магнитные усилители.

Источником питания буровой является дизель-электростанция с четырьмя синхронными генераторами мощностью по 1000 кВт каждый, работающими на общие сборные шины напряжением 380 В. Для повышения качества напряжения на сборных шинах переменного тока к ним подключены конденсаторные батареи.

Электроприводы главных механизмов каждой МБУ получают питание от единой электростанции с синхронными генераторами и выполняются по системе «тири-стортшй преобразователь — двигатель постоянного тока» (ТП — Д). Технологический комплект включает в себя десять электродвигателей главных механизмов. Все электродвигатели разделены на пять групп, причем в каждой одновременно может работать только один электродвигатель. При разделении электродвигателей по группам учтены технологические требования по одновременной работе механизмов. Тот или иной электродвигатель в группе может включаться дистанционно с помощью контакторов.

Первые ЭМН для использования в электрофизических установках предложены академиками П. Л. Капицей и М. П. Костенко. В зависимости от назначения ЭМН, разновидностей потребителей их энергии и устройств электропривода в состав ЭМН входит одна или несколько ЭМ постоянного и (или) переменного тока. Например, в промышленных установках распространены ЭМН с асинхронными приводными двигателями и трех- или однофазными синхронными генераторами с демпферными обмотками [5.1]. При разряде ЭМН для их генераторов переменного или постоянного тока характерен кратковременный отбор электрической мощности в нагрузку. В зависимости от значений /р могут иметь место две основные разновидности разрядного режима: относительно длительное (от 0,5—1 до 10 с) динамическое торможение ротора электромагнитными силами в активной зоне ЭМ и кратковременный (от 10~3 до 10~2 с) пиковый режим ударного разряда, также сопровождающийся торможением ротора. В обоих случаях, с учетом потерь трения агрегата, а также электрических и магнитных потерь в генераторе, преобразуется в электроэнергию часть запасенной ротором кинетической энергии, которая составляет Д ^ = 0,5.7(01—Qi) (см. гл. 4). При этом угловая скорость

В индуктивных ЭП вращающееся магнитное поле образуется синхронными генераторами, работающими параллельно с сетью бесконечной мощности. К сожалению, нет емкостных генераторов, которые могли бы создать достаточно мощное электрическое вращающееся поле. Поэтому емкостные аналоги индуктивных ЭП не созданы, и копирование емкостных ЭП на базе индуктивных обречено на неудачи.

Компрессорные станции с газотурбинным приводом, потребляемая мощность которых достигает 500—3000 кВт также получают питание от сетей энергосистем, если они имеются в районе строительства КС или от сооружаемой собственной электростанции с двумя-тремя синхронными генераторами, приводимыми в действие газовыми двигателями. Потребителями электроэнергии на таких КС являются электроприводы циркуляционных насосных установок систем водяного охлаждения и маслонасосов, вентиляционных агрегатов, насосные станции производственного и питьевого водопроводов, котельные, механические мастерские, системы освещения и др.

Свойство перевозбужденного синхронного двигателя потреблять кроме активной составляющей тока и активной мощности емкостную составляющую тока и емкостную мощность, используют для повышения (компенсации) коэффициента мощности других потребителей, создающих активно-индуктивную нагрузку системы. Используя указанное свойство синхронных двигателей, оказалось возможным создавать синхронные машины, называемые синхронными компенсаторами. Синхронный компенсатор представляет собой по существу синхронный двигатель, рассчитанный на работу с перевозбуждением без механической нагрузки и предназначенный специально для улучшения коэффициента мощности. Если не учитывать относительно небольших потерь мощности в синхронном компенсаторе, можно считать, что им потребляются из сети трехфазного тока чисто емкостный ток и емкостная мощность. Векторная диаграмма синхронного компенсатора при гаком допущении приведена на 11.13.

На крупных подстанциях электрических систем устанавливают специальные синхронные машины, вращающиеся вхолостую и отдающие в сеть реактивную мощность, которая необходима для асинхронных двигателей ближайшего района. Эти машины называются синхронными компенсаторами.

Режим параллельной работы синхронной машины с сетью бесконечной мощности зависит от момента на валу. Потребляет машина реактивную мощность из сети или отдает ее в сеть — определяется током возбуждения.- Синхронные машины, работающие параллельно с сетью в режиме холостого хода, применяются достаточно широко и называются синхронными компенсаторами. В ЭП возможен режим работы, когда электрическая или механическая мощность преобразуется только в теплоту—-режим холостого хода,

Режим параллельной работы синхронной машины с сетью бесконечной мощности зависит от момента на валу. Потребляет машина реактивную мощность из сети или отдает ее в сеть — это определяется током возбуждения. Синхронные машины, работающие параллельно с сетью в режиме холостого хода, применяются достаточно широко и называются синхронными компенсаторами. В ЭП возможен режим работы, когда электрическая или механическая мощность преобразуется только в теплоту — режим холостого хода.

предназначенные для генерирования емкостной реактивной мощности. Синхронные электродвигатели подобной конструкции называются синхронными компенсаторами или синхронными конденсаторами.

При уменьшении механической нагрузки на валу снижается активная составляющая тока статора, что- расширяет возможный диапазон регулирования составляющей, так как в любом режиме ток якоря не должен превышать номинального. Синхронный двигатель, работающий на холостом ходу без нагрузки, может быть использован в качестве регулируемого источника реактивной мощности сети. Для таких целей, однако, применяются специальные синхронные машины, которые называются синхронными компенсаторами. Синхронные компенсаторы применяются в электрических сетях энергосистем в качестве источников реактивной мощности для регулирования напряжения. Если предприятие располагает синхронным двигателем, который почему-либо не применяется по прямому назначению, целесообразно его использовать в режиме синхронного компенсатора для повышения cos ср сети.

Из общей потребляемой реактивной мощности около 80% покрываются синхронными генераторами электростанций и синхронными компенсаторами энергосистем, а около 20% — собственными источниками потребителей, в основном синхронными двигателями и конденсаторными батареями (табл. 3.4).

Регулирование напряжения синхронными компенсаторами. Установка на ЦП и у потребителей синхронных компенсаторов позволяет автоматически и плавно регулировать уровень напряжения путем изменения режима возбуждения синхронного компенсатора. Потери напряжения в сети в режиме перевозбуждения компенсатора A(/ = [Pr + (Q —

При определении реактивной энергии необходимо учитывать энергию: выработанную генераторами электростанций; выработанную синхронными компенсаторами энергосистемы или батареями конденсаторов; полученную энергосистемой или переданную в другие энергосистемы; полученную от энергосистемы промышленными предприятиями и выработанную компенсирующими установками этих предприятий. •

Способность синхронной машины вызывать в сети опережающий ток и служить генератором реактивной мощности является настолько ценной, "что- широкое применение находят синхронные машины, предназначенные специально для работы в качестве двигателей на холостом ходу, генерирующих реактивную мощность и повышающих cos cp сети. Такие машины, называемые синхронными компенсаторами, обычно работают в режиме перевозбуждения, вызывая ток, опережающий напряжение сети на угол, близкий к я/2. Тем самым компенсируется реактивная составляющая тока других потребителей.

При работе синхронных компенсаторов уменьшается результирующий ток, нагружающий электрическую сеть. Потребление энергии синхронными компенсаторами невелико, так как потери мощности в синхронных компенсаторах не превышают 2—3% их номинальной мощности. Номинальная мощность синхронных компенсаторов определяется значением полной мощности в киловольт-амперах. По сравнению с конденсаторами, которые также вызывают в сети опережающий ток и используются для повышения cos