Ёмкостная компенсация

Ёмкостная компенсация — способ компенсация реактивной мощности с помощью ёмкостной нагрузки.

Широко применяется на тяговых подстанциях переменного тока c целью повышения эффективности работы электрооборудования, снижения потерь электроэнергии, что, в частности, позволяет повысить пропускную способность железнодорожного транспорта.

Ёмкостная компенсация реактивной мощности осуществляется с помощью конденсаторных установок. Ввиду того, что напряжение в тяговой сети меняется со временем, необходимо применять регулируемые конденсаторные установки.

Различают продольную, поперечную и продольно-поперечную ёмкостную компенсацию.

Регулируемые установки поперечной ёмкостной компенсации

Поперечная компенсация (КУ) применяется для уменьшения реактивной составляющей тока в системе за счёт установки источника реактивной мощности в непосредственной близости от нагрузки.

По способу регулирования рассматриваются следующие группы регулируемых КУ:

• регулируемые ‒ включение реакторов параллельно или последовательно с ёмкостью конденсаторов;

• ступенчатые регулируемые (дискретно регулируемые) ‒ включение-отключение отдельных ступеней конденсаторных батарей или изменение схемы соединения.

Регулируемые КУ с шунтирующими реакторами

Суммарная мощность КУ при параллельном включении регулируемого реактора LRP и конденсаторной батареи С с реактором LR (рис. 1, а) равна разности их мощностей. Если мощности равны, то КУ не вырабатывает реактивную мощность. При регулировании LRP, уменьшая его мощность, КУ увеличивает генерацию реактивной мощности в сети.Регулирование мощности реактора происходит с помощью явления насыщения стали, возникающего при продольном и поперечном подмагничивании магнитопровода реактора постоянным током.

В наше время применение реакторов с поперечным подмагничиванием является невыгодным из-за высокой стоимости и ряда недостатков.

Схема с реактором, регулируемая с помощью тиристоров (СТК, рис. 1, б) применяется почти во всех сетях 35 кВ и выше. Увеличивая угол регулирования тиристоров от 0 до π/2, изменяют величину тока, протекающего через реактор, от номинального значения до нуля. Достоинством является высокая надежность тиристорного управления. Недостатком ‒ наличие высших гармоник в токе, который потребляется реактором из сети. Поэтому в этой схеме обязательно должны быть фильтры, настроенные на нечётные гармоники (фильтры CF).

Вместо реактора может быть применён реактор-трансформатор для снижения напряжения на коммутируемых тиристорах (рис. 1, в). Также существует схема с включением конденсаторной батареи и СТК через понижающий трансформатор (автотрансформатор), позволяя работать тиристорам на пониженном напряжении (рис. 1, г).

Статический тиристорный компенсатор (СТК) с реакторной группой ТРГ, управляемый тиристорами, и мощными фильтрокомпенсирующими цепями ФКЦ (рис. 2). В данную схему входит:

• однофазная тиристорно-реакторная группа (ТРГ) ‒ плавно регулируемый потребитель реактивной мощности;

• фильтрокомпенсирующая цепь (ФКЦ) ‒ источник реактивной мощности и фильтр высших гармоник;

• низкочастотный фильтр НЧФ ‒ снижает влияние резонансных явлений на оборудование СТК;

• система управления и защита СТК ‒ состоит из шкафа управления СТК со шкафом управления тиристорами и релейной защиты и шкафом охлаждения тиристоров.

В настоящее время применение СТК на российских железных дорогах невыгодно из-за больших капитальных затрат и долгой окупаемости. Поэтому необходимо упростить схему СТК и удешевить прежде всего тиристорно-реакторную группу регулирования.

Регулируемые ступенчатые установки

Состоят из нескольких секций. В зависимости от регулируемого параметра (напряжение, ток, реактивная мощность и т. д.) в них включается или отключается нужная секция (рис. 3, КУ1, КУ2, КУ3). Состоит из конденсаторной батареи С, реактора LR и главного выключателя Q1 с демпфирующей цепочкой Q2‒R. Сложность выполнения ступенчатых КУ заключается в необходимости зашиты от переходных процессов при коммутации КУ из-за бросков токов и напряжений, вследствие чего этого снижается надёжность работы КУ. Поэтому главное при создании ступенчатых регулируемых КУ ‒ ограничение токов и напряжений при включении или отключения КУ.

Переключаемые установки продольной ёмкостной компенсации

Установки продольной ёмкостной компенсации (УПК) применяются для уменьшения влияния индуктивной составляющей сопротивлений трансформаторов тяговых подстанций и тяговой сети на напряжение на токоприёмнике электровоза путем включения ёмкости последовательно с ними.

В РФ УПК на тяговых подстанциях устанавливается в отсасывающую линию (рис. 4). В отсасывающей линии УПК участвует в повышении напряжения, устраняет эффект опережающей и отстающей фаз, достигается симметрия напряжения при равных токах в плечах питания, снижает класс напряжения применяемого оборудования и упрощает конструктивное выполнение установки.

На данной схеме (рис. 4) показана только одна секция С (параллельно ей подключаются остальные секции). От одного ряда конденсаторов С через ограничительный резистор R и тиристорный ключ ТК напряжение поступает на низковольтные обмотки двух последовательно соединённых трансформаторов TVL. Высоковольтные обмотки этих трансформаторов включены встречно. При сквозном КЗ нарастает напряжение на конденсаторах.

При достижении напряжения уставки U_УСТ срабатывает тиристорный ключ VDT. Практически мгновенно (менее, чем за 1 мс) поджигается трехэлектродный разрядник (тригатрон) ТГ. Дуга на главных контактах тригатрона горит до момента, когда включается вакуумный контактор Q (примерно через 0,03 с).

Достоинствами УПК являются: повышение уровня и уменьшение колебания напряжения на токоприемники ЭПС, симметрия напряжения на шинах 27,5 кВ. Недостатками: более тяжёлые условия работы конденсаторов УПК, чем у КУ, так как по ним протекает ток КЗ тяговой сети, из-за этого необходимо наличие надёжной сверхбыстродействующей защиты, перегрузка конденсаторов УПК в аварийном, послеаварийном и вынужденном режимах.

Для лучшей компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения необходимо применять совместную работу КУ, УПК.

Ссылки

• [lokomo.ru/elektrosnabzhenie/emkostnaya-kompensaciya.html Ёмкостная компенсация]
• [www.findpatent.ru/patent/207/2070745.html Сухой регулируемый реактор]
• [www.ngpedia.ru/id461419p1.html Реактивная составляющая тока]
• [www.complectprom.ru/produkciya/krm_main/fkyadd/ Фильтрокомпенсирующие устройства]
• [www.ukkz.com/ru/staticheskie-kompensatory.html Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности]
• [lokomo.ru/elektrosnabzhenie/sistema-tyagi-peremennogo-toka-promyshlennoy-chastoty.html Система тяги переменного тока промышленной частоты]

Отрывок, характеризующий Ёмкостная компенсация

– Еще какой! – сказала она. Но как только она сказала это, другой, новый строй мыслей и чувств поднялся в ней. Что значила улыбка Николая, когда он сказал: «уж выбран»? Рад он этому или не рад? Он как будто думает, что мой Болконский не одобрил бы, не понял бы этой нашей радости. Нет, он бы всё понял. Где он теперь? подумала Наташа и лицо ее вдруг стало серьезно. Но это продолжалось только одну секунду. – Не думать, не сметь думать об этом, сказала она себе и улыбаясь, подсела опять к дядюшке, прося его сыграть еще что нибудь.
Дядюшка сыграл еще песню и вальс; потом, помолчав, прокашлялся и запел свою любимую охотническую песню.
Как со вечера пороша
Выпадала хороша…
Дядюшка пел так, как поет народ, с тем полным и наивным убеждением, что в песне все значение заключается только в словах, что напев сам собой приходит и что отдельного напева не бывает, а что напев – так только, для складу. От этого то этот бессознательный напев, как бывает напев птицы, и у дядюшки был необыкновенно хорош. Наташа была в восторге от пения дядюшки. Она решила, что не будет больше учиться на арфе, а будет играть только на гитаре. Она попросила у дядюшки гитару и тотчас же подобрала аккорды к песне.
В десятом часу за Наташей и Петей приехали линейка, дрожки и трое верховых, посланных отыскивать их. Граф и графиня не знали где они и крепко беспокоились, как сказал посланный.
Петю снесли и положили как мертвое тело в линейку; Наташа с Николаем сели в дрожки. Дядюшка укутывал Наташу и прощался с ней с совершенно новой нежностью. Он пешком проводил их до моста, который надо было объехать в брод, и велел с фонарями ехать вперед охотникам.
– Прощай, племянница дорогая, – крикнул из темноты его голос, не тот, который знала прежде Наташа, а тот, который пел: «Как со вечера пороша».
В деревне, которую проезжали, были красные огоньки и весело пахло дымом.
– Что за прелесть этот дядюшка! – сказала Наташа, когда они выехали на большую дорогу.
– Да, – сказал Николай. – Тебе не холодно?
– Нет, мне отлично, отлично. Мне так хорошо, – с недоумением даже cказала Наташа. Они долго молчали.
Ночь была темная и сырая. Лошади не видны были; только слышно было, как они шлепали по невидной грязи.
Что делалось в этой детской, восприимчивой душе, так жадно ловившей и усвоивавшей все разнообразнейшие впечатления жизни? Как это всё укладывалось в ней? Но она была очень счастлива. Уже подъезжая к дому, она вдруг запела мотив песни: «Как со вечера пороша», мотив, который она ловила всю дорогу и наконец поймала.
– Поймала? – сказал Николай.
– Ты об чем думал теперь, Николенька? – спросила Наташа. – Они любили это спрашивать друг у друга.
– Я? – сказал Николай вспоминая; – вот видишь ли, сначала я думал, что Ругай, красный кобель, похож на дядюшку и что ежели бы он был человек, то он дядюшку всё бы еще держал у себя, ежели не за скачку, так за лады, всё бы держал. Как он ладен, дядюшка! Не правда ли? – Ну а ты?
– Я? Постой, постой. Да, я думала сначала, что вот мы едем и думаем, что мы едем домой, а мы Бог знает куда едем в этой темноте и вдруг приедем и увидим, что мы не в Отрадном, а в волшебном царстве. А потом еще я думала… Нет, ничего больше.
– Знаю, верно про него думала, – сказал Николай улыбаясь, как узнала Наташа по звуку его голоса.
– Нет, – отвечала Наташа, хотя действительно она вместе с тем думала и про князя Андрея, и про то, как бы ему понравился дядюшка. – А еще я всё повторяю, всю дорогу повторяю: как Анисьюшка хорошо выступала, хорошо… – сказала Наташа. И Николай услыхал ее звонкий, беспричинный, счастливый смех.
– А знаешь, – вдруг сказала она, – я знаю, что никогда уже я не буду так счастлива, спокойна, как теперь.
– Вот вздор, глупости, вранье – сказал Николай и подумал: «Что за прелесть эта моя Наташа! Такого другого друга у меня нет и не будет. Зачем ей выходить замуж, всё бы с ней ездили!»
«Экая прелесть этот Николай!» думала Наташа. – А! еще огонь в гостиной, – сказала она, указывая на окна дома, красиво блестевшие в мокрой, бархатной темноте ночи.


Граф Илья Андреич вышел из предводителей, потому что эта должность была сопряжена с слишком большими расходами. Но дела его всё не поправлялись. Часто Наташа и Николай видели тайные, беспокойные переговоры родителей и слышали толки о продаже богатого, родового Ростовского дома и подмосковной. Без предводительства не нужно было иметь такого большого приема, и отрадненская жизнь велась тише, чем в прежние годы; но огромный дом и флигеля всё таки были полны народом, за стол всё так же садилось больше человек. Всё это были свои, обжившиеся в доме люди, почти члены семейства или такие, которые, казалось, необходимо должны были жить в доме графа. Таковы были Диммлер – музыкант с женой, Иогель – танцовальный учитель с семейством, старушка барышня Белова, жившая в доме, и еще многие другие: учителя Пети, бывшая гувернантка барышень и просто люди, которым лучше или выгоднее было жить у графа, чем дома. Не было такого большого приезда как прежде, но ход жизни велся тот же, без которого не могли граф с графиней представить себе жизни. Та же была, еще увеличенная Николаем, охота, те же 50 лошадей и 15 кучеров на конюшне, те же дорогие подарки в именины, и торжественные на весь уезд обеды; те же графские висты и бостоны, за которыми он, распуская всем на вид карты, давал себя каждый день на сотни обыгрывать соседям, смотревшим на право составлять партию графа Ильи Андреича, как на самую выгодную аренду.
Граф, как в огромных тенетах, ходил в своих делах, стараясь не верить тому, что он запутался и с каждым шагом всё более и более запутываясь и чувствуя себя не в силах ни разорвать сети, опутавшие его, ни осторожно, терпеливо приняться распутывать их. Графиня любящим сердцем чувствовала, что дети ее разоряются, что граф не виноват, что он не может быть не таким, каким он есть, что он сам страдает (хотя и скрывает это) от сознания своего и детского разорения, и искала средств помочь делу. С ее женской точки зрения представлялось только одно средство – женитьба Николая на богатой невесте. Она чувствовала, что это была последняя надежда, и что если Николай откажется от партии, которую она нашла ему, надо будет навсегда проститься с возможностью поправить дела. Партия эта была Жюли Карагина, дочь прекрасных, добродетельных матери и отца, с детства известная Ростовым, и теперь богатая невеста по случаю смерти последнего из ее братьев.
Графиня писала прямо к Карагиной в Москву, предлагая ей брак ее дочери с своим сыном и получила от нее благоприятный ответ. Карагина отвечала, что она с своей стороны согласна, что всё будет зависеть от склонности ее дочери. Карагина приглашала Николая приехать в Москву.
Несколько раз, со слезами на глазах, графиня говорила сыну, что теперь, когда обе дочери ее пристроены – ее единственное желание состоит в том, чтобы видеть его женатым. Она говорила, что легла бы в гроб спокойной, ежели бы это было. Потом говорила, что у нее есть прекрасная девушка на примете и выпытывала его мнение о женитьбе.
В других разговорах она хвалила Жюли и советовала Николаю съездить в Москву на праздники повеселиться. Николай догадывался к чему клонились разговоры его матери, и в один из таких разговоров вызвал ее на полную откровенность. Она высказала ему, что вся надежда поправления дел основана теперь на его женитьбе на Карагиной.
– Что ж, если бы я любил девушку без состояния, неужели вы потребовали бы, maman, чтобы я пожертвовал чувством и честью для состояния? – спросил он у матери, не понимая жестокости своего вопроса и желая только выказать свое благородство.
– Нет, ты меня не понял, – сказала мать, не зная, как оправдаться. – Ты меня не понял, Николинька. Я желаю твоего счастья, – прибавила она и почувствовала, что она говорит неправду, что она запуталась. – Она заплакала.
– Маменька, не плачьте, а только скажите мне, что вы этого хотите, и вы знаете, что я всю жизнь свою, всё отдам для того, чтобы вы были спокойны, – сказал Николай. Я всем пожертвую для вас, даже своим чувством.
Но графиня не так хотела поставить вопрос: она не хотела жертвы от своего сына, она сама бы хотела жертвовать ему.
– Нет, ты меня не понял, не будем говорить, – сказала она, утирая слезы.
«Да, может быть, я и люблю бедную девушку, говорил сам себе Николай, что ж, мне пожертвовать чувством и честью для состояния? Удивляюсь, как маменька могла мне сказать это. Оттого что Соня бедна, то я и не могу любить ее, думал он, – не могу отвечать на ее верную, преданную любовь. А уж наверное с ней я буду счастливее, чем с какой нибудь куклой Жюли. Пожертвовать своим чувством я всегда могу для блага своих родных, говорил он сам себе, но приказывать своему чувству я не могу. Ежели я люблю Соню, то чувство мое сильнее и выше всего для меня».
Николай не поехал в Москву, графиня не возобновляла с ним разговора о женитьбе и с грустью, а иногда и озлоблением видела признаки всё большего и большего сближения между своим сыном и бесприданной Соней. Она упрекала себя за то, но не могла не ворчать, не придираться к Соне, часто без причины останавливая ее, называя ее «вы», и «моя милая». Более всего добрая графиня за то и сердилась на Соню, что эта бедная, черноглазая племянница была так кротка, так добра, так преданно благодарна своим благодетелям, и так верно, неизменно, с самоотвержением влюблена в Николая, что нельзя было ни в чем упрекнуть ее.
Николай доживал у родных свой срок отпуска. От жениха князя Андрея получено было 4 е письмо, из Рима, в котором он писал, что он уже давно бы был на пути в Россию, ежели бы неожиданно в теплом климате не открылась его рана, что заставляет его отложить свой отъезд до начала будущего года. Наташа была так же влюблена в своего жениха, так же успокоена этой любовью и так же восприимчива ко всем радостям жизни; но в конце четвертого месяца разлуки с ним, на нее начинали находить минуты грусти, против которой она не могла бороться. Ей жалко было самое себя, жалко было, что она так даром, ни для кого, пропадала всё это время, в продолжение которого она чувствовала себя столь способной любить и быть любимой.
В доме Ростовых было невесело.


Пришли святки, и кроме парадной обедни, кроме торжественных и скучных поздравлений соседей и дворовых, кроме на всех надетых новых платьев, не было ничего особенного, ознаменовывающего святки, а в безветренном 20 ти градусном морозе, в ярком ослепляющем солнце днем и в звездном зимнем свете ночью, чувствовалась потребность какого нибудь ознаменования этого времени.
На третий день праздника после обеда все домашние разошлись по своим комнатам. Было самое скучное время дня. Николай, ездивший утром к соседям, заснул в диванной. Старый граф отдыхал в своем кабинете. В гостиной за круглым столом сидела Соня, срисовывая узор. Графиня раскладывала карты. Настасья Ивановна шут с печальным лицом сидел у окна с двумя старушками. Наташа вошла в комнату, подошла к Соне, посмотрела, что она делает, потом подошла к матери и молча остановилась.