Ратошнюк Віталій Миколайович

Національний Технічний Університет України

«Київський політехнічний інститут»

Факультет електроенерготехніки та автоматики

Кафедра електричних мереж та систем

Статичні тиристорні компенсатори та статичні синхронні компенсатори як засоби компенсації реактивної потужності

Компенсація реактивної потужності - цілеспрямоване управління реактивною потужністю в тій чи іншій точці електроенергетичної системи з метою підвищення продуктивності систем змінного струму та регулювання напруги.

Основними цілями встановлення засобів компенсації реактивної потужності є:

- Зменшення навантаження на трансформаторах та збільшення часу їх служби;

- Розвантаження ліній та використання проводів та кабелів меншого перерізу;

- Покращення якості електроенергії на електроприймачах;

- Зменшення навантаження на комутаційну апаратуру за рахунок зменшення струмів в лініях;

- Запобігання штрафів за зниження якості електроенергії;

- Зниження витрат на електроенергію.

Статичні тиристорні компенсатори

Статичні тиристорні компенсатори реактивної потужності являються одними з установок, що забезпечують підвищення ефективності роботи і енергозбереження систем передавання і розподілу електричної енергії. СТК призначені для оптимізації режимів роботи електричних мереж з метою підвищення пропускної здатності і стійкості ліній електропередачі, стабілізації напруги в вузлах навантажень, зменшення втрат електроенергії і підвищення її якості. При цьому виконуються наступні функції:

- регулювання напруги по заданому закону;

- підвищення статичної та динамічної стійкості електроенергетичних систем;

- обмеження комутаційних перенапруг;

Статичні тиристорні компенсатори (СТК) є дуже ефективними при передаванні та розподілі електроенергії, що супроводжуються швидкими змінами реактивної потужності. При використані СТК в розподільчих мережах підвищується стійкість передачі електроенергії, обмежуються внутрішні перенапруги, знижуються коливання напруги, відфільтровуються вищі гармоніки. Що стосується промисловості, то СТК зазвичай використовуються в колах енергопостачання дугових сталеплавильних печей.

Основні компоненти СТК:

1. Теристорнокеруючий реактор (ТКР) – забезпечує регулювання струму реактора шляхом зміни кута закриття тиристорів;

2. Конденсаторні батареї і реактори фільтрів. Реактори обмежують струми і разом з конденсаторною батареєю створюють резонансні кола, що подавляють вищі гармоніки. Конденсаторні батареї являються джерелом реактивної потужності СТК;

3. Шафа керування і захисту MODULEX. Забезпечує управління ТКР і комутацією з системи, захист фільтрів та керування повітряною системою охолодження тиристорних вентилів.

Статичні синхронні компенсатори

З появою потужних високовольтних приладів типу IGCT і IGBT почалось впровадження нових типів установок, таких як СТАТКОМ, тобто статичний синхронний компенсатор. Завданням таких установок є покращення якості електроенергії і підвищення ефективності її передавання та розподілу за рахунок компенсації реактивної потужності. Регулювання напруги і покращення стабільності роботи енергосистем.

СТАТКОМ являє собою кероване джерело напруги (КДН) з, практично рівним нулю, внутрішнім опором. Він дозволяє підтримувати заданий рівень і якість напруги, збільшити пропускну здатність ліній електропередачі. Його підключення до мережі відбувається через лінійний реактор, що забезпечує перетворення різниці напруги мережі і КДН в вихідний струм СТАТКОМа, тобто перетворення джерела напруги в джерело струму (рис. 1).

рис. 1 – Однолінійна схема підключення СТАТКОМа до мережі

В порівнянні з СТК та іншими традиційними установками компенсації реактивної потужності СТАТКОМ має багато переваг:

- Кращі динамічні характеристики;

- Можливість підтримання номінального ємнісного вихідного струму при низькій напрузі системи, що, в свою чергу, забезпечує кращу динамічну стійкість передавання в порівнянні з СТК;

- Завдяки великій частоті переключення приладів, СТАТКОМ може здійснювати активну фільтрацію гармонічних струмів навантаження;

- Потребує менше місця для установки (приблизно в два рази в порівнянні з СТК);

- Менший рівень активних втрат.

Отже, головною перевагою таких установок є те, що такі установки дозволяють збільшити пропускну здатність ліній та покращити якість електроенергії без проведення яких-небудь повномасштабних реконструкцій ліній, а головним недоліком – те, що для деяких установок такого типу їх вартість становить не менше ніж половина вартості нової лінії аналогічної довжини. Тому, очевидно, що при прийнятті тих чи інших рішень треба проводити техніко-економічне порівняння декількох варіантів.

Також на основі приведених вище даних можна зробити висновок, що використання статичних синхронних компенсаторів є більш доцільним в порівнянні з статичними тиристорними компенсаторами.

Література:

1. http://nidec-asi-vei.ru/produktsiya/staticheskie-tiristornie-kompensatori-reaktivnoy-moschnosti/

2. http://www.slideshare.net/NaveenKssvs/reactive-power-compensation-33009860

3. http://nidec-asi-vei.ru/produktsiya/statkomi-dlya-nuzhd-promishlennosti-i-energetiki/

4. http://www.fsk-ees.ru/innovation/intelligent_network/new_types_of_power_equipment_of_substations_and_overhead_power_lines/static_compensator_statcom/

5. http://ckdelektroprom.ru/products/fku/stk-6-10-35-kv/