Батареи конденсаторов в сетях с резкопеременной и вентильной нагрузкой

Характерными резкопеременными нагрузками являются сварочные нагрузки на машино­строительных предприятиях, дуговые печи, прокатные станы и др. Главные приводы прокатных станов оснащаются регулируемыми вентильными преобразователями.

Нагрузки с регулируемыми вентильными преобразователями характеризуются большим потреблением реактивной мощности. Резкопеременный характер потребления реактивной мощности вызывает колебания напряжения в сети. Управляемые вентильные преобразователи, кроме того, значительно искажают форму кривой питающего напряжения. Нагрузки дуговых печей ввиду неравномерности потребления тока по фазам могут вызывать значительную не­симметрию напряжения.

Все изложенное обусловливает принципы компенсации реактивной мощности, сущест­венно отличающиеся от общепринятых в сетях с так называемой спокойной нагрузкой.

Особенности компенсации реактивной мощности в сетях с резкопеременной и вентиль­ной нагрузкой заключаются в следующем:

ввиду низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера на­грузки необходимо осуществить компенсацию как постоянной и переменной составляющей ре­активной мощности. Компенсация постоянной составляющей реактивной мощности необходи­ма для уменьшения потребления реактивной мощности от энергосистемы. Компенсация пере­менной составляющей реактивной мощности преследует цель уменьшения колебаний напряже­ния в питающей сети;

ввиду быстрых изменений потребляемой реактивной мощности Необходимо применение быстродействующих компенсирующих устройств, способных изменять регулируемую реактив­ную мощность со скоростью, соответствующей скорости наброса и сброса потребляемой реак­тивной мощности;

ограничивается применение батарей конденсаторов для компенсации постоянной со­ставляющей реактивной мощности в сети с резкопеременной вентильной нагрузкой. Это обу­словлено наличием в сети высших гармоник тока и напряжения при работе вентильных пре­образователей, которые приводят к значительным перегрузкам батарей конденсаторов;

при наличии в сети высших гармоник тока и напряжения включение конденсаторов при­водит к резонансным явлениям на частотах высших гармоник, что ведет к нарушению нормаль­ной работы БК.

Сущность явлений резонанса удобно рассмотреть на примере простой схемы электро­снабжения промышленного предприятия, показанной на рис. 13.7. На схеме показаны три ос­новных элемента, участвующих в резонансном процессе:

питающая сеть, упрощенно представленная в схеме замещения индуктивным Х_с и актив­ным Rc сопротивлениями;

вентильный преобразователь как источник высших гармоник с сопротивлениями Х_пр и ^_пр - индуктивно-активная цепь в схеме замещения;

Рис. 13.8. Однолинейная схема защиты конденсаторной батареи от высших гармоник

батарея конденсаторов С и Я_к - емкостно-активная цепь в схеме замещения.

При отсутствии емкостных элементов (при отключении БК) частотные характеристики Х_с линейны. Включение БК резко изменяет линейный характер частотной характеристики пита­ющей сети, причем нелинейность частотной характеристики в значительной степени зависит от добротности контура, т. е. от соотношения X/ R. Нелинейность частотной характеристики пита­ющей сети объясняется тем, что при включении БК образуется параллельный LC-контур, состо­ящий из индуктивного сопротивления питающей сети и емкостного сопротивления конденсато­ра. Таким образом, изменяются частотные характеристики систем и возникают условия для возникновения резонанса на частотах, превышающих промышленную частоту 50 Гц. Вентиль­ные преобразователи генерируют в сеть спектр гармоник, начиная с пятой, поэтому в каждом конкретном случае необходим расчет токовой нагрузки БК резонансной группой гармоник (вплоть до 59, 61, 71 гармоник).

Батареи конденсаторов, предназначенные для компенсации реактивной мощности в се­тях, питающих нелинейную нагрузку, для их нормальной работы необходимо защищать реак­торами, устанавливаемыми последовательно с конденсаторами (рис. 13.8)

Глава 14