ПРИМЕНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ. КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ И БАТАРЕИ
При передаче электрической энергии от места ее получения — электрической станции — к потребителю в линиях электропередачи (ЛЭП), распределительных сетях и связанных с ними устройствах теряется в общей сложности более 15% всей вырабатываемой энергии и вопрос снижения потерь приобретает важное экономическое значение. Значительную долю в них составляют потери, обусловленные протеканием реактивного (индуктивного) тока, что, помимо прочего, снижает также устойчивость работы энергосистемы. Снижение его потребления от генератора генерированием реактивной мощности у потребителя является основным путем повышения экономичности энергосистемы и надежности ее работы, а также улучшения качества электрической энергии. Генерирование реактивной мощности у потребителя обычно называют компенсацией реактивной мощности, а наиболее удобным и экономичным источником ее являются конденсаторы, выполняющие функцию энергосберегающего оборудования. В условиях промышленного предприятия конденсаторы, используемые для этих целей, обычно комплектуются в виде небольших батарей, называемых конденсаторными установками. В табл. 19.1 приведены значения реактивной мощности на 1 кВт установленной, которые должны быть подключены для повышения коэффициента мощности от его фактического значения cosфi до требуемого cosф2.
Конденсаторы как источники реактивной мощности используются не только в сетях промышленной частоты, но также и на других частотах, как, например, в электротермических установках на частоты 0,5—10 кГц для нагрева металлов под ковку, штамповку и для закалки, для плавки металлов и некоторых других веществ.
По мере развития ЛЭП, увеличения их протяженности и оснащения автоматикой возникла необходимость в цепях управления ею и в оперативной связи, для чего стали использовать провода самой ЛЭП. Подключение к ЛЭП устройств связи и управления производится с помощью специальных конденсаторов связи, подключающих их непосредственно к фазе ЛЭП и являющихся частью ее оборудования (рис. 19.1).
cos ф | cos ф (желаемый) | ||||||||
0,84 | 0,86 | 0.88 | 0,90 | 0,92 | 0,94 | 0,96 | 0.98 | 1,00 | |
0,50 | 1,09 | 1,14 | 1,20 | 1.25 | 1.31 | 1,37 | 1,44 | 1,53 | 1,75 |
0,52 | 1,00 | 1,05 | 1,06 | 1,11 | 1,16 | 1,22 | 1,28 | 1,44 | 1,64 |
0,54 | 0,92 | 0,97 | 1,02 | 1,08 | 1,14 | 1,20 | 1.27 | 1,36 | 1,56 |
0,56 | 0,84 | 0,89 | 0,94 | 1,00 | 1,05 | 1,12 | 1,19 | 1,28 | 1,48 |
0,58 | 0.76 | 0,81 | 0,87 | 0,92 | 0,98 | 1,02 | 1.11 | 1,20 | 1,41 |
0,60 | 0,69 | 0,74 | 0,80 | 0,85 | 0.91 | 0,97 | 1,04 | 1,13 | 1.33 |
0,62 | 0,62 | 0,67 | 0,72 | 0,78 | 0,84 | 0,89 | 0,97 | 1,06 | 1,27 |
0,64 | 0,56 | 0,61 | 0,67 | 0,72 | 0,78 | 0,84 | 0.91 | 1,00 | 1,20 |
0,66 | 0,49 | 0,55 | 0,60 | 0,66 | 0,71 | 0,78 | 0,85 | 0,94 | 1,14 |
0,68 | 0,43 | 0,49 | 0,54 | 0,60 | 0,65 | 0,72 | 0,79 | 0,88 | 1,08 |
0,70 | 0,38 | 0,43 | 0,49 | 0,54 | 0,60 | 0,66 | 0,73 | 0,82 | 1,02 |
0,72 | 0,32 | 0,37 | 0,32 | 0,48 | 0,54 | 0,67 | 0,67 | 0,76 | 0,97 |
0,74 | 0,26 | 0,33 | 0,37 | 0,43 | 0,48 | 0,55 | 0.62 | 0,71 | 0,91 |
0,76 | 0,21 | 0,28 | 0,32 | 0,37 | 0,43 | 0,50 | 0,56 | 0,65 | 0,86 |
0,78 | 0,16 | 0,21 | 0,27 | 0,32 | 0,38 | 0,44 | 0,51 | 0,60 | 0,80 |
0,80 | 0,10 | 0,16 | 0,21 | 0,27 | 0,33 | 0,39 | 0,46 | 0,55 | 0,75 |
0,82 | 0,05 | 0,10 | 0,16 | 0,22 | 0,27 | 0,33 | 0.40 | 0,49 | 0.70 |
0,84 | ... | 0,05 | 0,10 | 0,16 | 0,22 | 0,28 | 0,35 | 0,44 | 0,65 |
0,86 | — | — | 0,06 | 0,11 | 0,17 | 0,23 | 0,30 | 0,39 | 0,59 |
0,88 | — |
| — | 0,06 | 0,11 | 0,17 | 0,25 | 0,33 | 0,54 |
0,90 | — | — | — | — | 0,06 | 0,12 | 0,17 | 0,25 | 0,48 |
0,92 | — | — | — | — | — | 0,06 | 0,13 | 0,22 | 0,43 |
0,94 | — |
| — | — | — | — | 0.07 | 0,16 | 0,36 |
На основе этих конденсаторов разработано устройство отбора небольших мощностей непосредственно от ЛЭП (рис. 19.2), а также измерительное устройство — конденсаторный трансформатор напряжения класса точности 0,5—для измерения напряжения ЛЭП. Конденсаторы аналогичной конструкции используются в высоковольтных выключателях с большим числом последовательных разрывных промежутков для выравнивания на них напряжения. Конденсаторные батареи широко используются в ЛЭП переменного тока. Они включаются или параллельно (шунтовые), или последовательно в рассечку ЛЭП (сериесные) и служат для повышения передаваемой мощности по ЛЭП и повышения устойчивости работы энергосистемы. Для комплектации шунтовых батарей промышленностью выпускаются стандартные блоки.
Для передачи больших мощностей на дальние расстояния помимо переменного тока высокого напряжения используется также и постоянный ток.
Рис. 19.1. Принципиальная схема канала высокочастотной связи но ЛЭП;
3— заградитель; КС—конденсатор связи:
ПК— полукомплект высокочастотной связи: Т— телефон
Рис. 19.2. Принципиальная схема отбора мощности от ЛЭП:
КС - конденсатор связи: КОМ — конденсатор отбора мощности: н- нагрузка
Имея ряд преимуществ — развязка по частоте соединяемых энергосистем, снятие проблемы устойчивости параллельной работы, возможность передачи энергии на большие расстояния, отсутствие влияния собственной индуктивности и др.— передача постоянным током требует для своего функционирования и большего объема оборудования, что накладывает определенные ограничения на возможность ее экономически эффективного использования. Большой удельный вес в их оборудовании = около 30% стоимости всей ЛЭП — занимают конденсаторы. Они используются в них в качестве демпфирующих и выравнивающих элементов в преобразовательных устройствах и для комплектации фильтровых и шунтовых батарей как на приемном, так и на передающем концах линии, каждая из которых может иметь по несколько десятков тысяч конденсаторных единиц. На электрифицированном железнодорожном транспорте шунтовые и продольные конденсаторные установки являются составной частью тяговых подстанций. Шунтовые установки служат для компенсации реактивной мощности тяговой нагрузки, продольные — для повышения и стабилизации напряжения в условиях непрерывно изменяющейся тяговой нагрузки. В поездах метрополитена конденсаторы используются в схемах безреостатного регулирования частоты вращения тяговых двигателей.
Ассортимент выпускаемых промышленностью для различного применения конденсаторов приведен в [19.2].
