Компенсирующие устройства условно разделяют: а) на устройства для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети, — синхронные компенсаторы СК, синхронные двигатели СД и поперечно включаемые батареи конденсаторов БК; б) на устройства для компенсации реактивных параметров линий— батареи конденсаторов и реакторы.
В режиме перевозбуждения СК являются генераторами реактивной мощности, а в режиме недовозбуждения — потребителями реактивной мощности. Номинальной мощностью СК является его наибольшая мощность в режиме перевозбуждения. По конструктивным условиям СК в режиме недовозбуждения может потреблять лишь 0,5—0,6 от его номинальной мощности.
При работе СК с номинальной нагрузкой из сети потребляется активная мощность около 2—4% его номинальной мощности. В СССР выпускаются СК, начиная с 5 Мвар при напряжении 6,3 кВ и 15 Мвар при 10,5 кВ. Более экономичными являются СК больших номинальных мощностей— 50 Мвар и выше. В связи с этим в настоящее время СК находят большее применение на крупных районных подстанциях с высшим напряжением 220 кВ и выше. Мощность, генерируемая или потребляемая СК, изменяется путем изменения его тока возбуждения вручную или автоматически.
В конденсаторах, применяемых в компенсирующих устройствах, в качестве диэлектрика используется специальная бумага, пропитанная минеральным маслом или синтетической диэлектрической жидкостью. Они изготовляются на напряжения от 220 в до -10,5 кВ однофазными и трехфазными с мощностью 5—100 квар в единице. Для получения большей мощности используются БК из отдельных конденсаторов, соединенных последовательно и параллельно. При работе БК из сети потребляется активная мощность около 0,3—0,4% номинальной. Она тратится на потери в диэлектрике и в кожухах конденсаторов.
Батареи конденсаторов, поперечно включенные в сеть, служат в качестве генераторов реактивной мощности. В зависимости от назначения установки поперечного включения БК выполняют регулируемыми (управляемыми) и нерегулируемыми. В нерегулируемых БК число включенных конденсаторов неизменно. Реактивная мощность, генерируемая такой установкой зависит только от величины напряжения U на зажимах БК:
В регулируемых БК число включенных конденсаторов изменяется в зависимости от режима работы сети автоматически или вручную. В настоящее время изготовляют специальные комплектные БК напряжением 0,38 и 6—10 кВ. Они снабжены соответствующим пускЬ-. регулирующим оборудованием, необходимым для автоматического изменения мощности БК. Это изменение может быть одноступенчатым или многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически отключается или включается вся БК. При многоступенчатом регулировании автоматически отключаются отдельные секции БК, для этого они снабжаются контакторами или выключателями. Конденсаторы с номинальным напряжением до 1 000 в дороже конденсаторов с номинальным напряжением 6—10 кВ. Однако стоимость пускорегулирующей аппаратуры на напряжение 6—10 кВ больше, чем соответствующая стоимость при напряжении 0,38 кВ. Поэтому для регулируемых БК различие в стоимости установок при разных напряжениях уменьшается по сравнению с аналогичными стоимостями для нерегулируемых БК. Например, комплектная регулируемая БК на напряжение 0,38 кВ стоит 11 руб/квар, а на напряжение 6—10 кВ 7 руб/квар. В последней не учтена стоимость выключателей, число которых зависит от числа регулировочных секций.
В установках продольного включения конденсаторы включаются ib линию последовательно и служат в основном для компенсации ее реактивного сопротивления. Реактивная мощность, генерируемая этими установками, практически невелика. В нормальном режиме через конденсаторы идет ток /ш соответствующий этому рабочему режиму. Напряжение между зажимами БК при этом составляет величину около 5—20% номинального напряжения сети. При коротких замыканиях в сети ток во много раз превышает величину тока /„. При этом напряжение па БК резко возрастает и достигает 4—5-кратного значения номинального. Столь большие перенапряжения, особенно если они многократны, могут существенно снизить срок службы конденсаторов. Поэтому в установках продольного включения принимают меры к быстрейшему шунтированию конденсаторов при протекании через них тока короткого замыкания. Батареи конденсаторов в этих установках должны быть надежно изолированы от земли на полное номинальное напряжение линии.
Следует иметь в виду, что последовательное включение в сеть БК может быть нежелательным по условиям возникновения тех или иных резонансных явлений. Это требует специальной проверки.
Реакторы также могут быть включены в сеть последовательно и параллельно. Последовательное включение реакторов в сеть применяют с целью уменьшения величины токов короткого замыкания. Поперечное включение реакторов применяют в сетях напряжением 330 кВ и выше для компенсации емкости линии. Реактор выполняется в виде катушки с малым активным сопротивлением. Витки ее изолированы друг от друга, а вся катушка в целом изолирована от заземленных частей и закрепляется на каркасе из изолирующего материала. В установках поперечного включения реактор выполняется со стальным сердечником и воздушным зазором.
