Компензација уздужне реактивне снаге — физичко значење и техничка реализација

За побољшање ефикасности постојећих далековода, као и за побољшање њихове пропусности, користе се уређаји за уздужну компензацију реактивне снаге. Данас, обиље различитих извора производње различитих капацитета, као и високонапонских водова, посебно оних који преносе електричну енергију на велике удаљености, доводи до све веће потражње за повећањем не само поузданости електроенергетских система уопште, већ и за побољшањем њихова ефикасност.

Постоје два начина да се повећа преносни капацитет далековода, од којих је први директно повећање попречног пресека водова, а други коришћење уздужних шема за компензацију реактивне снаге. Други начин — уздужна компензација реактивне снаге — показује се као економичнији начин за постизање овог циља и за међусистемске и за унутарсистемске везе.

Познато је да када се реактивна снага преноси преко жица, долази до значајних падова напона и повећања струје у деловима електричних мрежа, а то ствара ограничења у преносу корисне, активне снаге.

Уздужна компензација реактивне снаге подразумева додатно повезивање кондензатора у серију са оптерећењем помоћу појачаних или изолационих трансформатора, чиме је могуће постићи аутоматску регулацију напона у зависности од тренутне вредности струје оптерећења.

Наравно, уз уздужну компензацију, хитни режими су неизбежни, а разлози за то могу бити:

• ранжирање кондензатора, што може изазвати пренапоне;

• феномен ферорезонанце;

• оштећење кондензатора изнутра.

Да би се избегло оштећење услед наглог повећања напона, кондензатори у таквим временима морају бити аутоматски искључени високонапонским прекидачем или одмах испражњени кроз искриште.

Пошто су кондензатори за компензацију реактивне снаге повезани серијски у струјно коло наизменичне струје, кроз њих тече цела струја линије и стога ће струја кратког споја, ако постоји, такође тећи кроз њих.

За повећање преносног капацитета примењује се уздужна компензација у високонапонским водовима, чиме се обезбеђује стабилност електроенергетских система који обухватају ове водове.

Код уздужне компензације, струја кондензатора је једнака укупној струји оптерећења И која тече кроз њега, а снага кондензаторске групе К је променљива вредност која зависи од оптерећења у било ком тренутку.Ова реактивна снага се може израчунати помоћу формуле:

Бк =Аз2/ωЦ

А пошто снага кондензатора у процесу лонгитудиналне компензације не остаје константна, онда се и напон повећава за износ који је пропорционалан промени реактивног оптерећења дате линије, односно напон кондензатора је никако константан, као у унакрсној компензацији реактивне снаге.

Данас су веома популарне склопне капацитивне уздужне компензационе јединице.Овакве инсталације се користе за смањење утицаја индуктивне компоненте реактансе трансформатора вучних мрежа и вучних подстаница на напон који се примењује на пантограф електричне локомотиве. Овде, као што је горе поменуто, кондензатор је повезан серијски са пантографом.

На руским вучним трафостаницама ове инсталације се уграђују у усисни вод, где уградња уздужне компензације служи за повећање напона, спречавање дејства водећих или заосталих фаза, добијају се симетрични напони са једнаким струјама у доводним краковима, општи напон класа за радну опрему је смањена и дизајн инсталације је поједностављен...

На слици је приказан дијаграм који приказује само један пресек уздужних компензационих кондензатора, којих је заправо неколико међусобно повезаних паралелно.

Напон до нисконапонских намотаја трансформатора Т1 и Т2, повезаних у серију, напаја се низом кондензатора преко тиристорског прекидача и ограничавајућег отпорника.У овом случају, високонапонски намотаји ових трансформатора су повезани у супротним смеровима, а са кратким спојем се повећава напон у кондензаторима.

У тренутку када напон достигне поставку, тиристорски прекидач се активира и лук троелектродног пражњења се одмах пали. Када се вакуумски контактор укључи, лук у пражњењу се гаси.

Предности таквих инсталација за уздужну компензацију укључују:

• симетричан напон сабирнице;

• смањење колебања напона и повећање његовог нивоа на електричним пријемницима.

Против:

• отежани радни услови кондензатора инсталације у поређењу са бочном компензацијом, пошто струја кратког споја вучне мреже тече кроз кондензаторе и овде је потребна поуздана заштита од прекорачења брзине;

• преоптерећење кондензатора у опасним режимима: принудно, хитно, пост-хитно.

Да би се постигао најбољи ефекат компензације реактивне снаге, треба користити подесиве инсталације са комбинованим радом уздужне и бочне компензације.

Предности коришћења инсталација уздужне компензације уопштено укључују:

• повећање снаге која се преноси на линији;

• побољшање стабилности електроенергетских система током вршних оптерећења;

• значајно смањење губитака активне снаге;

• побољшање квалитета електричне енергије у мрежама;

• висока ефикасност дистрибуције енергије у паралелним линијама;

• елиминише се потреба за изградњом извора производње у удаљеним подручјима;

• пресеке интерконекције и техничке параметре водова не треба повећавати.

Главна економска предност коришћења уздужних компензационих уређаја је уштеда енергије. Не само то квалитет електричне енергије се побољшава, па се број далековода може смањити ако се користи уздужна компензација реактивне снаге. Заштита животне средине је природна последица увођења ове технологије, посебно у великим размерама.

Трошкови инсталација су такви да нови далековод кошта 10 пута више од уређаја за уздужну компензацију са истим капацитетом преноса. Као резултат тога, опоравак таквог система је само неколико година у поређењу са традиционалним далеководима.