Статичні конденсатори: що це?

Компенсатор реактивної потужності

Електрична мережа централізованого електропостачання заснована на генерації електричної енергії зі змінними напругами і струмами. Використовувані в науці і техніці теорії для кількісних і якісних оцінок процесів в цій електричної мережі розглядають електричну потужність як суму активної і реактивної складових. Ці складові електричної потужності існують тому, що треба було розділити роботу, виконувану тими чи іншими підключеними до мережі пристроями на дві складові - корисну і марну.

Наприклад, конденсатор, який підключений до електромережі, ніякої корисної роботи не виконує. Аналогічно не виконує ніякої корисної роботи і ненавантажений трансформатор. Але, тим не менше, напруга на їх клемах є, струми через них протікають, отже, існує і відповідна електрична потужність. У зв`язку з тим, що індуктивність і ємність викликають зміщення в часі напруги і струму відносно один одного, застосовуються спеціальні пристрої для зменшення цього зміщення.

Вони називаються компенсаторами реактивної потужності. Їх використання збільшує коефіцієнт корисної дії системи централізованого електропостачання. Статичні конденсатори є ефективною різновидом компенсаторів реактивної потужності. Вони можуть бути легко з`єднані один з одним для збільшення ємності найкраще відповідної розв`язуваної задачі. Відсутність в них переміщаються і обертових деталей забезпечують просте обслуговування і тривалу роботу.

Особливості конструкції і використання

Для компенсації реактивної потужність необхідна ємність істотно більша, ніж технічно здійсненна в одному конденсаторі. Тому останні з`єднують в групи, звані конденсаторними батареями. Таких груп робиться кілька. Це забезпечує ступінчасте регулювання реактивної потужності. Для ефективної роботи конденсатора через проблеми отримання великої одиничної ємності робочі напруги повинні бути по якомога більше, а робочі струми - як можна менше. Реактивна потужність статичного конденсатора визначається формулою:

Найбільш часто в конденсаторах для роботи в діапазоні напруг від 3,6 до 10 кВ для обкладок використовується алюмінієва фольга з прокладками, просоченими трансформаторним маслом або іншим рідким діелектриком. Такі конденсатори мають трифазну конструкцію. Найбільш ефективним місцем розташування конденсаторних батарей є розподільні підстанції. На них ці батареї встановлюються і на низькій стороні для напружень від 220 - 500 В.

Але тут зазвичай застосовуються конденсатори в однофазному виконанні. Конструктивно вони поділяються для зовнішнього і внутрішнього розташування. Існують також мобільні конденсаторні батареї. Їх можна використовувати за місцем, де їх робота виявляється найбільш ефективною.

Ще одним призначенням конденсаторних батарей є так звана поздовжня компенсація в лініях електропередачі. Оскільки вони мають індуктивністю, підключення до них конденсаторних батарей зменшує реактивну складову їх імпедансу. Це дозволяє ефективно впливати на падіння напруги в лініях електропередачі і отримувати реактивну складову імпедансу за величиною близькою до нуля.

Однак застосування поздовжньої компенсації виправдано не тільки на лініях електропередачі, а й на промислових підприємствах. Встановлюючи такі батареї окремо для кожної фази, і коммутіруя вибірково кожну з них, з`являється можливість впливати на фазні напруги. Для цього застосовується схема, показана на зображенні нижче:

Оскільки в такій схемі при коротких замиканнях виникають перенапруги, для захисту конденсаторів застосовується розрядник. Резистор в схемі має опір від 0,3 до 0,7 Ом, а ланцюг з розрядником, резистором і котушкою контактора розраховується на струми в межах від 50 до 100 А. При перенапруженні на розряднику з`явиться вольтова дуга. Контактор спрацює і зашунтірует конденсатори. Трансформатор напруги в схемі є вимірювальним і одночасно забезпечує розряд конденсаторів.

Застосування установок поздовжньої компенсації дозволяє пропускати через лінії електропередачі більшу кількість електричної енергії приблизно в 1,3 - 1,5 разів. А втрати активної потужності при цьому зменшуються майже на 10%.

Незважаючи на витрати такі конденсаторні батареї для внутрішньої установки окупаються протягом двох - трьох років.