Синхронные компенсаторы
Синхронный компенсатор – синхронная эл. машина, работающая без нагрузки на валу,
и в зависимости от тока возбуждения вырабатывающая или потребляющая реактивную
мощность. Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу. При работе в режиме перевозбуждения СК является генератором реактивной мощности. Наибольшая мощность СК в режиме перевозбуждения называется его номинальной мощностью. При работе в режиме недовозбуждения СК является потребителем реактивной мощности. По конструктивным условиям СК обычно не может потреблять из сети такую же реактивную мощность, которую он может генерировать. Изменение тока возбуждения СК обычно автоматизируется. При работе СК из сети потребляется активная мощность порядка 2-4%.
Передача реактивной энергии от электростанции связана с дополнительными потерями в трансформаторах и линиях передачи. Если в центре нагрузок включить синхронный компенсатор, он, генерируя реактивную энергию, необходимую приемникам, позволит разгрузить линии, соединяющие электростанции с нагрузками, от реактивного тока, что улучшит условия работы сети в целом.
Синхронные компенсаторы характеризуются номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.
Номинальное напряжение синхронного компенсатора в соответствии со стандартом выбирают на 5 или 10 % выше соответствующего номинального напряжения электрической сети. Номинальную мощность определяют как длительно допустимую нагрузку при номинальном напряжении и номинальных параметрах охлаждающей среды.
Номинальный ток статора определяют на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения. Номинальный ток ротора соответствует наибольшему значению тока, при котором обеспечивается номинальная мощность компенсатора в режиме перевозбуждения при отклонении напряжения в сети в пределах ±5% номинального напряжения.
Синхронные компенсаторы не предназначены для выполнения механической работы и не несут активной нагрузки на валу, поэтому они имеют механически облегченную конструкцию.
Ротор синхронного компенсатора изготавливают явнополюсным.
Современные синхронные компенсаторы имеют асинхронный пуск, аналогичный пуску синхронных двигателей, и чаще всего воздушное или водородное охлаждение.
На практике применяются следующие способы пуска:
непосредственное присоединение к сети — прямой пуск;
понижение напряжения при пуске;
включение сопротивления в цепь ротора в двигателях с фазовым ротором.
5) Типы силовых трансформаторов и основные элементы их конструкции
Силовые трансформаторы (СТ) предназначены для преобразования напряжения переменного тока. Характерной особенностью СТ является большая номинальная мощность. По исполнению СТ могут быть однофазными и трехфазными. По количеству обмоток СТ делятся на двух и трехобмоточные. По виду охлаждающей среды СТ делятся на масляные и сухие. СТ с электрической связью между обмотками называются автотрансформаторы.
Основные параметры СТ:
ном. мощность
ном. напряжения обмоток
ном. токи обмоток
напряжение КЗ
ток ХХ
активные потери ХХ
активные потери КЗ
Основные элементы конструкции СТ:
магнитная система (магнитопровод)
обмотки
изоляция
выводы
бак
охлаждающее устройство
механизм регулирования напряжения
защитные и измерительные устройства
Магнитные системы: В магнитной системе проходит основной магнитный поток трансформатора. Магнитопровод является основной конструктивной и механической частью трансформатора. Он выполняется из листовой электротехнической стали. При создании магнитных систем прежде всего стремятся уменьшить потери активной и реактивной мощности в них. Для этого используются стали с высокими магнитными свойствами, бесшпилечная сборка, косая шихтовка и т.д. Листы стали изолируются друг от друга специальным покрытием. Стяжка стержней осуществляется стекло-бондажами, ярм – стальными бандажами.
Обмотки: Обмотки силовых трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. Проводниковым материалом обмотки является медь или алюминий. По исполнению обмотки могут быть цилиндрическими, винтовыми, непрерывными, одно и многослойными, дисковыми, переплетёнными. В мощных трансформаторах ВН обмотки обычно состоят из ряда катушек, расположенных в осевом направлении. Катушки наматываются на рейках, образующих вертикальные каналы. В конструкции обмотки предусмотрены также горизонтальные каналы.
Изоляция: В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердым диэлектриком (маслобарьерная изоляция). Барьеры существенно увеличивают эл. прочность масляных изоляционных промежутков. Они должны располагаться по возможности вдоль линий равного потенциала. В качестве витковой изоляции используется БМИ.
Бак: У трансформаторов с масляной изоляцией активная часть погружается в бак с маслом Основные части бака – дно, стенки и крышка. В трансформаторах небольшой мощности бак выполняется с верхним разъёмом. В мощных трансформаторах с массой активной части свыше 25 т, бак выполняется с нижним разъемом. К баку осуществляется крепление вводов, охладительных устройств, маслорасширителя. Бак изнутри экранируется пластинами электротехнической стали.
У
стройство
переключения ответвлений обмотки
трансформатора:
Различают устройство переключения без возбуждения (ПБВ) и регулирования напряжения под нагрузкой (РПН). Данное устройство всегда монтируется на стороне высокого напряжения. Устройство представляет собой изолирующий цилиндр с рядом контактов, соединённых с отпайками регулировочной обмотки. Внутри корпуса расположены основные рабочие элементы РПН: избиратели, контакторы, токоограничивающие устройства.
Сухие силовые трансформаторы: Сухие трансформаторы имеют ряд преимуществ:
пожаро и взрывобезопасность
существенно меньшие габариты чем у масляных
простота эксплуатации, диагностики и ремонта
Различают сухие трансформаторы с сплошной литой изоляцией и с открытыми обмотками. Литая эпоксидная изоляция позволяет получить более высокий уровень электрической прочности изоляции при сохранении малых габаритов. В качестве изоляции трансформаторов с открытыми обмотками используется специальная ткань (стекло-шёлк, номекс) пропитанная полиэстерными смолами.
Системы охлаждения:
Естественное воздушное охлаждение
Естественное масляное охлаждение
Масляное охлаждение с дутьём и естественной циркуляцией масла
Масляное охлаждение с дутём и принудительной циркуляцией масла
Направленный поток масла
Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла
Вводы: Вводы силовых трансформаторов предназначаются для соединения обмоток трансформатора с сетью. Вводы 110 кВ и выше, как правило, выполняются с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией. Ввод имеет собственный объём масла, не сообщающийся с маслом трансформатора. Для компенсации изменений давления, в верхней части ввода монтируется маслорасширитель. Фарфоровая покрышка состоит из верхней и нижней частей. Ввод часто имеет измерительный вывод, соединённый с последней конденсаторной обкладкой.
Вводы с RIP изоляцией: RВP-изоляция – намотка лакированной изоляционной бумаги. В качестве конденсаторных обкладок используется графитовое напыление, полупроводящий полимерный материал, фольга. RIP-изоляция – аналог твёрдой RBP изоляции с пропиткой эпоксидным компаундом в вакууме. RIP-изоляция обладает крайне низкими диэлектрическими потерями (tgδ=0,25-0,45%) и низким уровнем частичных разрядов.