Синхронные компенсаторы

Синхронный компенсатор (СК) – это синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. В перевозбужденном режиме ЭДС обмотки статора Е_K1больше напряжения сети U_K(рис. 2.25).

Под действием разности напряжений DU= E_Kl – U_Kв статоре СК возникает ток I_K1, отстающий от вектора DU₁, на 90°. Компенсатор в этом режиме отдает реактивную мощность в сеть. В недовозбужденном режиме Е_К2< U_K, в статоре СК возникает ток I_K2, опережающий вектор DU₂на 90°, т.е. СК будет потреблять реактивную мощность из сети. Синхронные компенсаторы не несут активной нагрузки на валу, поэтому их конструкция облегчена. Компенсаторы выполняются тихоходными (750–1000 об/мин) с горизонтальным валом и явнополюсным ротором.

Рис. 2.25. Векторная диаграмма синхронного компенсатора в перевозбужденном и недовозбужденном режимах

На рис. 2.26 показан синхронный компенсатор КСВ с водородным охлаждением. Корпус компенсатора, его подшипники, маслоохладители и маслонасосы размещены в герметически закрытом кожухе. Через изоляционные уплотнения 3, 4 к статору 7 подводится напряжение 10,5 кВ, а к контактным кольцам – питание от возбудителя. В нижней части кожуха расположены два маслонасоса 8, маслобак и водяной маслоохладитель. Циркуляция водорода поддерживается при давлении 0,1–0,2 МПа вентиляторами 5, которые засасывают водород из кожуха и прогоняют его через внутреннюю часть корпуса компенсатора. Нагретый водород попадает во входные проемы 12 вертикальных газоохладителей, где охлаждается.

Рис. 2.26. Синхронный компенсатор типа КСВ:

1– статор; 2 – ротор; 3, 4 – изоляционные уплотнения; 5 – вентилятор; 6 – подшипник; 7 – опорные платформы; 8 – маслонасос; 9 – камера контактных колец; 10 – вал; 11, 12 – выходной и входной проемы в газоохладитель;

13 – газоохладитель

Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением, током статора, частотой и номинальным током ротора. Шкала мощностей определяется по ГОСТ 609–84. Номинальное напряжение синхронного компенсатора на 5–10 % выше номинального напряжения сети.

В зависимости от тока возбуждения синхронный компенсатор может работать в режимах перевозбуждения и недовозбуждения, генерировать или потреблять реактивную мощность. Регулирование тока возбуждения осуществляется специальными схемами АРВ.

Синхронные компенсаторы небольшой мощности имеют схему электромашинного независимого возбуждения (см. рис. 2.9,а), На более мощных машинах с водородным охлаждением (КСВ) возбуждение осуществляется от специального бесщеточного возбудительного агрегата, встроенного в корпус компенсатора.

Схема АГП синхронных компенсаторов такая же, как у генераторов.

Мощные СК (10000 кВА и выше) включаются в сеть через реактор для ограничения пусковых токов и посадки напряжения на шинах (рис. 2.27). Параметры реактора выбираются так, чтобы в момент пуска напряжение на шинах подстанции не падало ниже (80 – 85%) U_ном,а напряжение на СК было (30 – 65 %)U_ном, при этом ток не превышает (2 –2,8)I_ном.

Рис. 2.27. Схема реакторного пуска синхронного компенсатора

При пуске выключатель Q1 отключен, Q2 включен. Разворот компенсатора происходит за счет асинхронного момента. Когда частота вращения приблизится к синхронной, подается возбуждение и компенсатор втягивается в синхронизм. Регулируя ток возбуждения, устанавливают минимальный ток статора и включают выключатель Q1, шунтируя реактор и включая СК в сеть.

Синхронные генераторы могут работать в режиме синхронного компенсатора, если закрыть доступ пара (или воды) в турбину. В таком режиме перевозбужденный турбогенератор начинает потреблять небольшую активную мощность из сети и отдает реактивную мощность в сеть.

Перевод гидрогенераторов в режим синхронных компенсаторов производится без остановки агрегатов, достаточно освободить камеру гидротурбины от воды.