Kapacitná kompenzácia

Kompenzácia jalového výkonu dosiahnutá dodatočným kapacitným zaťažením sa nazýva kapacitná kompenzácia. Tento typ kompenzácie je tradičný pre AC trakčné rozvodne v Ruskej federácii, kde je možné týmto spôsobom výrazne zvýšiť účinnosť zariadení a znížiť straty.

Napríklad priepustnosť železničnej elektrickej dopravy sa výrazne zvyšuje vďaka kapacitnej kompenzácii jalového výkonu, to znamená použitím kondenzátorových blokov. A keďže sa napätie v sieti mení tak či onak, potom je potrebné upraviť kondenzátorové banky. Kapacitná kompenzácia môže byť pozdĺžna, priečna a pozdĺžno-priečna, čo bude podrobne popísané ďalej v texte.

Bočná kapacitná kompenzácia — KU

Kapacitná kompenzácia strany sa týka zníženia zložky jalového prúdu v dôsledku pripojenia dodatočného zdroja jalového výkonu priamo k záťaži. Vlastné kondenzátorové banky zahŕňajú nielen kondenzátory, ale aj reaktoryzapojené sériovo alebo paralelne s kondenzátormi. Krokové zariadenia umožňujú vypínanie a zapínanie jednotlivých krokov kondenzátora alebo aj zmenu schémy zapojenia zariadenia.

Regulované kondenzačné jednotky s reaktormi

Ak je riadený reaktor pripojený paralelne ku kondenzátorovej banke, potom sa celkový jalový výkon takéhoto kondenzátorového zariadenia bude rovnať rozdielu medzi jalovým výkonom reaktora a kapacitou. Najmä, ak sa jalový výkon kondenzátorovej banky rovná jalovému výkonu reaktora, potom zariadenie ako celok nebude generovať žiadny jalový výkon.

Úpravou parametrov reaktora, zodpovedajúcim znížením jeho výkonu, sa zvýši jalový výkon generovaný celou kondenzátorovou bankou. Stav reaktora sa reguluje nastavením nasýtenia ocele magnetického obvodu pri jej priečnej alebo pozdĺžnej magnetizácii jednosmerným prúdom. Dnes sa už priečne vychyľovanie reaktorov nepoužíva kvôli nehospodárnosti tohto prístupu.

Dnes sú takmer všade v sieťach, počnúc od 35 kV, reaktory regulované tyristory… Veľkosť reaktorového prúdu od nuly po nominálnu sa v takýchto obvodoch nastavuje uhlom zapaľovania tyristorov. Tento spôsob riadenia reaktorov je celkom spoľahlivý, hoci zahŕňa s prítomnosťou vyšších harmonických, ktoré musia byť eliminované filtrami s nepárnymi harmonickými.

Na zníženie napätia, s ktorým tu pracujú tyristory, sa používa reaktor-transformátor alebo je cez znižovací transformátor (autotransformátor) zapojená kondenzátorová banka a obvod s tyristormi.

Na obrázku je schéma statického tyristorového kompenzátora so skupinou reaktorov, ktorý je riadený tyristormi a má filtračné kompenzačné obvody. Vo všeobecnosti kompenzátor zahŕňa:

• jednofázová tyristor-reaktorová skupina, ktorá umožňuje plynulú reguláciu jalového výkonu;

• filtračno-kompenzačný obvod, ktorý slúži ako filter s vyššími harmonickými a zdroj jalového výkonu;

• Dolnopriepustný filter, ktorý znižuje deštruktívny účinok rezonančných javov pre tyristorový kompenzátor.

Okrem toho statický kompenzátor obsahuje riadiaci a ochranný systém pozostávajúci z tyristorových blokov pre riadenie a reléovú ochranu, ako aj z tyristorového chladiaceho modulu.

Jednotky so stupňovou reguláciou

Inštalácia stupňovitej regulácie obsahuje niekoľko sekcií, takže v prípade potreby pre úpravu prúdu, napätia alebo jalového výkonu by bolo možné jednu alebo druhú sekciu odpojiť alebo pripojiť. Inštalácia obsahuje kondenzátorovú banku, reaktor, hasiaci okruh a hlavný vypínač.

Najdôležitejšou vecou pri návrhu kondenzátorového modulu s krokovou reguláciou je správne zorganizovať obmedzenie prepätia a prúdov v momentoch pripojenia a odpojenia sekcií. Prechodné procesy sú faktorom zníženej spoľahlivosti takýchto inštalácií.

Pozdĺžna kapacitná kompenzácia — UPC

Na zníženie vplyvu indukčnej zložky trakčnej siete a transformátora na napätie pantografov elektrických lokomotív sa používajú zariadenia na pozdĺžnu kapacitnú kompenzáciu, to znamená, že kondenzátory sú s nimi zapojené do série.

V trakčných rozvodniach v Rusku sú pozdĺžne kompenzačné zariadenia umiestnené v sacích vedeniach, kde tieto inštalácie zvyšujú napätie, pomáhajú eliminovať účinky fázového predstihu alebo oneskorenia, podporujú symetriu napätia pri rovnakých prúdoch v ramenách, znižujú napäťovú triedu zariadenia a vo všeobecnosti zjednodušiť návrh inštalácie.

Obrázok ukazuje jednu z týchto sekcií. Tu sa cez kondenzátory a odpor cez tyristorový spínač privádza napätie do nízkonapäťových vinutí dvoch transformátorov zapojených do série. Vinutia vysokého napätia týchto transformátorov sú zapojené v opačných smeroch. V momente skratu sa zvyšuje napätie na kondenzátoroch inštalácie. A akonáhle napätie dosiahne nastavenú úroveň, tyristorový spínač sa otvorí, oblúk sa okamžite zapáli vo výboji a pokračuje v horení, kým sa vákuový stykač na zlomok sekundy nezatvorí.

Takéto nastavenia pomáhajú znižovať kolísanie napätia v pantografoch a robia napätie zbernice symetrickú. Medzi nevýhody patria ťažšie prevádzkové podmienky kondenzátorov, v súvislosti s ktorými inštalácie tohto typu vyžadujú ultrarýchlu ochranu. Najlepšie je používať CZK spolu s KU.