Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (СТК)

Управляемый шунтирующий реактор (УШРТ) с тиристорными вентилями

Разработаны и серийно выпускаются быстродействующие источники реактивной мощности (ИРМ) 110 кВ, 50 МВАр для ПС 220/110 кВ, питающих двигательную нагрузку (нефте и газоперекачивающие станции, гидромелиорация, водо - теплоснабжение и др.). ИРМ позволяет регулировать баланс реактивной мощности и стабилизировать напряжение в месте подключения, но и предотвращать развитие лавины напряжения в послеаварийных режимах работы электрической сети в отличие от других типов ИРМ.
Управляемые шунтирующие реакторы позволяют осуществлять стабилизацию напряжения на воздушных линиях с большой зарядовой мощностью. Они представляют электромагнитные реакторы, индуктивность которых может плавно регулироваться при помощи системы автоматического управления. Управляемые шунтирующие реакторы в комбинации с батареями конденсаторов, включенных параллельно, являются аналогами СТК - статических тиристорных компенсаторов, что дает возможность поддерживать стабильное напряжение на линиях как при больших, так и при малых нагрузках.

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности.

СТК, SVC

Электрические нагрузки как потребляют так и генерируют реактивную мощность. Так как мощность потребляемая из сети изменяется на протяжении суток, соответственно изменяется баланс реактивной мощности в сети. Результатом являются неприемлемые изменения амплитуды напряжения.
Быстрые тиристорные компенсаторы (СТК, SVC) имеют возможность в непрерывном режиме и практически мгновенно в соответствии с запросами сети вводить емкостную или индуктивную составляющую и регулировать напряжение сети, поддерживать необходимый уровень генерации реактивной мощности.
Установка статических тиристорных компенсаторов в необходимых точках сети увеличивает пропускную способность линий электропередачи, снижает потери, улучшает синусоидальность кривой напряжения в различных режимах работы сети. Статические тиристорные компенсаторы снижают колебания активной мощности вызванные изменениями напряжения.

Статические тиристорные компенсаторы применяются как в распределительных так и в во внутризаводских сетях. Существует два основных типа статических тиристорных компенсаторов: управляемый тиристорами реактор и управляемые тиристорами конденсаторы.

Управляемый тиристорами реактор – TCR

 

Охлаждение тиристора в SVC

Каждый тиристор снабжен охлаждающим устройством. Тиристорный вентиль имеет преимущественно горизонтальную конструкцию, что обеспечивает равномерное распределение тепла. Кроме того, в тиристоре предусмотрено поддержание температуры на уровне ниже стандартных значений, соответствующих температурам в точках ввода и оттока охлаждающей воды.

Система охлаждения

Система охлаждения включает два дублирующих циркуляционных насоса. При отказе работающего насоса немедленно включается резервный. Составные части системы – трубопровод, масляный резервуар и другие элементы выполнены с применением специальных материалов в целях увеличения срослужбы.

 

 

Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (СТК)

Передача и распределение электроэнергии сопровождается потреблением реактивной мощности в элементах энергосистем и в нагрузке. Изменения реактивного тока приводят к колебаниям напряжения в узлах нагрузки и у потребителя. Это влияет на эффективность работы потребителя электроэнергии. Проблемы решаются с помощью источников реактивной мощности, среди которых наиболее эффективны статические тиристорные компенсаторы (СТК).

По назначению СТК делятся на 2 группы:

- СТК электрических сетей энергосистем;

- СТК электрических сетей промышленных предприятий.

1.Статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности для электрических сетей и линий электропередачи
СТК предназначены для оптимизации режимов работы электрических сетей с целью повышения пропускной способности и устойчивости линий электропередачи, стабилизации напряжения в узлах нагрузки, уменьшения потерь электроэнергии и повышения ее качества. При этом выполняются следующие функции:

- регулирование напряжения по заданному закону;

- повышение статической и динамической устойчивости электроэнергетических систем;

- ограничение коммутационных перенапряжений;

- симметрирование напряжений и др.

Объем и приоритетность функций определяются при проектировании конкретной установки. Подключение модулей СТК к шинам подстанций или линиям 110-750 кВ осуществляется через согласующий трансформатор или к третичной обмотке существующего трансформатора подстанции. Требуемая мощность СТК обеспечивается соответствующим количеством модулей, объединенным общим автоматическим регулятором.
2.Статические компенсирующие устройства промышленных предприятий
Широкое применение тиристорных электроприводов, выпрямительных электролизных установок, мощных электродуговых печей, прокатных станов и других потребителей электроэнергии с резкопеременной нагрузкой и несинусоидальным током сопровождается значительным потреблением реактивной мощности и искажением питающего напряжения, увеличением потерь электроэнергии, ухудшением и нарушением нормального функционирования потребителя электроэнергии. К таким потребителям относятся:

- металлургические заводы, химические предприятия, предприятия цветной металлургии, целлюлозно-бумажные предприятия, предприятия электрохимической обработки металлов и драгоценных камней, предприятия с электродуговой и контактной сваркой;

-обычные предприятия, использующие для освещения газоразрядные лампы, предприятия нефтяной, газовой и угольной отраслей, ирригационные предприятия, имеющие электродвигатели различного типа, и другие предприятия.

-электрические железные дороги переменного тока 25 кВ

Для компенсации реактивной мощности и повышения коэффициента мощности, фильтрации высших гармоник тока, снижения колебаний напряжения и улучшения параметров качества электроэнергии применяются статические компенсирующие устройства:

· конденсаторные установки (повышение коэффициента мощности);

· фильтрокомпенсирующие установки (повышение коэффициента мощности и фильтрация высших гармоник тока);

· статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности (повышение коэффициента мощности, фильтрация высших гармоник тока, снижение несимметрии напряжения и стабилизация напряжения).

Применение статических компенсирующих устройств позволяет:

· существенно снизить нагрузку по реактивной мощности и высшим гармоникам тока трансформаторов, питающих потребители, что дает возможность подключить дополнительную нагрузку;

· улучшить показатели качества напряжения и тем самым повысить качество выпускаемой продукции и производительность технологического процесса потребителя электроэнергии.

Например, применение SVC на металлургическом заводе увеличило коэффициент мощности нагрузки с 0,7 до 0,97, снизило колебания напряжения питающей сети в 3 раза, снизило время одной плавки металла со 150 минут до 130 минут и удельный расход электроэнергии на тонну выплавленной стали на 4%, сократило расход графитовых материалов. Срок окупаемости затрат на статические компенсирующие устройства составляет в среднем от 0,5 до 1 года.