Elektrik şebekelerinde senkron kompansatörler
Senkron kompansatör, boşta çalışma için tasarlanmış hafif bir senkron motordur.
Elektrik enerjisinin ana tüketicileri, aktif güce ek olarak, sistemin jeneratörlerinden tüketirler. reaktif güç... Manyetik akı oluşturmak ve sürdürmek için büyük mıknatıslayıcı reaktif akımlara ihtiyaç duyan kullanıcı sayısı, asenkron motorları, transformatörleri, endüksiyon ocaklarını ve diğerlerini içerir. Sonuç olarak, dağıtım şebekeleri genellikle gecikmeli akımla çalıştırılır.
Jeneratörün ürettiği reaktif güç en düşük maliyetle elde edilir. Ancak jeneratörlerden reaktif gücün transferi, trafolarda ve iletim hatlarında ek kayıplarla ilişkilidir. Bu nedenle, reaktif güç elde etmek için, sistemin düğüm noktalarında veya doğrudan tüketicilerde bulunan senkron kompansatörlerin kullanılması ekonomik olarak avantajlı hale gelmektedir.
Senkron motorlar DC uyartım sayesinde cos=1 ile çalışabilir ve şebekeden reaktif güç tüketmezler ve çalışma sırasında aşırı uyartım ile şebekeye reaktif güç verirler. Sonuç olarak, şebekenin güç faktörü iyileştirilir ve şebekedeki voltaj düşüşü ve kayıplar ile enerji santrallerinde çalışan jeneratörlerin güç faktörü azalır.
Senkron kompansatörler, tüketici yüklerinin yoğunlaştığı alanlarda şebekenin güç faktörünü kompanse etmek ve şebekenin normal voltaj seviyesini korumak için tasarlanmıştır.
Senkron kompansatör, sahada alternatif akım ile mil yükü olmadan motor modunda çalışan senkron bir makinedir.
Aşırı uyarma modunda akım, şebeke geriliminden önde gelir, yani bu gerilime göre kapasitiftir ve düşük uyarma modunda endüktif olarak geride kalır. Bu modda, senkron makine bir dengeleyici - bir reaktif akım üreteci haline gelir.
Şebekeye reaktif güç sağladığında, senkron kompansatörün aşırı uyarılmış çalışma modu normaldir.
Senkron kompansatörler tahrik motorlarından yoksundur ve çalışmaları açısından esas olarak senkron rölanti motorlarıdır.
Bu amaçla, her senkron kompansatör, kompansatörün terminallerindeki voltajın sabit kalması için uyarma akımının büyüklüğünü düzenleyen otomatik bir uyarma veya voltaj regülatörü ile donatılmıştır.
Güç faktörünü iyileştirmek ve buna bağlı olarak akım ve gerilim arasındaki ofset açısını φw değerinden φc değerine düşürmek için reaktif güç gereklidir:
burada P, ortalama aktif güçtür, kvar; φsv - ağırlıklı ortalama güç faktörüne karşılık gelen faz kayması; φk — kompanzasyondan sonra elde edilecek faz kayması; a — dengeleme cihazları kurmadan güç faktöründeki olası bir artışı hesaba katmak için hesaplamalara girilen yaklaşık 0,9'a eşit bir faktör.
Ek olarak reaktif akım kompanzasyonu endüktif endüstriyel yükler, senkron hat kompansatörleri gereklidir. Uzun iletim hatlarında, düşük yükte hat kapasitesi hakimdir ve lider akımla çalışırlar. Bu akımı kompanse etmek için senkron kompansatörün gecikmeli akımla, yani yetersiz uyarımla çalışması gerekir.
Elektrik hatlarında önemli bir yük ile, elektrik tüketicilerinin endüktansı hakim olduğunda, elektrik hattı gecikmeli bir akımla çalışır. Bu durumda, senkron kompansatör önde gelen akımla, yani aşırı uyarılmış olarak çalışmalıdır.
Güç hattındaki yükteki bir değişiklik, reaktif güç akışlarının büyüklük ve faz olarak değişmesine ve hat geriliminde önemli dalgalanmalara neden olur. Bu konuda düzenleme yapmak zaruri hale gelmektedir.
Senkron kompansatörler genellikle bölgesel trafo merkezlerine kurulur.
Geçiş güç hatlarının sonundaki veya ortasındaki voltajı düzenlemek için, voltajı düzenlemesi veya değişmeden tutması gereken senkron kompansatörlerle ara trafo merkezleri oluşturulabilir.
Bu tür senkron kompansatörlerin çalışması otomatiktir, bu da üretilen reaktif güç ve voltajın sorunsuz otomatik kontrolüne imkan verir.
Asenkron kalkış yapabilmek için, tüm senkron kompansatörlerin kutup kısımlarında yol verme bobinleri bulunur veya kutupları masiftir. Bu durumda doğrudan yöntem ve gerekirse reaktör çalıştırma yöntemi kullanılır.
Bazı durumlarda, güçlü kompansatörler, aynı şaft üzerine monte edilmiş başlatma fazlı asenkron motorlar kullanılarak da çalıştırılır. Ağ ile senkronizasyon için genellikle kendi kendine senkronizasyon yöntemi kullanılır.
Senkron kompansatörler aktif güç geliştirmediğinden, onlar için işin statik kararlılığı sorunu aciliyetini kaybeder. Bu nedenle jeneratör ve motorlara göre daha küçük hava aralığı ile imal edilirler. Boşluğun azaltılması alan sarımını kolaylaştırır ve makine maliyetlerini düşürür.
Senkron kompansatörün nominal görünür gücü, aşırı uyarma ile çalışmasına karşılık gelir, yani. senkron kompansatörün anma gücü, çalışma modunda uzun süre taşıyabileceği öncü akımdaki reaktif gücüdür.
En yüksek düşük uyartım akımı ve güç değerleri, reaktif modda çalışırken elde edilir.
Çoğu durumda, düşük uyartım modu, aşırı uyartım modundan daha az güç gerektirir, ancak bazı durumlarda daha fazla güç gerekir. Bu, boşluğu artırarak elde edilebilir, ancak bu, makinenin maliyetinde bir artışa yol açar ve bu nedenle, son zamanlarda negatif bir uyarma akımı modunun kullanılması sorunu gündeme gelmiştir. Aktif güç açısından senkron kompansatör sadece kayıplarla yüklendiğinden, ona göre kararlı ve çok az negatif uyarma ile çalışabilir.
Bazı durumlarda kuru dönemlerde kompansatör modunda çalışmak için de kullanılırlar. hidroelektrik jeneratörler.
Yapısal olarak kompansatörler, senkron jeneratörlerden temel olarak farklı değildir. Aynı mıknatıs sistemine, uyarma sistemine, soğutmaya vb. sahiptir. Orta güçlü senkron kompansatörlerin tamamı hava soğutmalı olup, ikaz ve ikaz ile yapılır.
Senkron kompansatörler mekanik iş yapacak şekilde tasarlanmamaları ve mil üzerinde aktif yük taşımamaları nedeniyle mekanik olarak hafif bir yapıya sahiptirler. Kompansatörler nispeten düşük hızlı (1000 - 600 rpm) yatay milli ve konveks kutuplu rotorlu makineler olarak üretilirler.
Uygun uyarıma sahip bir rölanti jeneratörü senkron kompansatör olarak kullanılabilir.Aşırı uyarılmış bir jeneratörde, jeneratör voltajına göre tamamen endüktif ve şebekeye göre tamamen kapasitif olan bir dengeleme akımı ortaya çıkar.
İster jeneratör ister motor olarak çalışsın, aşırı uyarılmış bir senkron makinenin şebekeye göre kapasitans ve uyarılmamış bir senkron makinenin bir endüktans olarak kabul edilebileceği akılda tutulmalıdır.
Şebekeye bağlı jeneratörü senkron kompansatör moduna geçirmek için türbine buhar (veya su) erişimini kapatmak yeterlidir. Bu modda, aşırı uyarılmış türbin-jeneratör, sadece dönüş kayıplarını (mekanik ve elektriksel) karşılamak için şebekeden az miktarda aktif güç tüketmeye başlar ve reaktif gücü şebekeye aktarır.
Senkron kompansatör modunda jeneratör uzun süre çalışabilir ve sadece türbinin çalışma koşullarına bağlıdır.
Gerekirse, türbin jeneratörü hem türbin dönerken (türbin ile birlikte) hem de kapalıyken senkron kompansatör olarak kullanılabilir, yani. debriyaj demonte haldeyken.
Jeneratörün sürüş moduna geçen tarafındaki buhar türbinini döndürmek, türbinin kuyruk kısmının aşırı ısınmasına neden olabilir.