Kompensator sinkron dalam jaringan listrik

Kompensator sinkron adalah motor sinkron ringan yang dirancang untuk operasi diam.

Konsumen utama energi listrik, selain daya aktif, mengkonsumsi dari generator sistem daya reaktif… Jumlah pengguna yang membutuhkan arus reaktif magnetisasi besar untuk membuat dan mempertahankan fluks magnet antara lain motor asinkron, trafo, tungku induksi, dan lain-lain. Akibatnya, jaringan distribusi biasanya dioperasikan dengan arus lagging.

Daya reaktif yang dihasilkan oleh generator diperoleh dengan biaya yang paling rendah. Namun, pengalihan daya reaktif dari generator dikaitkan dengan kerugian tambahan pada trafo dan saluran transmisi. Oleh karena itu, untuk memperoleh daya reaktif, akan menguntungkan secara ekonomi untuk menggunakan kompensator sinkron yang terletak di gardu nodal sistem atau langsung di konsumen.

Motor sinkron, berkat eksitasi DC, mereka dapat bekerja dengan cos = 1 dan tidak mengkonsumsi daya reaktif dari jaringan, dan selama operasi, dengan eksitasi berlebih, mereka memberikan daya reaktif ke jaringan. Akibatnya, faktor daya jaringan ditingkatkan dan penurunan tegangan serta rugi-rugi di dalamnya berkurang, serta faktor daya generator yang beroperasi di pembangkit listrik.

Kompensator sinkron dirancang untuk mengkompensasi faktor daya jaringan dan mempertahankan level tegangan normal jaringan di area di mana beban konsumen terkonsentrasi.

Kompensator sinkron adalah mesin sinkron yang beroperasi dalam mode motor tanpa beban poros dengan arus bolak-balik di lapangan.

Dalam mode eksitasi berlebih, arus mendahului tegangan listrik, yaitu kapasitif sehubungan dengan tegangan ini, dan dalam mode eksitasi rendah, ia tertinggal, induktif. Dalam mode ini, mesin sinkron menjadi kompensator — generator arus reaktif.

Mode operasi kompensator sinkron yang terlalu bersemangat adalah normal ketika memasok daya reaktif ke jaringan.

Kompensator sinkron tidak memiliki motor penggerak dan dalam hal operasinya pada dasarnya adalah motor pemalas sinkron.

Dalam hal ini, sambungan ekspansi, seperti yang melayani tujuan yang sama bank kapasitordipasang di gardu pengguna juga disebut generator daya reaktif... Namun, selama periode penurunan beban pengguna (misalnya pada malam hari), sering kali perlu menggunakan kompensator sinkron dan dalam mode di bawah eksitasi, ketika mereka mengkonsumsi arus induktif dan daya reaktif dari jaringan, karena dalam kasus ini tegangan jaringan cenderung meningkat, dan untuk mempertahankannya pada tingkat normal, perlu memuat jaringan dengan arus induktif, yang menyebabkan penurunan tegangan tambahan di dalamnya.

Untuk tujuan ini, setiap kompensator sinkron dilengkapi dengan pengatur tegangan atau eksitasi otomatis, yang mengatur besarnya arus eksitasi sehingga tegangan pada terminal kompensator tetap konstan.

Untuk meningkatkan faktor daya dan karenanya mengurangi sudut offset antara arus dan tegangan dari nilai φw ke φc, diperlukan daya reaktif:

di mana P adalah daya aktif rata-rata, kvar; φsv — pergeseran fasa yang sesuai dengan faktor daya rata-rata tertimbang; φk — pergeseran fasa yang diperoleh setelah kompensasi; a — faktor yang sama dengan sekitar 0,9 dimasukkan ke dalam perhitungan untuk memperhitungkan kemungkinan peningkatan faktor daya tanpa memasang perangkat kompensasi.

Sebagai tambahan kompensasi arus reaktif beban industri induktif, kompensator saluran sinkron diperlukan. Pada saluran transmisi panjang, pada beban rendah, kapasitas saluran berlaku dan beroperasi dengan arus terdepan. Untuk mengkompensasi arus ini, kompensator sinkron harus beroperasi dengan arus lagging, yaitu dengan eksitasi yang tidak mencukupi.

Dengan beban yang signifikan pada saluran listrik, ketika induktansi konsumen listrik berlaku, saluran listrik beroperasi dengan arus lagging. Dalam hal ini, kompensator sinkron harus beroperasi dengan arus terdepan, mis. terlalu bersemangat.

Perubahan beban pada saluran listrik menyebabkan perubahan aliran daya reaktif dalam besaran dan fase dan menyebabkan fluktuasi yang signifikan pada tegangan saluran. Dalam kaitan ini, menjadi perlu untuk mengatur.

Kompensator sinkron biasanya dipasang di gardu induk regional.

Untuk mengatur tegangan di ujung atau di tengah saluran listrik transit, gardu perantara dapat dibuat dengan kompensator sinkron, yang harus mengatur atau menjaga tegangan tidak berubah.

Pengoperasian kompensator sinkron semacam itu bersifat otomatis, yang menciptakan kemungkinan kontrol otomatis yang lancar dari daya dan tegangan reaktif yang dihasilkan.

Untuk melakukan pengasutan asinkron, semua kompensator sinkron dilengkapi dengan kumparan pengasutan di bagian kutub atau kutubnya masif. Dalam hal ini, metode langsung dan, jika perlu, metode penyalaan reaktor digunakan.

Dalam beberapa kasus, kompensator yang kuat juga dioperasikan menggunakan motor induksi fase awal yang dipasang pada poros yang sama. Untuk sinkronisasi dengan jaringan, biasanya digunakan metode sinkronisasi sendiri.

Karena kompensator sinkron tidak mengembangkan daya aktif, pertanyaan tentang stabilitas statis pekerjaan untuk mereka kehilangan urgensinya. Karena itu, mereka diproduksi dengan celah udara yang lebih kecil daripada generator dan motor. Mengurangi celah membuat lilitan medan lebih mudah dan menurunkan biaya alat berat.

Daya semu terukur dari kompensator sinkron sesuai dengan operasinya dengan eksitasi berlebihan, mis. daya pengenal kompensator sinkron adalah daya reaktifnya pada arus terdepan, yang dapat dibawa untuk waktu yang lama dalam mode operasi.

Arus underexcitation tertinggi dan nilai daya diperoleh saat beroperasi dalam mode reaktif.

Dalam kebanyakan kasus, mode underexcitation membutuhkan daya yang lebih kecil daripada mode overexcitation, tetapi dalam beberapa kasus diperlukan lebih banyak daya. Ini dapat dicapai dengan meningkatkan celah, tetapi ini mengarah pada peningkatan biaya mesin, dan oleh karena itu pertanyaan tentang penggunaan mode arus eksitasi negatif baru-baru ini diangkat. Karena kompensator sinkron dalam hal daya aktif hanya dimuat dengan kerugian, menurut dia, ia dapat bekerja secara stabil dan dengan sedikit eksitasi negatif.

Dalam beberapa kasus, dalam periode kering, untuk operasi dalam mode kompensator, mereka juga digunakan pembangkit listrik tenaga air.

Secara struktural, kompensator pada dasarnya tidak berbeda dari generator sinkron. Mereka memiliki sistem magnet yang sama, sistem eksitasi, pendinginan, dll. Semua kompensator sinkron daya menengah berpendingin udara dan dibuat dengan exciter dan exciter.

Karena fakta bahwa kompensator sinkron tidak dirancang untuk melakukan pekerjaan mekanis dan tidak membawa beban aktif pada poros, mereka memiliki struktur yang ringan secara mekanis. Kompensator diproduksi sebagai mesin berkecepatan relatif rendah (1000 - 600 rpm) dengan poros horizontal dan rotor kutub cembung.

Generator idle dengan eksitasi yang sesuai dapat digunakan sebagai kompensator sinkron.Dalam generator yang terlalu bersemangat, muncul arus penyeimbang yang murni induktif sehubungan dengan tegangan generator dan murni kapasitif sehubungan dengan jaringan.

Harus diingat bahwa mesin sinkron yang terlalu bersemangat, baik yang beroperasi sebagai generator atau sebagai motor, dapat dianggap relatif terhadap listrik sebagai kapasitansi, dan mesin sinkron yang tidak tereksitasi sebagai induktansi.

Untuk mentransfer generator yang terhubung ke jaringan ke mode kompensator sinkron, cukup menutup akses uap (atau air) ke turbin. Dalam mode ini, generator turbin yang terlalu bersemangat mulai mengkonsumsi sejumlah kecil daya aktif dari jaringan hanya untuk menutupi kerugian rotasi (mekanik dan listrik) dan mentransfer daya reaktif ke jaringan.

Dalam mode kompensator sinkron, generator dapat bekerja dalam waktu lama dan hanya bergantung pada kondisi pengoperasian turbin.

Jika perlu, generator turbin dapat digunakan sebagai kompensator sinkron baik dengan turbin berputar (bersama dengan turbin) maupun dengan dimatikan, mis. dengan kopling dibongkar.

Memutar turbin uap di sisi generator yang telah beralih ke mode penggerak dapat menyebabkan bagian ekor turbin menjadi terlalu panas.