Longitudinale blindvermogencompensatie - fysieke betekenis en technische implementatie

Om de efficiëntie van bestaande hoogspanningslijnen te verbeteren en hun doorvoer te verbeteren, worden apparaten voor longitudinale compensatie van reactief vermogen gebruikt. Tegenwoordig leidt de overvloed aan verschillende opwekkingsbronnen met verschillende capaciteiten, evenals hoogspanningslijnen, met name die welke elektriciteit over lange afstanden transporteren, tot een groeiende vraag om niet alleen de betrouwbaarheid van energiesystemen in het algemeen te vergroten, maar ook om de hun efficiëntie.

Er zijn twee manieren om de transmissiecapaciteit van hoogspanningslijnen te vergroten, de eerste is om de dwarsdoorsnede van de lijn direct te vergroten en de tweede is om longitudinale schema's te gebruiken om blindvermogen te compenseren. De tweede manier - longitudinale blindvermogencompensatie - blijkt een meer economische manier te zijn om dit doel te bereiken voor zowel intersysteem- als intrasysteemverbindingen.

Het is bekend dat wanneer blindvermogen via draden wordt overgedragen, er aanzienlijke spanningsdalingen en stroomtoenames zijn in delen van elektrische netwerken, en dit creëert beperkingen op de overdracht van nuttig, actief vermogen.

Compensatie van het reactieve vermogen in de lengterichting impliceert een extra aansluiting van condensatoren in serie met de belasting door middel van step-up- of scheidingstransformatoren, wat het mogelijk maakt om automatische spanningsregeling te bereiken, afhankelijk van de huidige waarde van de belastingsstroom.

Natuurlijk zijn bij longitudinale compensatie noodmodi onvermijdelijk, de redenen hiervoor kunnen zijn:

• rangeren van condensatoren, wat spanningspieken kan veroorzaken;

• ferroresonantie fenomeen;

• beschadiging van de condensatoren van binnenuit.

Om schade door een plotselinge spanningsverhoging te voorkomen, moeten de condensatoren op dergelijke momenten automatisch worden losgekoppeld door een hoogspanningsschakelaar of onmiddellijk worden ontladen via een vonkbrug.

Aangezien de blindvermogencompensatiecondensatoren in serie zijn geschakeld in het AC-circuit, vloeit de volledige lijnstroom er doorheen en daarom zal de eventuele kortsluitstroom er ook doorheen vloeien.

Om de transmissiecapaciteit te vergroten, wordt longitudinale compensatie toegepast in hoogspanningslijnen, wat zorgt voor de stabiliteit van energiesystemen die deze lijnen omvatten.

Bij longitudinale compensatie is de condensatorstroom gelijk aan de totale belastingsstroom I die er doorheen vloeit, en het vermogen Q van de condensatorbank is een variabele waarde die op elk moment afhangt van de belasting.Dit blindvermogen kan worden berekend met de formule:

Bk =Az2/ωC

En aangezien het vermogen van de condensatoren in het proces van longitudinale compensatie niet constant blijft, neemt de spanning ook toe met een hoeveelheid die evenredig is met de verandering in de reactieve belasting van de gegeven lijn, dat wil zeggen, de spanning van de condensatoren is zeker niet constant, zoals bij de kruiscompensatie van het blindvermogen.

Schakelende capacitieve longitudinale compensatie-eenheden zijn tegenwoordig erg populair.Dergelijke installaties worden gebruikt om de invloed van de inductieve component van de reactantie van transformatoren van tractienetwerken en tractieonderstations op de spanning op de pantograaf van een elektrische locomotief te verminderen. Hier is, zoals hierboven vermeld, een condensator in serie geschakeld met de stroomafnemer.

Op Russische tractieonderstations worden deze installaties geïnstalleerd in een zuigleiding, waar de installatie van longitudinale compensatie dient om de spanning te verhogen, het effect van leidende of achterblijvende fasen te voorkomen, symmetrische spanningen met gelijke stromen worden verkregen in de voedingsarmen, de algemene spanning klasse voor werkende apparatuur wordt verminderd en het ontwerp van de installatie wordt vereenvoudigd...

De figuur toont een diagram dat slechts één sectie van longitudinale compenserende condensatoren toont, waarvan er eigenlijk meerdere parallel met elkaar zijn geschakeld.

De spanning naar de laagspanningswikkelingen van transformatoren T1 en T2, in serie geschakeld, wordt geleverd door een rij condensatoren via een thyristorschakelaar en een begrenzingsweerstand.In dit geval zijn de hoogspanningswikkelingen van deze transformatoren in tegengestelde richtingen verbonden en bij kortsluiting neemt de spanning in de condensatoren toe.

Op het moment dat de spanning de ingestelde waarde bereikt, wordt de thyristorschakelaar geactiveerd en wordt de boog van de ontlader met drie elektroden onmiddellijk ontstoken. Wanneer de vacuümschakelaar wordt ingeschakeld, wordt de boog in de ontlader gedoofd.

De voordelen van dergelijke installaties voor longitudinale compensatie zijn onder meer:

• symmetrische busspanning;

• het verminderen van spanningsfluctuaties en het verhogen van het niveau ervan bij elektrische ontvangers.

Nadelen:

• moeilijke bedrijfsomstandigheden van de condensatoren van de installatie in vergelijking met laterale compensatie, aangezien de kortsluitstroom van het tractienetwerk door de condensatoren stroomt en hier een betrouwbare oversnelheidsbeveiliging vereist is;

• overbelasting van condensatoren in gevaarlijke modi: geforceerd, noodgeval, post-noodgeval.

Om het beste effect van blindvermogencompensatie te bereiken, moeten instelbare installaties met gecombineerde werking van longitudinale en laterale compensatie worden gebruikt.

De voordelen van het gebruik van langscompensatie-installaties in het algemeen zijn:

• het verhogen van het vermogen dat op de lijn wordt overgedragen;

• verbetering van de stabiliteit van energiesystemen tijdens piekbelastingen;

• aanzienlijke vermindering van actieve vermogensverliezen;

• verbetering van de kwaliteit van elektriciteit in netwerken;

• hoog rendement van stroomverdeling in parallelle lijnen;

• de noodzaak om opwekkingsbronnen te bouwen in afgelegen gebieden vervalt;

• interconnectiesecties en technische parameters van de lijnen hoeven niet te worden verhoogd.

Het belangrijkste economische voordeel van het gebruik van longitudinale compensatie-inrichtingen is energiebesparing. Niet alleen dat elektriciteitskwaliteit verbetert, dus het aantal stroomlijnen kan worden verminderd als longitudinale blindvermogencompensatie wordt gebruikt. Milieubescherming is een natuurlijk gevolg van de introductie van deze technologie, vooral op grote schaal.

De kosten van installaties zijn zodanig dat een nieuwe transmissielijn 10 keer meer kost dan een longitudinale compensatie-inrichting met dezelfde transmissiecapaciteit. Als gevolg hiervan duurt het herstel van een dergelijk systeem slechts enkele jaren in vergelijking met traditionele transmissielijnen.