Kapacitní kompenzace

Kompenzace jalového výkonu dosažená dodatečným kapacitním zatížením se nazývá kapacitní kompenzace. Tento typ kompenzace je tradiční pro AC trakční měnírny v Ruské federaci, kde lze tímto způsobem výrazně zvýšit účinnost zařízení a snížit ztráty.

Například propustnost železniční elektrické dopravy je značně zvýšena díky kapacitní kompenzaci jalového výkonu, to znamená použitím kondenzátorových bloků. A protože se síťové napětí tak či onak mění, je třeba upravit kondenzátorové baterie. Kapacitní kompenzace může být podélná, příčná a podélně-příčná, což bude podrobně popsáno dále v textu.

Boční kapacitní kompenzace — KU

Kapacitní kompenzace strany se týká snížení složky jalového proudu v důsledku připojení dalšího zdroje jalového výkonu přímo k zátěži. Vlastní kondenzátorové banky zahrnují nejen kondenzátory, ale také reaktoryzapojené sériově nebo paralelně s kondenzátory. Kroková zařízení umožňují vypínání a zapínání jednotlivých kroků kondenzátoru nebo i změnu schématu zapojení zařízení.

Regulované kondenzační jednotky s reaktory

Pokud je řízený reaktor připojen paralelně ke kondenzátorové bance, pak se celkový jalový výkon takového kondenzátorového zařízení bude rovnat rozdílu mezi jalovým výkonem reaktoru a kapacitou. Konkrétně, pokud je jalový výkon kondenzátorové banky roven jalovému výkonu reaktoru, pak elektrárna jako celek nebude generovat žádný jalový výkon.

Úpravou parametrů reaktoru, odpovídajícím snížením jeho výkonu, se zvýší jalový výkon generovaný celou baterií kondenzátorů. Stav reaktoru je regulován úpravou nasycení oceli magnetického obvodu při její příčné nebo podélné magnetizaci stejnosměrným proudem. Příčné vychylování reaktorů se dnes již nepoužívá z důvodu nehospodárnosti tohoto přístupu.

Dnes jsou téměř všude v sítích, počínaje 35 kV, reaktory regulovány tyristory… Velikost proudu reaktoru od nuly do jmenovitého se v těchto obvodech nastavuje úhlem zážehu tyristorů. Tento způsob řízení reaktorů je poměrně spolehlivý, i když zahrnuje s přítomností vyšších harmonických, které je nutné eliminovat filtry s lichými harmonickými.

Pro snížení napětí, se kterým zde tyristory pracují, se používá reaktor-transformátor nebo se přes snižovací transformátor (autotransformátor) propojí kondenzátorová banka a obvod s tyristory.

Na obrázku je schéma statického tyristorového kompenzátoru se skupinou tlumivek, který je řízen tyristory a má filtrační kompenzační obvody. Obecně platí, že kompenzátor zahrnuje:

• jednofázová tyristor-reaktorová skupina, která umožňuje plynulou regulaci jalového výkonu;

• filtr-kompenzační obvod, který slouží jako filtr s vyššími harmonickými a zdroj jalového výkonu;

• Dolní propust, která snižuje destruktivní účinek rezonančních jevů pro tyristorový kompenzátor.

Kromě toho statický kompenzátor obsahuje řídicí a ochranný systém sestávající z tyristorových bloků pro řízení a ochranu relé a také tyristorového chladicího modulu.

Jednotky se stupňovou regulací

Instalace stupňovité regulace obsahuje několik sekcí, takže v případě potřeby pro úpravu proudu, napětí nebo jalového výkonu by bylo možné jednu nebo druhou sekci odpojit nebo připojit. Instalace obsahuje kondenzátorovou banku, reaktor, zhášecí okruh a hlavní vypínač.

Nejdůležitější věcí při návrhu kondenzátorového modulu s krokovou regulací je správné uspořádání omezení přepětí a proudů v okamžicích připojení a odpojení sekcí. Přechodné procesy jsou faktorem snížené spolehlivosti takových instalací.

Podélná kapacitní kompenzace — UPC

Pro snížení vlivu indukční složky trakční sítě a transformátoru na napětí pantografů elektrických lokomotiv se používají zařízení podélné kapacitní kompenzace, to znamená, že kondenzátory jsou s nimi zapojeny do série.

V trakčních rozvodnách v Rusku jsou podélná kompenzační zařízení umístěna v sacích vedeních, kde tato zařízení zvyšují napětí, pomáhají eliminovat účinky fázového předstihu nebo zpoždění, podporují symetrii napětí při stejných proudech v ramenech, snižují napěťovou třídu zařízení a obecně zjednodušují návrh instalace.

Obrázek ukazuje jednu z těchto částí. Zde je přes kondenzátory a rezistor přes tyristorový spínač napětí přiváděno do nízkonapěťových vinutí dvou transformátorů zapojených do série. Vinutí vysokého napětí těchto transformátorů jsou zapojena v opačných směrech. V okamžiku zkratu se zvýší napětí na kondenzátorech instalace. A jakmile napětí dosáhne nastavené úrovně, tyristorový spínač se otevře, oblouk se okamžitě zapálí ve výboji a pokračuje v hoření, dokud se vakuový stykač na zlomek sekundy nesepne.

Taková nastavení pomáhají snižovat kolísání napětí v pantografech a činí napětí sběrnice symetrická. Mezi nevýhody patří obtížnější provozní podmínky kondenzátorů, v souvislosti s nimiž instalace tohoto typu vyžadují ultrarychlou ochranu. CPC je nejlepší používat společně s KU.