С резкопеременной и вентильной нагрузкой

Характерными резкопеременными нагрузками являются свароч­ные нагрузки на машиностроительных предприятиях, дуговые печи, прокатные станы и др. Главные приводы прокатных станов осна­щаются регулируемыми вентильными преобразователями.

Нагрузки с регулируемыми вентильными преобразователями ха­рактеризуются большим потреблением реактивной мощности. Резкопеременный характер потребления реактивной мощности вызы­вает колебания напряжения в сети. Управляемые вентильные преобразователи, кроме того, значительно искажают форму кривой питающего напряжения. Нагрузки дуговых печей ввиду неравномер­ности потребления тока по фазам могут вызывать значительную не­симметрию напряжения.

Все изложенное обусловливает принципы компенсации реак­тивной мощности, существенно отличающиеся от общепринятых в сетях с так называемой спокойной нагрузкой.

Особенности компенсации реактивной мощности в сетях с рез­копеременной и вентильной нагрузкой заключаются в следующем:

ввиду низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера нагрузки необходимо осуществить компенса­цию как постоянной и переменной составляющей реактивной мощ­ности. Компенсация постоянной составляющей реактивной мощности необходима для уменьшения потребления реактивной мощности от энергосистемы. Компенсация переменной составляю­щей реактивной мощности преследует цель уменьшения колебаний напряжения в питающей сети;

ввиду быстрых изменений потребляемой реактивной мощности необходимо применение быстродействующих компенсирующих устройств, способных изменять регулируемую реактивную мощ­ность со скоростью, соответствующей скорости наброса и сброса потребляемой реактивной мощности;

ограничивается применение батарей конденсаторов для компен­сации постоянной составляющей реактивной мощности в сети с рез­копеременной вентильной нагрузкой. Это обусловлено наличием в сети высших гармоник тока и напряжения при работе вентильных преобразователей, которые приводят к значительным перегрузкам батарей конденсаторов;

при наличии в сети высших гармоник тока и напряжения включе­ние конденсаторов приводит к резонансным явлениям на частотах высших гармоник, что ведет к нарушению нормальной работы БК.

Сущность явлений резонанса удобно рассмотреть на примере простой схемы электроснабжения промышленного предприятия, по­казанной на рис. 13.7. На схеме показаны три основных элемента, участвующих в резонансном процессе:

питающая сеть, упрощенно представленная в схеме замещения индуктивным Х_с и активным R_c сопротивлениями;

вентильный преобразователь как источник высших гармоник с сопротивлениями Х_пр и R_np - индуктивно-активная цепь в схеме за­мещения;

батарея конденсаторов С и R_K - емкостно-активная цепь в схеме замещения.

При отсутствии емкостных элементов (при отключении БК) частотные характеристики Х_с линейны. Включение БК резко изменяет линей­ный характер частотной характеристики пита­ющей сети, причем нелинейность частотной характеристики в значительной степени зависит от добротности контура, т.е. от соотношения XIR. Нелинейность частотной характеристики пита­ющей сети объясняется тем, что при включении БК образуется параллельный LC-контур, состо­ящий из индуктивного сопротивления питающей сети и емкостного сопротивления конденсато­ра.

Таким образом, изменяются частотные ха­рактеристики систем и возникают условия для возникновения резонанса на частотах, превышающих промышлен­ную частоту 50 Гц. Вентильные преобразователи генерируют в сеть спектр гармоник, начиная с пятой, поэтому в каждом конкретном случае необходим расчет токовой нагрузки БК резонансной груп­пой гармоник (вплоть до 59, 61, 71 гармоник).

Батареи конденсаторов, предназначенные для компенсации ре­активной мощности в сетях, питающих нелинейную нагрузку, для их нормальной работы необходимо защищать реакторами, устанав­ливаемыми последовательно с конденсаторами (рис. 13.8)