2tom329

9. URZĄDZENIA DO KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ

przez wartość amplitudową. Na rysunku 9.9 przedstawiono różne stany pracy jednego międzyfazowego elementu kompensatora.

Kondensatory prądu przemiennego nie są przystosowane do długotrwałej pracy przy napięciu stałym. Dlatego co pewien czas zmienia się biegunowość napięcia nic pracujących baterii. W kompensatorze przeładowuje się kolejno kondensatory poszczególnych jego członów. Sposób wyzwalania tyrystorów łącznika w różnych stanach pracy baterii wynika z rys. 9.9.

Załączenie lub wyłączenie danego elementu kompensatora może nastąpić w otoczeniu przejścia napięcia międzyfazowego przez maksimum lub minimum zależności od biegunowości napięcia stałego. Czas niezbędny do wykonania tej czynności wynosi jeden okres napięcia źródła i odpowiada przejściu trzech napięć międzyfazowych przez obie wartości amplitudowe.

Kompensatory tego typu charakteryzują się następującymi właściwościami:

— umożliwiają nadążną skokową kompensację mocy biernej;

— nic generują wyższych harmonicznych prądu;

— eliminują procesy przejściowe związane z łączeniem baterii kondensatorów;

— umożliwiają, w ograniczonym zakresie symetryzację prądów źródła (ograniczenie to wynika z braku możliwości realizacji międzyfazowych elementów kompensatora o charakterze indukcyjnym).

Chwilowa wartość napięcia tyrystorowych łączników niepracujących członów kompensatora osiąga 2,05 wartości amplitudy napięcia międzyfazowego. Kompensatory tego typu buduje się na napięcie ok. 600 V. W sieciach wyższych napięć są one zasilane przez transformatory.

Kompensator tego typu został również opracowany w Polsce w AGH (Kraków) i jest produkowany przez Elektromontaż w Nowej Hucie. Kilka takich kompensatorów o mocach ok. 6 M V ■ A o nazwie fabrycznej C-SKIF zainstalowano do kompensacji mocy biernej tyrystorowych maszyn wyciągowych w kilku kopalniach węgla kamiennego [9.25].

9.5.4. Kompensator ze stałą baterią kondensatorów i dławikiem z prądem regulowanym za pomocą fazowo sterowanych łączników tyrystorowych

Na rysunku 9.10 przedstawiono schemat ideowy obwodu mocy takiego kompensatora (ang. FC + TCR — Fixed Capacitor + Thyristor Controlled Reacior). Regulacja mocy biernej kompensatora odbywa się przez zmianę poboru mocy biernej przez dławiki. Prąd międzyfazowej gałęzi z dławikiem jest regulowany przez zmianę opóźnienia załączania

Rys. 9.10. Kompensator ze siata baterią kondensatorów jako kilkugałęziowym filtrem wyższych harmonicznych i regulowanym tyrystorowe dławikiem

9.5. STATYCZNE URZĄDZENIA DO NADĄŻNEJ KOMPENSACJI MOCY BIERNEJ

tyrystorów łącznika w odniesieniu do przejścia napięcia międzyfazowego przez wartość amplitudową.

Na rysunku 9.11 przedstawiono przebiegi napięć i prądów w jednej gałęzi z dławikami.

Rys. 9.11. Przebiegi prądów i napięć w jednej fazie kompensatora z rys. 9.10

Prąd gałęzi, po pominięciu rezystancji dławika, zasilanej napięciem kosinusoidalnym ma przebieg

/2 U

i_L(t) = ———-(sinwt — sina)

(9.88)

dla

+ n In—a < wt <( —+n lir + a, n = 0; 1; 2; ...

Podstawowa harmoniczna prądu jest wyrażona wzorem U.f 2a+sin2a\

(9.89)

gdzie I_k = UJX_L — prąd zwarcia.

Jest ona przesunięta o kąt <p = rr/2 w stosunku do podstawowej harmonicznej napięcia. W prądzie dławika występują nieparzyste harmoniczne określone zależnością

2 sin(n+l)a sin(n —l)a

n+1

n — 1

— 2sin-

cosna

(9.90)

n = 2/c—1; k = 1, 2, 3,...

Podobnie jak podstawowa harmoniczna prądu zmienia się również, w funkcji kąta a, susceptancja wypadkowa dławika i pobierana przez niego moc bierna.

Dla międzyfazowej gałęzi kompensatora obowiązuje przy podstawowych harmonicznych zależność

B_k = B_U0)F(cł)-B_c	(9.91)
Qk ⁼ Quo) F(cc)— Q_c	(9.92)

przy czym: B₁₍₀, = 1/X_L — susceptancja dławika przy a = 0;

B_c = 1/X_C; Q_U0) = U²P B_l(0); Q_c = U²P B_c

Na rysunku 9.12 przedstawiono wartości wyższych harmonicznych w prądzie dławika w funkcji kąta a opóźnienia wyzwalania tyrystorów łącznika.

Między podstawową harmoniczną prądu Ij a kątem a istnieje nieliniowa zależność, którą należy uwzględnić w układzie sterowania kompensatora. W kompensatorze symetrycznym i symetrycznie sterowanym trzecia harmoniczna prądu i jej wielokrotności zamykają się wewnątrz trójkąta kompensatora. Przy sterowaniu niesymetrycznym prądy te płyną również przez sieć.