Асинхронизированные статические компенсаторы

Асинхронизированные компенсаторы (АСК) применяются в электрических сетях для ликвидации дефицита реактивной мощности и регулирования напряжения в сети. Они способны генерировать и потреблять реактивную мощность в широком диапазоне, а также обладают высокой перегрузочной способностью, позволяющей обеспечить устойчивость прилегающей энергосистемы при авариях.

В 2009 году созданы промышленные образцы этого устройства: два АСК мощностью по 100 Мвар изготовлены филиалом ОАО «Силовые машины» - «Электросила» при научно-техническом сопровождении ОАО «НТЦ электроэнергетики». Пилотные образцы пройдут опытно-промышленную эксплуатацию на подстанции 500 кВ Бескудниково в Москве.

АСК представляет собой комплекс, состоящий из собственно электрической машины переменного тока, системы возбуждения и системы автоматического управления защиты и сигнализации с автоматическим регулятором возбуждения (АРВ).

АСК отличается от традиционного синхронного компенсатора наличием на роторе двух обмоток  возбуждения, сдвинутых относительно друг друга по окружности ротора в пределах полюсного деления на угол p/2. Наличие на роторе АСК второй обмотки позволяет возбуждать компенсатор не только по продольной оси d, как в синхронной машине, но и по перечной оси q. Это придает АСК качественно новые свойства в сравнении с синхронными компенсаторами – расширяются области статической и динамической устойчивости компенсатора и энергосистемы, в составе которой работает АСК, в целом. Структурная схема АСК приведена на рис. 1.1.

Свойства АСК определяются его конструкцией, мощностью системы возбуждения, соотношением мощностей обмоток возбуждения по осям d и q ротора, функцией регулирования возбуждения. 

В общем случае, по способу управления напряжением в точке подключения, АСК можно разделить на две группы:

  • скалярное управление – управление величиной напряжения;
  • векторное управление – управление величиной и фазой напряжения.

Для реализации «векторного» управления напряжением в заданной точке энергосистемы АСК, в идеальном случае, должен иметь симметричную структуру возбуждения (т.е. одинаковые обмотки возбуждения по продольной и поперечной осям ротора и соответствующую двухканальную систему управления напряжением возбуждения). Такой АСК может иметь возможность работать в определенном диапазоне скольжения ротора.

Работа АСК со скольжением может быть кратковременной (в переходных режимах) или длительной, что определяется заданными условиями функционирования АСК в конкретном месте установки в энергосистеме.  При выполнении такого АСК с шихтованным ротором рабочий диапазон скольжений ротора относительно магнитного поля статора не имеет ограничений по условиям нагрева бочки ротора от вихревых токов. В этом случае, практически, единственным ограничением является установленная мощность (кратность форсировки напряжения возбуждения) системы возбуждения.

Наличие маховика на валу АСК позволяет повысить запас потенциальной энергии ротора и осуществлять более глубокое регулирование активной мощности в переходных режимах (или снизить установленную мощность системы возбуждения).


Рис. 1.1 Структура асинхронизированного компенсатора.

1 блочный трансформатор;
2 компенсатор;
3 трансформатор системы возбуждения;
4 датчик углового положения ротора;
5 обмотка возбуждения d;
6 обмотка возбуждения q;
7 автомат гашения поля;
8 автомат замыкания обмотки возбуждения накоротко;
9 устройство защиты от перенапряжения;
10 возбудитель обмотки q;
11 возбудитель обмотки d;
12 тиристорный выпрямитель;
13 система управления тиристорного выпрямителя;
14 автоматический регулятор возбуждения.