การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟตามยาว — ความหมายทางกายภาพและการใช้งานทางเทคนิค

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของสายส่งไฟฟ้าที่มีอยู่ตลอดจนปรับปรุงปริมาณงาน อุปกรณ์สำหรับการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟตามยาว ทุกวันนี้ แหล่งผลิตไฟฟ้าที่มีความจุต่างกันมากมาย ตลอดจนสายไฟฟ้าแรงสูง โดยเฉพาะสายที่ส่งไฟฟ้าในระยะทางไกล นำไปสู่ความต้องการที่เพิ่มขึ้น ไม่เพียงเพิ่มความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้าโดยทั่วไปเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงด้วย ประสิทธิภาพของพวกเขา

มีสองวิธีในการเพิ่มความสามารถในการส่งของสายไฟฟ้า วิธีแรกคือการเพิ่มส่วนตัดขวางของสายโดยตรง และวิธีที่สองคือการใช้โครงร่างตามยาวเพื่อชดเชยพลังงานปฏิกิริยา วิธีที่สอง—การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟตามยาว—พิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่ประหยัดกว่าในการบรรลุเป้าหมายนี้สำหรับทั้งการเชื่อมต่อระหว่างระบบและภายในระบบ

เป็นที่ทราบกันดีว่าเมื่อมีการส่งพลังงานรีแอกทีฟผ่านสายไฟ จะมีแรงดันตกและกระแสเพิ่มขึ้นอย่างมากในส่วนของเครือข่ายไฟฟ้า และสิ่งนี้สร้างข้อจำกัดในการส่งพลังงานที่ใช้งานและมีประโยชน์

การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟตามยาวหมายถึงการเชื่อมต่อเพิ่มเติมของตัวเก็บประจุในอนุกรมกับโหลดโดยใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปอัพหรือแยกซึ่งทำให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติได้ขึ้นอยู่กับค่าปัจจุบันของกระแสโหลด

แน่นอนว่าด้วยการชดเชยตามยาว โหมดฉุกเฉินเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เหตุผลที่สามารถ:

• การแบ่งตัวเก็บประจุซึ่งอาจทำให้เกิดไฟกระชาก

• ปรากฏการณ์เฟอร์เรโซแนนซ์;

• ความเสียหายต่อตัวเก็บประจุจากภายใน

เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน ตัวเก็บประจุในช่วงเวลาดังกล่าวจะต้องตัดการเชื่อมต่อโดยอัตโนมัติด้วยสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูงหรือปล่อยประจุทันทีผ่านช่องว่างของประกายไฟ

เนื่องจากตัวเก็บประจุชดเชยพลังงานรีแอกทีฟเชื่อมต่อเป็นอนุกรมในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ กระแสไฟทั้งสายจะไหลผ่านตัวเก็บประจุ ดังนั้นหากมีกระแสลัดวงจรก็จะไหลผ่านเช่นกัน

เพื่อเพิ่มความสามารถในการส่ง มีการใช้การชดเชยตามยาวในสายไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งรับประกันความเสถียรของระบบไฟฟ้าที่รวมถึงสายเหล่านี้

ในการชดเชยตามยาว กระแสของตัวเก็บประจุจะเท่ากับกระแสโหลดทั้งหมด I ที่ไหลผ่าน และกำลังของตัวเก็บประจุของตัวเก็บประจุ Q เป็นค่าแปรผันที่ขึ้นอยู่กับโหลด ณ เวลาใดก็ตามพลังงานปฏิกิริยานี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

Bk =Az2/ωC

และเนื่องจากกำลังของตัวเก็บประจุในกระบวนการชดเชยตามยาวไม่คงที่ ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าจึงเพิ่มขึ้นตามจำนวนที่เป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงของโหลดปฏิกิริยาของสายที่กำหนด นั่นคือ แรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุคือ ไม่มีทางคงที่ เช่นเดียวกับการชดเชยข้ามของพลังงานปฏิกิริยา

การสลับหน่วยชดเชยตามยาวของ capacitive เป็นที่นิยมมากในปัจจุบันการติดตั้งดังกล่าวใช้เพื่อลดอิทธิพลของส่วนประกอบอุปนัยของรีแอกแตนซ์ของหม้อแปลงของเครือข่ายแรงดึงและสถานีย่อยแรงดึงบนแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับสำเนาของหัวรถจักรไฟฟ้า ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ตัวเก็บประจุเชื่อมต่อเป็นอนุกรมกับคัดลอก

ที่สถานีย่อยการลากของรัสเซียการติดตั้งเหล่านี้ได้รับการติดตั้งในสายดูดซึ่งการติดตั้งการชดเชยตามยาวทำหน้าที่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าป้องกันผลกระทบของเฟสนำหรือล้าหลังแรงดันไฟฟ้าสมมาตรที่มีกระแสเท่ากันจะได้รับในแขนจ่ายแรงดันไฟฟ้าทั่วไป ลดระดับสำหรับอุปกรณ์การทำงานและการออกแบบการติดตั้งให้ง่ายขึ้น...

รูปแสดงไดอะแกรมที่แสดงตัวเก็บประจุชดเชยตามยาวเพียงส่วนเดียว ซึ่งจริงๆ แล้วมีหลายตัวที่ต่อขนานกัน

แรงดันไฟฟ้าไปยังขดลวดแรงดันต่ำของหม้อแปลง T1 และ T2 ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมนั้นจ่ายโดยตัวเก็บประจุหนึ่งแถวผ่านสวิตช์ไทริสเตอร์และตัวต้านทานแบบจำกัดในกรณีนี้ ขดลวดไฟฟ้าแรงสูงของหม้อแปลงเหล่านี้เชื่อมต่อในทิศทางตรงกันข้าม และเมื่อไฟฟ้าลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าในตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้น

ทันทีที่แรงดันไฟฟ้าถึงการตั้งค่า สวิตช์ไทริสเตอร์จะถูกกระตุ้นและส่วนโค้งของไดชาร์จสามขั้วจะติดไฟทันที เมื่อเปิดคอนแทคสุญญากาศ ส่วนโค้งในตัวปล่อยจะดับลง

ข้อดีของการติดตั้งดังกล่าวสำหรับการชดเชยตามยาว ได้แก่ :

• แรงดันบัสสมมาตร

• ลดความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและเพิ่มระดับที่ตัวรับไฟฟ้า

จุดด้อย:

• สภาพการทำงานที่ยากลำบากของตัวเก็บประจุของการติดตั้งเมื่อเทียบกับการชดเชยด้านข้างเนื่องจากกระแสลัดวงจรของเครือข่ายแรงดึงไหลผ่านตัวเก็บประจุและจำเป็นต้องมีการป้องกันความเร็วเกินที่เชื่อถือได้

• การโอเวอร์โหลดของตัวเก็บประจุในโหมดอันตราย: บังคับ, ฉุกเฉิน, หลังเหตุฉุกเฉิน

เพื่อให้ได้ผลดีที่สุดของการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ ควรใช้การติดตั้งแบบปรับได้พร้อมการทำงานร่วมกันของการชดเชยตามยาวและด้านข้าง

ข้อดีของการใช้การติดตั้งชดเชยตามยาวโดยทั่วไป ได้แก่ :

• เพิ่มกำลังส่งบนสาย;

• การปรับปรุงเสถียรภาพของระบบไฟฟ้าในช่วงที่มีโหลดสูงสุด

• ลดการสูญเสียพลังงานที่ใช้งานอย่างมีนัยสำคัญ

• การปรับปรุงคุณภาพไฟฟ้าในเครือข่าย

• ประสิทธิภาพสูงของการจ่ายไฟฟ้าในแนวขนาน

• ไม่จำเป็นต้องสร้างแหล่งผลิตในพื้นที่ห่างไกลอีกต่อไป

• ไม่จำเป็นต้องเพิ่มส่วนการเชื่อมต่อโครงข่ายและพารามิเตอร์ทางเทคนิคของสาย

ข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจหลักของการใช้อุปกรณ์ชดเชยตามยาวคือการประหยัดพลังงาน ไม่เพียงแค่นั้น คุณภาพไฟฟ้าดีขึ้นดังนั้นจำนวนสายไฟจึงลดลงได้หากใช้การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟตามยาว การปกป้องสิ่งแวดล้อมเป็นผลสืบเนื่องตามธรรมชาติของการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงกว้าง

ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งนั้นสายส่งใหม่มีราคาสูงกว่าอุปกรณ์ชดเชยตามยาวถึง 10 เท่าที่มีความสามารถในการส่งเท่ากัน ส่งผลให้การกู้คืนระบบดังกล่าวใช้เวลาเพียงไม่กี่ปีเมื่อเทียบกับสายส่งแบบเดิม