المعوضات المتزامنة في الشبكات الكهربائية
المعوض المتزامن هو محرك متزامن خفيف الوزن مصمم للتشغيل الخامل.
المستهلكون الرئيسيون للطاقة الكهربائية ، بالإضافة إلى الطاقة النشطة ، يستهلكون من مولدات النظام قوة رد الفعل... يشمل عدد المستخدمين الذين يحتاجون إلى تيارات تفاعلية ممغنطة كبيرة لإنشاء تدفق مغناطيسي والحفاظ عليه المحركات غير المتزامنة والمحولات وأفران الحث وغيرها. نتيجة لذلك ، عادة ما يتم تشغيل شبكات التوزيع بتيار متأخر.
يتم الحصول على الطاقة التفاعلية التي يولدها المولد بأقل تكلفة. ومع ذلك ، فإن نقل الطاقة التفاعلية من المولدات يرتبط بخسائر إضافية في المحولات وخطوط النقل. لذلك ، للحصول على الطاقة التفاعلية ، يصبح من المفيد اقتصاديًا استخدام المعوضات المتزامنة الموجودة في المحطات الفرعية العقدية للنظام أو مباشرة عند المستهلكين.
المحركات المتزامنة ، بفضل إثارة التيار المستمر ، يمكنها العمل مع cos = 1 ولا تستهلك طاقة تفاعلية من الشبكة ، وأثناء التشغيل ، مع الإثارة المفرطة ، فإنها تعطي طاقة تفاعلية للشبكة. نتيجة لذلك ، تم تحسين معامل القدرة للشبكة وتقليل انخفاض الجهد والفاقد فيه ، وكذلك عامل الطاقة للمولدات العاملة في محطات الطاقة.
تم تصميم المعوضات المتزامنة لتعويض عامل الطاقة للشبكة والحفاظ على مستوى الجهد الطبيعي للشبكة في المناطق التي تتركز فيها أحمال المستهلك.
المعوض المتزامن هو آلة متزامنة تعمل في وضع المحرك بدون تحميل عمود الدوران مع التيار المتردد في الحقل.
في وضع الإثارة المفرطة ، يقود التيار جهد التيار الكهربائي ، أي أنه سعوي فيما يتعلق بهذا الجهد ، وفي وضع الاستثارة ، يتخلف عن التيار ، حثي. في هذا الوضع ، تصبح الآلة المتزامنة معوضًا - مولد تيار تفاعلي.
يعد وضع التشغيل المفرط في المعوض المتزامن أمرًا طبيعيًا عندما يزود الشبكة بالطاقة التفاعلية.
المعوضات المتزامنة خالية من محركات القيادة ومن حيث تشغيلها فهي في الأساس محركات تباطؤ متزامنة.
لهذا الغرض ، تم تجهيز كل معوض متزامن بإثارة أوتوماتيكية أو منظم جهد ، والذي ينظم حجم تيار الإثارة بحيث يظل الجهد عند أطراف المعوض ثابتًا.
من أجل تحسين عامل القدرة وبالتالي تقليل زاوية الإزاحة بين التيار والجهد من قيمة φw إلى c ، فإن القدرة التفاعلية مطلوبة:
حيث P هو متوسط القوة النشطة ، kvar ؛ φsv - إنزياح الطور المقابل لمتوسط عامل القدرة المرجح ؛ φk - تحول الطور الذي يجب الحصول عليه بعد التعويض ؛ أ - تم إدخال عامل يساوي حوالي 0.9 في الحسابات لمراعاة الزيادة المحتملة في معامل القدرة دون تثبيت أجهزة تعويضية.
بالإضافة إلى التعويض الحالي التفاعلي الأحمال الصناعية الاستقرائية ، معوضات الخط المتزامن مطلوبة. في خطوط النقل الطويلة ، عند التحميل المنخفض ، تسود سعة الخط وتعمل بالتيار الرئيسي. للتعويض عن هذا التيار ، يجب أن يعمل المعوض المتزامن مع التيار المتأخر ، أي مع الإثارة غير الكافية.
مع وجود حمل كبير على خطوط الطاقة ، عندما يسود تحريض مستهلكي الكهرباء ، يعمل خط الطاقة بتيار متأخر. في هذه الحالة ، يجب أن يعمل المعوض المتزامن مع التيار الرئيسي ، أي المبالغة في الحماس.
يؤدي التغيير في الحمل على خط الطاقة إلى حدوث تغيير في تدفقات الطاقة التفاعلية من حيث الحجم والطور ويؤدي إلى تقلبات كبيرة في جهد الخط. في هذا الصدد ، يصبح من الضروري التنظيم.
عادة ما يتم تثبيت المعوضات المتزامنة في المحطات الفرعية الإقليمية.
لتنظيم الجهد في نهاية خطوط الطاقة العابرة أو في منتصفها ، يمكن إنشاء محطات فرعية وسيطة باستخدام معوضات متزامنة ، والتي يجب أن تنظم أو تحافظ على الجهد دون تغيير.
يتم تشغيل هذه المعوضات المتزامنة تلقائيًا ، مما يخلق إمكانية التحكم التلقائي السلس في الطاقة والجهد التفاعلي المتولد.
لأداء بدء غير متزامن ، يتم تزويد جميع المعوضات المتزامنة بملفات بدء في أجزاء القطب أو تكون أقطابها ضخمة. في هذه الحالة ، يتم استخدام الطريقة المباشرة ، وإذا لزم الأمر ، طريقة بدء تشغيل المفاعل.
في بعض الحالات ، يتم أيضًا تشغيل المعوضات القوية باستخدام المحركات الحثية لمرحلة البداية المركبة معهم على نفس العمود. للمزامنة مع الشبكة ، عادة ما يتم استخدام طريقة المزامنة الذاتية.
نظرًا لأن المعوضات المتزامنة لا تطور القوة النشطة ، فإن مسألة الاستقرار الثابت للعمل بالنسبة لها تفقد إلحاحها. لهذا السبب ، يتم تصنيعها بفجوة هواء أصغر من المولدات والمحركات. يؤدي تقليل الفجوة إلى تسهيل عملية اللف الميداني ويقلل من تكاليف الماكينة.
تتوافق القوة الظاهرية المقدرة للمعوض المتزامن مع تشغيله مع الإثارة المفرطة ، أي القوة المقدرة للمعوض المتزامن هي قدرته التفاعلية في التيار الرئيسي ، والتي يمكن أن تحملها لفترة طويلة في وضع التشغيل.
يتم الحصول على أعلى قيم لتيار الاستثارة والقدرة عند العمل في الوضع التفاعلي.
في معظم الحالات ، يتطلب وضع الاستثارة طاقة أقل من وضع الإثارة المفرطة ، ولكن في بعض الحالات يتطلب الأمر مزيدًا من الطاقة. يمكن تحقيق ذلك من خلال زيادة الفجوة ، ولكن هذا يؤدي إلى زيادة تكلفة الجهاز ، وبالتالي فقد أثيرت مؤخرًا مسألة استخدام الوضع الحالي للإثارة السلبية. نظرًا لأن المعوض المتزامن من حيث القوة النشطة لا يتم تحميله إلا بالخسائر ، فيمكنه ، وفقًا له ، العمل بثبات وبقليل من الإثارة السلبية.
في بعض الحالات ، في فترات الجفاف ، للتشغيل في وضع المعوض ، يتم استخدامها أيضًا المولدات الكهرومائية.
من الناحية الهيكلية ، لا تختلف المعوضات بشكل أساسي عن المولدات المتزامنة. لديهم نفس نظام المغناطيس ، ونظام الإثارة ، والتبريد وما إلى ذلك. يتم تبريد جميع المعوضات المتزامنة ذات القدرة المتوسطة بالهواء ومصنوعة من المثير والمثير.
نظرًا لحقيقة أن المعوضات المتزامنة ليست مصممة لأداء العمل الميكانيكي ولا تحمل حمولة نشطة على العمود ، فإن لديها بنية خفيفة ميكانيكيًا. يتم إنتاج المعوضات كآلات منخفضة السرعة نسبيًا (1000-600 دورة في الدقيقة) بعمود أفقي ودوار محدب.
يمكن استخدام المولد الخامل مع الإثارة المناسبة كمعوض متزامن.في المولد المفرط في الإثارة ، يظهر تيار موازن يكون حثيًا بحتًا فيما يتعلق بجهد المولد والسعة البحتة فيما يتعلق بالشبكة.
يجب ألا يغيب عن الأذهان أن الآلة المتزامنة المفرطة الإثارة ، سواء كانت تعمل كمولد أو كمحرك ، يمكن اعتبارها بالنسبة للتيار الكهربائي كسعة ، وآلة متزامنة غير مستثارة كمحثة.
لنقل المولد المتصل بالشبكة إلى وضع المعوض المتزامن ، يكفي إغلاق وصول البخار (أو الماء) إلى التوربين. في هذا الوضع ، يبدأ مولد التوربينات المفرط في استهلاك كمية صغيرة من الطاقة النشطة من الشبكة فقط لتغطية خسائر الدوران (الميكانيكية والكهربائية) ونقل الطاقة التفاعلية إلى الشبكة.
في وضع المعوض المتزامن ، يمكن للمولد أن يعمل لفترة طويلة ويعتمد فقط على ظروف تشغيل التوربين.
إذا لزم الأمر ، يمكن استخدام مولد التوربينات كمعوض متزامن مع كل من دوران التوربين (مع التوربين) ومع إيقاف تشغيله ، أي مع القابض مفكك.
يمكن أن يؤدي تدوير التوربين البخاري على جانب المولد الذي دخل في وضع القيادة إلى ارتفاع درجة حرارة الجزء الخلفي من التوربين.