Как уже отмечалось, параметрическое свойство конденсаторов широко используют при создании фильтрокомпенсирующих установок (ФКУ).

Чувствительность КБ к высшим гармоникам всегда должна учитываться при применении конденсаторов в электрических сетях. Применение КБ сопряжено с возможностью резонансных явлений благодаря образованию индуктивными и емкостными элементами сети последовательных и параллельных цепей. Резонансные явления сопровождаются усилением напряжений (резонанс напряжений) или токов (резонанс токов) на частотах выше номинальной (50 Гц), обусловленных наличием в сети источников высших гармоник тока. На резонансной частоте индуктивное Х_L(n) и емкостное Х_C(n) сопротивления равны, т.е. nwL = 1/(nwC), где Х_L(n) = nwL — входное сопротивление сети в точке подключения КБ, сопротивление которой Х_C(n) = 1/(nwC). Поэтому всегда при выборе мощности КБ и, следовательно, ее сопротивления, а также места подключения КБ необходимо убедиться в том, что резонансные явления исключены. Это требование относится и к КБ, входящим в состав ФКУ.

 

Статические тиристорные компенсаторы на базе КБ

Применение КУ в задачах, где требуется быстродействующее регулирование реактивной мощности, частое переключение секций КБ практически невозможно из-за систематических бросков тока и перенапряжений, возникающих при коммутациях КБ обычными выключателями. Для ограничения этих явлений, практически их устранения, в 60-х годах XX в. в МЭИ были предложены способы, позволившие снизить броски тока при включении КБ и перенапряжения при их отключении. Это позволило снять ограничения по частоте коммутаций КБ и придать устройствам такие свойства, при которых их стало возможно применять в задачах компенсации реактивной мощности с целью улучшения статической и динамической устойчивости электропередач, компенсации колебаний напряжения, вызванных работой резкопеременной нагрузки.

Указанный эффект был достигнут за счет применения вместо обычных выключателей тиристорных ключей, обеспечивающих коммутацию КБ в определенный момент времени.

Тиристорный ключ состоит из двух тиристоров, включенных встречно-параллельно, как показано на рис. 4, а.

Их применяют для регулирования конденсаторных батарей и реакторов. В силу специфики коммутационных свойств конденсаторов и реакторов управление их мощностью с помощью тиристоров принципиально различно.

Рисунок 4

Так, для ограничения бросков тока тиристор следует открывать в тот момент времени, когда мгновенное значение напряжения сети и на КБ равны (идеальный случай) или близки. А для ограничения перенапряжений при отключении КБ тиристор следует закрывать при переходе тока в нем через нулевое значение.

Следуя этому принципу, можно практически исключить броски тока и перенапряжения, сняв таким образом ограничение на частоту переключения КБ. Однофазная схема КБ, коммутируемой тиристорами, приведена на рис. 4, а. Как видно из рис. 4, б, работа устройства в установившемся режиме, который наступает после открытия тиристора через 0,01—0,02 с, не сопровождается ни бросками тока, ни перенапряжениями.

На рис. 5 показан статический тиристорный компенсатор (СТК) в однофазном исполнении, состоящий из трех секций КБ, каждая из которых коммутируется своим тиристорным ключом. Статические характеристики таких устройств аналогичны приведенным на рис. 2. Сохраняются и требования, предъявляемые к регулятору по зоне нечувствительности. Однако число включений и отключений секций КБ здесь не ограничено и они могут осуществляться поочередно через каждые 0,02 с, т.е. через один период промышленной частоты.

Рисунок 5