電気ネットワークの同期補償器
同期補償器は、アイドル動作用に設計された軽量の同期モーターです。
電気エネルギーの主な消費者は、有効電力に加えて、システムの発電機から消費します。 無効電力… 磁束を生成および維持するために大きな励磁無効電流を必要とするユーザーには、非同期モーター、変圧器、誘導炉などが含まれます。その結果、配電ネットワークは通常、遅れ電流で運用されます。
発電機によって生成される無効電力は、最も低いコストで得られます。ただし、発電機からの無効電力の伝送には、変圧器や送電線での追加の損失が伴います。したがって、無効電力を得るには、システムのノード変電所または需要家に直接配置された同期補償器を使用することが経済的に有利になります。
同期モーターは、DC 励磁のおかげで cos = 1 で動作し、ネットワークからの無効電力を消費しません。また、動作中に過励磁が発生すると、無効電力がネットワークに与えられます。その結果、ネットワークの力率が改善され、ネットワーク内の電圧降下と損失が減少するだけでなく、発電所で動作する発電機の力率も減少します。
同期補償器は、ネットワークの力率を補償し、消費者の負荷が集中しているエリアでネットワークの通常の電圧レベルを維持するように設計されています。
同期補償器は、現場で交流を使用し、シャフト負荷なしでモーター モードで動作する同期機械です。
過励磁モードでは、電流は主電源電圧よりも進み、つまりこの電圧に対して容量性になりますが、不足励磁モードでは電流が遅れ、誘導性になります。このモードでは、同期機は補償器、つまり無効電流発生器になります。
同期補償装置が系統に無効電力を供給する場合、同期補償装置の過励磁動作モードは正常です。
同期補償器には駆動モーターがなく、その動作に関しては本質的に同期アイドラーモーターとなります。
この目的のために、各同期補償器には自動励磁または電圧レギュレータが装備されており、補償器の端子の電圧が一定に保たれるように励磁電流の大きさを調整します。
力率を改善し、それに応じて電流と電圧の間のオフセット角を φw の値から φc まで減少させるには、無効電力が必要です。
ここで、P は平均有効電力 kvar です。 φsv — 加重平均力率に対応する位相シフト。 φk — 補償後に取得される位相シフト。 a — 補償装置を設置しない場合の力率の増加の可能性を考慮するために、約 0.9 に等しい係数が計算に入力されました。
に加えて 無効電流補償 産業用誘導負荷、同期回線補償器が必要です。長い送電線では、低負荷時には線路容量が優先され、進み電流で動作します。この電流を補償するには、同期補償器は遅れ電流、つまり不十分な励起で動作する必要があります。
電力線に大きな負荷がかかり、電力消費者のインダクタンスが優勢になると、電力線は遅れ電流で動作します。この場合、同期補償器は進み電流、つまり過励磁で動作する必要があります。
電力線の負荷が変化すると、無効電力の流れの大きさと位相が変化し、線間電圧が大幅に変動します。この点に関しては規制が必要となる。
同期補償装置は通常、地域の変電所に設置されます。
輸送電力線の終端または中間の電圧を調整するには、同期補償器を備えた中間変電所を作成できます。この補償器は、電圧を調整または変更しないようにする必要があります。
このような同期補償器の動作は自動化されており、発生する無効電力と電圧のスムーズな自動制御が可能になります。
非同期始動を実行するために、すべての同期補償器には極部分に始動コイルが設けられているか、その極が巨大です。この場合、直接法と必要に応じて反応器起動法が使用されます。
場合によっては、強力な補償器が同じ軸に取り付けられた始動相誘導電動機を使用して動作することもあります。ネットワークとの同期には、通常、自己同期方式が使用されます。
同期補償器は有効電力を発生しないため、同期補償器の動作の静的安定性の問題は緊急性を失います。このため、発電機やモーターよりもエアギャップが小さくなるように製造されています。ギャップを減らすと現場巻きが容易になり、機械コストが削減されます。
同期補償器の定格皮相電力は、過励磁での動作に対応します。同期補償器の定格電力は、動作モードで長時間伝送できる進み電流での無効電力です。
最高の過小励起電流と電力値は、リアクティブモードで動作するときに得られます。
ほとんどの場合、不足励磁モードは過励磁モードよりも少ない電力で済みますが、場合によってはより多くの電力が必要になります。これはギャップを大きくすることで実現できますが、機械のコストアップにつながるため、最近では負励磁電流モードの採用が検討されています。同氏によれば、有効電力の観点から見た同期補償器には損失のみが負荷されるため、負の励起がほとんどなく安定して動作できるという。
場合によっては、乾期には、補償器モードでの動作のために、これらも使用されます。 水力発電機.
構造的には、補償器は同期発電機と基本的に変わりません。これらは同じ磁石システム、励磁システム、冷却などを備えています。すべての中出力同期補償器は空冷され、励磁器と励磁器で作られています。
同期補償器は機械的な仕事を行うように設計されておらず、シャフトに能動負荷がかからないため、機械的に軽い構造になっています。補償器は、水平シャフトと凸極ローターを備えた比較的低速の機械 (1000 ～ 600 rpm) として製造されます。
適切な励起を備えたアイドル発電機を同期補償器として使用できます。過励磁された発電機では、発電機電圧に関しては純粋に誘導性であり、グリッドに関しては純粋に容量性である均等化電流が発生します。
過励磁された同期機は、発電機として動作するかモーターとして動作するかにかかわらず、主電源に対して静電容量として、励磁されていない同期機はインダクタンスとしてみなされる可能性があることに留意する必要があります。
系統接続発電機を同期補償器モードに移行するには、タービンへの蒸気 (または水) のアクセスを遮断するだけで十分です。このモードでは、過励磁されたタービン発電機は、回転損失 (機械的および電気的) を補うためだけに系統から少量の有効電力を消費し始め、無効電力を系統に転送します。
同期補償器モードでは、発電機はタービンの動作条件にのみ依存して長時間動作することができます。
必要に応じて、タービン発電機は、タービンが回転しているとき（タービンと一緒に）と停止しているときの両方で同期補償器として使用できます。クラッチを分解したところ。
駆動モードになった発電機側の蒸気タービンを回転させると、タービンのテール部分が過熱する可能性があります。