縦方向無効電力補償 - 物理的意味と技術的実装

既存の電力線の効率を改善し、そのスループットを向上させるために、無効電力を縦方向に補償するデバイスが使用されます。今日、容量の異なるさまざまな発電源や高圧線、特に長距離に送電するものが豊富であるため、電力システム全体の信頼性を高めるだけでなく、電力システムの改善に対する要求も高まっています。彼らの効率。

送電線の送電容量を増やす方法は 2 つあります。1 つ目は送電線の断面積を直接増加させる方法で、2 つ目は縦断方式を使用して無効電力を補償する方法です。 2 番目の方法である縦方向無効電力補償は、システム間およびシステム内の接続の両方でこの目標を達成するためのより経済的な方法であることが証明されています。

無効電力が電線を介して送電されると、電気ネットワークの各セクションで大幅な電圧降下と電流増加が発生し、有効な有効電力の送電に制限が生じることが知られています。

縦方向無効電力補償は、昇圧変圧器または絶縁変圧器を使用して負荷と直列にコンデンサを追加接続することを意味し、これにより負荷電流の電流値に応じて自動電圧調整を実現できます。

もちろん、縦方向の補償では緊急モードは避けられませんが、その理由としては次のことが考えられます。

• サージを引き起こす可能性のあるコンデンサの分路。

• 鉄共鳴現象;

• コンデンサが内部から損傷する可能性があります。

電圧の突然の上昇による損傷を避けるために、そのようなときのコンデンサは高電圧スイッチによって自動的に切断されるか、またはスパークギャップを通じて直ちに放電される必要があります。

無効電力補償コンデンサは交流回路内で直列に接続されているため、線電流全体がコンデンサを流れ、短絡電流があればそれも流れます。

送電容量を増やすために、高圧線には縦方向補償が適用され、これらの線を含む電力系統の安定性が確保されます。

縦方向補償では、コンデンサ電流はコンデンサを流れる総負荷電流 I に等しく、コンデンサバンク電力 Q は常に負荷に応じて変化する値です。この無効電力は、次の式を使用して計算できます。

Bk =Az2/ωC

また、縦方向の補償の過程でのコンデンサの電力は一定に保たれないため、電圧も特定の線路の無効負荷の変化に比例する量だけ増加します。つまり、コンデンサの電圧は次のようになります。無効電力の相互補償のように、決して一定ではありません。

スイッチング容量性縦方向補償ユニットは、今日非常に一般的であり、このような設備は、電気機関車のパンタグラフに印加される電圧に対する、牽引ネットワークおよび牽引変電所の変圧器のリアクタンスの誘導成分の影響を低減するために使用されます。ここで、前述したように、パンタグラフにはコンデンサが直列に接続されている。

ロシアの牽引変電所では、これらの設備は吸込線に設置されており、縦方向補償の設置により電圧が上昇し、進み位相または遅れ位相の影響を防ぎ、供給アームで等しい電流の対称電圧が得られ、一般的な電圧が得られます。作業装置のクラスが削減され、設置設計が簡素化されます。

この図は縦補償コンデンサの 1 つのセクションのみを示した図を示していますが、実際にはいくつかのコンデンサが互いに並列に接続されています。

直列に接続された変圧器 T1 と T2 の低電圧巻線への電圧は、サイリスタ スイッチと制限抵抗を介したコンデンサの列によって供給されます。この場合、これらの変圧器の高圧巻線は逆方向に接続され、短絡するとコンデンサの電圧が増加します。

電圧が設定値に達すると、サイリスタ スイッチが作動し、3 電極放電器のアークが直ちに点火されます。真空接触器がオンになると、放電器内のアークが消えます。

このような縦方向の補償の設置には次のような利点があります。

• 対称バス電圧。

• 電圧変動を軽減し、受電器での電圧レベルを高めます。

短所:

• トラクションネットワークの短絡電流がコンデンサを流れ、ここでは信頼性の高い過速度保護が必要となるため、横方向補償と比較して設備のコンデンサの動作条件が困難です。

• 危険なモード（強制、緊急、緊急後）でのコンデンサの過負荷。

無効電力補償の最良の効果を達成するには、縦方向と横方向の補償を組み合わせた動作を備えた調整可能な設置を使用する必要があります。

一般に、縦方向補正装置を使用する利点は次のとおりです。

• 回線上で伝送される電力を増加させる。

• ピーク負荷時の電力システムの安定性を向上させる。

• 有効電力損失の大幅な削減。

• ネットワーク内の電力の品質を向上させる。

• 平行線での配電効率が高い。

• 遠隔地に発生源を構築する必要がなくなります。

• 相互接続セクションや回線の技術パラメータを増やす必要はありません。

縦方向補正装置を使用する主な経済的利点は、エネルギーの節約です。それだけでなく 電気の品質が向上します, そのため、縦方向無効電力補償を使用すると、電力線の数を減らすことができます。環境保護は、特に大規模なこの技術の導入の自然な結果です。

設備のコストは、新しい伝送路のコストが同じ伝送容量の縦方向補償装置の 10 倍かかるほどです。その結果、このようなシステムの復旧には、従来の送電線と比較してわずか数年しかかかりません。