Компенсирующие устройства

Компенси́рующие устро́йства в электроэнергетике, устройства для возмещения (компенсации) реактивной мощности; применяются в электроэнергетических системах с целью нормализации напряжений в узлах сети и снижения потерь электроэнергии. Реактивная мощность (РМ), определяемая периодическим обменом энергией между электрическими и магнитными полями элементов электрической цепи, способных накапливать и отдавать энергию, вызывает дополнительный нагрев проводников и оказывает значительное влияние на напряжение в узлах электрической сети. В трёхфазной сети переменного тока элементы с магнитными полями (например, асинхронные двигатели, трансформаторы) потребляют РМ; элементы с электрическими полями (например, конденсаторные батареи) её генерируют. Основным источником РМ в электрической сети являются генераторы электростанций. Воздушные линии электропередач высокого и сверхвысокого напряжения (330 кВ и выше) при малой нагрузке энергосистемы генерируют, а при большой – потребляют РМ. В зависимости от нагрузки в сети может возникнуть как избыток РМ, так и её дефицит. Это явление, как правило, носит локальный характер и возникает в каком-либо из узлов сети. Избыток РМ приводит к повышению напряжения в узле и может представлять опасность для оборудования подстанций; он поглощается компенсирующими устройствами, установленными в узле, в результате чего напряжение нормализуется. Дефицит РМ вызывает снижение напряжения, что приводит к ухудшению работы оборудования потребителей электроэнергии (снижение освещённости, остановка электродвигателей, нарушение работы компьютеров и др.); устраняется компенсирующими устройствами, генерирующими РМ.

Различают компенсирующие устройства, способные работать только в режиме генерации или потребления РМ, а также универсальные (работают в обоих режимах). По способу управления компенсирующие устройства бывают нерегулируемые (характеризуются двумя дискретными состояниями – «включено» и «отключено») и регулируемые, или управляемые (изменяют потребляемую РМ по сигналам управления). В качестве компенсирующих устройств, способных только генерировать РМ, широко применяются конденсаторные батареи. Шунтирующие электрические реакторы (регулируемые) работают только как потребители РМ; применяются главным образом в сетях сверхвысоких напряжений. К универсальным компенсирующим устройствам относятся синхронные компенсаторы и мощные синхронные двигатели (используются в сетях электроснабжения промышленных предприятий). Разработаны новые типы компенсирующих устройств, основанные на применении силовых полупроводниковых приборов и статических тиристорных компенсаторов, осуществляющих управление потоками РМ. Их основные преимущества: отсутствие подвижных частей, возможность как генерировать, так и потреблять РМ, высокое быстродействие, что имеет большое значение при аварийных ситуациях в электрической сети.

В зависимости от схемы подключения компенсирующих устройств к электрической сети возможны централизованная и местная компенсации РМ. При централизованной компенсации компенсирующие устройства (как правило, регулируемые синхронные и тиристорные компенсаторы) устанавливаются на узловых подстанциях электрической сети, откуда РМ по линиям электропередач передаётся потребителям. Местная компенсация предусматривает установку компенсирующих устройств по возможности ближе к потребителям, имеющим индуктивную нагрузку, – на распределительных подстанциях электрической сети, на цеховых подстанциях и др.; обычно с этой целью используются нерегулируемые конденсаторные батареи.