Схемы включения установок параллельной компенсация реактивной мощности.

Для компенсации РМ в системе тягового электроснабжения (СТЭ) переменного тока применяют установки параллельной (поперечной) емкостной компенсации реактивной мощности (КУ). Особенностью КУ СТЭ переменного тока является их однофазное или двухфазное исполнение, наличие защитного реактора для ограничения резонансных явлений на высоких частотах.

Установки параллельной компенсации РМ являются многофункциональными: компенсируют реактивную индуктивную мощность тяговой нагрузки (электровоза), повышают напряжение в точке включения, симметрируют токи и напряжения в тяговом трансформаторе и сети внешнего электроснабжения, ослабляют уровень высших гармоник в СТЭ. КУ могут располагаться на тяговых подстанциях (ТП) в отстающей фазе, в тяговой сети на посту секционирования (ПСК), на электровозе (рис. 2, 3). Мощность КУ на электровозе используется не эффективно и поэтому в настоящее время не используется. Целесообразность использования двухфазной КУ на ТП и соответствие её параметров условиям симметрирования тока тягового трансформатора и ЛЭП, напряжению на плечах питания ТП должна определяться для конкретных режимов тяговой нагрузки. Наиболее эффективно использование КУ на ПСК, так как реактивные токи компенсируются в тяговой сети, тяговом трансформаторе и в сети внешнего электроснабжения.

2.3. Схема замещения и векторные диаграммы тока и напряжения тяговой сети с установкой параллельной компенсации.

Схема замещения.

27,5 кВ

Ì = Ì_н + Ì_к Хс Rс U₂ Iн

Iк

ЭПС

U₁ КУ

Рис.4. Схема замещения. Хс, Rс – индуктивное и активное сопротивление до КУ, Iн – ток ЭПС, Iк – ток установки компенсации, U₁ – напряжение у источника, U_{2 -} напряжение на шинах ТП в месте включения КУ.

2.3.2.Векторные диаграммы.

1. Первый вариант векторной диаграммы

Uтп

Ia

Iэ₁

φ₂ Iэ

φ₁

Iре Iри₂ Iри₁

Рис.5. Векторная диаграмма тока и напряжения на шинах тяговой подстанции при наличии КУ. Uтп - напряжение на шинах подстанции, Iа – активный ток, Iри1 и Iри2 – реактивный индуктивный ток до и после включения КУ, Iрэ – емкостной ток КУ, φ₁ и φ₂ – угловые сдвиги между током и напряжением до φ₁ и после φ₂ включения КУ.

2. Второй вариант векторной диаграммы.

I_К ∆U₁

I^I_H U₂

I^II_H1

I^II_Н

Рис.6. Векторная диаграмма тока и напряжения на шинах тяговой подстанции и потерь напряжения при наличии КУ: I_H , I_Н1 - полный ток без КУ и при наличии КУ; I^I_H - активная составляющая тока; I^II_Н и I^II_H1 – реактивная составляющая тока без КУ и при наличии КУ; I_К – ток КУ; U₂ – напряжение на шинах подстанции; I^Iн R_∑ , I^IIн Х_∑ - активные и реактивные составляющие потери напряжения от тока нагрузки; I_КХ_С - реактивная составляющая потери от емкостного тока КУ; ∆U и ∆U₁ – потери напряжения без КУ и при наличии КУ.

3. Третий вариант векторной диаграммы.

Iк U_1Ф

Ix

Iа I₁R I₁х U¹_1ф

Iр₁ I₁IR

∆U₁

Iр

∆U

I

Рис.7. Векторная диаграмма тока и напряжения на шинах тяговой подстанции и потерь напряжения при наличии КУ: Iк – емкостной ток КУ, Iр, Iр₁ – реактивный ток ЭПС до и после включения КУ, Iа– активный ток ЭПС ; Iх, I₁х – реактивная составляющая потери напряжения до и после включения КУ; IR, I₁R - активная составляющая потери напряжения до и после включения КУ; ∆U, ∆U₁ – до и после включения КУ. I, I₁ –полный ток до и после включения КУ.

Вывод: векторные диаграммы тока и напряжения показывают эффективность КУ.