Батареи статических конденсаторов ( в других источниках - Шунтирующие конденсаторы) имеют несколько областей применения в силовых электрических системах. Они используются в качестве источника реактивной мощности при включении между фазой и нейтралью. В энергосистемах также конденсаторы подключаются последовательно с длинными линиями для уменьшения импеданса. Это распространено в системах передачи электроэнергии при длинах линий несколько сотен километров. В этом сообщении будут обсуждаться шунтирующие конденсаторы.
Батареи статических конденсаторов обычно называют «конденсаторы компенсации реактивной мощности», хотя они также выполняют другие функции и обеспечивают много преимуществ, которые мы будем обсуждать далее. Такие конденсаторы используются на всех уровнях напряжения: от конечного пользователя до сверхвысоких напряжений.
Батареи статических конденсаторов, установленные как у потребителя для компенсации реактивной мощности, так и в системе распределения для управления напряжением, сильно меняют зависимость импеданса системы от частоты. Такие конденсаторы сами не создают гармоники, но в некоторых случаях их наличие может привести к сильным гармоническим искажениям.
Батареи статических конденсаторов на конце фидера приводит к постепенному изменению напряжения по длине фидера. В идеальном случае процент увеличения напряжения на конденсаторе должен быть нулевым на холостом ходу и увеличиваться до максимума при полной нагрузке. Однако при использовании батарей статических конденсаторов процент увеличения напряжения практически не зависит от нагрузки. Поэтому часто применяется автоматическая коммутация, чтобы обеспечить требуемое регулирование при больших нагрузках, но не допустить чрезмерного повышения напряжения при малых нагрузках. Коммутация конденсаторов может привести к переходным перенапряжениям на объектах потребителя.
Области применения
Предприятия энергоснабжения используют батареи статических конденсаторов в распределительной сети и на низком напряжении для обеспечения реактивной мощности рядом с индуктивными нагрузками, там, где это нужно. Это снижает общую величину тока распределительного фидера, улучшает профиль напряжения вдоль фидера, высвобождает часть пропускной способности фидера и снижает потери. Если предприятие энергоснабжения устанавливает в системе распределения конденсаторы достаточной величины, снижается нагрузка на трансформаторы подстанции. Снижение нагрузки не только улучшает условия аварийных коммутаций в системе распределения, но также увеличивает срок службы оборудования и позволяет отложить дорогостоящее увеличение мощности системы.
При передаче на высоком напряжении (69 кВ и выше) батареи статических конденсаторов увеличивают пропускную способность системы передачи без новых линий или проводников большего сечения. Длительные сроки, другие проблемы, связанные со строительством линий электропередачи, и их высокая стоимость приводят большинство поставщиков электроэнергии к всё более частому использованию высоковольтных конденсаторов.
Высоковольтные батареи статических конденсаторов также поддерживают напряжение линии электропередачи, это часто бывает необходимо, когда сеть работает на пределе конструктивных возможностей из-за открытого доступа к сети и снижения финансирования её модернизации. Так как конденсаторы выдают реактивную мощность, для генераторов нет необходимости вырабатывать её в таком количестве, это позволяет генераторам работать с более высоким коэффициентом мощности и вырабатывать большее количество активной мощности. Кроме того, снижение количества реактивной мощности, проходящей через систему передачи электроэнергии, не только высвобождает часть пропускной способности линий, но также уменьшает потери в линии за счёт уменьшения общего тока, протекающего по линиям.
Батареи статических конденсаторов также несколько увеличивают рабочее напряжение в линии электропередачи. При более высоком напряжении типовая нагрузка потребляет меньший ток, это тоже ведет к снижению потерь при передаче.