Compensazione capacitiva

La compensazione della potenza reattiva ottenuta con un carico capacitivo aggiuntivo è chiamata compensazione capacitiva. Questo tipo di compensazione è tradizionale per cabine di trazione CA nella Federazione Russa, dove in questo modo è possibile aumentare significativamente l'efficienza delle apparecchiature e ridurre le perdite.

Ad esempio, il rendimento del trasporto elettrico ferroviario è notevolmente aumentato grazie alla compensazione capacitiva della potenza reattiva, ovvero attraverso l'uso di blocchi di condensatori. E poiché la tensione di rete cambia in un modo o nell'altro, è necessario regolare i banchi di condensatori. La compensazione capacitiva può essere longitudinale, trasversale e longitudinale-trasversale, che sarà descritta in dettaglio più avanti nel testo.

Compensazione capacitiva laterale — KU

La compensazione lato capacitiva si riferisce alla riduzione della componente di corrente reattiva dovuta al collegamento di una sorgente di potenza reattiva aggiuntiva direttamente al carico. I banchi di condensatori personalizzati includono non solo condensatori ma anche reattoricollegati in serie o in parallelo con condensatori. I dispositivi a gradini consentono di spegnere e riaccendere i singoli gradini del condensatore o addirittura di modificare lo schema di connessione del dispositivo.

Unità motocondensanti regolate con reattori

Se un reattore controllato è collegato in parallelo alla batteria di condensatori, la potenza reattiva totale di tale impianto di condensatori sarà uguale alla differenza tra le potenze reattive del reattore e la capacità. In particolare, se la potenza reattiva della batteria di condensatori è uguale alla potenza reattiva del reattore, allora l'impianto nel suo complesso non produrrà alcuna potenza reattiva.

Regolando i parametri del reattore, riducendone opportunamente la potenza, si aumenta la potenza reattiva generata dall'intero banco di condensatori. Lo stato del reattore viene regolato regolando la saturazione dell'acciaio del circuito magnetico quando è magnetizzato trasversalmente o longitudinalmente dalla corrente continua. Oggi, la deflessione trasversale dei reattori non viene più utilizzata a causa della natura antieconomica di questo approccio.

Oggi, quasi ovunque nelle reti, a partire da 35 kV, i reattori sono regolamentati tiristori… L'entità della corrente del reattore da zero a nominale è impostata in tali circuiti attraverso l'angolo di accensione dei tiristori. Questo metodo di controllo dei reattori è abbastanza affidabile, sebbene implichi con la presenza di armoniche superiori, che devono essere eliminati da filtri con armoniche dispari.

Per ridurre la tensione con cui operano i tiristori qui, viene utilizzato un reattore-trasformatore o un banco di condensatori e un circuito con tiristori sono collegati tramite un trasformatore step-down (autotrasformatore).

La figura mostra uno schema di un compensatore a tiristori statico con un gruppo di reattori, controllato da tiristori e dotato di circuiti di compensazione del filtro. In generale, il compensatore comprende:

• gruppo tiristore-reattore monofase, che consente una regolazione regolare della potenza reattiva;

• un circuito di compensazione del filtro che funge da filtro con armoniche superiori e fonte di potenza reattiva;

• Un filtro passa-basso che riduce l'effetto distruttivo dei fenomeni di risonanza per il compensatore a tiristori.

Inoltre, il compensatore statico include un sistema di controllo e protezione costituito da blocchi di tiristori per il controllo e la protezione dei relè, nonché un modulo di raffreddamento a tiristori.

Gruppi con regolazione a gradini

Un impianto di regolazione a gradini comprende più sezioni, in modo che, se necessario, per regolare la corrente, la tensione o la potenza reattiva, sia possibile scollegare o collegare l'una o l'altra sezione. L'impianto contiene una batteria di condensatori, un reattore, un circuito di spegnimento e un interruttore principale.

La cosa più importante nella progettazione di un modulo condensatore con regolazione a gradini è organizzare correttamente la limitazione di sovratensioni e correnti nei momenti di connessione e disconnessione delle sezioni. I processi transitori sono un fattore della ridotta affidabilità di tali installazioni.

Compensazione capacitiva longitudinale — UPC

Per ridurre l'influenza del componente induttivo della rete di trazione e del trasformatore sulla tensione dei pantografi delle locomotive elettriche, vengono utilizzati impianti di compensazione capacitiva longitudinale, ovvero i condensatori sono collegati in serie con essi.

Nelle sottostazioni di trazione in Russia, gli impianti di compensazione longitudinale sono posizionati nelle linee di aspirazione, dove questi impianti aumentano la tensione, aiutano a eliminare gli effetti dell'anticipo o del ritardo di fase, promuovono la simmetria di tensione a parità di correnti nei bracci, abbassano la classe di tensione dell'apparecchiatura e generalmente semplificare la progettazione dell'installazione.

La figura mostra una di queste sezioni. Qui, attraverso condensatori e un resistore, attraverso un interruttore a tiristori, la tensione viene fornita agli avvolgimenti di bassa tensione di due trasformatori collegati in serie. Gli avvolgimenti ad alta tensione di questi trasformatori sono collegati in direzioni opposte. Al momento del cortocircuito, la tensione sui condensatori dell'impianto aumenta. E non appena la tensione raggiunge il livello impostato, l'interruttore a tiristori si apre, l'arco si accende immediatamente nello scaricatore e continua a bruciare fino a quando il contattore del vuoto si chiude per una frazione di secondo.

Tali impostazioni aiutano a ridurre le fluttuazioni di tensione nei pantografi ea rendere simmetriche le tensioni del bus. Gli svantaggi includono le condizioni operative più difficili dei condensatori, in relazione alle quali installazioni di questo tipo richiedono una protezione ultraveloce. È meglio utilizzare CPC insieme a KU.