Синхронные компенсаторы для стабилизации электросетей

Синхронные компенсаторы наибольшее применение находят в Германии, где нестабильный электроток от морских ветряных электростанций на севере передается в основные центры нагрузки на юге, что приводит к колебаниям напряжения и необходимости усиленного контроля реактивной мощности

Чтобы компенсировать отсутствие синхронной инерции в генерирующей установке, которая сильно зависит от ветровых и солнечных источников энергии, к энергетической системе добавляются синхронные компенсаторы, иногда называемые вращающимися стабилизаторами. Эти высокоинерционные вращающиеся машины для поддержания бесперебойной работы энергосистемы создают эффективную и надежную синхронную инерцию, стабилизируя отклонения частоты электросети за счет генерации и поглощения реактивной мощности. Стремление к стабильности электросетей приводит возрождает синхронные компенсаторы во всем мире.

Синхронные компенсаторы похожи на синхронные двигатели, которые работают без нагрузки и механически ни с чем не связаны. Для увеличения инерции они могут быть дополнены маховиком. Они используются для управления частотой и напряжением в нестабильной сети при непредвиденных или аварийных ситуациях, или там, где используется высокая доля энергии из возобновляемых источников, влияющих на снижение качества электросети. Синхронный компенсатор Siemens («Сименс») включает в себя горизонтальный синхронный генератор, подключенный к высоковольтной сети электропередачи через повышающий трансформатор.

Добавление синхронных компенсаторов способствует поглощению реактивной мощности энергосистемы, повышая устойчивость электросети к короткому замыканию и способствуя более быстрому динамическому восстановлению напряжения после серьезных сбоев. Компенсаторы могут компенсировать опережающий или запаздывающий коэффициент путем поглощения или подачи реактивной мощности в линию электропередачи.

На данный момент синхронные компенсаторы наибольшее применение находят в Германии, где нестабильный электроток от морских ветряных электростанций на севере передается в основные центры нагрузки на юге, что приводит к колебаниям напряжения и необходимости усиленного контроля реактивной мощности электросети. Уменьшение инерционности энергосистемы делает повышение устойчивости к короткому замыканию и стабильности частоты тока очень важной задачей, которая была с помощью большого синхронного компенсатора GE («Дженерал электрик») в Берграйнфельде, Бавария.

После отключения электроэнергии по всей Южной Австралии компания Siemens [1], чтобы компенсировать значительную долю негативного воздействия ветрогенераторов на электросеть и снизить ее уязвимость, установила четыре синхронных компенсатора. GE переоборудовала электрогенератор мощностью 625 МВт, снятый с угольной электростанции, в синхронный компенсатор мощностью более 500 МВ∙Ар (вольт-ампер, реактивных), и такое преобразование элементов электросети рентабельно.

В Великобритании Statkraft («Статкрафт») планирует установить в электросеть два вращающихся стабилизатора GE для обеспечения ее устойчивости при передаче электроэнергии в Шотландии. Они будут потреблять около 1 МВт энергии из электросети, значительно повысив эффективность возобновляемых источников энергии. Проект входит в число пяти инновационных контрактов по улучшению стабильности электросети, заключенных оператором национальной электроэнергетической системы в январе 2020 года. GE заявляет, что для машины 65 МВ∙Ар с горизонтальной осью масса ротора составит 200 тонн и 400 т для машины 200 МВ∙Ар с вертикальной осью (по сравнению с более чем 1000 т в крупной традиционной электростанции).

Небольшой энергосистеме Дании требуется пять машин для смягчения негативного воздействия на электросеть примерно 5 ГВт ветровой мощности. Siemens производит синхронные компенсаторы с горизонтальной осью до 1300 МВ∙Ар, ABB до 350 МВ∙Ар и GE до 330 МВ∙Ар. Некоторые новые ветряные турбины связываются и работают синхронно при фиксированных скоростях вращения, которые задаются электросетью, обеспечивая некоторую стабильность ее частоты, хотя и меньшую общую выходную мощность, чем дает на выходе постоянный ток.

Ссылки:

1. https://www.siemens-energy.com/global/en/offerings/power-transmission/facts/portfolio/

synchronouscondenser.html

Источник: World Nuclear Association