В отдельную группу можно отнести тиристорные конденсаторные установки КРМТ. Их используют, когда необходима компенсация в сети, где реактивная нагрузка резкопеременная.
Рисунок-2 Тиристорная конденсаторная установка
Преимущества тиристорных конденсаторных установок:
– Быстродействие;
– Время повторного включения минимально;
– Снижение потерь в электролиниях и трансформаторах;
– Предотвращение падения напряжения;
Так как тиристорная конденсаторная установка компенсирует реактивную мощность практически мгновенно, то силовой трансформатор работает на активную нагрузку, что увеличивает его срок службы. Статические тиристорные контакторы не имеют ограничений по числу коммутаций. [2]
Тиристорные конденсаторные установки нашли свое применение на объектах лифтового хозяйства, плавильных заводов, промышленных химических заводов, целлюлозных фабриках. А также используются для крановых установок, аппаратов сварки, компрессорных установок, в робототехнике. В настоящее время наблюдается увеличение количества нелинейных нагрузок на различных предприятиях. К таким нагрузкам можно отнести инверторные привода, блоки питания, электроустановки с фазным управлением и т. д. Нелинейная нагрузка в свою очередь приводит к повышению высших гармоник напряжения сети а, следовательно, к изменению угла сдвига между фазами. Для уменьшения уровня гармоник и стабилизации напряжения сети вместе с тиристорными конденсаторным установками необходимо применять систем непрерывной динамической компенсации.
Одним из преимуществ тиристорных компенсаторов является их бесшумность, что позволяет их применять на объектах, для которых данный критерий важен — это гостиницы супермаркеты, больницы, банки, жилые и офисные дома. Но в сети не всегда присутствует синусоидальная составляющая напряжения. При появлении высших гармоник конденсаторные установки необходимо защитить.
Для этого применяют различные фильтрующие устройства, чаще всего дроссели. Одним из значимых преимуществ использования конденсаторных установок является возможность автоматического контроля изменения реактивной мощности нагрузки в электросети и регулирование коэффициента мощности до положенных значений. [2] В итоге конденсаторные установки снижают загрузку трансформаторов, обеспечивают питание электроприемников по кабелю меньшего сечения, позволяют подключить дополнительную нагрузку за счет разгрузки сети,
позволяет предотвратить просадку напряжения для удаленных потребителей, исключает появления перенапряжений, обеспечивают пусть и остановку электрического двигателя и т. д. Таким образом, можно сделать вывод, что в настоящее время применение установок компенсации реактивной мощности является неотъемлемой частью процесса передачи электроэнергии. Чаще всего для этих целей используются конденсаторные установки, хотя существуют и тиристорные установки которые не уступают конденсаторным в функциональности. С развитием науки будет появляться все больше способов компенсации реактивной мощности.
Синхронные компенсаторы
Синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения.
В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, т. е. является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных — отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор — в генератор реактивного тока.
Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу.
В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих же целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских подстанциях, называют также генераторами реактивной мощности. Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например, ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных компенсаторов также в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, так как в этих случаях напряжение сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами, вызывающими в ней дополнительные падения напряжения.
Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.
Для того чтобы улучшить коэффициент мощности и соответственно уменьшить угол сдвига между током и напряжением от значения φсв до φк нужна реактивная мощность:
(1)
где Р — средняя активная мощность, кВАр;
φсв — сдвиг фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности;
φк — сдвиг фаз, который должен быть получен после компенсации;
а — коэффициент, равный около 0,9, вводимый в расчеты с целью учета возможного повышения коэффициента мощности, без установки компенсирующих устройств.
Помимо компенсации реактивных токов индуктивных промышленных нагрузок, синхронные компенсаторы необходимы на ЛЭП. В длинных ЛЭП при малых нагрузках преобладает емкость линии, и они работают с опережающим током. Для того чтобы компенсировать этот ток, синхронный компенсатор должен работать с отстающим током, т. е. недовозбужденным.
При значительной нагрузке ЛЭП, когда преобладает индуктивность потребителей электроэнергии, ЛЭП работает с отстающим током. В этом случае синхронный компенсатор должен работать с опережающим током, т. е. перевозбужденным.
Изменение нагрузки на ЛЭП вызывает изменение потоков реактивных мощностей по величине и фазе, приводит к значительным колебаниям напряжения в линии. В связи с этим возникает необходимость его регулирования.
Синхронные компенсаторы обычно устанавливают на районных подстанциях.
Для регулирования напряжения в конце или середине транзитных ЛЭП могут быть созданы промежуточные подстанции с синхронными компенсаторами, которые должны регулировать либо поддерживать напряжение неизменным.
Работа таких синхронных компенсаторов автоматизируется, в связи с чем создается возможность плавного автоматического регулирования величины вырабатываемой реактивной мощности и напряжения.
Для осуществления асинхронного пуска все синхронные компенсаторы снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или их полюсы делаются массивными. При этом используется способ прямого, а в необходимых случаях — способ реакторного пуска.
В некоторых случаях мощные компенсаторы пускаются в ход также с помощью пусковых фазных асинхронных двигателей, укрепляемых с ними на одном валу. Для синхронизации с сетью при этом обычно используется метод самосинхронизации.
Так как синхронные компенсаторы не развивают активной мощности, то вопрос о статической устойчивости работы для них теряет остроту. Поэтому они изготовляются с меньшим воздушным зазором, чем генераторы и двигатели, Уменьшение зазора позволяет облегчить обмотку возбуждения и удешевить машину.
Номинальная полная мощность синхронного компенсатора соответствует его работе с перевозбуждением, т.е. номинальной мощностью синхронного компенсатора считается его реактивная мощность при опережающем токе, которую он может длительно нести в рабочем режиме.
Рисунок -3 Синхронный компенсатор
Наибольшие значения тока и мощности в недовозбужденном режиме получаются при работе в реактивном режиме.
В большинстве случаев в недовозбужденном режиме требуются меньшие мощности, чем в перевозбужденном, но в некоторых случаях необходима большая мощность. Этого можно достигнуть увеличением зазора, однако это приводит к удорожанию машины, и поэтому в последнее время ставится вопрос об использовании режима с отрицательным током возбуждения. Поскольку синхронный компенсатор по активной мощности загружен только потерями, то, согласно он может работать устойчиво также с небольшим отрицательным возбуждением.
В ряде случаев в маловодные периоды для работы в режиме компенсаторов используются также генераторы гидроэлектростанций.
В конструктивном отношении компенсаторы принципиально не отличаются от синхронных генераторов. Они имеют такую же магнитную систему, систему возбуждения, охлаждения и др. Все синхронные компенсаторы средней мощности имеют воздушное охлаждение и выполняются с возбудителем и подвозбудителем.
В связи с тем, что синхронные компенсаторы не предназначены для выполнения механической работы и не несут активной нагрузки на валу, они имеют механически облегченную конструкцию. Компенсаторы выполняются как сравнительно тихоходные машины (1000 — 600 об/мин) с горизонтальным валом и явнополюсным ротором.
В качестве синхронного компенсатора может быть использован генератор, работающий вхолостую при соответствующем возбуждении. В перевозбужденном генераторе появляется уравнительный ток, являющийся чисто индуктивным относительно напряжения генератора и чисто емкостным относительно сети.
Следует иметь в виду, что перевозбужденная синхронная машина независимо от того, работает ли она генератором или двигателем, может рассматриваться относительно сети как емкость, а недовозбужденная — как индуктивность.
Для того чтобы перевести генератор, включенный в сеть, в режим синхронного компенсатора, достаточно закрыть доступ пара (или воды) в турбину. В таком режиме перевозбужденный турбогенератор начинает потреблять небольшую активную мощность из сети только для покрытия потерь вращения (механических и электрических) и отдает реактивную мощность в сеть.
В режиме синхронного компенсатора генератор может работать длительное время и зависит лишь от условий работы турбины.
При необходимости турбогенератор может быть использован в качестве синхронного компенсатора как при вращающейся турбине (вместе с турбиной), так и при отсоединенной, т. е. при разобранной муфте сочленения.
Вращение паровой турбины со стороны генератора, перешедшего в двигательный режим, может вызвать перегрев хвостовой части турбины.
Синхронные двигатели
Из курса "Электрические машины" известно, что при увеличении тока возбуждения выше номинального значения синхронные двигатели (СД) могут вырабатывать реактивную мощность, следовательно, их можно использовать как средство компенсации реактивной мощности. Главным отличием СД от АД является то, что магнитное поле, необходимое для действия СД, создаётся в основном от отдельного источника постоянного тока (возбудителя). Вследствие этого СД в нормальном режиме (при 
) почти не потребляет из сети реактивной мощности, необходимой для создания главного магнитного потока, а в режиме перевозбуждения, т.е. при работе с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать ёмкостную мощность в сеть.
Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности 
и при номинальной активной нагрузке 
и напряжении 
могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:
. (2)
При недогрузке СД по активной мощности 
< 1 возможна перегрузка по реактивной мощности 
>1.
Средние значения коэффициента нагрузки по реактивной мощности 
в зависимости от изменения активной нагрузки 
и напряжения сети для СД некоторых серий напряжением 6 10 кВ приведены в таблице 1.
Таблица 1 Зависимости коэффициента перегрузки по реактивной
мощности синхронных двигателей от напряжения
| Серия, номинальное напряжение и частота вращения двигателя | Относительное напряжение на зажимах двигателя 
| Коэффициент перегрузки по реактивной мощности  при коэффициенте загрузки 
| ||
| 0,9 | 0,8 | 0,7 | ||
| СДН, 6 и 10 кВ (для всех частот вращения) СДН, 6 кВ: 600-1000 об/мин 370-500 об/мин 187-300 об/мин 100-167 об/мин СДН, 10 кВ: 1000 об/мин 250-750 об/мин СТД, 6 и 10 кВ,3000 об/мин СД и СДЗ, 380 В (для всех частот вращения) | 0,95 1,05 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 0,95 1,0 1,05 1,1 0,95 1,0 1,05 1,1 | 1,31 1,21 1,06 0,89 0,88 0,86 0,81 0,9 0,86 1,3 1,32 1,12 0,9 1,16 1,15 1,1 0,9 | 1,39 1,27 1,12 0,94 0,92 0,88 0,85 0,98 0,9 1,42 1,34 1,23 1,08 1,26 1,24 1,18 1,06 | 1,45 1,33 1,17 0,96 0,94 0,9 0,87 0,92 1,52 1,43 1,31 1,16 1,36 1,32 1,25 1,15 |
Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности.
Недостатком является то, что активные потери на генерирование реактивной мощности для СД больше, чем для КБ, так как зависят от квадрата генерируемой мощности СД.
Дополнительные активные потери в обмотке СД, кВт, вызываемые генерируемой реактивной мощностью в пределах изменения 
от 1 до 0,9 при номинальной активной мощности СД, равной 
,
, (3)
где 
-номинальная реактивная мощность СД, квар; r –сопротивление одной фазы обмотки СД в нагретом состоянии, Ом; 
-номинальное напряжение сети, кВ.
В общем случае когда 
, 
, и 
отличаются от номинальных значений, потери активной мощности, кВт, на генерирование реактивной мощности
, (4)
где 
-величина генерируемой синхронным двигателем реактивной мощности, квар; 
и 
-постоянные величины (таблица 2) кВт.
Таблица 2 Основные технические данные некоторых синхронных двигателей на напряжение 6 кВ при cos = 0,9
| Тип двигателя | Номинальная мощность | КПД, % | Постоянные величины, кВт | |||
| активная, кВт | реактивная, квар | 
| 
| |||
| 1000 об/мин | ||||||
| СДН-14-49-6 СДН-14-59-6 СДН-15-30-6 СДН-15-49-6 СДН-15-64-6 СДН-15-76-6 СДН-16-69-6 СДН-16-84-6 СДН-16-104-6 | 95,37 95,95 95,75 96,06 96,5 96,75 96,48 96,9 97,22 | 5,09 4,74 6,65 8,06 8,13 10,3 14,1 13,8 14,6 | 3,99 4,42 6,8 7,53 7,74 8,91 11,8 11,5 13,1 | |||
| 600 об/мин | ||||||
| СДН-14-44-10 СДН-14-56-10 СДН-15-39-10 СДН-15-49-10 СДН-15-64-10 СДН-16-54-10 СДН-16-71-10 СДН-16-86-10 СДН-17-59-10 СДН-17-76-10 | 93,98 94,65 94,68 95,16 95,78 95,66 96,22 96,58 96,67 97,06 | 5,6 5,76 7,66 7,54 7,79 10,7 10,9 11,6 12,9 14,6 | 4,06 4,63 5,38 6,56 6,99 8,68 8,46 10,5 12,7 11,7 | |||
Реактивная мощность 
, генерируемая синхронным двигателем при активной нагрузке 
,
, (4)
где 
-коэффициент перегрузки по реактивной мощности;
- активная нагрузка СД, кВт;
и 
-соответственно тангенс угла 
и КПД двигателя, принимаемые по каталогу (паспорту) СД.
Следует отметить, что 
. Следовательно, сумма постоянных коэффициентов и 
определяет активные потери СД, вызванные генерированием реактивной мощности при номинальном напряжении 
и активной мощности 
.
Как правило, в системах электроснабжения промышленных предприятий КБ компенсируют реактивную мощность базисной (основной) части графиков нагрузок, а СД снижают, главным образом, пики нагрузок графика.
Заключение
Компенсация реактивной мощности имеет большое значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества электроэнергии. Реактивная составляющая неизбежна при работе многих промышленных устройств, поэтому она не может быть исключена полностью, однако целесообразно применять средства, предназначенные для уменьшения ее потребления из питающей сети.
Для этого необходимо приближать источники покрытия реактивной мощности к местам ее потребления и уменьшать получение реактивной мощности из энергосистемы. При использовании местных источников реактивной мощности осуществляется:
–Повышается пропускная способность элементов системы электроснабжения
– Снижаются потери мощности, энергии
– Повышается уровень напряжения
Основными средствами компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются конденсаторные установки (КУ) и высоковольтные синхронные двигатели.
Список используемой литературы
1. Проектирование систем электроснабжения В. Н. Радкевич. Минск НПООО ≪Пион≫ 2001. - 292с
2. https://www.nucon.ru/catalog/reguliruemye-i-nereguliruemye-kondensatornye-ustanovki-krm/ дата посещения 29.11.19 года.
3. Правила устройства электроустановок 7 издание. https://etp-perm.ru/el/pue дата посещения 29.11.19 года.