Назначение и виды повреждений конденсаторных установок. Схемы соединений КУ и принцип действия защит КУ.

Ответ: Батареи статических конденсаторов (БСК) используются для следующих целей: компенсация реактивной мощности в сети, регулирование уровня напряжения на шинах, выравнивание формы кривой напряжения в схемах управления с тиристорным регулированием.

Передача реактивной мощности по линии электропередачи приводит к снижению напряжения, особенно заметному на воздушных линиях электропередачи, имеющих большое реактивное сопротивление. Кроме того, дополнительный ток, протекающий по линии, приводит к росту потерь электроэнергии. Если активную мощность нужно передавать именно такой величины, которая требуется потребителю, то реактивную можно сгенерировать на месте потребления. Для этого и служат конденсаторные батареи. Наибольшее потребление реактивной мощности имеют асинхронные двигатели. Поэтому при выдаче технических условий потребителю, имеющему в составе нагрузки значительную долю асинхронных двигателей, обычно предлагается довести cosφ до величины 0.95. При этом снижаются потери активной мощности в сети и падение напряжения на линии электропередачи. В ряде случаев вопрос можно решить применением синхронных двигателей. Однако более простым и дешевым способом получения такого результата является применение БСК. При минимальных нагрузках системы, может создаться положение, когда конденсаторная батарея создает избыток реактивной мощности. В этом случае излишняя реактивная мощность направляется обратно к источнику питания, при этом линия опять загружается дополнительным реактивным током, увеличивающем потери активной мощности. Напряжение на шинах растет и может оказаться опасным для оборудования. Поэтому очень важно иметь возможность регулирования мощности батареи конденсаторов. В простейшем случае в минимальных режимах нагрузки можно отключить БСК – регулирование скачком. Иногда этого недостаточно и батарею делают состоящей из нескольких БСК, каждую из которых можно включить или отключить отдельно - ступенчатое регулирование. Наконец существуют системы плавного регулирования, например: параллельно батарее включается реактор, ток в котором плавно регулируется тиристорной схемой. Во всех случаях для этого применяется специальная автоматика регулирования БСК.

Виды повреждений конденсаторных установок: Основной вид повреждений конденсаторных установок - пробой конденсаторов - приводит к двухфазному короткому замыканию. В условиях эксплуатации возможны также ненормальные режимы, связанные с перегрузкой конденсаторов высшими гармоническими составляющими тока и повышением напряжения.

Широко применяемые схемы тиристорного регулирования нагрузки основаны на том, что тиристоры открываются схемой управления в определенный момент периода и чем меньшую часть периода они открыты, тем меньше действующее значение тока протекающего через нагрузку. При этом появляются высшие гармоники тока в составе тока нагрузки и соответствующие им гармоники напряжения на питающем источнике. БСК способствуют снижению уровня гармоник в напряжении, так как их сопротивление с ростом частоты падает и следовательно растет величина потребляемого батареей тока. Это приводит к сглаживанию формы напряжения. При этом появляется опасность перегрузки конденсаторов токами высших гармоник и требуется специальная защита от перегрузки.

Ток включения конденсаторной батареи: При подаче напряжения на батарею возникает ток включения, зависящий от емкости батареи и сопротивления сети. Определим для примера ток включения батареи мощностью 4.9 МВАр, приняв мощность КЗ на шинах 10кВ, к которым подключена батарея – 150МВ∙А: номинальный ток батареи: Iном = 4.9 / (√3 *11) = 0.257 кА; амплитудное значение тока включения для выбора релейной защиты: Iвкл. = √2*0.257*√ (150/4.9) =2 кА.

Выбор выключателя для коммутации конденсаторной батареи: Операции с выключателем при отключении конденсаторной батареи часто являются определяющими при выборе выключателя. Выбор выключателя определяется по режиму повторного зажигания дуги в выключателе, когда между контактами выключателя может возникнуть удвоенное напряжение – напряжение заряда конденсатора с одной стороны и напряжение в сети в противофазе с другой стороны. Ток повторного зажигания для выключателя получается умножением тока включения на коэффициент перенапряжения КП. Если используется выключатель того же напряжения, что и БСК, коэффициент КП равняется 2.5. Часто для включения батареи 6-10кВ используют выключатель повышенного напряжения 35 кВ. В этом случае коэффициент КП равняется 1.25. Таким образом ток повторного зажигания дуги:

При выборе выключателя его номинальный ток (амплитудное значение) должен быть равен или больше расчетного отключаемого тока при повторном зажигании. Расчетный отключаемый ток зависит от типа выключателя и равен: IОткл.расч = IПЗ для воздушных, вакуумных и элегазовых выключателей; IОткл расч. = IПЗ / 0.3 для масляных выключателей.

Для примера произведем проверку параметров выключателя для токов включения, рассчитанных ранее, при применении масляного выключателя 10кВ c током отключения 20кА в действующих величинах или 28.3кА в амплитудных (ВМП-10-630-20). а)Одна батарея 4.9 мВАр. Ток повторного зажигания: IПЗ =2.5 *2 = 5кА Расчетный ток отключения: IОткл. Расч. = 5/ 0.3 = 17кА. Может быть использован масляный выключатель на напряжение 10кВ. При увеличении мощности КЗ на шинах 10кВ, так же при наличии двух батарей расчетный ток отключения может превысить допустимый. В этом случае, а также для повышения надежности в цепях БСК применяют быстродействующие выключатели, например, вакуумные, у которых скорость расхождения контактов при отключении больше, чем скорость восстанавливающегося напряжения. Следует иметь в виду, что таким же требованиям должен соответствовать вводной и секционный выключатель, которыми также может быть подано отключено напряжение на включенную конденсаторную батарею.