Види пошкоджень та захист батарей статичних конденсаторів (БСК), Онлайн журнал електрика
Статті з електроремонту та електромонтажу
Види пошкоджень та захист батарей статичних конденсаторів (БСК)
Призначення батарей статичних конденсаторів (БСК)
Батареї статичних конденсаторів (БСК) використовуються для наступних цілей: компенсація реактивної потужності в мережі, регулювання рівня напруги на шинах, вирівнювання форми кривої напруги у схемах управління з тиристорним регулюванням.
Передача реактивної потужності смуги електропередачі призводить до зниження напруги, особливо помітному на повітряних лініях електропередачі, мають велике реактивне опір. Крім того, додатковий струм, що протікає по лінії, призводить до зростання втрат електроенергії. Якщо активну потужність потрібно передавати саме такої величини, яка потрібна споживачеві, то реактивну можна згенерувати дома споживання. Для цього служать конденсаторні батареї.
Найбільше споживання реактивної потужності мають асинхронні двигуни. Тому при видачі технічних умов споживачеві, що має у складі навантаження значну частку асинхронних двигунів, зазвичай пропонується довести cosφ до величини 0.95. При цьому знижуються втрати активної потужності в мережі та падіння напруги на лінії електропередачі. У ряді випадків питання можна вирішити використанням синхронних двигунів. Але найбільш простим і дешевим способом отримання такого результату є застосування БСК.
При малих навантаженнях системи може виникнути положення, коли конденсаторна батарея робить надлишок реактивної потужності. У цьому випадку надмірна реактивна потужність прямує назад до джерела живлення, при цьому лінія знову завантажується додатковим реактивним струмом, що збільшуєВтрати активної потужності. Напруга на шинах зростає і може виявитися небезпечним для обладнання. Тому дуже важливо мати можливість регулювання потужності батареї конденсаторів.
У найпростішому випадку у малих режимах навантаження можна відключити БСК – регулювання стрибком. Іноді цього недостатньо і батарею роблять що складається з кількох БСК, кожну з яких можна включити або відключити окремо - ступінчасте регулювання. Нарешті є системи плавного регулювання, наприклад: паралельно батареї включається реактор, струм в якому плавно регулюється тиристорною схемою. У всіх випадках для цього застосовується спеціальна автоматика регулювання БСК.
Види пошкоджень конденсаторних установок
Основний вид пошкоджень конденсаторних установок – пробій конденсаторів – призводить до двофазного короткого замикання. В умовах експлуатації можливі також ненормальні режими, пов'язані з навантаженням конденсаторів вищими гармонійними складовими струму та збільшенням напруги.
Широко використовувані схеми тиристорного регулювання навантаження засновані на тому, що тиристори відкриваються схемою управління в певний момент періоду і чим найменшу частину періоду вони відкриті, тим менше значення струму, що протікає через навантаження. При цьому з'являються вищі гармоніки струму в складі струму навантаження і належні їм гармоніки напруги на джерелі живлення.
БСК сприяють зниженню рівня гармонік в напрузі, оскільки їх опір зі зростанням частоти падає і добре зростає величина споживаного батареєю струму. Це призводить до згладжування форми напруги. При цьому виникає небезпека навантаження конденсаторів струмами вищих гармонік і потрібен спеціальний захист від навантаження.
Струмувімкнення конденсаторної батареї
При подачі напруги на батарею з'являється струм увімкнення, що залежить від ємності батареї та опору мережі.
Визначимо для прикладу струм включення батареї потужністю 4.9 МВАр, прийнявши потужність КЗ на шинах 10кВ, до яких підключена батарея – 150МВ∙А: номінальний струм батареї: Iном = 4.9 / (√3 *11) = 0.257 кА; амплітудне значення струму включення для вибору релейного захисту: Iвкл. = √2 * 0.257 * √ (150/4.9)] = 2 кА.
Вибір вимикача для комутації конденсаторної батареї
Операції з вимикачем при вимиканні конденсаторної батареї часто є визначальними при виборі вимикача. Вибір вимикача визначається режиму повторного запалювання дуги у вимикачі, коли між контактами вимикача може виникнути подвійне напруга – напруга заряду конденсатора з одного боку і напруга у мережі протифазі з іншого боку. Струм повторного запалювання для вимикача виходить множенням струму включення на коефіцієнт перенапруги КП. Якщо використовується вимикач такої ж напруги, як і БСК, коефіцієнт КП дорівнює 2.5. Часто для включення батареї 6-10кВ використовують вимикач підвищеної напруги 35 кВ. У разі коефіцієнт КП дорівнює 1.25.
Таким чином струм повторного запалення дуги:
При виборі вимикача його номінальний струм (амплітудне значення) повинен дорівнювати або більше розрахункового струму, що відключається при повторному запаленні. Розрахунковий струм, що відключається, залежить від типу вимикача і дорівнює: IОткл .расч = IПЗ для повітряних, вакуумних і елегазових вимикачів; IОткл розрах. = IПЗ/0.3 для масляних вимикачів.
Наприклад зробимо перевірку параметрів вимикача для струмів включення, розрахованих раніше, при застосуванні масляноговимикача 10кВ зі струмом відключення 20кА в діючих величинах або 28.3кА в амплітудних (ВМП-10-630-20).
а) Одна батарея 4.9 мВАр. Струм повторного запалювання: IПЗ = 2.5 * 2 = 5кА Розрахунковий струм відключення: IОткл. Розрах. = 5/0.3 = 17кА.
Може бути використаний масляний вимикач на напругу 10кВ. При збільшенні потужності КЗ на шинах 10кВ, як і за наявності двох батарей розрахунковий струм відключення може перевищити допустимий. В даному випадку, також для збільшення надійності в ланцюгах БСК застосовують швидкодіючі вимикачі, наприклад, вакуумні, у яких швидкість розходження контактів при вимиканні більша, ніж швидкість напруги, що відновлюється.