Комплектные конденсаторные установки состоят из стандартных заводских шкафов и могут быть нерегулируемыми и регулируемыми.
Регулирование может быть одно- или многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически включается и отключается вся установка. При многоступенчатом регулировании автоматически переключаются отдельные секции батарей конденсаторов.
Автоматическое регулирование должно обеспечивать: в режиме максимума нагрузок энергосистемы - заданную степень компенсации реактивной нагрузки, в промежуточных и минимальных режимах нагрузок - нормальный режим работы сети (т. е. не допускать перекомпенсации и отклонений напряжения, более допустимых).
Первое требование наиболее просто выполняется, если в качестве параметра регулирования использовать реактивную мощность (реактивный ток). Регулирование по коэффициенту мощности cosφ не обеспечивает наиболее экономичного режима работы сетей и не рекомендуется.
Компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей может быть индивидуальная, групповая и централизованная.
Индивидуальную компенсацию применяют чаще всего на напряжениях до 660 В. При этом конденсаторную батарею наглухо присоединяют к зажимам приемника. В этом случае от реактивной мощности разгружается вся сеть системы электроснабжения. Такой вид компенсации имеет существенный недостаток — плохое использование установленной мощности конденсаторной батареи, так как с отключением приемника отключается и компенсирующая установка.
При групповой компенсации конденсаторную батарею присоединяют к распределительным пунктам сети. При этом использование установленной мощности несколько увеличивается, но распределительная сеть от распределительного пункта до приемника остается нагруженной реактивной мощностью нагрузки.
При централизованной компенсации конденсаторную батарею присоединяют на шины 0,4 кВ цеховой подстанции или на шины 6 - 10 кВ главной понизительной подстанции. В этом случае от реактивной мощности разгружаются трансформаторы главной понизительной подстанции и питающая сеть. Использование установленной мощности конденсаторов при этом получается наиболее высоким.
Во избежание существенного возрастания затрат на отключающую, измерительную и другую аппаратуру не рекомендуется установка батарей конденсаторов 6 - 10 кВ мощностью менее 400 квар при присоединении конденсаторов с помощью отдельного выключателя (рис. 1, а) и менее 100 квар при присоединении конденсаторов через общий выключатель с силовым трансформатором, асинхронным двигателем и другими приемниками (рис. 1, б).
Рис. 1. Схема включения батарей конденсаторов: а — с отдельным выключателем, б — с выключателем нагрузки, ТН — трансформатор напряжения, используемый в качестве разрядного сопротивления для батареи конденсаторов, ЛИ — сигнальные индикаторные лампы
Конденсаторная установка должна иметь защиту от повышения напряжения, отключающую батарею при повышении действующего напряжения сверх допустимого. Отключать установку следует с выдержкой 3 - 5 мин. Повторное включение допускается после снижения напряжения в сети до номинального, но не ранее чем через 5 мин после ее отключения.
При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянно включенное активное сопротивление (например, трансформатор напряжения). Значение сопротивления должно быть таким, чтобы при отключении конденсаторов не возникло перенапряжение на их зажимах.
Емкости фаз конденсаторной установки должны контролироваться стационарными устройствами измерения тока в каждой фазе. Для установок мощностью до 400 квар допускается измерение тока только в одной фазе. Соединение конденсаторов между собой и подключение их к шинам должны выполняться гибкими перемычками.
Защита конденсаторных батарей напряжением выше 1000 В от коротких замыканий может выполняться предохранителем типа ПК или реле мгновенного действия. Защита от замыканий? на землю осуществляется токовым реле Т, действующим через промежуточное реле П на отключение.
Рис.2. Схема защиты высоковольтных конденсаторов
Защита конденсаторных батарей при однофазных замыканиях на землю устанавливается в следующих случаях: когда токи замыкания на землю составляют выше 20 А и когда защита от междуфазных замыканий не срабатывает.
Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей
Мощность конденсаторной установки регулируют:
-
по напряжению в точке присоединения конденсаторов;
-
по току нагрузки объекта;
-
направлению реактивной мощности в линии, связывающей предприятие с внешней сетью;
-
времени суток.
Наиболее простым и приемлемым для промышленных предприятий является автоматическое регулирование по напряжению на шинах подстанции (рис. 3).
Рис. 3. Схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности конденсаторных батарей по напряжению
В качестве пускового органа схемы используют реле минимального напряжения H1, имеющее один замыкающий и один размыкающий контакты. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного предела реле H1 срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ1 с заданной выдержкой времени замыкает свой замыкающий контакт в цепи электромагнита ЭВ и включает выключатель.
При повышении напряжения на шинах подстанции выше предельного реле H1 возвращается в исходное положение, размыкает свой замыкающий контакт и замыкает свой размыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ2 срабатывает и с заданной выдержкой времени отключает выключатель — батарея отключается. Реле времени служат для отстройки от кратковременных повышений и понижений напряжения.
Для отключения конденсаторной батареи от защиты предусмотрено промежуточное реле П (цепи защиты условно показаны одним замыкающим контактом Р3).
При действии защиты реле П срабатывает и в зависимости от положения выключателя отключает его, если он включен, или предотвращает включение на короткое замыкание размыканием размыкающего контакта реле П.
Для многоступенчатого автоматического регулирования по напряжению нескольких конденсаторных установок схема каждой из них аналогична, только напряжение срабатывания пускового реле выбирается в зависимости от заданного режима напряжения в сети.
Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей по току нагрузки осуществляется примерно по аналогичной схеме, только в качестве пускового органа служат токовые реле, включенные в сеть со стороны питания (ввода).