Статические конденсаторы получили на промышленных предприятиях наибольшее распространение как средство компенсации реактивной мощности.Основными достоинствами статических конденсаторов для компенсации реактивной мощности являются:
1) незначительные потери активной мощности, лежащие в пределах 0,3-0,45 кВт на 100 квар;
Основными элементами конструкции конденсаторов являются бак с изоляторами и выемная часть, состоящая из батареи секций простейших конденсаторов.
Конденсаторы единой серии напряжением до 1050 В включительно изготавливают со встроенными плавкими предохранителями, последовательно соединенными с каждой секцией. Конденсаторы более высокого напряжения не имеют встроенных плавких предохранителей и требуют отдельной их установки. В этом случае осуществляется групповая зашита конденсаторов плавкими предохранителями. При выполнении групповой защиты в виде плавких предохранителей один предохранитель защищает каждые 5—10 конденсаторов, причем номинальный ток группы не превышает 100 А. Кроме того, устанавливаются общие предохранители для всей батареи.
Для конденсаторов напряжением 1050 В и ниже, имеющих встроенные предохранители, устанавливаются также общие предохранители для батареи в целом, а при значительной мощности батареи — и для отдельных секций.
В зависимости от напряжения сети трехфазные батареи конденсаторов могут комплектоваться из однофазных конденсаторов с последовательным или параллельно — последовательным соединением конденсаторов в каждой фазе батареи.
Присоединение конденсаторных батарей к сети
Батареи конденсаторов любых напряжений могут присоединяться к сети или через отдельный аппарат, предназначенный для включения или отключения только конденсаторов, или через общий аппарат управления с силовым трансформатором, асинхронным двигателем или другим приемником электроэнергии.
Статические конденсаторы в установках напряжением до 1000 В включаются в сеть и отключаются от сети с помощью автоматических выключателей или рубильников.
Конденсаторы, применяемые в установках напряжением выше 1000 В, включаются в сеть и отключаются от сети только посредством выключателей или разъединителей мощности (выключателей нагрузки).
Для того чтобы затраты на отключающую аппаратуру не были очень велики, не рекомендуется принимать мощности конденсаторных батарей менее:
а) 400 квар при напряжении 6-10 кВ и присоединении батарей к отдельному выключателю;
б) 100 квар при напряжении 6-10 кВ и присоединении батареи к общему с силовым трансформатором или другим электроприемником выключателю;
в) 30 квар при напряжении до 1000 В.
Использование разрядных сопротивлений с конденсаторами для компенсации реактивной мощности
Для безопасности обслуживания отключенных конденсаторов при снятии электрического заряда требуется применение разрядных сопротивлений, присоединенных параллельно к конденсаторам. В целях надежного разряда присоединение разрядных сопротивлений к конденсаторам следует производить без промежуточных разъединителей, рубильников или предохранителей. Разрядные сопротивления должны обеспечивать быстрое автоматическое снижение напряжения на зажимах конденсатора.
По желанию заказчика конденсаторы могут изготовляться со встроенными внутрь разрядными сопротивлениями, расположенными под крышкой на изоляционной прокладке. Эти сопротивления снижают напряжение с максимального рабочего до 50 В не более чем за 1 мин для конденсаторов напряжением 660 В и ниже и не более чем за 5 мин для конденсаторов напряжением 1050 В и выше.
Большинство уже установленных на промышленных предприятиях конденсаторов не имеют встроенных разрядных сопротивлений. В таком случае в качестве разрядного сопротивления при напряжении до 1 кВ для батарей конденсаторов обычно применяют лампы накаливания на напряжение 220 В. Соединение ламп, включенных по нескольку штук последовательно в каждой фазе, производится по схеме треугольника. При напряжении выше 1 кВ в качестве разрядного сопротивления устанавливаются трансформаторы напряжения, включаемые по схеме треугольника или открытого треугольника.
Схема включения ламп накаливания для разряда батарей конденсаторов (до 1000 В) с помощью рубильника с двойными ножами
Постоянное присоединение ламп накаливания, применяемых обычно в качестве разрядных сопротивлений для батарей конденсаторов напряжением до 660 В, вызывает непроизводительные потери энергии и расход ламп.
Чем меньше мощность батареи, тем большая мощность ламп приходится на 1 квар установленных конденсаторов. Более целесообразным является не постоянное присоединение ламп, а их автоматическое включение при отключении конденсаторной установки. Для этой цели может быть использована схема, изображенная на рисунке, в которой применяются рубильники с двойными ножами. Добавочные ножи располагаются таким образом, чтобы включение ламп происходило до отключения батареи от сети, а их отключение — после включения батареи. Это может быть достигнуто путем подбора соответствующего угла между главными и дополнительными ножами рубильника.
При непосредственном присоединении конденсаторов и приемника электроэнергии к сети под общий выключатель специальных разрядных сопротивлений не требуется. В этом случае разряд конденсаторов происходит на обмотки электроприемника.
Комплектные конденсаторные установки общепромышленного исполнения
При выполнении систем электроснабжения промышленных предприятий все более широкое применение находят комплектные, изготавливаемые полностью на заводах элементы. Это относится и к цеховым трансформаторным подстанциям, к ячейкам распределительных устройств и к другим элементам систем электроснабжения, в том числе и к конденсаторным установкам. Применение комплектных устройств значительно сокращает объем строительных и электромонтажных работ, повышает их качество, снижает сроки ввода в эксплуатацию, повышает надежность работы и безопасность при эксплуатации.
Комплектные конденсаторные установки на напряжение 380 В изготавливаются для внутренней установки, а на напряжение 6-10 кВ - как для внутренней, так и для наружной. Диапазон мощностей этих установок достаточно широк, причем большинство типов современных комплектных конденсаторных установок оборудовано устройствами для одно— или многоступенчатого автоматического регулирования их мощности.
Комплектные конденсаторные установки на напряжение 380 В выполняются из трехфазных конденсаторов, а на напряжение 6—10 кВ — из однофазных конденсаторов мощностью 25—75 квар, соединенных в треугольник.
Комплектная конденсаторная установка состоит из вводного шкафа и шкафов с конденсаторами. В установках на напряжение 380 В в вводном шкафу устанавливаются: устройство автоматического регулирования, трансформаторы тока, разъединители, измерительные приборы (три амперметра и вольтметр), аппаратура управления и сигнализации, а также ошиновка.