Название: Электроснабжение объектов строительства (Щербаков Е. Ф.)

Жанр: Энергетический

Просмотров: 460


9.4. средства и способы компенсации реактивной мощности

 

Конденсаторы и конденсаторные установки

Наиболее распространенными техническими       средствами,    применяемы-

ми для компенсации реактивной мощности, являются  статические конденсато-

ры. Они представляют собой электрические емкости и  вызывают в электриче- ских сетях опережающий по отношению к напряжению ток. В настоящее время наиболее широко  применяются  конденсаторы типов КМПС (косинусный, с пропиткой конденсаторным маслом, с пленочным диэлектриком, самовосста- навливающийся) и КСШК (косинусный, с синтетической жидкостью, для шун- тирующих батарей с комбинированным диэлектриком).

 

В эксплуатации находятся конденсаторы  других  типов,  ранее выпус- каемые промышленностью (КМ,  КС  и  др.).  Конденсаторы  для электроуста- новок переменного тока частотой 50 Гц выпускаются  на напряжения 220, 380,

660,     1200, 6300 и 10500 В.  Конденсаторы до 1000 В  изготавливаются как в однофазном, так и  в  трехфазном (соединение  секций  треугольником) испол- нении, а конденсаторы на напряжения выше 1000 В – только в   однофазном.

Однофазные  конденсаторы допускают соединение их в трехфазных установках как  в звезду, так и в  треугольник. Группы  конденсаторов  включаются  в кон- денсаторные батареи. Конденсаторные  батареи  в  электрических сетях  напря-

жением  35–220 кВ включаются по  схеме  звезды.  Мощность конденсаторов до

1000 В – от 12,5 до 50 кВАр, выше 1000  В – от 25 до 100 кВАр. Конденсатор-

ные установки имеют несколько  секций общей мощностью до 1125 кВАр.

При отключении от сети конденсаторы сохраняют напряжение  остаточ- ного заряда, которое представляет опасность для обслуживающего персонала и затрудняет  работу  коммутационных аппаратов.  По  условиям безопасности в установках применяются разрядные  устройства. В качестве разрядных уст- ройств при напряжении выше  1  кВ  применяются трансформаторы напряже- ния ТН (рис. 9.7, а),  до  1кВ – разрядные сопротивления СР (рис. 9.7, б).

 

Рис. 9.7. Схемы включения конденсаторных установок: а – вэлектро- установках выше 1 кВ, б – в электроустановках до 1 кВ; ТН – транс- форматор напряжения; СР – разрядное сопротивление

 

В  настоящее  время  широко  применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ), состоящие из вводного шкафа  и шкафов с конденсаторами, образующих  секции.  В  вводном шкафу устанавливаются устройства  автома- тического  регулирования, контроля, управления  и  сигнализации.  Конденса- торные  установки имеют исполнения для наружного и внутреннего  примене- ния.  Защита конденсаторов и конденсаторных  установок  осуществляется   с

 

помощью высоковольтных  выключателей,  автоматических  выключателей или предохранителей. Трехфазные конденсаторы имеют встроенные предохраните- ли в каждой фазе. Предохранители встраиваются и в однофазные конденсаторы.

Реактивная  мощность,  вырабатываемая   конденсатором,         определяется выражением:

 

Q =  CU2 ·10-9,       (9.23)

 

где   = 2f – угловая частота переменного тока; U – напряжение, прило- женное к конденсатору; С – емкость конденсатора; f – промышленная частота переменного тока.

Конденсаторы обладают следующими преимуществами:

- простота конструкции, отсутствие вращающихся частей;

- экономичность обслуживания, незначительные потери активной мощности;

- возможность установки в любой точке сети;

- возможность комплектования компенсирующей установки  любой мощ-

ности за счет различного количества конденсаторов и схем их включения;

- возможность регулирования мощности;

- выход из строя одного из конденсаторов практически не  отражается на работе конденсаторной установки.

К недостаткам конденсаторов относятся:

- зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения

 

U 2

U

 
Q      с    Q

 

(9.24)

2          н ,

н

 

где Uс  – напряжение сети; Uн  – номинальное  напряжение конденсатора; Qн – номинальная реактивная мощность конденсатора;

- чувствительность к искажениям питающего напряжения и перенапря-

жениям;

- недостаточная прочность к перегрузкам, особенно  к токам короткого замыкания.

Способы компенсации реактивной мощности с помощью конденса- торов. В зависимости от схемы включения конденсаторов в  сеть  компенсацию реактивной мощности разделяют на продольную  и  поперечную. При продоль- ной компенсации конденсаторы включаются в сеть последовательно (рис. 9.8).

 

 

Рис. 9.8. Схема продольной емкостной компенсации: Q – выключатель; QS1,QS2 – разъединитель; C – конденсатор; T– трансформатор; QF– автоматический выключатель

 

 

Напряжение на конденсаторе Uc = I Xc составляет 5-20\% от номинально- го напряжения сети (Хс – емкостное сопротивление конденсатора). При этом реактивная мощность Qc = ωCU2, генерируемая конденсатором, также незна- чительна. Поэтому  установка практически  не  является источником реактив- ной  мощности.  Главное  ее назначение – частичная компенсация индуктивного сопротивления участка электрической линии  для уменьшения потери напряже- ния в ней.

В зависимости от соотношения между индуктивным и емкостным сопро- тивлениями электрической  линии  возможны три ее режима: индуктивный, ем- костной и  резонансный.  На  рис. 9.9 показана схема замещения линии (а) и векторные диаграммы трех режимов.

При индуктивном характере цепи, когда ХL> Хc, ток отстает от напряже- ния (рис. 9.9, б). При емкостном характере цепи (ХL< Хс) ток опережает напря- жение (рис. 9.9, в), и при резонансном  режиме    (ХL= Xc) ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 9.9, г).

 

 

Рис. 9.9.   Схема замещения линии (а) и векторные диаграммы цепи с отстающим током (б), опережающим током (в)

и при резонансном режиме (г)

 

Конденсаторы, включаемые в сеть последовательно, могут подвергаться перенапряжениям. Через них, к тому же, проходит  полный  рабочий  ток  ли- нии. Поэтому для продольной компенсации должны выбираться  специальные конденсаторы, устойчивые к перенапряжениям и броскам тока.

 

При продольной компенсации происходит компенсация реактивных по-

терь в линии, обусловленных ее индуктивным сопротивлением:

 

ΔQ = I2(XL – XC).     (9.25)

 

При поперечной компенсации компенсирующие  устройства  включаются параллельно электроприемникам.

Способы подключения конденсаторов к сети. В зависимости от места подключения конденсаторов поперечная компенсация     делится на индивиду-

альную, групповую и централизованную.

Индивидуальная компенсация осуществляется с  помощью        статических конденсаторов,            подключаемых           к          выводам         электроприемника (рис. 9.9, а).

При индивидуальной компенсации от реактивного тока данного электроприем- ника разгружается участок электрической сети от источника до самого прием- ника. Это является  несомненным  преимуществом индивидуального способа компенсации реактивной мощности.

 

Рис. 9.9. Способы подключения компенсирующих устройств:

а – индивидуальная компенсация; б – групповая компенсация;  в –

централизованная компенсация

 

Недостаток этого способа состоит в том, что  реактивная  мощность кон- денсатора используется только во время работы электроприемника, к выводам которого  он подключен.

Наиболее широко применяется групповая компенсация (рис. 9.9, б), при которой компенсирующие   устройства (конденсаторные установки) присоеди-

няются к шинам распределительных устройств, предназначенным для электро-

снабжения группы электроприемников. В этом случае от реактивного тока  раз-

гружается участок электрической сети от конденсаторной установки  до элек- троприемника. Конденсаторы находятся  в  работе постоянно. Групповая ком- пенсация, как правило, применяется в цехах с неагрессивной средой и не опас- ной по пожару и взрыву.

 

При централизованной компенсации компенсирующие устройства при- соединяются к   шинам РТП или потребительской подстанции (рис. 9.9, в). Компенсирующие  устройства могут присоединяться к шинам напряжением  до

1000 В (конденсаторные установки) или к шинам напряжением выше 1000 В

(высоковольтные конденсаторные установки).

Основное назначение поперечной компенсации – компенсация           реактив-

ной мощности индуктивного характера.

Если мощность компенсирующих устройств, как источников реактивной мощности, окажется больше  реактивной  мощности  электроприемников (Qк> Qн),  то в электрической сети будет наблюдаться  перекомпенсация реактивной мощности. Это приводит к  дополнительной загрузке участка электрической се- ти от источника до места  установки компенсирующего устройства реактивным током емкостного  характера. Если Qк<Qн,  то в сети наблюдается  частичная компенсация реактивной мощности.

 

Оцените книгу: Проголосовало: 1 Рейтинг: 5

 

Комментарии:

Для данной книги нет комментариев.

Добавление комментария: