Батарея статических конденсаторов

Батареи статических конденсаторов (БСК) представляют из себя несколько параллельно и последовательно соединенных конденсаторов.

Содержание

Основные сведения

Варианты присоединения БСК в сети трёхфазного переменного тока приведены на рисунках 1 и 2. Значения реактивной мощности, выработанной при включении по схемам «Звезда» и «Треугольник», определяются по выражениям (1) и (2) соответственно:

[math] \displaystyle Q_<БСК>^З=3⋅U_Ф^2⋅B=U^2⋅B, (1) [/math]

где [math]Q_<БСК>^З[/math] — реактивная мощность, выработанная БСК при включении по схеме «Звезда», Мвар;

[math]U_Ф[/math] — модуль фазного напряжения сети, кВ; [math]U [/math] — модуль линейного напряжения сети, кВ; [math]B [/math] — емкостная проводимость БСК, мкСм. [math] \displaystyle Q_<БСК>^Т=3⋅U^2⋅B, (2)[/math]

где [math]Q_<БСК>^Т [/math] — реактивная мощность, выработанная БСК при включении по схеме «Треугольник», Мвар;

[math]U [/math] — модуль линейного напряжения сети, кВ; [math]B [/math] — емкостная проводимость БСК, мкСм.

Выбор мощности БСК

Для того, чтобы выбрать необходимый тип БСК следует привести значение требуемой для компенсации реактивной мощности к номинальному значению в соответствии с выражением (3):

где [math] Q_<(К.У.(U=U_НОМ))>^ [/math] — минимальная реактивная мощность компенсирующего устройства, приведенная к номинальному классу напряжения, Мвар;

[math]Q_<(К.У.)>^ [/math] — минимальная реактивная мощность, которую необходимо скомпенсировать посредством компенсирующих устройств для введения напряжения в рассматриваемом узле в допустимую область, Мвар (см. выбор компенсирующих устройств); [math]U_ <НОМ>[/math] — модуль номинального напряжения сети, кВ; [math]U_ <(2.ДОП)>[/math] — модуль допустимого напряжения сети в рассматриваемом узле, кВ.

Условия выбора и проверки БСК

Так как БСК генерирует реактивную мощность, то его необходимость рекомендуется выбирать в режиме максимальных нагрузок, а также в режиме, при котором отключается один из источников реактивной мощности (например генератор на элекртрической станции). Также после выбора БСК необходимо проверить его работу в режиме минимальных нагрузок, чтобы напряжения находились в допустимых пределах со стороны максимально допустимого напряжения в рассматриваемом узле. Допускается полное отключение БСК, либо определенной её части.

Достоинства и недостатки

К достоинствам БСК можно отнести следующее:

• возможность их применения как на низком, так и на высоком напряжении;
• малые потери активной мощности (0,0025 — 0,005 кВт/квар);
• простота эксплуатации в виду отсутствия подвижных частей;
• простота производства и монтажа;
• возможность использования для установки любого сухого помещения;
• уменьшение потерь электрической энергии;

К недостаткам БСК можно отнести следующее:

• зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения;
• невозможность потребления реактивной мощности;
• ступенчатое регулирование выработки реактивной мощности и невозможность плавного изменения выработки реактивной мощности;
• чувствительность к искажениям формы питающего напряжения;
• малый срок службы;
• недостаточная электрическая прочность.

Пример выбора БСК

Примеры сети с расчетом выбора БСК можно посмотреть здесь.

Источник

Виды повреждений и защита батарей статических конденсаторов (БСК)

Назначение батарей статических конденсаторов (БСК)

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.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Мы производим оборудование для качества электроэнергии!

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР «ЭНЕРКОМ-СЕРВИС» с 1991 года занимается разработкой и производством электротехнического оборудования, имеет лицензию на проектирование, монтаж, наладку и испытания перечисленного выше оборудования.

НПЦ «ЭНЕРКОМ-СЕРВИС» поставил оборудование более чем на 200 российских предприятий и энергосистем, а также СТК 10 и 35 кВ на металлургические комбинаты в городах Ухань, Нанкин и Бао-Тоо (Китай).

Мы улучшаем качество электроэнергии!

Автоматизация производства неуклонно растет, количество высокоточных механизмов, которые обладают восприимчивостью к качеству потребляемой электроэнергии, увеличивается с каждым годом. Сбои в работе технологического оборудования часто приводят к неоправданным потерям, связанным с уменьшением объема выпускаемой продукции. Часты случаи выхода сложного и дорогого оборудования из строя в результате подачи некачественной электроэнергии. Выход ценного оборудования из строя, снижение норм выработки, падение эффективности работы предприятия в целом или же постоянные сбои и отказы — это характерные симптомы производства, на котором используется сеть, не обеспечивающая надлежащее качество электроэнергии.

Качество электроэнергии — технический термин, который был закреплен в одном из государственных стандартов. В перечень характеристик, которые определяют качество электроэнергии, входит более десяти параметров, среди которых — коэффициент искажения синусоидальности, отклонение частоты, коэффициент временного перенапряжения и так далее. В результате снижения качества электроэнергии чаще всего возникают следующие проблемы: изменение мощности, кратковременные перепады, резкие снижения напряжения.

Обращение в НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР «ЭНЕРКОМ-СЕРВИС» даёт вам возможность модернизировать производство, улучшить качественные показатели электросети и как следствие получить более высокую эффективность производственных процессов, а также добиться повышениях стабильности работы предприятия. Решения, предоставляемые нашей организацией, успешно доказывают своё качество и высокий уровень по всей нашей стране, а также в Китае и других регионах. Надёжная и точная работа всех систем — это совершенно нормально и естественно, если электрооборудование поставлялось нами.
Качество электроэнергии — приоритетное направление нашей деятельности.

Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности — один из наиболее важных факторов, позволяющих решить задачу энергосбережения, уменьшения расход реактивной энергии. И зарубежные, и отечественные специалисты утверждают, что чуть более трети от общей стоимости продукции — это стоимость энергоресурсов. Необходимо подойти к анализу энергопотребления с наибольшей ответственностью, поскольку компенсация реактивной мощности может дать существенную экономию.

Компенсация реактивной мощности — ключевой способ решения вопроса энергосбережения, даже если речь идет не о крупных производственных предприятиях, а о малых организациях. Ведь устройстваминелинейной нагрузкой, системами кондиционирования, вытяжки, лампами освещения генерируется немалое количество реактивной энергии. Устройства компенсации реактивной мощности способны помочь решить проблему экономии энергии.

Для компенсации реактивной мощности используется оборудование, которое снижает величину полной мощности; различают индуктивные и емкостные устройства компенсации реактивной мощности. Использование подобного оборудования приводит к тому, что электроэнергия используется более рационально.

Компенсация реактивной мощности призвана разгрузить распределительные линии, генераторы и трансформаторы от реактивного тока, а также уменьшить потери мощности в элементах электроснабжающей системы. Кроме того, компенсация реактивной мощности позволяет:

• Уменьшить снижение напряжения и потери мощности в системе электроснабжения, ее элементах;
• Существенно уменьшить расходы на электроэнергию;
• Снизить влияние сетевых помех;
• Снизить асимметрию фаз.

Устройства компенсации реактивной мощности быстро окупаются — при том, что цена на них остается более чем доступной. Потребление активной энергии при использовании устройств компенсации реактивной мощности может снижаться на 4-5 процентов.

Что такое БСК (батарея статических конденсаторов)

Батареи статической компенсации — это группа конденсаторов, используемых в схеме различных устройств, выступающих в качестве фильтров, то есть повышающих качество электрического тока. Для получения из группы конденсаторов БСК требуется соединение по строго определённой электросхеме, позволяющей использовать устройство без значительных потерь активной мощности.

БСК относится к более широкому классу устройств УКРМ. Комплексы на основе БСК обычно содержат управляющее устройство и могут также содержать фильтры высших гармоник. Учитывая принцип действия конденсаторов, составляющих БСК, зачастую комплексы оснащаются специальным устройством, обеспечивающим снятие напряжения за счёт разряда после отключения батарей от основного контура.

БСК может быть спроектирована и смонтирована достаточно быстро: практически за считанные дни после принятия решения о необходимости её установки на обычном производственном контуре.
подробнее в статье >>

Преимущества использования БСК

БСК — группы конденсаторов, соединяемых между собой. Как правило, в производстве БСК используются однофазные косинусные конденсаторы, тип соединения — параллельно-последовательное. Цели использования БСК — компенсация реактивной мощности, выравнивание кривой напряжения (в случае использования схемы с тиристорным регулированием), уровня напряжения.

Известно, что использование батарей статических конденсаторов дает значительный положительный эффект, способствует существенной экономии.
подробнее в статье >>

В соответствии с требованиями Федерального закона Российской Федерации от 28 декабря 2013 г. № 426 – ФЗ « О специальной оценке условий труда».

Источник