Подключение конденсаторной установки через трансформатор тока

При подключении такого оборудования как конденсаторная установка УКРМ-0,4 кВ , как правило возникает вопрос как именно это сделать чтобы оборудование работало корректно.

Главное нужно понимать, что при подключении установки УКРМ значение имеет множество нюансов.

Как определить что конденсаторная установка УКРМ подключена не правильно?

Если Вы подошли к конденсаторной установке и наблюдаете на экране регулятора УКРМ , что :

— коэффициент мощности косинус фи 0,5 и ниже или указан с минусом
— значение коэффициента постоянно меняется ( скачет)
— отображаются какие-либо ошибки ( на всех регуляторах по разному)
— при включении ступени косинус понижается
— при включении ступени косинус не изменяется

то это все говорит о том что конденсаторная установка УКРМ подключена не по схеме.

В зависимости от производителя регулятора реактивной мощности УКРМ, расположение трансформатора тока будет либо на 1-й, либо на 3-й фазе. Смотрите схему к регулятору, которая как правило, прилагается к сопроводительной документации к конденсаторной установке УКРМ.

Если трансформатор тока повесить не на ту фазу, компенсация реактивной мощности будет не корректной.

Также если перепутать чередование фаз , при подключении на вводе в УКРМ, компенсация также будет не корректной.

Если подключить трансформатор тока , перепутав вход-выход трансформатора тока (клемы K и L в установке и И1 и И2 на трансформаторе) , то тоже компенсация реактивной модности будет не корректной , либо же вовсе не будут включаться ступени регулирования УКРМ.

Местоположение трансформатора тока также имеет важное значение и он должен располагаться до присоединения конденсаторной установки к сети и до присоединения нагрузки. Иначе регулятор УКРМ не будет видеть изменение в сети и включит все ступени или же не включит ни одной.

Если Вы хотите использовать уже имеющийся трансформатор тока ( например от того что установлен для счетчика электроэнергии), для подключения установки УКРМ — лучше Вам отказаться от этого. Так очень велика вероятность , что установка УКРМ будет работать с ошибками. Ставьте отдельный трансформатор тока и не заземляйте его.

Источник

Схемы включения батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Регулирование напряжения с помощью БСК

Величина напряжения в различных точках энергосистемы изменяется в зависимости от нагрузки и схемы сети. Этот параметр согласно ГОСТ 13109—87 должен находиться в пределах от 5 до 20% (таблица 1).

Кроме того, ограничение по наибольшему рабочему напряжению электрооборудования диктуется надежностью работы изоляции электрооборудования, т. к. постоянно повышенное напряжение вызывает ускоренное старение изоляции и выход ее из строя. У большинства потребителей электроэнергии допускаются длительные отклонения напряжения от номинального не более чем на ±5%. Превышение номинального напряжения приводит к сокращению срока службы оборудования, уменьшение снижает производительность и экономичность электроприемников, пропускную способность линий электропередачи, может нарушить устойчивость работы синхронных и асинхронных электродвигателей.

Как видно из таблицы 1, с повышением номинального напряжения допустимые повышения напряжения уменьшаются с 20 до 5%. Это связано с ростом стоимости изоляции в установках более высоких напряжений, минимизацией затрат на изоляцию и выполнением оборудования практически на номинальное напряжение.

Допустимые снижения напряжения в энергосистеме также лимитированы и составляют от 10 до 15%. Как мы видим, в электросетях возможны колебания напряжения от -15 до +20%. Поэтому при изменении параметров схемы, величины нагрузки, и режима работы электрической сети необходимо регулировать уровень напряжения посредством технических мероприятий.

Как известно, напряжение у потребителя определяется формулой:

где: U_ЦП — напряжение центра питания;

Р_Н и Q_Н — активная и реактивная мощность нагрузки потребителя;

R_Э и X_Э — эквивалентное активное и индуктивное сопротивление между центром питания и потребителем.

Из приведенной формулы видно, что можно влиять на напряжение у потребителя, изменяя реактивную мощность Q_Н, например, регулируя ее с помощью батареи статических конденсаторов.

Батареи статических конденсаторов (БСК)

Батареи статических конденсаторов на напряжения 6, 10, 35, 110 × 220 кВ мощностью от 5 до 200 МВАр производятся на базе косинусных однофазных конденсаторов, путем параллельно-последовательного соединения их в звезду или треугольник в зависимости от режима работы нейтрали.

Внедрение батарей статических конденсаторов позволяет увеличить напряжение на шинах подстанций на 3—4%, снизить потери в сетях 6—110 кВ, скорректировать перетоки энергии и урегулировать напряжение в энергосистеме.

Кроме того, при превалировании тяговой нагрузки, вследствие ее неравномерности и обусловленной тем самым неравномерной загрузки линий, возникает необходимость регулировать показатели качества передаваемой электроэнергии применением компенсирующих устройств (БСК или реакторов, в зависимости от режима).

Схема подключения конденсаторной установки

Конденсаторная установка подключается в параллель к главному шинопроводу силового трансформатора. При этом используется трансформатор тока, который измеряет значение тока на шинах от силового трансформатора. Трансформатор тока располагается на шинопроводе между фидером силового трансформатора и точкой подключения конденсаторной установки. Выводы трансформатора тока подключаются к клеммной колодке внутри установки, имеющей обозначение «ТТ» Ввод конденсаторной установки в работу производится с помощью комплектного вводного разъединителя, путем поворота ручки в положение «ВКЛЮЧЕНО».

Монтаж конденсаторных установок

Место и условия размещения конденсаторной установки (КУ) определяется по таким показателям:

• конструкция конденсаторной установки должна полностью соответствовать условиям окружающей среды;
• конденсаторные установки с общей массой масла более 600 кг в каждой должны быть расположены в отдельном помещении, отвечающем требованиям огнестойкости и т. д.;
• конденсаторные установки, размещенные в общем помещении, должны иметь сетчатые ограждения или защитные кожухи, к тому же важным будит наличие специальных емкостей о ограждений супротив растекания жидкостей;
• расстояние между единичными конденсаторами должно быть не менее 50 мм и должно выбираться по условиям охлаждения конденсаторов и обеспечения изоляционных расстояний;
• конструкции, на которых устанавливаются конденсаторы, должны выполняться из несгораемых материалов;
• при разделении конденсаторной батареи на части рекомендуется располагать их таким образом, чтобы была обеспечена безопасность работ на каждой из частей при включенных остальных;
• для работы с установками конденсаторного типа рекомендуется обращаться не посредственно к квалифицированным специалистам.

Литература

1. Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 22 февраля 2007 г. № 49 «О порядке расчёта значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)».

Обновление от 12 февраля 2018 г. (спасибо пользователю «Игорь» за комментарий)

Приказ № 49 от 22 февраля 2007 г. утратил силу с 07.08.2015 на основании приказа Минэнерго России от 23.06.2015 № 380:

Применительно к статье, в приказе № 380 убрали ограничение

а также изменилась таблица

(в старой редакции «Предельные значения коэффициента реактивной мощности»).

Принцип действия

Активная энергия применяется по назначению и превращается в тепловую, механическую, а реактивная отсылается на создание электромагнитных полей и не дает никакой пользы. При этом создаёт дополнительную нагрузку на кабельные линии и проекты электроснабжения приходится разрабатывать с учетом появления реактивной мощности. А реактивная мощность оплачивается по счетчику согласно тарифу наряду с активной, а это довольно большая часть потребления электроэнергии.

Конденсаторные установки снижают потерю в кабельных линиях, что приводит соответственно к уменьшению общего энергопотребления и снижению токовой нагрузки на линию.

Для регулировки нагрузки используются различные устройства, в том числе конденсаторы, контакторы, контроллеры и защитная аппаратура. С их помощью каждая конденсаторная установка может легко компенсировать реактивную мощность. Они довольно просты в монтаже и эксплуатации, работают практически бесшумно, способствуют сокращению потерь в кабельных линиях.

Принцип действия конденсаторных установок основан на эффекте динамической или коммутируемой компенсации реактивной мощности. С этой целью применяется специальная система конденсаторов, располагающихся в определенной последовательности. Непосредственная коммутация осуществляется с помощью контакторов или тиристоров. Первый вариант используется в большинстве конденсаторных установок с электромеханическими реле. Они обладают универсальной конструкцией, просты в использовании, стоят сравнительно недорого.

Второй вариант с использованием тиристорных систем считается более дорогим, однако он хорошо зарекомендовал себя в сетях с резко изменяющимися нагрузками. Подключение любого устройства может производиться на любых участках электрической сети, независимо от принципа действия.

Защита конденсаторных установок

Чтобы обеспечить безопасность установки, применяются механизмы:

• датчик температуры, инициирующий подогрев при ее понижении и охлаждение при излишнем нагреве батареи конденсаторов;
• защита от инцидентов короткого замыкания, сильных скачков тока и напряжения;
• блокиратор попыток прикосновения к токоведущим деталям;
• контактный переключатель, отключающий агрегат при отпирании двери с работающим оборудованием.

Монтаж установки с конденсаторной батареей позволит разгрузить электродвигатели, генераторы и другое оборудование, несущее реактивную нагрузку. При подготовке к приобретению нужно рассчитать, куда целесообразнее всего будет подключить агрегат.

Эксплуатация и обслуживание конденсаторных установок

До включения конденсаторной установки в работу необходимо провести следующие механические испытания:

• проверку контакторов, конденсаторов, электронного регулятора, силовых предохранителей и предохранителей вторичных цепей на отсутствие механических повреждений и наличия посторонних предметов;
• проверку соединений силовых проводов и контакторов, протянуть по необходимости;
• проверку болтовых соединений на шинах, выводов предохранителей;
• проверку механического крепления и заземления конденсаторов;
• проверку фазировки подсоединения силового кабеля к вводным шинам;
• проверку качества болтовых соединений подводящего силового кабеля;
• проверку подключения к контуру заземления.

До включения конденсаторной установки в работу необходимо провести следующие электрические испытания:

• программирование параметров регулятора реактивной мощности;
• проверку работоспособности УКМ;
• включение всех ступеней УКМ в ручном режиме для всех видов регуляторов;
• проверку отсутствия мест локального перегрева контактов. Отключение УКМ в ручном режиме;
• проверку соответствия включения ступеней регулятора и конденсаторов;
• трехкратное включение всех ступеней УКМ в ручном режиме для всех типов регуляторов;
• проверку отсутствия дребезга контактов в контакторах. 8.4 Все измерения, испытания и опробования в соответствии с действующими директивными документами, настоящей инструкции, проведенные монтажным персоналом, должны быть
  оформлены соответствующими актами и протоколами.

При температуре в помещении, превышающей +40°С в течение 4-х часов, следует отключить установки от сети.
Во время эксплуатации УКМ, необходимо регулярно производить технические осмотры. Осмотры подразделяются:

Ежедневный осмотр. Необходимо контролировать:

• температуры окружающего воздуха, в месте расположения установки;
• аварийных сигналов на регуляторе.

Ежемесячный осмотр. Необходимо проверять:

• исправность ограждений, целостность замков дверей, отсутствие посторонних предметов;
• отсутствие пыли, грязи;
• срабатывание защиты в конденсаторных элементах (поднятие крышки конденсаторного элемента на 10-12 мм);
• значение напряжения на шинах установки (смотри описание на регулятор);
• значение тока установки и равномерность нагрузки отдельных фаз;
• исправность всех контактов внешним осмотром электрической схемы включения установки (токопроводящих шин, заземления, контакторов, разъединителей, и т. п.);
• подтяжка крепежа контактных соединений;
• наличие и исправность блокировок;
• исправность цепи разрядного резистора;
• проверка целостности плавких вставок предохранителей, проверяется ом-метром;
• наличие и качество средств защиты (специальной штанги и др.), средств тушения пожара.

Внеочередной осмотр. Производится в случаях:

• появления разрядов (непрерывного треска) в конденсаторах;
• повышения напряжения на вводе в установку;
• повышение температуры окружающего воздуха до значений близких к предельно допустимым.

Неисправные элементы схемы необходимо заменять элементами того же типономинала. Допускается использовать элементы, способные по техническим характеристикам заменить неисправные в допустимых режимах работы.
Обо всех технических осмотрах и неисправностях, обнаруженных во время технических осмотров установок, должны быть произведены соответствующие записи в журнал эксплуатации.

Установки синхронной компенсации реактивной мощности

Установки синхронной компенсации реактивной мощности используются в энергосетях развитых стран мира уже более 50 лет, однако из-за больших потерь в сравнении с статическими устройствами компенсации реактивной мощности и стоимости (в том числе систем защиты от токов короткого замыкания) установки синхронной компенсации реактивной мощности постепенно заменяются более прогрессивными устройствами. Кроме того, установки синхронной компенсации реактивной мощности, а по факту — синхронные двигатели специальной конструкции, работающие на холостом ходу и в режиме перевозбуждения обмотки генерирующие реактивную мощность — являются средствами пассивной компенсации и не могут быть адаптированы в системах FACTS.

Переключаемые тиристорные установки компенсации реактивной мощности типа TSC. Это статические конденсаторные установки с различным числом ступеней, управляемые тиристорными переключателями, обеспечивающими быстрое подключение/отключение ступеней в момент равенства напряжений на конденсаторных блоках и в сети. Впервые статические установки компенсации реактивной мощности типа TSC были использованы ASEA в 1971 году, имели среднюю задержку переключения от половины до цикла колебаний по току/напряжению, по факту не генерировали гармоник и отличались простотой конструктивных решений.

Рис. Переключаемая тиристорами конденсаторная установка компенсации реактивной мощности. Вместе с тем, устройства типа TSC остались ступенчатыми, а значит дискретными по потокам генерируемой мощности, а каждая батарея конденсаторов оборудовалась своим тиристорным переключателем, что делало установку материалоемкой и финансово затратной.

Отчасти недостатки финансовой доступности установок типа TSC были устранены применением тиристорно-диодных схем, к тому же выгодно отличающихся почти полным отсутствием импульсных токов при переключении, однако имеющих запаздывание включения/отключения ступени не менее одного цикла в сравнении половиной цикла у установок TSC.

Рис. Бинарные тиристорно-диодные переключатели статических установок компенсации реактивной мощности.

Рис. Диаграммы токов бинарной тиристорно-диодной установки компенсации реактивной мощности, где: а — d — токи по В1 — В4; е — результирующая кривая тока установки. Управляемые тиристорами реакторы.

Управляемые тиристорами реакторы (тип TCR), как правило, имеют батареи статических конденсаторов, фильтры гармоник низшего порядка и управляемую тиристорами индуктивность (собственно реактор), интегрируемую в каждую фазу питающей сети. Управляемая тиристорами индуктивность используется для демпфирования избытка реактивной мощности, генерируемой конденсаторами, что исключает риски перенапряжения. В то же время тиристорное управление, как конденсаторными блоками, так и индуктивностью позволяет формировать достаточно плавную компенсацию реактивной мощности, хотя для получения реально плавной на практике компенсации используют:

дорогие управляемые тиристорные генераторы, построенные по трех-, шести и более импульсной топологии.

Рис. Трех импульсные (слева) управляемые тиристорами реакторы с пассивными фильтрами низкоуровневых гармоник и двенадцати импульсные (справа) управляемые тиристорами реакторы типа TCR с трансформатором для смещения фаз, позволяющего устранить гармоники 5 и 7 порядка без использования пассивных фильтров.

комбинированные установки компенсации реактивной мощности TSC-TCR с управлением тиристорным переключением ступеней батарей статических конденсаторов и реакторов.

Рис. Типовая топология комбинированной установки компенсации реактивной мощности TSC-TCR.

тиристорно-управляемые установки последовательной (продольной) компенсации TCSC (ThyristorControlledSeriesCompensator).

Рис. Типовая топология тиристорно-управляемой установки последовательной (продольной) компенсации TCSC.

Источник