Typy porúch a ochrana batérií statických kondenzátorov (BSC)

Účel bánk statických kondenzátorov (BSC)

Statické kondenzátorové banky (BSC) sa používajú na tieto účely: kompenzácia jalového výkonu v sieti, regulácia napäťovej úrovne v zberniciach, vyrovnávanie priebehu napätia v riadiacich obvodoch s tyristorovou reguláciou.

Prenos jalového výkonu cez elektrické vedenie má za následok pokles napätia, ktorý je zvlášť viditeľný pri nadzemných elektrických vedeniach s vysokým jalovým odporom. Okrem toho dodatočný prúd pretekajúci vedením vedie k zvýšeným stratám výkonu. Ak má byť činný výkon prenášaný presne v množstve, ktoré užívateľ požaduje, potom môže byť v mieste spotreby generovaný jalový výkon. Na tento účel sa používajú kondenzátorové banky.

Asynchrónne motory majú najväčšiu spotrebu jalového výkonu. Preto, keď sú technické špecifikácie vydané užívateľovi, ktorý má v záťaži významný podiel indukčných motorov, cosφ sa zvyčajne navrhuje na 0,95.Zároveň sa znížia straty činného výkonu v sieti a pokles napätia na elektrických vedeniach. V niektorých prípadoch je možné problém vyriešiť pomocou synchrónnych motorov. Jednoduchším a lacnejším spôsobom, ako dosiahnuť takýto výsledok, je použitie BSC.

Pri minimálnom zaťažení systému môže nastať situácia, keď kondenzátorová banka vytvorí nadbytočný jalový výkon. V tomto prípade nadbytočné jalový výkon sa vracia do zdroja energie, zatiaľ čo vedenie sa opäť nabíja dodatočným jalovým prúdom, čo zvyšuje stratu činného výkonu. Napätie zbernice stúpa a môže byť nebezpečné pre zariadenie. Preto je veľmi dôležité, aby bolo možné nastaviť kapacitu kondenzátorovej banky.

V najjednoduchšom prípade, pri režimoch minimálneho zaťaženia, môžete vypnúť BSC — skokovú reguláciu. Niekedy to nestačí a batéria sa skladá z niekoľkých BSC, z ktorých každý sa dá zapnúť alebo vypnúť samostatne — kroková regulácia. Nakoniec existujú modulačné riadiace systémy, napríklad: paralelne k batérii je zapojený reaktor, v ktorom je prúd plynule regulovaný tyristorovým obvodom. Vo všetkých prípadoch sa na tento účel používa špeciálne automatické riadenie BSC.

Typy poškodenia bloku kondenzátora

Hlavný typ zlyhania kondenzátorových bánk - porucha kondenzátora - má za následok dvojfázový skrat. V prevádzkových podmienkach sú možné aj abnormálne režimy spojené s preťažením kondenzátorov vyššími harmonickými zložkami prúdu a nárastom napätia.

Široko používané schémy riadenia záťaže tyristorov sú založené na skutočnosti, že tyristory sú v určitom okamihu periódy otvorené riadiacim obvodom a čím menšiu časť periódy sú otvorené, tým menej efektívny prúd pretekajúci nákladom. V tomto prípade sa v zložení záťažového prúdu a zodpovedajúcich harmonických napätia na zdroji energie objavia vyššie prúdové harmonické.

BSC prispievajú k znižovaniu úrovne harmonických v napätí, pretože ich odpor klesá so zvyšujúcou sa frekvenciou, a preto sa zvyšuje hodnota prúdu spotrebovaného batériou. To vedie k vyhladeniu priebehu napätia, v tomto prípade hrozí preťaženie kondenzátorov prúdmi vyšších harmonických a je potrebná špeciálna ochrana proti preťaženiu.

Zapínací prúd kondenzátorovej banky

Pri privedení napätia na batériu dochádza k nárazovému prúdu v závislosti od kapacity batérie a odporu siete.

Určme si napríklad zapínací prúd batérie s kapacitou 4,9 MVAr, pričom skratový výkon 10 kV prípojníc, na ktoré je batéria pripojená - 150 MV ∙ A: menovitý prúd batérie: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; špičková hodnota nábehového prúdu pre výber reléovej ochrany: vrát. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Výber spínača na spínanie kondenzátorovej banky

Činnosť ističa pri vypínaní kondenzátorovej banky je často rozhodujúca pri výbere ističa.Výber spínača je určený spôsobom, akým sa oblúk v spínači znovu zapáli, keď sa medzi kontaktmi spínača môže vyskytnúť dvojité napätie — nabíjacie napätie kondenzátora na jednej strane a sieťové napätie v protifáze na druhej strane . Vypínací prúd ističa sa získa vynásobením vypínacieho prúdu rázovým faktorom prevodovky. Ak sa použije spínač s rovnakým napätím ako BSK, faktor CP je 2,5. Na spínanie 6-10 kV batérie sa často používa prepäťový spínač 35 kV. V tomto prípade je koeficient CP 1,25.

Prúd opätovného zapaľovania je teda:

Keď je vybraný spínač, jeho prúdová hodnota (špičková hodnota) musí byť rovnaká alebo väčšia ako menovitá prúdová hodnota pre opätovné zapálenie. Menovitý vypínací prúd závisí od typu ističa a rovná sa: IOf.calc = IPZ pre vzduchové, vákuové a SF6 ističe; I Off = IPZ / 0,3 pre olejové spínače.

Napríklad skontrolujeme parametre spínača pre zapínacie prúdy vypočítané skôr pri použití 10 kV olejového ističa s vypínacím prúdom 20 kA v rms alebo 28,3 kA v amplitúde (VMP-10-630 -20).

a) Jedna batéria 4,9 mvar. Zážihový prúd: IPZ = 2,5 * 2 = 5kA Odhadovaný vypínací prúd: I Vypočítané = 5 / 0,3 = 17kA.

Možno použiť 10kV olejový istič. So zvýšením skratového výkonu 10 kV prípojníc, aj v prítomnosti dvoch batérií, môže vypočítaný vypínací prúd prekročiť prípustný prúd.V tomto prípade, ako aj na zvýšenie spoľahlivosti v obvodoch BSC, sa používajú vysokorýchlostné spínače, napríklad vákuové spínače, v ktorých je rýchlosť oddelenia kontaktov pri vypnutí väčšia ako rýchlosť zotavovacieho napätia.

Treba si uvedomiť, že rovnaké požiadavky musí spĺňať aj vstupný a sekčný spínač, ktorý môže dodávať vypnuté napätie aj do zapnutej kondenzátorovej banky.