Компенсация реактивной мощности

11.02.11 09:17

Для этого необходимо стимулировать потребителей с целью поддержания минимальных перетоков реактивной энергии. Эти мероприятия позволят осуществить разгрузку питающих линий с необходимым коэффициентом запаса, что приведет к более надежной поставке электроэнергии.

Программа повышения качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности на предприятии состоит из следующих этапов: проведение обследования системы электроснабжения предприятия, выдача рекомендации, создание технического задания, проектирование оборудования с максимальной привязкой к действующему оборудованию, заказ и изготовление аппаратуры, проведение монтажно-наладочных работ и ввод в эксплуатацию поставленных устройств.

 

Обследование системы электроснабжения

Первым важным этапом является обследование системы электроснабжения, которое проводится на предмет соответствия параметров электросети действующим ГОСТам и установленным нормативам соотношения активной и реактивной энергии. Глубина обследования определяется потребностями предприятия. Для выбора типа установок компенсации реактивной мощности (КРМ) технологический контроль качества электроэнергии (КЭ) следует проводить с использованием приборов для контроля качества электросети, согласно ГОСТ 13109, ГОСТ Р 51317.4.30.

В качестве пунктов контроля КЭ может быть выбрана точка общего присоединения, граница балансовой принадлежности и другие точки электрической сети.

На основании проведенного обследования определяется структура и состав поставляемого оборудования, оптимальный выбор точек подключения, необходимая компенсирующая способность установок КРМ, степень подавления гармоник и помех.

 

Конденсаторные установки КРМ низкого напряжения

Установки выпускаются на напряжение 0,23; 0,4; 0,44; 0,66 кВ или другое требуемое напряжение. Установки могут быть нерегулируемые и с автоматическим регулированием, необходимой защитой конденсаторов от сетевых гармоник. В зависимости от требуемого быстродействия установки могут быть контакторными, тиристорными и тиристорно-контакторными. Установки позволяют работать при значительном содержании гармоник в сети. Указанные гармоники могут возникать при точечной сварке, работе индукционных плавильных печей с тиристорными преобразователями частоты, нелинейной нагрузки. В этом случае для защиты конденсаторов от чрезмерных перегрузок в качестве меры защиты применяют фильтры гармоник. Как правило, используются расстроенные фильтры с коэффициентами расстройки 14%, 7% и 5,7%, что соответствует резонансным частотам соответственно 134 Гц, 189 Гц и 210 Гц.

В качестве датчика тока в автоматических конденсаторных установках могут применяться разъемные трансформаторы тока типа ТА на первичные токи от 100 до 5000 А, позволяющие подключиться к шинам без разрыва цепи.

Диапазон мощности установок практически неограничен.

 

КРМ среднего напряжения

При наличии двигателей на 6 и 10 кВ или другой нагрузки среднего напряжения для коррекции коэффициента мощности используются конденсаторные установки среднего напряжения как нерегулируемые, так и автоматические. Установки могут быть с разъединителем или без него в диапазоне мощностей от 150 до 10000 квар и выше. Для обеспечения безопасности установки оборудуются предохранителями, разрядными резисторами, снижающими напряжения на конденсаторах до безопасного уровня за время не более 10 минут, блокираторами дверей.

Нерегулируемые установки применяют при неизменной величине реактивной мощности. Если в течение рабочего дня необходимо изменять величину компенсируемой реактивной мощности, то в этих случаях применяют автоматические или смешанные конденсаторные установки. Первые применяются, если реактивная мощность может снижаться до нуля. Вторые позволяют использовать постоянно включенные конденсаторы, примерно равные по мощности остаточной величине реактивной мощности. Такое решение позволяет снизить стоимость и габариты конденсаторной установки.

Коммутация управляемых ячеек осуществляется вакуумными контакторами. В этих ячейках для снижения коммутационных токов при включении применяют однофазные воздушные реакторы. При наличии гармоник для защиты конденсаторов применяются расстроенные фильтры с коэффициентами расстройки 14%, 7% и 5,7%. Конденсаторные установки оборудованы необходимыми защитами в соответствии с действующими стандартами. Для повышения качества защиты в установках вместо тепловых реле применяются цифровые устройства, позволяющие осуществлять защиту по большему числу параметров с повышенной точностью.

 

 

Фильтрокомпенсирующие устройства

Увеличение использования в промышленности силовых полупроводниковых приборов в выпрямителях, устройствах плавного пуска, частотных преобразователях привело к увеличению гармонических искажений в электрических сетях. В результате увеличивается количество сбоев в работе оборудования, возрастают активные потери в различных устройствах.

Фильтрокомпенсирующие устройства (далее ФКУ) предназначены для снижения коэффициента несинусоидальности и повышения коэффициента мощности питающей сети. При слабой сети ФКУ может использоваться также для повышения напряжения. ФКУ представляют собой LC-цепочки, настроенные на частоты подавляемых гармоник и оборудованные соответствующими схемами защиты. Имеется возможность применять реакторы с подстраиваемой величиной индуктивность для оптимального выбора резонансной частоты.

 

Батареи статических конденсаторов (БСК)

БСК на напряжения 6, 10, 35, 110, 220 кВ - эффективное средство управления потоками мощности и нормализации уровня напряжения. В настоящее время по заказу производятся БСК мощностью от 5 до 200 Мвар, на базе косинусных однофазных конденсаторов путем параллельно-последовательного соединения их в звезду или треугольник в зависимости от режима работы нейтрали. В системах с изолированной нейтралью применяется схема двойной звезды, а в системах с глухозаземленной нейтралью для каждой фазы применяется Н-образная схема соединения.

Эти схемы позволяют включение в диагонали трансформаторов тока для раннего обнаружения деградации конденсаторов и своевременной замены неисправного, не допуская цепного выхода конденсаторов из строя.

Подключение батарей статических конденсаторов позволяет увеличить напряжение на стороне потребителей до 15% и снизить потери в сетях 6-220 кВ. В сочетании с управляемыми шунтирующими реакторами, увеличение рабочего тока которых приводит к уменьшению напряжения сети, возможно эффективное поддержание заданного напряжения у потребителей.

Для снижения уровня коммутационных перенапряжений БСК последних поколений снабжаются устройствами синхронной коммутации, как правило, имеющими в своем составе встроенные трансформаторы тока. Конструкция БСК должна выдерживать минимальные и максимальные температуры окружающей среды, максимальные ветровые нагрузки, гололед, обладать достаточной для региона размещения сейсмостойкостью и предусматривать защиту конденсаторных банок от прямого воздействия солнечных лучей, максимально используя возможности местности установки. В районах с более суровыми условиями БСК размещаются в быстровозводимых зданиях.

 

 

Статические тиристорные компенсаторы

Статические тиристорные компенсаторы (СТК) позволяют решить проблемы, возникающие при передаче и распределении электрической энергии при быстрых изменениях реактивной мощности. СТК, работая в непрерывном режиме, позволяет практически мгновенно изменять реактивную составляющую, стабилизируя напряжение в линии. СТК применяются как в распределительных, так и внутризаводских сетях. В распределительных сетях СТК позволяют: повысить устойчивость передачи электроэнергии, снизить колебания напряжения, ограничить внутренние перенапряжения, отфильтровать высшие гармоники. Во внутризаводских применениях СТК позволяют: снизить колебания напряжения, повысить коэффициент мощности, снизить искажения напряжения, повысить производительность оборудования. В промышленности СТК в основном применяются в цепях электроснабжения дуговых сталеплавильных печей.

 

Функциональные возможности установок КРМ. Цель регулирования

Регулирование, как правило, направлено на поддержание заданного значения cos φ. Также могут выпускаться установки, в которых целью регулирования является поддержание сетевого напряжения в заданных пределах. Этот принцип регулирования основан на том, что при подключении конденсаторов напряжение в линии увеличивается. Особенно этот метод эффективен для увеличения напряжения у распределенных потребителей при слабой сети. Установка конденсаторов у конечных потребителей позволяет повысить доставляемое напряжение. Этот метод позволяет достичь сравнимых результатов при расходах в десятки раз меньше, чем при прокладке более мощных линий.

 

Сетевые возможности

Смонтированные конденсаторные установки могут быть объединены в сеть. Подключение возможно по проводному интерфейсу RS-485, по беспроводному интерфейсу через модемы GSM. При этом оператору доступны все функции местного управления. Дополнительно может накапливаться информация о параметрах сети в местах подключения установок.

 

Защита установок

Установки могут выпускаться с защитой от перегрузки токами гармоник, превышения напряжением заданного порога, порога асимметрии напряжений, порога несимметрии по фазным токам, превышению фазным током заданного порога и по другим параметрам. Следует отметить, что контроль токов и напряжений проводится по трем фазам. В зависимости от требований к установке возможно возвращение в рабочий режим ручное или автоматическое по истечении заданного времени после снятия перегрузки. Также оборудование бывает внутреннего исполнения, наружного исполнения и  наружного исполнения в утепленных «северных» контейнерах. Степень защиты от пыли и воды обычно определяется требованиями заказчика.

 

Дмитрий Стовбур, ведущий инженер ООО «Матик-электро» (Москва)

Фото Олега Никитина (EnergyLand.info)

 

Читайте также: