Специальная часть

Специальная часть. Сущность вопроса о нормировании качества электроэнергии на промышленных предприятиях При известных экономических характеристиках потребителей и показателях воздействия параметров электроэнергии на режимы работы сетей и оборудования, с одной стороны, и известных стоимостях соответствующих технических средств повышения КЭ-с другой, теоретически можно для каждого потребителя определить оптимальные уровни параметров электроэнергии аналогично оптимальному значению реактивной мощности.

Практическое же решение задач повышения качества электроэнергии таким путем наталкивается на трудности как информационного, так и организационного характера. Первые обусловлены необходимостью получения специфической информации о параметрах электроэнергии, которая в настоящее время оперативно не регистрируется, вторые-двухсторонностыо проблемы электромагнитной совместимости ужесточать ли требования к искажающим ЭП в части помех, вносимых ими в сеть, или снижать восприимчивость остальных ЭП к этим помехам.

Оба пути требуют определенных затрат, и теоретически здесь также может быть найдено оптимальное решение.

Однако производить ЭП с различными характеристиками влияния на режим сети или с различной степенью восприимчивости, сообразуясь с конкретной электромагнитной обстановкой в тех или иных узлах системы, практически невозможно.

Кроме того, электромагнитная обстановка с течением времени меняется, что при таком подходе потребует изменения характеристик ЭП. В отличие от потребления реактивной мощности, изменяющегося практически в однозначном направлении, значения параметров электроэнергии могут измениться в любую сторону. И, наконец, в настоящее время отсутствуют методы и средства программы для ЭВМ , позволяющие определять эти оптимальные значения с точностью, достаточной для практических целей и оправдывающей столь сложную организацию работ.

Поэтому принятый в настоящее время путь сохранения допустимой электромагнитной обстановки в сети состоит в нормировании предельных значений параметров электроэнергии.

Параметры электроэнергии или их комбинации, на значения которых накладывают соответствующие ограничения нормы, называют показателями электромагнитной совместимости оборудования.

Для обеспечения электромагнитной совместимости оборудования необходимо иметь комплекс взаимно согласованных норм, применяемых в различных сферах проектирования и эксплуатации сетей и ЭП 1 нормы на предельные уровни искажений, вносимых в сеть отдельными ЭП. Эти нормы используют при конструировании ЭП, вносящих искажения в сеть 2 нормы на предельные уровни искажений, вносимых в сеть энергосистемы потребителями энергии.

Эти нормы относятся к границам раздела сетей и определяют характер мер, которые должен принять потребитель, имеющий различные искажающие ЭП, часть из которых, возможно, не оборудована специальными подавляющими устройствами, а искажения не оказывают влияния на работу ЭП данного потребителя.

Эти нормы используют при проектировании или реконструкции сети потребителя с целью принятия централизованных мер по предотвращению выброса недопустимо больших искажений в питающую сеть. В условиях эксплуатации на этих нормах должна основываться система надбавок к тарифам на электроэнергию за внесение искажений, превышающих установленный уровень 3 нормы на качество поставляемой энергии, представляющие собой условия, обеспечиваемые энергоснабжающими организациями на границе раздела сетей.

В эксплуатации на этих нормах должна основываться система скидок с тарифов за поставку электроэнергии пониженного качества 4 нормы на предельные уровни искажений на вводах ЭП, чувствительных к искажениям питающего напряжения, используемые при конструировании ЭП. На основании этих норм предусматривают мероприятия по защите ЭП от помех.

Очевидно, что уровень искажений на вводах ЭП в общем случае не совпадает с их уровнем на границе раздела и может быть выше последнего из-за искажений, вносимых собственными ЭП. Кроме того, в условиях эксплуатации возможны случаи, когда в послеаварийных режимах энергия поставляется с пониженным качеством.

Это приводит к снижению экономических показателей оборудования, но не должно приводить к выходу его из строя. Поэтому нормы искажений в расчете на которые должны конструироваться ЭП должны быть выше норм, предъявляемых к качеству электроэнергии в нормальных условиях электроснабжения. Фактические режимы работы ЭП будут отличаться от тех, в расчете на которые они проектировались, вследствие многообразия условий, в которых используются ЭП, и изменения во времени параметров электроэнергии на их вводах.

Для некоторых типов ЭП воздействие параметров может проявляться в одной и той же форме например, нагрева. При этом превышение одного из ПКЭ над нормированным значением может не вызвать необходимости применения каких-либо мер, если другие ПКЭ в это время находятся существенно ниже предельных значений. Для оценки допустимости режимов работы конкретного оборудования в конкретных условиях необходимо, с одной стороны, знать функцию совместного воздействия на характеристики оборудования всех ПКЭ, а с другой- уметь оценивать допустимость режима при случайном характере воздействующих факторов.

Разработка охарактеризованного выше комплекса норм еще не завершена. В настоящее время действует стандарт, устанавливающий нормы качества электроэнергии на вводах ЭП ГОСТ 13109-67 . Этот стандарт не укладывается в структуру норм, описанную выше, представляя собой нормы на качество электроэнергии, потребляемой непосредственно ЭП, т. е. нечто среднее между описанным в пп. З и 4, безотносительно к организационному механизму ответственности за несоблюдение норм. Несмотря на недостатки стандарта, его использование оказалось полезным в основном в связи с учетом его требований проектными организациями. В условиях же эксплуатации проверка соблюдения его требований практически не проводилась из-за отсутствия как средств измерения ПКЭ, так и организационного механизма контроля качества.

Сказался и тот факт, что в ряде случаев ЭП функционируют нормально и при несоблюдении его требований.

ГОСТ 13109-67 устанавливает для трехфазных сетей переменного тока шесть ПКЭ отклонение напряжения, отклонение частоты, размах колебаний напряжения, размах колебаний частоты, коэффициенты обратной последовательности и искажения синусоидальности напряжений. Целью данной работы является рассмотрение последнего показателя искажения синусоидальности. Задача ограничения уровней гармоник в электрических сетях имеет два аспекта технический и экономический. Необходимость лимитировать допустимые величины гармоник определяется такими техническими требованиями, как исключение неуспешных коммутаций вентильных преобразователей в особенности это относится к реверсивным преобразователям, работающим и в выпрямительном, и в инвентарном режиме предотвращение повреждений батарей конденсаторов и других аппаратов вследствие резонансных явлений на высших гармониках обеспечение качественной работы устройств релейной защиты и измерительных приборов, систем автоматики, телемеханики и связи.

При наличии высших гармоник ухудшаются экономические показатели работы систем электроснабжения предприятий в результате возникновения добавочных потерь от гармоник и сокращения срока службы изоляции электрических машин, трансформаторов, батарей конденсаторов и силовых кабелей.

В настоящее время в различных странах действуют национальные нормы, лимитирующие, как правило, уровень гармоник в кривых напряжений или токов. При составлении этих норм принимались во внимание исключительно технические соображения, так как, по мнению ряда зарубежных авторов, возможность расчета ущерба от действия гармоник весьма проблематична.

В отдельных случаях энергетическими системами Западной Европы задаются максимально допустимые уровни отдельных гармоник напряжения, что необходимо для выбора силовых фильтров. Международной электротехнической комиссией МЭК приняты нормы, согласно которым допускается мгновенное отклонение напряжения сети, т. е. разность ординат кривых результирующего напряжения и первой гармоники, на шинах преобразователя не более 5 амплитудного значения. 6.2. Сущность искажения синусоидальности кривых напряжений и токов Искажения вызываются работой ЭП с нелинейной вольт-амперной характеристикой и регулируемых преобразователей переменного тока в постоянный.

Кривые тока и напряжения в этих случаях приобретают вид, отличный с синусоиды. Пользуясь методом гармонических составляющих, можно исходную несинусоидальную кривую разложить на сумму синусоидальных с определенными значениями амплитуд гармоник их начальных углов.

Гармоники создают магнитные поля различных последовательностей. Так как кривые напряжений в каждой фазе сдвинуты между собой на 1 3 или на полный период третьей гармоники, то третьи гармоники совпадают друг с другом по фазе и образуют нулевую последовательность. Аналогично ведут себя все гармоники, кратные трем. Поэтому токи гармоник, кратных трем, не могут существовать в трехфазной сети без нулевого провода или выйти за пределы обмоток, соединенных в треугольник. Порядок чередования фаз для гармоник 4, 7, 10, 13 -1 делится на 3 совпадает с прямым, а гармоник 2, 5, 8, 11, 1 делится на 3 - с обратным порядком. 6.3. Влияния высших гармоник на силовые установки Высшие гармоники в системе электроснабжения промышленных предприятий, как уже отмечалось ранее, нежелательны по ряду причин появляются дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов ухудшается качество работы систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи.

При работе асинхронного электродвигателя в условиях несинусоидального напряжения несколько снижаются его коэффициент мощности и вращающий момент на валу. На практике искажение кривой напряжения мало влияет на коэффициент мощности двигателя так, например, если амплитуды 5-й и 7-й гармоник напряжения составляют соответственно 20 и 15 амплитуды первой гармоники, то коэффициент мощности двигателя уменьшается на 2,6 в сравнении со значением его при синусоидальном напряжении.

В условиях промышленных предприятий искажения напряжения бывают меньшими, поэтому влияние высших гармоник на коэффициент мощности асинхронного электродвигателя можно не учитывать.

Моменты, развиваемые высшими гармониками тока, также составляют очень малую величину вращающего момента асинхронных и синхронных двигателей, определяемого первой гармоникой питающего напряжения. Так, для асинхронного двигателя средней мощности при удельном весе 5-й гармоники напряжения, равном 20 основной, момент, обусловленный 5-й гармоникой, не превосходит 0,1 момента, развиваемого при промышленной частоте. 6.4. Влияние гармоник на изоляцию электроустановок Искажение формы кривой напряжения оказывает существенное влияние на возникновение и протекание ионизационных процессов в изоляции электрических машин и трансформаторов. При наличии газовых включений в изоляции в этих включениях возникает ионизация, сущность которой заключается в образовании объемных зарядов и последующей нейтрализации их. Нейтрализация заряда связана с рассеиванием энергии, следствием которого является электрическое, механическое и химическое воздействие на окружающий диэлектрик.

В результате ионизационных процессов развиваются местные дефекты в изоляции, что приводит к снижению ее электрической прочности, возрастанию диэлектрических потерь и в конечном счете к сокращению срока службы.

Количество разрядов в газовых включениях зависит от формы кривой напряжения, приложенного к изоляции.

Подробные многолетние исследования форм кривых напряжения в сетях промышленных предприятий показывают, что в большинстве случаев за счет высших гармоник кривые напряжения принимают более заостренную форму в сравнении с синусоидой и поэтому наличие высших гармоник в этих сетях приводит к ускоренному старению изоляции электрических машин и трансформаторов.

При наличии гармоник в кривой напряжения процесс старения диэлектрика конденсаторов протекает также более интенсивно, чем в случае, когда конденсаторы работают при синусоидальном напряжении. Это объясняется тем, что физико-химические процессы в диэлектриках, обусловливающие старение их, значительно ускоряются при высоких частотах электрического поля. Аналогично влияет дополнительный нагрев, вызванный протеканием высших гармоник тока. Таким образом, наличие высших гармоник в кривой напряжения, даже в допустимых пределах, приводит к значительной интенсификации процесса старения диэлектрика конденсаторов и как следствие сокращению срока службы их. В соответствии с ГОСТ 1262-68 батареи конденсаторов могут длительно работать при перегрузке их токами высших гармоник не более чем на 30 допустимое повышение напряжения лимитируется величиной 10 . Однако при длительной эксплуатации конденсаторов в этих условиях срок службы их сокращается.

В условиях промышленных предприятий, как правило, конденсаторы периодически оказываются в режиме, близком к резонансу токов на частоте какой-либо из гармоник низкого порядка вследствие систематических перегрузок они быстро выходят из строя.

В настоящее время на многих крупных промышленных предприятиях, где имеются мощные вентильные преобразователи, батареи конденсаторов без применения специальных мер защиты их от высших гармоник, по существу, не работают. В результате снижается коэффициент мощности электроустановок цехов и производств, ухудшаются экономические показатели систем электроснабжения предприятий.

При несинусоидальном напряжении сети происходит ускоренное старение изоляции силовых кабелей. Для подтверждения этого положения были сопоставлены результаты замеров токов утечки кабелей, проложенных почти одновременно и работающих в сходных температурных условиях часть обследованных кабелей работала при практически синусоидальном напряжении, другая - при уровне гармоник в кривой напряжения в пределах 6-8,5 преобладали 5-я и 7-я гармоники. Токи утечки во втором случае через 2,5 года эксплуатации оказались в среднем на 36 больше, через 3,5 года - на 43 . 6.5. Влияние высших гармоник на системы автоматики Воздействие высших гармоник на системы импульсно-фазового управления вентильными преобразователями может привести к воз-никновению так называемой гармонической неустойчивости.

Явление гармонической неустойчивости состоит в появлении на шинах многофазного преобразователя большого напряжения четной гармоники или гармоники, кратной трем при этом в кривой напряжения сети появляются также другие гармоники четных порядков и кратные трем, однако меньшие по величине.

Искажения кривой напряжения сети могут быть столь большими, что в инверторном режиме преобразователя появятся нарушения коммутации при этом работа системы импульсно-фазового управления также может оказаться неустойчивой. Гармоническая неустойчивость может возникнуть при подключении преобразователя к электрической системе, мощность короткого замыкания которой соизмерима с мощностью преобразователя, в случае, если имеются другие источники гармоник например, силовые трансформаторы. Основной причиной появления гармонической неустойчивости является асимметрия управляющих импульсов, неизбежная в реальных системах импульсно-фазового управления. Следствием этой асимметрии является появление в спектре тока преобразователя четных гармоник и гармоник, кратным трем усиление их при наличии указанных выше условий и приводят к гармонической неустойчивости.

Повышение напряжения на частоте какой-либо гармоники существенно ограничивается при использовании заградительных фильтров в системах импульсно-фазового управления.

Возникновение гармонической неустойчивости исключается при соблюдении условия , 6.1 где xк - сопротивление короткого замыкания питающей энергосистемы на шинах преобразователя Idн - номинальный выпрямленный ток преобразователя U-линейное напряжение сети. Для преобразователей ПМ СС-3 На входе систем импульсно-фазового управления подключаются фильтры, благодаря чему усиление четных гармоник и гармоник, кратных трем, практически не имеет места. В некоторых энергосистемах были зафиксированы случаи неверной работы блокировок от качаний, причиной которых были высшие гармоники тока, в частности пятая гармоника.

Наблюдались также случаи ложной работы устройств релейной защиты, в которых использовались фильтры токов обратной последовательности, из-за наличия токов высших гармоник, которые образуют систему обратной последовательности.

Влияние высших гармоник на работу релейной защиты проявляется при уровне гармоник а токе нагрузки линии порядка 5-7 . Высшие гармоники тока и напряжения в сети ухудшают работу телемеханических устройств и даже вызывают сбои, если силовые цепи используются в качестве каналов связи между полукомплектами диспетчерского и контролируемого пунктов. Затрудняется использование простой и дешевой системы циркуляторного телеуправления по линиям распределительных сетей с использованием четных гармоник. 6.6. Расчет компенсации реактивной мощности Составим уравнение баланса реактивной мощности , 6.2 где - реактивная мощность подлежащая компенсации - потери реактивной мощности. Дополнительные потери активной мощности в ВЛ от передачи реактивной 6.7. Расчет компенсации реактивной мощности с учетом подключения силовых резонансных фильтров При комплексном подходе к решению проблемы качества электроэнергии в сетях с нелинейными нагрузками применим многофункциональные устройства - силовые резонансные фильтры СРФ высших гармоник, которые наряду со снижением уровней высших гармоник генерируют в питающую сеть реактивную мощность.

По номограммам рис.8.2. 2 определим возможность подключения вентильной нагрузки исходя из допустимого уровня коэффициента несинусоидальности.

Для подъемных машин СС-3 Из данного соотношения следует, что при данной мощности нелинейной вентильной нагрузки в сеть будут выдаваться высшие гармоники недопустимого уровня и подключение батарей конденсаторов к шинам ГПП-33 приведет к выходу последних из строя.

Для более точных данных о значении коэффициента несинусоидальности воспользуемся данными из литературы 5 . Проведенное исследование показателей качества электрической энергии в узлах нагрузки с тиристорными преобразователями показало Таблица 6.1. Показатели качества электрической энергии. Коэфф.несинус. с 0.00 до 8.00 с 8.00 до 16.00 с 16.00 до 24.00 Сред. за сутки ПМ Юг 4,175 3,35 8,425 5,325 ПМ Север 11,85 10,8 19,3 14 На обеих подъемных машинах Кнс 5 . Наметим к установке СРФ на каждую подъемную машину.

Для подъемных машин КС-3 По номограммам рис.8.2. 4 определить возможность подключения вентильной нагрузки исходя из допустимого уровня коэффициента несинусоидальности затруднительно, т.к. полученная точка находится на границе зоны недопустимости установки БК. Для более точной оценки воспользуемся формулой , 6.3 где , 6.4 Кр 4 при двенадцати пульсной схеме выпрямления Кр 0 при шести пульсной схеме выпрямления Для большой подьемной машины. Для малой подьемной машины. СС-3 Реактивная нагрузка группы преобразователей Допустимое значение реактивной нагрузки группы преобразователей Реактивная мощность группы преобразователей подлежащая компенсации 6.8. Расчет силовых резонансных фильтров Существующая практика применения резонансных фильтров основывается на использовании комплекта фильтров, настроенных по возможности точно на частоты гармоник, преобладающих в амплитудном спектре токов нелинейных нагрузок.

Такой подход определялся, главным образом, стремлением снизить уровень гармоник в сети до минимального значения теоретически до нуля. Применение фильтров малой и средней мощности с отношением мощности батарей фильтра Qр к мощности короткого замыкания сети Sкз порядка Кр Qр Sкз 0,01 обусловливало повышенные требования к точности настройки с целью избежать усиление отдельных гармоник напряжения в сети, перегрузки фильтров и других неблагоприятных явлений.

Возрастание удельного веса нелинейных нагрузок, имеющих низкий коэффициент мощности, привело к необходимости применять в составе фильтров батареи конденсаторов весьма большой мощности Кр 0,015 , что позволило значительно снизить требования к точности настройки фильтров.

Следует также отметить, что ущерб, обусловленный высшими гармониками тока и напряжения в сети максимален при значительных величинах напряжения гармоник и уменьшается в квадратичной зависимости.

Поэтому необходимость полного снижения уровней гармоник на основе экономических соображений, практически отсутствует достаточно снизить их до предела, определяемого техническими требованиями, например, до значения коэффициента несинусоидальности 5 , допустимого согласно ГОСТ 13109-67. При таком подходе в рассматриваемом случае Кр 0,015 отпадает необходимость устанавливать большое число фильтров. Действующее значение основной и высших гармоник где - порядковый номер гармоники Реактивная мощность преобразователя подлежащая компенсации Q 7,43 2 3,715МВАр По табл.16-19 6 выбираем конденсатор тип КС2-6,3-100-2УЗ емкость С 8,03мкФ цена Ц 2,15у.е. кВАр. Вариант распределения реактивной мощности между фильтрами Ф11 Q 1,5МВАр - 5 параллельно включенных конденсаторов в каждой фазе Ф13 Q 1,5МВАр - 5 параллельно включенных конденсаторов в каждой фазе Ф23 Q 0,9МВАр - 3 параллельно включенных конденсаторов в каждой фазе Фильтр 25 гармоники не устанавливаем, т.к. имеем перекомпенсацию реактивной мощности.

Рассмотрим необходимость установки Ф23 гармоники с точки зрения обоснования точности настройки СРФ. Ф11 Ф13 Ф23 Т.к то снижать требования к точности настройки СРФ нельзя и необходимо использовать все 3 СРФ. 6.9. Анормальные гармоники, генерируемые вентильными преобразователями При симметрии управляющих импульсов систем импульсно-фазового управления вентильные преобразователи являются источниками нечетных высших гармоник тока, которые могут быть найдены по соответствующим формулам или кривым.

При гармоническом анализе кривых линейных токов управляемых преобразователей в ряде случаев имеет место асимметрия управляющих импульсов углы управления по отдельным каналам системы управления могут отличаться друг от друга и от установочного значения на величину ошибки.

Наличие ошибок углов управления в статическом режиме работы преобразователя обусловливается разбросом параметров элементов, из которых собраны устройства импульсно-фазового управления, а также несовершенством частотных фильтров на входе этих устройств последнее существенно при питании их от сети с несинусоидальным напряжением.

Появление значительных ошибок возможно также при некачественной настройке систем импульсно-фазового управления. При 6-фаз-ной схеме в спектре тока преобразователя содержатся как гармоники канонических порядков 5 7 11 13 , так и неканонические, или анормальные гармоники 2 3 4 6 8 9 10 . Распределение ошибок углов зажигания управляемых вентилей подчиняется нормальному закону.

Это объясняется в первую очередь тем, что на величину ошибки влияет большое число независимых случайных факторов. Величины анормальных гармоник тока, генерируемых вентильными преобразователями, очень малы они не могут создать значительных гармоник напряжения в питающей сети. 6.10. Параметры силовых фильтров Цепи фильтров включаются в звезду с изолированной нейтралью, соединение в треугольник не применяется из опасения, что перекрытие изоляции одной фазы конденсаторов, приводящее к междуфазному замыканию, может вызвать большие повреждения фильтров. К нулевой точке в большинстве случаев подключаются реакторы при этом корпусная изоляция конденсаторов имеет напряжение относительно земли на несколько процентов меньше, чем в случае, когда к нулевой точке подключены, конденсаторы это соображение считается существенным и такое включение является рекомендуемым.

В соответствии с техническими условиями эксплуатации батарей конденсаторов, принятыми в большинстве европейских стран, длительно допустимые превышения напряжения и тока сверх номинальных значений лимитируются некоторыми величинами соответственно Си и Ci в долях от номинальных значений. Согласно ГОСТ1282-68 Си 1,1 и Сi 1,3 длительные перегрузки конденсаторов приводят к сокращению срока службы их. Для конденсаторов, работающих в схемах силовых фильтров, стремятся не допускать превышения напряжения в сравнении с номинальным значением Сu 1 Фазное напряжение промышленной частоты на зажимах батареи конденсаторов фильтра определяется по формуле , 6.5 где Un-фазное напряжение промышленной частоты на шинах подстанции 6.6 Коэффициент характеризует степень увеличения напряжения на батарее, в сравнении с напряжением на шинах за счет последовательного включения реактора.

Напряжение -й гармоники на конденсаторах при соединении в звезду , 6.7 где Iб - ток -й гармоники, протекающий в батарее конденсаторов - емкостное сопротивление ее при промышленной частоте.

Номинальный ток батареи конденсаторов , 6.8 Ф11 Ф13 Ф23 Проверка выбранных батарей конденсаторов производиться по условию допустимой перегрузки по напряжению , 6.9 где Ф11 Ф13 Ф23 Проверка выбранных батарей конденсаторов по условию допустимой перегрузки по току , 6.10 Учитывая возможность проникновения в фильтр других гармоник помимо той, на которую он настроен, целесообразно выбрать коэффициент Сi с некоторым запасом окончательно второе условие для выбора батарей фильтров представим в виде , 6.11 Ф11 условие не выполняется. В реальных условиях необходимо принимать во внимание отклонения емкости от номинальных значений.

Данное отклонение рассмотрим ниже. Ф13 условие выполняется Ф23 условие выполняется Выбор реактора производим по уравнению идеального резонанса.

При идеальной настройке в резонанс и номинальных значениях индуктивности Lном и емкости Сном справедливо следующее соотношение , 6.12 , 6.13 Ф11 Ф13 Ф23 По табл.4-30 3 выбираем Ф11 тип РБА-6-200-4 Р 5,1кВт на фазу, Ц 1720у.е. По табл.16-38 6 выбираем Ф13 тип РБАС-6-2х1000-4 Р 8,5кВт на фазу По табл.16-38 6 выбираем Ф23 тип РБАС-6-2х600-4 - одной ветви Р 7,5кВт на фазу Отклонения индуктивности и емкости от номинальных значений. Индуктивность L имеет отклонение, обусловленное несовершенством технологии изготовления реакторов 6.14 где относительное отклонение индуктивности от номинального значения. Согласно ГОСТ 1479-69 допускается относительное отклонение индуктивности в пределах 0-15 . В реальных условиях вследствие изменения геометрических размеров реактора в зависимости от температуры нагрева индуктивность его несколько возрастает с температурой однако это изменение незначительно и им можно пренебречь.

Емкость батарей конденсаторов С также имеет отклонение С от номинального значения, обусловленное в первую очередь разной толщиной бумаги, пропитываемой синтетическими жидкостями , 6.15 где относительное отклонение емкости от номинального значения. Согласно ГОСТ 1282-68 допускается относительное отклонение емкости конденсаторов в пределах -5 10 . Зависимость емкости батареи конденсаторов Сt от температуры нагрева определяется известным соотношением , 6.16 Здесь Со - величина емкости при температуре 20 С t t -20 -температурный коэффициент емкости для конденсаторов с пропиткой синтетическими жидкостями он равен -4-8 10-4 1 С. Таким образом, выражение для емкости конденсаторов одной фазы фильтра можно представить в виде , 6.17 С учетом выше изложенного, сделаем перерасчет для фильтра 11 гармоники по допустимой перегрузки по току. Ф11 , 1,141,12 - превышение допустимого тока на 1,7 . Индуктивное и емкостное сопротивления фильтра изменяются с изменением частоты питающей сети. Обозначив через отклонение частоты от номинального значения, можем записать , 6.18 где относительное отклонение частот от номинального значения. Абсолютная величина реактивного сопротивления фильтра гармоники Xф при расстройке резонансного контура вследствие отклонений индуктивности и емкости от номинальных значений представляется выражением , 6.19 Реальные значения и пределы изменения величин, входящих в формулу, следующие t 0-60 С -0,02 -0,01. Ф11 -83Ом - отклонение носит емкостной характер.

Ф13 -70Ом - отклонение носит емкостной характер.

Ф23 , -12Ом - отклонение носит емкостной характер.

Относительное отклонение реактивного сопротивления фильтра от величины емкостного сопротивления при идеальной резонансной настройке выражается формулой , 6.20 Ф11 Ф13 Ф23 -это коэффициент, характеризующий расстройку фильтра в зависимости от возможных отклонений индуктивности и емкости, обусловленных технологическими и эксплуатационными условиями.

Требуется, чтобы 0,1, таким образом, возможная расстройка может достигать двух порядков.

Оценим величину относительного отклонения реактивного сопротивления фильтра на нерезонансных частотах в частности на частоте 13. Реактивное сопротивление фильтра на частоте гармоники порядка , 6.21 - отклонение реактивного сопротивления фильтра на нерезонансных частотах можно не учитывать. 6.11. Особенности работы силового фильтра при отклонениях от резонансной настройки Идеальный фильтр гармоники полностью потребляет ток этой гармоники I, генерируемый нелинейными нагрузками в питающую сеть. При конечных значениях активного и реактивного сопротивлений фильтра потребляемый им ток может быть больше или меньше тока гармоники, генерируемого всеми источниками.

Обозначим коэффициентом загрузки фильтра -й гармоники током этой гармоники или, для краткости, коэффициентом загрузки по току 6.22 где , 6.23 Qr - условная добротность фильтра, определяемая отношением реактивного сопротивления реактора и активного сопротивления цепи фильтра при промышленной частоте принимаем Qr10 относительное отклонение полного сопротивления фильтра от величины индуктивного емкостного сопротивления при резонансе , 6.24 Анализ цепей фильтров с учетом возможных вариантов компоновок их показывает, что для фильтров 5, 7, 11 и 13-й гармоник с мощностью батарей конденсаторов 1 500 квар и более практически всегда можно обеспечить Qr 10. При этих условиях с достаточной для практики точностью можно считать. При пренебрежении активным сопротивлением фильтра Qr, формула переходит в более простую , 6.25 В формуле берется знак плюс, если проводимость фильтра носит индуктивный характер.

Ф11 1,5, Коэффициент эффективности работы фильтра сокращенно - коэффициент эффективности характеризует относительное уменьшение гармоники напряжения в сети и определяется отношением проводимости сети и эквивалентной проводимости сети и фильтра а также и отдельных батарей конденсаторов, если они имеются на частоте этой гармоники.

Коэффициент эффективности определяется по формуле , 6.26 где Ф13 2 6.12. Анализ частотных характеристик сетей с фильтрами и отдельно устанавливаемыми батареями конденсаторов Включение в сеть батареи конденсаторов без защитных реакторов, приводит к изменению эквивалентной реактивной проводимости сети. Влияние емкости батарей на эквивалентную частотную характеристику возрастает с ростом номера гармоники.

Подключение батареи обуславливает уменьшение величины емкостного сопротивления прямой последовательности сети, вследствие чего нуль частотной характеристики сдвигается в область меньших частот.

При этом возможно возникновение резонанса токов на частотах, как правило, 11-й и 13-й гармоник, что весьма опасно для сети и батареи. Поэтому в случае, когда в сети имеются силовые фильтры, батарею конденсаторов следует включать после подключения фильтров.

Для исключения резонанса токов на частотах гармоник относительно невысокого порядка 17, 19 при наличии батарей конденсаторов без защитных реакторов необходимо устанавливать силовые фильтры повышенной мощности, в особенности на частоты гармоник порядков 11, 13 мощность конденсаторов фильтров в сравнении с расчетной увеличивается на 15-20 . Совместное использование силовых фильтров и батарей конденсаторов без защитных реакторов вполне допустимо, однако необходимо дополнительно учитывать возможность появления нулей частотной характеристики на частотах гармоник 17-25-го порядков.

Проведенный анализ позволяет также построить рациональную систему защитных отключений фильтров при аварийном отключении одного из них. Если включены фильтры 11-й и 13-й гармоник, то при аварийном отключении фильтра 11-й гармоники должен отключаться также фильтр 13-й гармоники при отключении фильтра 13-й гармоники фильтр 11-й гармоники может быть оставлен в работе.

Батарея конденсаторов, подключенная к шинам без защитного реактора может быть оставлена в работе. 6.13. Выбор комутационной аппаратурыРабочий ток фильтра По табл.31.7. 1 выбираем разъеденитель тип РВ-6 400 Предельный сквозной ток I 41кА Предельный ток термической стойкости время прохождения тока термической стойкости 16кА 4с. Проверку производим по термической устойчивости , 6.26 . Выбор вакуумного выключателя. По табл.31.4. 1 намечаем к применению тип ВВ-10-20 630УЗ Ток динамической устойчивости Iдин 52кА Предельный ток термической стойкости время прохождения тока термической стойкости 20кА 3с. Время отключения 0,075с. Время включения 0,1с. Привод пружинный.

Ц 161у.е. Проверка Проверку производим по термической устойчивости по динамической стойкости i ном.дин. i уд 52кА47,4. Выбор предохранителей. Согласно ПУЭ 2 номинальный ток плавкой вставки предохранителя Iв, не должен превышать 160 номинального тока защищаемого им конденсатора, т. е 6.27 Рабочий ток фильтра , 6.28 Ф11 , Ф13 , Ф23 , По табл.31.14. 1 выбираем Ф11,13 тип ПКТ 102-6-31,5УЗ Iном 50А Ф23 тип ПКТ 102-6-31,5УЗ Iном 80А 6.14. Расчет батарей конденсаторов Составим уравнение баланса реактивной мощности , По табл.31.25. 1 намечаем к применению конденсаторную установку типа УКЛ-6,3-1800У1 из 4 ячеек.

Выбор комутационной аппаратуры. Рабочий ток ячейки конденсаторов По табл.31.7. 1 выбираем разъеденитель тип РВ-6 400 Предельный сквозной ток I 41кА Предельный ток термической стойкости время прохождения тока термической стойкости 16кА 4с. Проверку производим по термической устойчивости , Выбор вакуумного выключателя.

По табл.31.4. 1 намечаем к применению тип ВВ-10-20 630УЗ Ток динамической устойчивости Iдин 52кА Предельный ток термической стойкости время прохождения тока термической стойкости 20кА 3с. Время отключения 0,075с. Время включения 0,1с. Привод пружинный. Ц 161у.е. Проверка Проверку производим по термической устойчивости, по динамической стойкости Выбор предохранителей.

Согласно ПУЭ 2 номинальный ток плавкой вставки предохранителя Iв, не должен превышать 160 номинального тока защищаемого им конденсатора, т. е. По табл.31.14. 1 выбираем тип ПКТ 101-6-20УЗ Iном 31,5А 6.15. Измерения, управление, сигнализация и блокировка Измерение тока в цепи конденсаторной установки позволяет контролировать нормальную работу конденсаторов. Равенство емкостей всех трех фаз конденсаторной установки должно измеряться тремя амперметрами, указывающими ток в каждой фазе установки, либо одним амперметром с переключателем.

По показаниям амперметров можно судить о загрузке конденсаторов токами как основной, так и высших гармоник. Для подключения трех амперметров достаточно двух трансформаторов тока, третий амперметр включается на сумму токов, проходящих в двух других фазах. Для нормальной эксплуатации конденсаторных установок необходимо контролировать напряжение на зажимах конденсаторов, которое не должно превышать допустимое для них напряжение.

Целесообразно подключать вольтметр к шинам распределительного устройства, так как при этом представляется возможным измерение напряжения в сети при отключенной конденсаторной установке. Так же включается вольтметр при отсутствии разрядного трансформатора напряжения, когда применяются конденсаторы со встроенными разрядными сопротивлениями. Учет выработанной конденсаторной установкой реактивной энергии осуществляется счетчиками реактивной энергии, которые устанавливают на присоединениях конденсаторных установок мощностью 100 кВАр и выше при условии, если отдача ими реактивной энергии учитывается при расчете с предприятием по коэффициенту мощности.

Данные о количестве реактивной энергии, выработанной конденсаторной установкой, и данные о потреблении активной энергии позволяют определить коэффициент мощности электроустановки. Присоединение конденсаторных установок возможно к сети как ниже, так и выше 1 000 В. Включение конденсаторных установок может производиться рубильником или разъединителем при ручном управлении или выключателем при дистанционном управлении на переменном или постоянном оперативном токе. Однако эти способы не могут обеспечить быстроты оперативного управления и требуют наличия на подстанциях обслуживающего персонала.

Целесообразно отдавать предпочтение автоматическому управлению конденсаторными установками. Схемы управления присоединениями КУ аналогичны схемам управления трансформаторами, электродвигателями.

При этом необходимо особое внимание обратить на следующее. Включение и отключение присоединения КУ следует производить по возможности быстрее во избежание повторных зажиганий при переключении. При дистанционном автоматическом управлении присоединением КУ следует предусматривать в схеме включения КУ после ее отключения выдержку времени порядка 3-5 мин которая необходима для разрядки КУ до безопасного напряжения не выше 50 в. Выдержку времени порядка 3-5 мин. необходимо предусматривать и в схеме автоматического управления, которая необходима для отстройки от кратковременных изменений режимов работы сети. В схеме автоматического управления предусматривается установка переключателя для перевода на ручное или автоматическое управление.

При этом должна быть учтена возможность обязательного ручного аварийного отключения выключателя конденсаторной установки. Конденсаторная установка должна принудительно отключаться при возможном исчезновении напряжения в сети. В схеме управления должно быть предусмотрено запрещение повторного включений конденсаторной установки при ее отключении от действия релейной защиты вследствие внутренних повреждений в конденсаторах или нарушении режима работы сети при этом должен быть подан звуковой сигнал от установленного для этой цели указательного реле. В схемах сигнализации с автоматическим регулированием нет необходимости подавать звуковой сигнал при автоматическом отключении или включении конденсаторной установки или предусматривать указанное реле. В этом случае следует устанавливать счетчик числа операций срабатывания автоматики.

Конденсаторные установки напряжением выше 1 000В обязательно должны иметь блокировки.

Помимо обычной блокировки между выключателем и разъединителем блокировка устраивается дополнительно на выключателе с действием на замок двери конденсаторной установки. Блокировка должна быть устроена таким образом, чтобы двери КУ нельзя было открыть при включенном выключателе и нельзя было бы включить выключатель при открытых дверях в КУ. В конденсаторных установках, состоящих из нескольких секций, разъединители этих секций должны быть снабжены блокировкой с основным выключателем установки, которая запрещает управление разъединителями секций при включенном выключателе. 6.16. Релейная защита Каждая конденсаторная установка должна иметь общую защиту всей установки в целом от токов короткого замыкания, осуществляемую в соответствии с ПУЭ. Конденсаторные установки напряжением 3-6-10 кВ в соответствии с Правилами устройства электроустановок должны иметь следующие защиты от короткого замыкания, общую для всей конденсаторной установки, выполняемую в виде максимальной токовой защиты, действующей на отключение без выдержки времени от короткого замыкания в самих конденсаторах, не снабженных встроенной индивидуальной защитой от перегрузки токами высших гармоник, если такая перегрузка возможна от повышения напряжения, когда известно, что уровень напряжения в месте присоединения конденсаторной установки будет превышать 110 номинального напряжения.

Для надежного действия максимальной токовой защиты при коротких замыканиях необходимо, чтобы расчетный ток короткого замыкания был больше тока срабатывания защиты.

Так как защита действует без выдержки времени, то она должна быть отстроена при нормальной работе от рабочего тока, тока включения, тока разряда в сеть. Ток включения и ток разряда в сеть конденсаторной установки вызываются переходными процессами.

Ток включения возникает при подаче напряжения на конденсаторы, а ток разряда в сеть - при коротких замыканиях в сети, к которой присоединены конденсаторы.

Величина и время прохождения этих токов определяются параметрами конденсаторной установки и питающей сети. Однако эти токи очень быстро затухают, хотя бывают в несколько раз больше номинального тока конденсаторной установки. Во избежание ложного срабатывания общей защиты конденсаторной установки от коротких замыканий ток уставки максимальной защиты принимают примерно в 2 раза больше номинального тока конденсаторной установки.

В схемах защиты конденсаторных установок применяются обычные электромагнитные токовые реле мгновенного действия, могут быть использованы также индукционные токовые реле с ограниченно зависимой выдержкой времени. Эти реле обеспечивают не только защиту от токов короткого замыкания, но и от перегрузки. Защита конденсаторной установки от перегрузки может работать надежно в том случае, если количество включенных конденсаторов не изменяется.

Но - если в условиях автоматического регулирования мощности конденсаторных установок под один главный выключатель присоединено несколько конденсаторных установок и каждая имеет свой переключатель, то при включении или отключении части установки ток, протекающий через токовые реле, будет изменяться. Производить изменение уставок реле при всяком изменении включенной мощности установки не допускается. В этом случае устанавливают на каждой секции установки отдельный комплект трансформаторов тока с токовыми реле, которые действуют на главный выключатель, предусматривающий отключение всей установки в целом.

Селективность действия общей защиты конденсаторной установки должна также обеспечиваться соответствующим выбором индивидуальной защиты самих конденсаторов. Индивидуальная защита конденсаторов нужна для конденсаторных установок, в которых применяют конденсаторы на напряжение 3, 6, 10 кВ. Отличие этих конденсаторов от конденсаторов напряжением до 1 000 В заключается в том, что они не имеют встроенной индивидуальной защиты.

При коротком замыкании в конденсаторах очень важно не допускать в них возрастания энергии дуги короткого замыкания, возникающей внутри поврежденного конденсатора, до величины, при которой корпус конденсатора может быть разрушен. Невыполнение этого требования может привести не только к разрушению самих конденсаторов, но и к повреждению находящегося вблизи них оборудования. Защиту конденсаторов на напряжение 3-10 кВ от токов короткого замыкания осуществляют быстродействующими и токоограничивающими плавкими предохранителями типа ПК. При правильном выборе предохранителей своевременно локализуется повреждение защищаемых конденсаторов.

Основными условиями при выборе силовых предохранителей для защиты конденсаторов являются следующие номинальное напряжение предохранителей должно соответствовать напряжению сети, в которой устанавливаются конденсаторы предохранители должны выдерживать значительные колебания нагрузки, обычные в условиях нормального режима работы конденсаторов предохранители должны быть рассчитаны на периодические переходные токи. Для конденсаторов малой мощности броски тока по отношению к номинальному при включении имеют большую кратность, чем для мощных конденсаторов при параллельном соединении конденсаторов предохранители должны выдерживать максимальный разрядный ток, протекающий от неповрежденных конденсаторов к поврежденному предохранители должны быстро отключать поврежденный конденсатор, обеспечивая при этом требования селективности разрывная мощность предохранителей должна быть не меньше возникающей на выводах конденсатора мощности короткого замыкания при пробое отдельных соединенных последовательно секций конденсатора номинальный ток плавкой вставки предохранителя не должен значительно превышать номинальный ток конденсатора. 6.17. Потери в кабелях связанные с низким коэффициентом мощности Принимаем начальный cos 0,7 с учетом компенсации cos 0,95. Потери учитываем только в кабельной линии от ГПП-33 до РП-365, т.к. коэффициент мощности увеличивается только до места установки компенсирующих устройств.

Сопротивление кабеля ААБлГ-4 3х185 , l 707м от ГПП-33 до РП-365 Рабочий ток при cos 0,8 Рабочий ток при cos 0,95 Потери активной энергии при cos 0,7 Потери активной энергии при cos 0,95 Разность потерь активной энергии за год 6.18. Добавочные потери от высших гармоник в электрических машинах Потери в электрических машинах.

При работе синхронных и асинхронных двигателей в условиях несинусоидального напряжения возникают добавочные потери мощности, обусловленные высшими временными гармониками тока в цепях статора и ротора.

Появляются также добавочные потери в стали статора и ротора однако эти потери малы и ими можно пренебречь.

Основная часть добавочных потерь от гармоник в синхронных машинах приходится на долю демпферной клетки и обмотки статора потери в обмотке ротора, как правило, оказываются меньшими.

В асинхронных двигателях высокого напряжения потери в статоре и роторе примерно одинаковы. Оценка величин потерь от высших временных гармоник в синхронных двигателях производим по кривым рис.3-6. 7 , на которых представлены отношения этих потерь РД при напряжении, равном одному проценту напряжения основной частоты, к суммарным номинальным потерям Рном. Удельные потери для одной гармоники будут различными в зависимости от того, какую последовательность образует система векторов напряжения этой гармоники, поскольку различной оказывается частота токов в роторе и демпферной системе.

Используем средние значения удельных потерь, рассчитанных для случая прямого и обратного следования фаз векторов напряжения гармоник. Для СД компрессорной станции Суммарные потери Р, определяемые всеми гармониками напряжения, 6.29 для СД Рном 0,003Рном 0,003 3200 8 81,6кВт по кривым рис. 3-6. 7 определяем отношения. Для трансформаторов подъемных машин КС-3. Потери активной мощности от токов высших гармоник в трансформаторах выражаются формулой , 6.30 где IТ -ток -й гармоники, протекающий через трансформатор rт - сопротивление трансформатора при промышленной частоте кТ - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления короткого замыкания для высших гармоник вследствие влияния поверхностного эффекта и эффекта близости.

Для силовых трансформаторов можно принять к11 3,2 и к13 3,7. Для трансформаторов ТП-365, ТП-363, ТП-312, ТП-309 , 6.31 по табл. 27.6. 1 принимаем Рм Рх.х. Рк.з. Ом 6.19. Управление и регулирование батарей конденсаторов и СРФ Необходимо четко разграничивать понятия автоматического управления и автоматического регулирования БК. При автоматическом управлении в качестве задающего органа на входе цепи управления может использоваться измерительный орган, например реле, реагирующий на электрическую величину. При достижении электрической величиной уставки срабатывания измерительного органа последний воздействует на коммутирующий аппарат, включающий в работу БК. Если ее включение не оказывает существенного влияния на измеряемую измерительным органом электрическую величину, то обратного действия от изменения режима сети на вход цепи управления не происходит.

Направление воздействий проходит по открытой цепи управления.

Подобное управление режимом БК может осуществляться в том случае, когда вопрос о ее работе решается двояко либо включена, либо отключена. Отключение БК происходит при снижении измеряемой электрической величины до уставки возврата измерительного органа.

Таким образом, вопрос может решаться лишь в том случае, если приходится иметь дело с односекционной установкой. В случае многосекционной установки мощность последней изменяется многократно во времени в соответствии с требованием режима узла электрической сети. Предположим, что в результате роста нагрузок узла электрической сети возмущающее воздействие возникают отклонения регулируемого параметра от заданного и для восстановления регулируемой величины до заданного значения необходимо включить в работу одну секцию БК. Зафиксированное измерительным органом автоматического регулятора отклонение параметра сопровождается появлением регулирующего воздействия, которое приводит к включению коммутирующего аппарата первой секции. После этого параметр восстанавливается до желательного уровня.

Это фиксируется измерительным органом регулятора, который прекращает дальнейшую посылку сигнала на увеличение мощности БК. Если в дальнейшем в связи с ростом нагрузки величина Q дополнительно изменится, то регулятор может повторно послать регулирующее воздействие на дополнительное увеличение мощности БК. При изменении регулируемого параметра в обратную сторону будет послан импульс на уменьшение мощности БК. Здесь после приведения в действие измерительного органа регулятора воздействие проходит от звена к звену, к регулируемой величине. В результате образуется замкнутая цепь регулирования, действующая до наступления установившегося состояния.

Регулятор путем сравнения заданного значения регулируемой величины, получаемого от задающего органа, и фактического ее значения производит измерение отклонения регулируемой величины и соответственно воздействует на объект.

Регулятор прекращает свое действие после полного исчерпания регулирующего диапазона, так как после включения всех секций дополнительное увеличение мощности БК невозможно аналогично уменьшение мощности БК после отключения всех секций. Сравнивая приведенные примеры можно определить автоматическое управление как управление по незамкнутой схеме, а автоматическое регулирование - как управление по замкнутой схеме. От того, осуществляется ли управление по разомкнутой или замкнутой схеме, зависит выбор параметров регулирования.

При замкнутой схеме в качестве параметра регулирования можно использовать комбинацию лишь таких величин, которые существенно изменяются с изменением режима БК, к примеру, напряжение сети в сочетании с напряжением, пропорциональным реактивной составляющей тока питающего участка сети. Регулирование режима БК по замкнутой схеме должно применяться для многосекционных батарей.

При управлении по разомкнутой схеме односекционной установкой не требуется автоматического регулятора. В этом случае можно использовать реле управления, реагирующее на любой параметр режима электрической сети, даже практически не изменяющийся в результате включения или отключения БК. В качестве такого параметра может быть использовано напряжение или ток элемента электрической сети. К устройствам, действующим по разомкнутой схеме, относятся также временные программные устройства, циркулярная система телеуправления и т. п. С учетом выше сказанного для четырех секционной батареи конденсаторов применим схему автоматического регулирования в функции тока нагрузки с применением бесконтактных элементов, показанную на чертеже.

Определим ступень регулирования Q. Максимальные ступени увеличения напряжения при включении конденсаторной установки во избежание резких колебаний напряжения не должны превышать 1-2 номинального напряжения сети. Регулирующий эффект при включении одной секции конденсаторной установки определим по формуле , 6.31 где Хс - реактивное сопротивление элементов сети, ближайших к установке.

U Регулируемыми делаем все секции БК. Зона нечувствительности регулирования режима БК. Включение и отключение секций БК осуществляется при несколько отличающихся параметрах, поступающих на измерительный орган U1 и U2. Разность этих параметров U U1-U2 определяет нечувствительность регулирования, которая должна превосходить изменение результирующего напряжения на измерительном органе, наблюдающееся при включении и отключении секции БК. Если контролируется активный ток или независимый реактивный ток, то включение и отключение секции не сопровождаются изменением тока. Напряжение в этих случаях является единственно изменяющейся величиной и зона нечувствительности может быть небольшой.

Погрешность, связанная с изменением уставки регуляторов по напряжению, по относительному значению меняется в соответствии с изменением этой уставки.

Обычно предельное значение изменения уставки по напряжению составляет 10 , что гораздо больше 0,9 повышения напряжения вследствии включения 1 секции БК. 6.20. Принципиальная схема автоматического регулирования в функции тока нагрузки секциями БК В схеме автоматического регулирования датчиком является индуктивная катушка L, состоящая из провода, намотанного на сердечник, состоящий из пластин прямоугольной формы.

Катушка расположена в непосредственной близости от одной из шин. Схема работает следующим образом. При прохождении тока нагрузки по шине в катушке L наводится ЭДС. Переменное напряжение, выпрямленное мостом, состоящим из четырех диодов VD1-VD4 подается на конденсатор С1, служащий фильтром, и С2, который заряжается через потенциометр R1, осуществляющий регулировку времени заряда. Напряжение с этого конденсатора подается на делители напряжения, число которых соответствует количеству регулируемых секций БК. Делитель напряжения состоит из двух резисторов R2 и R4 и одного потенциометра R3, которым регулируется напряжение, подаваемое на базу каждого из транзисторов, VT1,VT3,VT5 и VT7. Если ток нагрузки невелик, то напряжение на конденсаре С2 тоже будет незначительно.

В этом случае транзисторы VT1,VT3,VT5 и VT7 будут закрыты, так как напряжение на стабилитроне VD9 будет приложено к базам этих транзисторов через резистор R5 и делитель R3 и R4.При этом транзисторы VT2,VT4,VT6 и VT8 будут открыты и катушки реле К1,К2,К3 и К4 будут притянуты. При возрастании тока нагрузки напряжение на конденсаторе С2 также будет возрастать с задержкой по времени, определяемой постоянной времени цепочки R1С2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного значения, напряжение, подаваемое с делителя R2-RЗ-R4 на базу транзисторов VT1,VT3,VT5 и VT7, становится достаточным для их открытия, что соответственно вызывает закрытие транзисторов VT2,VT4,VT6 и VT8 с последующим отключением катушек реле К1,К2,К3 и К4 в цепях коллекторов этих транзисторов.

Напряжение, сравнения в данной схеме можно плавно регулировать потенциометром делителя.

Реле К1,К2,К3 и К4 размыкающими контактами соответственно включают катушки промежуточных реле К5,К6,К7 и К8 контакты которых включают включающие катушки вакуумных выключателей секций БК- К13,К14,К15 и К16. При уменьшении тока нагрузки напряжение на конденсаторе С2 также будет снижаться с задержкой по времени, определяемой постоянной времени разряда С2. Когда напряжение на конденсаторе достигнет определенного значения, напряжение, подаваемое с делителя R2-RЗ-R4 на базу транзисторов VT1,VT3,VT5 и VT7, становится минимальным для их закрытия, что соответственно вызывает открытие транзисторов VT2,VT4,VT6 и VT8 с последующим включением катушек реле К1,К2,К3 и К4 в цепях коллекторов этих транзисторов. Реле К1,К2,К3 и К4 замыкающими контактами соответственно включают катушки промежуточных реле К9,К10,К11 и К12 контакты которых включают отключающие катушки вакуумных выключателей секций БК- К17,К18,К19 и К20. В цепи отключающих катушек вакуумных выключателей включены четыре выключателя SB1,SB2,SB3,SB4 для ручного отключения на случай ревизии или ремонта БК. Транзистор VТ9 в схеме служит для стабилизации напряжения. Данная схема показала себя надежной в работе, состоит из серийных элементов и проста в обслуживании. 6.21. Управление батареями конденсаторов в аварийных режимах Наравне с управлением местными источниками реактивной мощности в нормальных режимах работы актуальна проблема управления ими в аварийных режимах, когда возникают глубокие снижения напряжения вследствие коротких замыканий с последующими затрудненными самозапусками двигателей технологического оборудования, а также явления лавины напряжения в узлах энергосистемы и нагрузочных узлах.

Воздействие на режим БК при переходных процессах в электрической системе нежелательно, так как это может привести к большому числу лишних коммутационных операций, а, следовательно, к преждевременному износу коммутационной аппаратуры.

Поэтому нецелесообразно воздействовать на БК в случаях снижения напряжения, когда короткие замыкания отключаются без последствий для работы технологического оборудования.

Управление БК в аварийных ситуациях может быть двояким.

Поскольку часть секций многосекционных БК в некоторых режимах сети находится в отключенном состоянии, целесообразно осуществлять включение этих секций при авариях.

Такое включение можно производить по сигналу прибора, выявляющего глубокое снижение напряжения, с небольшой выдержкой временя во избежание чрезмерно частого включения бк. Если короткое замыкание отключается в пределах этого времени и напряжение восстанавливается, то посылка сигнала на включение секций БК не производится. Если же после отключения короткого замыкания сохраняется глубокое снижение напряжения, что является показателем затяжного самозапуска двигателей технологического оборудования или нарушения устойчивости узла нагрузки, то включаются все отключенные секции.

Следует, однако, учитывать, что повышение напряжения за счет включения отключенных секций БК является в ряде случаев незначительным. Усложнение же автоматической аппаратуры, предусматривающей аварийное включение всех секций, оказывается существенным. Поэтому такая возможность должна предусматриваться только для крупных БК системного значения. Для северной подъемной машины СРФ подключаем без регулирования, т.к. коэффициент несинусоидальности в течение всех суток больше нормированного значения.

Для СРФ южной подъемной машины применим схему автоматического управления в функции времени суток. В качестве датчиков при таком регулировании используются электрические втроричные сигнальные часы типа ЭВЧС-24, имеющие 24-часовую программу переключений СРФ. 6.22. Принципиальная схема автоматического управления СРФ Принцип работы схемы заключается в следующем.

В течении 1-ой и 2-ой смены работы предприятия коэффициент несинусоидальности находится в пределах нормируемого значения и в 3 смену повышается выше допустимого значения. В начале третьей смены в 16 часов необходимо включить все СРФ. В этом случае замыкается контакт электрических часов К1.1, К1.3, К1.5 и все три включающие катушки К2,К4,К6 с выдержкой времени через соответствующие реле времени КТ1,КТ3,КТ5 получают питание, которые в свою очередь подают питание на включающие катушки вакуумных выключателей.

В 24 часа размыкаются контакты К1.1, К1.3, К1.5 и включаются контакты К1.2, К1.4, К1.6 и все три отключающие катушки К3,К5,К7 с выдержкой времени через соответствующие реле времени КТ2,КТ4,КТ6 получают питание, которые в свою очередь подают питание на отключающие катушки вакуумных выключателей. В схеме предусмотрено ручное управление с помощью включающих SB2,SB4,SB6 и отключающих SB3,SB5,SB7 кнопок. 6.23. Контроль за потреблением реактивной мощности При известном потреблении реактивной энергии за Д дней в целом и отдельно за ночные и вечерние смены значение - фактическое значение минимальной потребляемой реактивной мощности определяется по формуле , 6.32 tд - продолжительность дневного периода суток.

Ввиду того что величины и неизвестны, принимаем следующие допущения 1 средняя за все ночные смены реактивная мощность приблизительно равна ее среднему значению за часы максимальных нагрузок системы , 6.33 2 отношение приблизительно равно отношению потребления активной мощности в те же периоды последнее считается известным , 6.34 В случае, когда КУ работают в течение ночной и вечерней смен, что характерно для двух- и трехсменных предприятий, показания счетчиков, соответствующие естественным нагрузкам без КУ , могут быть определены добавлением к фактическим показаниям величин и соответственно. Для этих скорректированных показаний условие 2 будет соблюдаться, т. е 6.35 при , 6.36 , 6.37 при , 6.38 при семидневной рабочей неделе 1,2 0,7, Кq 1 , 6.39 В дневную смену рекомендуется отключать некоторые секции БК. Для контроля за фактическим потреблением Q на шинах ГПП-33 по табл. 18.4. 3 намечаем к применению счетчик реактивной мощности тип СР4-И689, класс точности 1,5 , подключение через трансформаторы тока и напряжения.

Включение в трехпроводную цепь. Iном.первич. 5кА, Iном.вторич. 5А, Uном.первич. 6кВ, Uном.вторич. 100кВ. Выбор трансформатора тока По табл.31.9. 1 выбираем тип ТПШЛ-10УЗ, Iном 4кА, класс точности 0,5, Электродинамическая стойкость - кратность 20, Термическая стойкость 35кА 3с. Проверка на динамическую устойчивость 20кА 6,7кА Кратность односекундного тока термической стойкости Выбор трансформатора напряжения.

По табл.31.13. 1 выбираем тип НОМ-6-У4, Uвторич. 100В, класс точности 0,5, номинальная мощность 50ВА. 7. Обслуживание, ремонт и наладка энергетического оборудования и средств автоматизации Конденсаторные установки должны удовлетворять требованиям ПУЭ 2 , .которые распространяются на установки напряжением до 220 кВ, присоединяемые параллельно индуктивным элементам электрических систем переменного тока частотой 50 Гц установки для поперечной компенсации. К наиболее существенным особенностям электрооборудования, влияющим на компоновку конденсаторных установок, относится форма его исполнения, определяющая, для каких условий эксплуатации это оборудование предназначено в закрытом помещении или на открытом воздухе.

Имеет также значение, является ли конденсаторная установка комплектной или выполняется из отдельных элементов.

Расположение установки на генплане оказывает влияние на компоновку в зависимости от того, устанавливается ли она совместно с другим оборудованием в одном помещении или отдельно.

Если компоновка позволяет заменить кабельные связи шинными - это, как правило, приводит к повышению надежности. Приближение конденсаторной установки к потребителю реактивной мощности, совмещение в общем помещении конденсаторной установки с другим электрооборудованием экономически выгодно.

Конструкция каркаса конденсаторных ячеек должна обеспечивать хорошую обозреваемость конденсаторов, изоляторов, предохранителей и другого оборудования при осмотре их под напряжением. К конденсаторам, предохранителям и контактам шин должен быть свободный доступ во время производства ремонта при снятом напряжении, а также возможность свободной замены конденсаторов и предохранителей без разборки всей ячейки. Конденсаторные установки выпускаются как для одностороннего, так и для двустороннего обслуживания.

Для внутренних установок предпочтительно применение конденсаторных установок с односторонним обслуживанием. Для удобства эксплуатации конденсаторных установок при снятии и установке конденсаторов массой 60- 100кг желательно комплектно с конденсаторной установкой иметь рычажное или простое передвижное подъемное устройство. В предназначенных для установки конденсаторов помещениях устройство окон и отопление не требуются. Следует учитывать, что для северных районов при применении конденсаторов с синтетическим диэлектриком соволом, который допускает работу при температуре не ниже -10 С, устанавливать конденсаторные установки необходимо только в закрытых помещениях, где поддерживается температура не ниже -10 С. В южных районах конденсаторные установки необходимо располагать по возможности с северной стороны здания.

Конденсаторные установки можно устанавливать и на открытом воздухе. При разработке узлов и отдельных элементов конденсаторных установок должны учитываться следующие требования конструкции должны обеспечивать необходимую степень надежности и быть удобными в монтаже и эксплуатации они должны выдерживать без повреждения усилия, которые могут возникать как в период эксплуатации, например при коротком замыкании, так и при транспортировке. Последнее особенно следует учитывать при крупноблочных электроконструкциях.

Конденсаторы работают со сравнительно высокими напряженностями поля в диэлектрике. Совместное действие этих напряженностей и высокой рабочей температуры приводит к сокращению срока службы конденсаторов.

Поэтому вентиляция конденсаторных установок должна обеспечивать хорошую циркуляцию воздуха вокруг каждого конденсатора. Большое значение это имеет для конденсаторов, которые установлены в несколько ярусов один над другим. Для обеспечения хорошей вентиляции следует избегать горизонтальных межъярусных перегородок. При этом необходимо учитывать определенные расстояния между соседними конденсаторами и окружающими стенками, для того чтобы можно было всю поверхность конденсатора полностью использовать для отвода тепла.

Помещения, где устанавливаются конденсаторные установки, должны иметь естественную вентиляцию если последняя не обеспечивает снижения температуры воздуха в помещении до уровня максимально допустимой, необходимо применять искусственную вентиляцию. Температура окружающего воздуха в помещении конденсаторных установок не должна превышать 35 С. Конденсаторные установки не допускается устанавливать в цехах с