1.2 Выбор мощности и типа компенсирующих устройств
Если на предприятии проведены все мероприятия по максимальному повышению коэффициента мощности, а оптимальная его величина не достигнута, то применяют технические средства компенсации реактивной мощности.
Расчетная мощность QКУ , необходимая для повышения коэффициента мощности, определяется из диаграммы работы компенсирующего устройства (рисунок 1.1):
QКУ
=QСВ–
QК
=Pср(
tg
– tg
),
(1.1)
где Рср – среднемесячная активная мощность, потребляемая электроустановкой; tgφсв и tgφэ – тангенсы углов, соответствующие средневзвешенному и оптимальному коэффициентам мощности.
+j
- j
Рссунок 1.1 Диаграмма работы компенсирующего устройства
По расчетной реактивной мощности выбирают тип компенсирующего устройства: синхронные компенсаторы при QКУ ≥ 5000 квар и UH= 6 кВ или при QКУ ≥ 10 000 квар и UH= 10 кВ; статические конденсаторы при меньшей расчетной мощности. Синхронные компенсаторы мощностью от 5000 до 75 000 квар широко применяют в энергосистемах.
Для электроустановок аэропортов наиболее приемлемой мерой повышения коэффициента мощности является компенсация реактивной мощности при помощи статических конденсаторов. Основными конструктивными элементами конденсаторов являются бак с изоляторами и выемная часть, которая состоит из батареи секций простейших конденсаторов. Каждая секция состоит из алюминиевых обкладок (фольги) и изолирующей прослойки из конденсаторной бумаги, пропитанной жидким диэлектриком. Отечественной промышленностью выпускаются конденсаторы КМ или КС внутренней или наружной (А) установки на номинальные напряжения 0,22; 0,38; 0,66; 3,15; 6,3 и 10,5 кВ и реактивной мощностью в одном элементе от 4,5 до 75 квар. Конденсатор КМ-0,38-26 расшифровывается как косинусный с пропиткой минеральным маслом, внутренней установки, на напряжение 0,38 кВ мощностью 26 квар.
Конденсаторы на напряжение до 1000 В выпускаются одно- или трехфазным с внутренним соединением групп элементов в треугольник, а на напряжение выше 1000 В однофазными. Реактивная мощность трехфазного конденсатора
Q
= 3ω
∙10-3квар,
(1.2)
где
ω
– угловая частота;
– суммарная емкость пластин всех трех
фаз, мкФ; UK
– напряжение на зажимах конденсатора
(при соединении фаз треугольником UK
= UHзвездой
UK
= UH√3),
кВ.
Преимуществами конденсаторов являются: простота производства монтажных работ и эксплуатации, малые дополнительные потери активной мощности (2 – 5 вт/квар). К недостаткам конденсаторов относят: квадратичную зависимость вырабатываемой реактивной мощности от напряжения, неустойчивость при коротких замыканиях и малый срок службы.
1.3 Размещение статистических конденсаторов
Статистические конденсаторы для поперечной компенсации должны удовлетворять условию максимального снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. Их размещение должно выполняться с соблюдением противопожарных правил и норм. В зависимости от места подключения конденсаторов различают схемы индивидуальной, групповой и централизованной компенсации реактивной мощности.
При индивидуальной компенсации (непосредственное присоединение конденсаторов к зажимам потребителя) вся сеть системы электроснабжения от генератора до потребителя разгружается от реактивной нагрузки данного потребителя. Продолжительность использования конденсаторов определяется временем работы потребителя, что является недостатком. Примером индивидуальной компенсации является установка конденсатора емкостью 80 мкФ в огне СН-1.
В установках напряжением до 1000 В широкое применение получила групповая компенсация, например конденсаторы КТП системы М-2. При установке конденсаторов у силовых шкафов, групповых щитков от реактивной мощности не разгружаются только распределительные сети к отдельным потребителям. Степень использования выше, чем при индивидуальной компенсации.
При централизованной компенсации конденсаторы присоединяются к сборным шинам РУ-0,4, 6 или 10 кВ трансформаторной подстанции. Конденсаторы используются наиболее полно, однако потери активной мощности снижаются мало. Так, питающие и распределительные сети напряжением 0,4 кВ от реактивной мощности не разгружаются.
В установках напряжением до 1000 В конденсаторы присоединяются через рубильники с предохранителями или через автоматы, в установках 6 – 10 кВ – через разъединители или выключатели загрузки с предохранителями, разъединители и маслянные выключатели с применением релейной защиты. Во избежание дополнительных затрат на отключающие аппараты и измерительные приборы (эффективность снижения потерь активной мощности в этом случае мала) установка конденсаторов менее 30 квар напряжением 0,4 кВ и менее 400 квар напряжением 6 – 10 кВ не рекомендуется.
Для безопасного обслуживания отключенных конденсаторов предусматривают разрядные резисторы. Величина активного сопротивления разрядного резистора
МОм,
(1.3)
где Uф – фазное напряжение установки, кВ; QК – мощность батареиконденсаторов, квар.
В качестве разрядных резисторов в установках 6 – 10 кВ применяют обмотки трансформаторов напряжения, в установках 0,4 кВ – лампы накаливания. Встроенные разрядные резисторы должны обеспечивать быстрое автоматическое снижение напряжения на зажимах конденсаторов до 50 В не более чем за 1 мин для конденсаторов напряжением до 0,66 кВ и не более 5 мин напряжением выше 1000 В.