5.3. Обзор оборудования отрасли конденсаторостроения

Ниже по тексту приводятся краткие сведения о конденсаторах, КУ, фильтрах высших гармоник и вспомогательном оборудовании фирм ОАО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР» − РФ, АО «Усть-Каменогорский конденсаторный завод» − Казахстан, Nokian Capacitors и др. иностранные фирм. Анализ показывает, что номенклатура как иностранного, так и отечественного оборудования приблизительно идентична.

Мощности выпускаемых низковольтных устройств КРМ лежат в пределах 10 – 80 квар для отечественных производителей и 10 – 100 квар фирмы Nokian Capacitors. В низковольтных КБ используется нежидкостный наполнитель – металлизированная полипропиленовая пленка. Она является сухой и самовосстанавливающейся. Номинальные напряжения низковольтных конденсаторных батарей различных фирм приведены ниже:

1. Nokian Capacitors: 220, 230, 240, 380, 400, 415, 440, 480, 525, 600, 660, 690 В;

2. ОАО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР»: 380, 400, 500, 660 В;

3. АО «Усть-Каменогорский конденсаторный завод»: 380, 400, 500, 525, 660 В.

Низковольтные КУ, выпускаемые указанными фирмами, комплектуются однофазными конденсаторами, автоматическими регуляторами РМ, контакторами и средствами защиты от коротких замыканий (предохранителями, либо выключатель-предохранителями). Мощность и количество ступеней регулирования могут быть изменены по желанию заказчика. Применение специализированных регуляторов обеспечивает автоматическое регулирование значения КМ, контроль содержания в сети высших гармоник тока и напряжения, задание постоянно компенсируемой мощности, аварийно-предупредительную сигнализацию при неисправностях и недопустимых отклонениях параметров электросети.

Высоковольтные конденсаторы имеют пленочные диэлектрики, пропитанные экологически безопасной диэлектрической жидкостью, не содержащей атомов хлора. Мощности колеблются от 25 до 1000 квар. Предусматривается установка в конденсаторы предохранителей и разрядных сопротивлений. В отличие от отечественных производителей, фирма Nokian Capacitors выпускает как трехфазные, так и однофазные конденсаторы.

Возможно применение внутренних и наружных предохранителей. Однако, как показывает анализ, применение внутренних предохранителей предпочтительнее, так как по ряду характеристик они превосходят наружные: потери в случае сгорания предохранителя, вероятность повреждения корпуса, вероятность несанкционированного срабатывания предохранителя, влияние атмосферных явлений и некоторые другие.

Широкое использование нелинейных нагрузок, таких, как тиристорные приводы, преобразовательные агрегаты и дуговые печи, приводит к выработке последними гармоник тока и напряжения. Эту проблему невозможно решить простым использованием только конденсаторов. Поэтому фильтры гармоник представляют оптимальное решение проблем искажений. Цепи фильтров, состоящие из конденсаторов, дросселей и резисторов, обеспечивают гармоникам низкоимпедансный проход. Искажения снижаются до требуемого уровня. Используются фильтры, настроенные на одну, две и более частот, а также широкополосные ВЧ фильтры. В фильтрах используются реакторы с без стали. Напряжения и мощности фильтра могут быть из стандартного ряда или в соответствии с требованием заказчика.

Для компенсации реактивной мощности в сетях, где имеется большое количество гармоник, наряду с фильтрами применяются блокирующие реакторы. В их состав входят последовательно соединенные конденсаторы и дроссели, что обеспечивает возможность компенсации реактивной мощности на основной частоте без усиления гармоник. Ниже частоты настройки резонансного контура, например, на основной частоте, блокирующий реактор является емкостным, генерирующим реактивную мощность. Выше частоты настройки блокирующий реактор является индуктивным, и это означает, что он не может усиливать ни одну из общих гармоник, в том числе 5-ю, 7-ю и 11-ю. Блокирующий реактор, кроме того, до некоторой степени удаляет из системы гармоники более низкого порядка.

Фирма Nokian Capacitors выпускает измерители емкости конденсаторов типа NCM-20. Одним из неоспоримых достоинств данного прибора является следующее: обеспечивается возможность очень быстрого проведения измерения емкости конденсаторной батареи, без проведения перекоммутации схемы батареи. Целью этого измерения является выявление конденсаторов с пониженной емкостью, что может быть вызвано перегоранием встроенных в конденсаторы предохранителей. Аналогов подобного оборудования у фирм ОАО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР» и АО «Усть-Каменогорский конденсаторный завод» нет.

Для защиты конденсаторов от токов небаланса фирма Nokian Capacitors выпускает токовое реле защиты от небаланса NUR-36. В нём предусмотрены две независимые уставки по току («на сигнал» и на отключение), а также выходное реле.

Регулируемые КУ среднего напряжения оборудуются токоограничивающими высоковольтными реакторами, которые в момент коммутации уменьшают ток через конденсатор до допустимых величин. Если нелинейная нагрузка по мощности превышает 15 % от общей, то от перегрузи токами гармоник применяют специальные фильтрующие сухие дроссели на магнитопроводе с немагнитным зазором. В дросселе имеется датчик температуры с уставкой 110 °С. Суммарная реактивная мощность цепи равна реактивной мощности КБ за вычетом РМ дросселя. Применяя фильтрующие дроссели для получения заданной РМ, используют конденсаторы с увеличенными номинальными напряжением и мощностью, чтобы компенсировать РМ, потребляемую дросселями. До установки фильтрующих дросселей предварительно следует проводить замеры качества электроэнергии с помощью выпускаемого компанией «МАТИК-ЭЛЕКТРИК» универсального измерителя параметров сети DMK, позволяющего записывать их во внутреннюю память объемом 2 МБ и передавать на компьютер. Прибор измеряет напряжение, ток, мощность – активную, реактивную, полную, КМ, частоту, гармоники тока и напряжения до 21-ой, работает как счетчик электроэнергии. До 690 В осуществляются прямые измерения напряжения, более высокие значения – через трансформаторы напряжения с коэффициентами трансформации до 2000. Номинальный входной ток приборов по фазам 5 А. Максимальный ток, измеряемый приборами – 10 кА. Программное обеспечение DMK SOFTWARE / DMK LFNFLOGGER поставляется к приборам.

Коммутация КБ осуществляется как традиционными устройствами коммутации (разъединителями, контакторами), так и быстродействующими вакуумными выключателями. Быстродействие вакуумных выключателей определяется тем, что за счет высокой электрической прочности межконтактного промежутка в вакууме при номинальном напряжении 10 кВ ход контактов составляет всего лишь 5 – 10 мм при массе подвижного контакта 0,3 – 0,7 кг. При размыкании индуктивной нагрузки вакуумными выключателями возникающая электрическая дуга гаснет задолго до перехода тока через нуль. В применяемых вакуумных выключателях используются электроды из композитивных материалов, имеющих высокое давление пара, что, снижая величину вакуума в момент коммутации, также снижает ток среза. Возможно использование RC-цепочек, шунтирующих контакты выключателя. Защита от токовых перегрузок осуществляется высоковольтными токоограничивающими предохранителями с мелкозернистым наполнителем.