2784.Электроснабжение предприятий Верхнекамского калийного месторождени

при соединении звездой

ном

Однофазные конденсаторы при включении в трёхфазную сеть соеди­ няются в три группы одинаковой мощности. В каждой группе конденсато­ ры включаются параллельно, треугольником. При этом напряжение на за­ жимах конденсаторов должно соответствовать их номинальному напряже­

нию.

Мощность компенсирующих устройств калийного предприятия QKy должна быть увязана с двумя параметрами, задаваемыми потребителю энергоснабжающей организацией на основании данных, характеризующих условия передачи реактивной мощности по сетям энергосистем и потреби­ телей с учётом различных затрат на потери мощности и электроэнергии в районах объединённых энергосистем:

- оптимальным значением реактивной мощности Q3i, передаваемой из сетей энергосистемы в течение получаса в периоды максимума активной нагрузки (Рмакс);

-оптимальным значением средней реактивной мощности Q32, переда­ ваемой из сети или генерируемой в сеть энергосистемы за период миниму­ ма активной нагрузки.

Условием экономичной эксплуатации системы электроснабжения рудника, при соблюдении всех технических ограничений, следует считать:

-получение максимальной скидки с тарифа (2%) за компенсацию ре­ активной мощности, которая обеспечивается установкой дополнительных

компенсирующих устройств мощностью Qicy= Q!% I - QIV3i, где Q1^ - фак­ тическое значение получасовой реактивной мощности рудника в часы мак­ симума энергосистемы для IV квартала, кВАр (IV квартал наиболее нагру­ женный в году);

- поддержание фактической средней реактивной мощности рудника в часы минимума энергосистемы, равного заданному значению реактивной мощности за этот период: Q<J,2 = Qa2.

В связи с этим энергосистема фактически задаёт режим работы ком­ пенсирующих устройств предприятия.

11.4. Схемы электрических соединений конденсаторных батарей и размещение КБ в электрических сетях предприятия

При местном изготовлении следует иметь в виду, что исходя из воз­ можной перегрузки конденсаторов высшими гармониками и ёмкостного характера коммутируемого тока разъединители, трансформаторы тока, ошиновку и силовые кабели следует выбирать из расчёта 1, 3 JHбатареи, а автоматические выключатели, масляные выключатели и выключатели на­ грузки - из расчёта 1,5 J„ батареи.

Конденсаторные установки (КУ) батарей, не имеющих разрядных со­ противлений, должны быть снабжены специальными разрядными устрой­ ствами (лампы накаливания, резисторы, первичные обмотки трансформато­ ров напряжения), подключёнными параллельно конденсаторам.

Разрядное сопротивление должно быть выбрано таким образом, что­ бы время разряда не превышало 1 мин для конденсаторов на напряжение до 0,66 кВ и 5 мин - при напряжении свыше 0,66 кВ.

Схемы соединений разрядных сопротивлений в трёхфазных конден­ саторных установках выполняются треугольником, открытым треугольни­ ком и звездой. Наиболее надёжной схемой в установках напряжением до 1000 В следует считать соединение треугольником, так как при обрыве од­ ной фазы разряд будет происходить по схеме открытого треугольника во всех трёх фазах. Для конденсаторных установок напряжением выше 1000 В в качестве разрядных сопротивлений применяются два однофазных транс­ форматора напряжения, соединённых в открытый треугольник во избежа­ ние образования колебательного контура, увеличивающего перенапряжения при включении конденсаторной установки. Если для конденсаторных уста­ новок напряжением до 1000 В ПУЭ рекомендуется в целях экономии элек­ троэнергии работа без постоянного присоединения сопротивлений с авто­ матическим присоединением их в момент отключения конденсаторов, то в конденсаторных установках напряжением выше 1000 В разрядные сопро­ тивления должны быть постоянно присоединены к конденсаторам.

Для конденсаторных установок, присоединённых через общий вы­ ключатель с трансформатором или электродвигателем, разрядные сопро­ тивления не требуются, так как разряд конденсаторов происходит на их об­ мотки. Надёжный способ разряда конденсатора и снижения напряжения на его зажимах при разрыве электрической цепи обеспечивается применением конденсаторов со встроенными разрядными сопротивлениями.

Варианты присоединения разрядных сопротивлений к КБ приведены на рис. 11.4 . Конденсаторные батареи делятся на секции, часто отделяемые друг от друга для регулирования мощности батареи. Секции защищены предохранителями. Некоторые типы конденсаторов имеют встроенные пре­

дохранители.

Промышленность выпускает комплектные конденсаторные установки на все ступени напряжения от 0,22 до 10,3 кВ типа УКН, УКТ и УКМ {УК - установка конденсаторная; Я и Т - регулирование мощности установки по напряжению Или по току; М - модернизированная), мощностью от 100 до

900 кВар на напряжение до 1000 В и от 450 до 1350 кВар - на напряжение свыше 1000 В. Установки состоят из вводной ячейки и конденсаторных ячеек по числу секций конденсаторов. Вводные ячейки оборудованы соот­ ветствующими коммутационной, защитной и контрольно-измерительной аппаратурой. УК на напряжение до 1000 В могут иметь от 1 до 6 ступеней регулирования по 110-150 кВар; УК на напряжение 6 кВ могут иметь одну ступень регулирования на 900, 1350 или 1800 кВар. При автоматическом регулировании батареи на её секциях установлены выключатели контак­ торного типа для их коммутации в зависимости от параметра регулирова­ ния, но не рассчитанные на отключение токов повреждения. Все УК выпол­ нены конденсаторами типа КС2 со встроенными разрядными сопротивле­ ниями. Схема установки УК-0,38 Н приведена на рис. 11.5.

Существует продольная и поперечная компенсация реактивных пара­ метров в высоковольтных сетях с использованием статических конденсато­ ров. При продольной компенсации конденсаторы включаются последова­ тельно в силовую цепь, а при поперечной - параллельно. Продольная ком­ пенсация применяется для снижения реактивного сопротивления протя­ жённых линий электроснабжения и на калийных предприятиях применяют­ ся редко (имеется на СКПРУ-2). Для компенсации реактивной мощности потребителей применяется параллельная компенсация.

По своему назначению КБ могут быть индивидуальными, групповы­ ми и централизованными.

При индивидуальной компенсации КБ присоединяются непосредст­ венно к потребителю (рис. 11.3 ). При этом достигается максимальный эф­ фект компенсации, но КБ работает только при включенном приёмнике. Роль разрядного сопротивления выполняет здесь обмотка приёмника.

При групповой компенсации КБ подключают к секциям РП, ТП, ЦПП или РУ высокого или низкого напряжения. На рис. 11.4 приведены раз­ личные варианты исполнения разгрузочного сопротивления при групповой компенсации (лампы накаливания; первичные обмотки двух трансформато­ ров напряжения; встроенные в конденсаторы сопротивления).

При централизованной компенсации КБ присоединяются, как мини­ мум, к двум шинам /77/7.

При оценке достоинств и недостатков различных способов компенса­ ции следует иметь в виду, что конденсаторные установки разгружают от ре­ активной мощности только те элементы электрической сети, которые рас­ положены до точки подключения КБ, считая от источника питания.

Эффективность работы КБ зависит от грамотного, технико­ экономически обоснованного размещения их в точках электрической сети предприятия. КБ должны быть размещены в сетях высокого и низкого на­ пряжения с максимальным приближением к наиболее мощным, крупным и наиболее отдалённым потребителям реактивной мощности.

Наиболее выгодное соотношение мощностей конденсаторов устано­ вок на напряжение до и выше 1000 В определяется экономическими расчё­ тами и конкретными задачами по повышению коэффициента мощно­

сти [33 - 35].

При низком напряжении сети для получения необходимой реактив­ ной мощности необходима большая мощность КБ, чем при высоком напря­ жении. Как следствие, и удельная стоимость 1 кВар конденсаторов на на­ пряжение 380 (660) В выше 1 кВар конденсаторов на напряжение 6(10) кВ.

Поэтому экономически выгоднее устанавливать КБ на стороне 6(10) кВ. Вариант размещения КБ в точках электрической сети горнорудного предприятия приведён на рис. 11.6.

При распределении мощностей КБ на поверхности рудника (шахты) следует руководствоваться следующими соображениями [35 ]:

- при присоединении КБ к шинам 6 кВ /77/7, РП или ТП с помощью отдельного масляного выключателя её мощность не должна превышать 4001500 кВар;

при присоединении КБ через выключатель нагрузки её мощность ограничивается 400 кВар;

- мощность КБ, присоединённой к шинам с напряжением 380 (660) В, не должна быть выше 400 (600) кВар.

В подземных сетях рудника разрешается устанавливать КБ на секциях шин 6 кВ ЦПП только заводского исполнения в закрытых шкафах, типа УК с конденсаторами КС. Камеры КБ должны проветриваться свежей струёй.

При ёмкостных токах в подземных сетях свыше 20-30 А установка КБ не разрешается. Для ограничения величины ёмкостного тока мощность КБ не должна превышать 1000 кВар. Установка КБ в подземных сетях напря­ жением 380 (660) В запрещена

11.5. Регулирование мощности компенсирующих устройств

Реактивная мощность электроустановок предприятия по добыче и пе­ реработке калийных солей меняется в течение суток в зависимости от числа рабочих смен, количества работающих электроприёмников, что связано с разной интенсивностью ведения горных работ и т.д.

Для нормальной работы энергосистемы и электроприёмников необ­ ходимо, чтобы результирующая реактивная мощность изменялась незначи­ тельно.

Режим работы компенсирующих устройств предприятия задаётся энергоснабжающей организацией. График регулирования мощности ком­ пенсирующих устройств определяется по расчётному графику реактивной нагрузки. Упорядоченный расчётный график таких нагрузок имеет ступен­ чатый вид. Целесообразно из этого графика выделить постоянную часть, которую компенсируют нерегулируемыми конденсаторными установками,

тп

6 КВ

I I

0,38кВ

Г Г

327

Рис.11.6. Варианты размещения конденсаторных батарей (КБ) в точках электрической сети калий­ ных предприятий

и переменную часть, которую компенсируют установками со ступенчатым регулированием. Регулирование может выполняться вручную и в автомати­ ческом режиме.

Автоматическое регулирование мощности КБ может осуществляться в функции напряжения сети, тока нагрузки и времени суток.

Регулирование мощности конденсаторных установок по напряжению на шинах подстанции осуществляется, когда для потребителей предприятия важно обеспечить минимальное отклонение напряжения от номинального значения. Поскольку регулирование мощности конденсаторных установок обычно осуществляется ступенями, регулирование напряжения также про­ исходит ступенями.

Автоматическое регулирование мощности конденсаторной установки по току нагрузки целесообразно осуществлять на подстанциях, график на­ грузки которых отличается высокой неравномерностью в течение суток. Число и мощность ступеней регулирования, а также последовательность их включения определяются графиком нагрузки предприятия.

Широкое распространение получил способ автоматического регули­ рования мощности конденсаторных установок по времени суток на Под­ станциях, питающих производства с технологией, определяющей достаточ­ но равномерный график нагрузки.

Автоматическое управление режимов конденсаторных установок мо­ жет быть одноступенчатым или многоступенчатым. В первом случае при уменьшении реактивной нагрузки происходит автоматическое отключение всей конденсаторной установки. При многоступенчатом управлении осуще­ ствляется автоматическое включение и отключение отдельных конденса­ торных установок или секций, снабжённых своим выключателем.

Принципиальная схема одноступенчатого автоматического управле­ ния конденсаторной установкой по напряжению показана на рис. 11 В качестве пускового органа в схеме используются реле минимального на­ пряжения. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного уровня реле Н1 срабатывает и замыкает свой контакт Н1 в цепи реле ДРемени В1. С заданной выдержкой времени не менее 2-3 мин реле В1 зависает свой замыкающий контакт в цепи электромагнита включения, и выключа­ тель включается. После включения конденсаторной установки напряжение в сети несколько увеличивается. Чтобы конденсаторная установка Не от­ ключалась, автоматически происходит изменение уставки срабатывания ре­ ле Н1 шунтированием добавочного сопротивления ДС, включенного после­ довательно с катушкой.

При повышении напряжения выше заданного предела (наДрймер, 105%) срабатывает реле #2, которое контактом Н2 замыкает цепь реД^ вре­ мени В2, последнее с выдержкой времени замыкает свой контакт Д Цепи электромагнита отключения. В результате выключатель отключает Н°Цденсаторную установку. Для отстройки схемы управления от кратковременных

повышений и понижений напряжения в сети коммутация выключателя про­ исходит с выдержкой времени 2-3 мин, осуществляемой реле времени В1 и В2.

Для отключения конденсаторной установки при срабатывании защи­ ты в схеме предусмотрено промежуточное реле 77, которое в зависимости от положения выключателя обеспечивает отключение включенного выключа­ теля или предотвращает включение (размыкая контакт в цепи электромаг­ нита включения) выключателя на короткое замыкание.

Многоступенчатое автоматическое регулирование мощности конден­ саторных установок может осуществляться с помощью автоматического ре­ гулятора конденсаторов АРКОН, предназначенного для совместной работы с комплектными конденсаторными установками или отдельными конденса­ торными батареями в электрических сетях как напряжением 6(10) кВ, так и напряжением до 1000 В. Устройство АРКОН реализует комбинированный способ автоматического регулирования реактивной мощности по напряже­ нию с коррекцией или без коррекции реактивным (активным) током и по реактивному току.

Устройство АРКОН (рис. 11.8 ) состоит из двух частей: командного 1 и управляемых им программных 2 блоков. Командный блок в зависимости от величины входного сигнала с выдержкой времени 1-3 мин выдаёт про­ граммным блокам команды, включения или отключения. Программный блок, состоящий из набора идентичных приставок, осуществляет последо­ вательное включение или отключение секций конденсаторной установки КУ Режим управления конденсаторной установкой возможен как автома­ тический, так и ручной.

Регулирование реактивной мощности при резко переменных нагру3. ках, обусловливающих многократные переключения конденсаторных уста­ новок, осуществляется статическими источниками реактивной мощности (ИРМ), обладающими высоким быстродействием (0,02-0,03 мс). Благодаря осуществлению бесконтактного принципа коммутации, ИРМ, в которЬ1х вместо контакторов применены тиристорные ключи, позволяют произвести свыше 20 переключений в 1 с, при которых броски тока и перенапряжения незначительны. Показанное на рис. 11.9 устройство обеспечивает много­ ступенчатое регулирование реактивной мощности конденсаторной установ­ ки, состоящей из трёх секций. Конструктивно устройство ИРМ выполнено в виде шкафа управления, содержащего: три блока тиристоров, систему управления тиристорами СУ, блок питания БЛСУ, измерительную аппара­ туру. Каждая фаза трёхфазного тиристорного блока, обеспечивающего По_ фазное управление конденсаторной батареей КБ, состоит из двух тиристо­ ров ТВ, включенных встречно-параллельно. Подобной ИРМ применён автоматическом кирпичном заводе ОАО «Уралкалий»,

Принцип коммутации секций конденсаторной батареи заключается в том, что тиристор открывается только при условии равенства напряжения

Магист раль. цепей оперативного тона

Цепь автомата

Кнопкой ** вручную

1

Автоматически

па времени суток I с коррекцией

по напряжению

1

Кнопкой вручную 1

Отключение

релейной

защиты

Н1включает при пони тении напряжения

И1отключает при по­ вышении напряжения

Кмпульс от 304 сис­ темы часофикации

Рис. 11.10. Комбинированная схема одноступенчатого АРК: а - схема в к л ю ч е н и я ; б цепи управления и защиты

на конденсаторной батарее мгновенному напряжению сети. Закрывается тиристор в момент перехода протекающего по нему тока через нулевое зна­ чение, что позволяет также применять ИРМ для компенсации колебаний напряжения, возникающих при резко переменных нагрузках.

Система управления реализует шесть комбинаций включения секций при соотношении мощностей секций конденсаторной батареи 1:2:3 и при этом обеспечивается шестиступенчатое регулирование реактивной мощно­ сти.

В схемах автоматического управления в функции времени суток пус­ ковым органом, дающим импульс на включение или отключение выключа­ теля батареи, являются контакты электрических часов, установленные на определённое время включения и отключения конденсаторной батареи.

На рис. 11.10 в качестве примера приведена комбинированная схема одноступенчатого автоматического регулирования конденсаторной батареи (АРК) по времени суток с коррекцией по напряжению, Часы ЭВЧС дают сигнал на включение цепи в часы суток 7-12-16-20 и на отключение в часы суток 11-14-19-23. При этом сигнал на включение и отключение батареи выключателем В передаётся с выдержкой времени через реле В1 и В2. Если при включении батареи напряжение будет повышенным, то реле напряже-