Оценка принципов автоматической настройки компенсации и работы устройств, выполненных на их основе, может быть проведена по следующим критериям: использование принципов и устройств АНК в электрических сетях с нормальной (кабельные сети) и повышенной несимметрией фазных проводимостей относительно земли
(воздушные сети); условия настройки компенсации — в нормальном режиме работы сети, при металлическом или дуговом замыкании на землю; возможность применения ДГР различных конструкций; погрешность настройки компенсации; сложность технической реализации устройств автоматики.
Автоматическую настройку компенсации по модели сети можно осуществить в нормальном режиме работы сети и при замыкании на землю. Данный принцип имеет значительную погрешность настройки, вызванную изменением емкости отдельного участка сети от первоначального значения и отклонением частоты. Реализация устройства ввиду необходимости передачи информации о состоянии сети по каналам телеуправления представляет определенную сложность, поэтому на практике устройства АНК по модели сети не получили применения.
Автоматическая настройка компенсации на основе измерения полной реактивности КНП сети применяется преимущественно в сетях с незначительной несимметрией фазных проводимостей относительно земли. Вследствие сложности защиты дополнительного источника (см. рис. 63, а, б), включаемого в нейтраль сети, устройство в основном работает в нормальном режиме работы сети.
К недостаткам следует отнести следующее: в нормальном режиме работы сети при значительной несимметрии фазных проводимостей относительно земли не может быть проведена резонансная настройка ДГР; чувствительность устройства зависит от емкости сети и могут возникнуть автоколебания, что вызывает увеличение погрешности настройки и ограничивает использование ДГР с изменяемым воздушным зазором; низкая помехоустойчивость.
Устройства АНК, работающие на основе измерения емкостной проводимости путем включения в нейтраль сети генератора непромышленной частоты сети, применяются в сетях с незначительной несимметрией. При однофазном замыкании на землю генератор непромышленной частоты блокируется.
Недостатком таких устройств является влияние сопротивления изоляции сети (в основном, в сетях напряжением 0,4 кВ) на точность настройки компенсации, наличие дополнительного источника питания. Эти устройства также не могут использоваться в сетях с высоким уровнем несимметрии.
В сетях с большой несимметрией фазных проводимостей относительно земли автоматическая настройка компенсации может выполняться при подключении ДГР к нейтрали сети через быстродействующий коммутатор и раздельном измерении емкости сети и индуктивности реактора. Устройство, работающее по такому принципу, позволяет производить настройку ДГР как в нормальном режиме работы сети, так и при замыкании на землю. Точность настройки компенсации зависит от погрешности при измерении Lр и с0 и регулировании индуктивности ДГР.
Недостатком такого устройства является неустойчивая работа при перемежающихся дугах. В этом режиме настройку компенсации можно осуществить по частоте свободных колебаний в КНП сети. Кроме того, устройство содержит дополнительный источник питания.
Наиболее простым способом АНК является настройка по фазовым соотношениям токов и напряжений нулевой последовательности. Данный способ при настройке ДГР в нормальном режиме работы сети может быть использован в сетях с незначительной несимметрией, а при настройке только в режиме замыкания на землю (при металлическом замыкании и при непрерывном горении заземляющей дуги) — в сетях с большой несимметрией фазных проводимостей относительно земли. При перемежающей дуге устройство блокируется.
К недостаткам настройки компенсации по фазовому принципу можно отнести искусственное смещение нейтрали и влияние на точность настройки активных потерь в сети.
Экстремальный принцип АНК с настройкой при отсутствии замыкания на землю применяется в сетях с незначительной и повышенной несимметрией, например, в воздушных сетях напряжением 35 кВ, где при резонансной настройке ДГР напряжение нейтрали не превышает 0,15 Uф. В сетях, в которых напряжение нейтрали превышает допустимое значение, экстремальный принцип АНК может использоваться в режиме металлического замыкания на землю и при стационарной дуге.
Основным преимуществом экстремального регулирования является использование токов и напряжений нулевой последовательности без введения в сеть дополнительного источника питания.
К недостаткам устройств АНК по экстремальному принципу следует отнести влияние на точность настройки активных потерь в контуре нулевой последовательности, снижение чувствительности измерительного устройства при значительной расстройке компенсации и ненадежность некоторых типов аналоговых запоминающих устройств.
Автоматическая настройка компенсации по частоте свободных колебаний в контуре нулевой последовательности с модуляцией индуктивности реактора при настройке ДГР в нормальном режиме сети может применяться в сетях, где смещение нейтрали не превышает допустимого значения. В сетях с высоким уровнем напряжения нейтрали настройка может производиться только в режиме замыкания на землю.
Основное преимущество данного способа — настройка компенсации при перемежающей дуге. Точность настройки компенсации по сравнению, например, с фазовым и экстремальным принципами намного выше, так как она в меньшей степени зависит от активных потерь в контуре нулевой последовательности сети.
Недостатком является то, что этот способ не может быть использован для настройки компенсации при устойчивом замыкании на землю. АНК по постоянной времени восстановления напряжения в поврежденной фазе возможна только при перемежающейся дуге, и этот способ имеет ряд недостатков: сложность измерения длительности переходных процессов, значительная погрешность настройки компенсации.
Выше дана сравнительная оценка погрешности (точности) настройки компенсации. Если погрешность устройств АНК оценить по расстройке компенсации, то при настройке по модели сети, по постоянной времени восстановления напряжения на поврежденной фазе она равна 5 % и более, а при настройке по другим принципам — не более 1—3 %.
Практически все принципы и устройства АНК обеспечивают настройку ДГР различных конструкций. Лишь устройство по экспериментальному принципу с непрерывным поиском экстремума из-за автоколебаний системы регулирования нецелесообразно использовать совместно с ДГР с изменяемым зазором магнитопровода.
Техническая реализация рассмотренных устройств характеризуется различной степенью сложности, в соответствии с уменьшением которой их можно ориентировочно представить в следующей последовательности: по постоянной времени восстановления напряжения поврежденной фазы; модели сети; экстремальным характеристикам; емкостной проводимости; общей реактивной проводимости; частоте свободных колебаний; фазовым соотношениям токов и напряжений в контуре нулевой последовательности сети.
В конкретном случае выбор принципа автоматической настройки компенсации должен быть обоснован исходя из технико-экономических требований. Опыт эксплуатации различных устройств АНК показывает, что для предварительной настройки компенсации в нормальном режиме работы сети лучше использовать фазовый, а для настройки в режиме замыкания на землю — комбинированный фазочастотный принцип.
