ГЛАВА ШЕСТАЯ
СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЙ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК
- 1. СХЕМЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК К СЕТИ
Основным нормативным материалом по проектированию схем соединений и конструкций конденсаторных установок в СССР является гл. V-6 «Конденсаторные установки» Правил устройства электроустановок [Л.23]. Некоторые указания, касающиеся схем соединений конденсаторных установок, содержатся также в гл. 1-5 «Учет электроэнергии» этих Правил.
Все применяемые в настоящее время схемы соединений конденсаторных установок можно подразделить на следующие два вида в зависимости от способа присоединения конденсаторов к сети:
конденсаторы присоединены к сети через отдельный выключатель (рис. 6-1,а);
конденсаторы присоединены к сети через общий выключатель с приемником реактивной энергии: асинхронным электродвигателем, силовым или сварочным трансформатором и т. п. (рис. 6-1,б).
Первая схема распространена значительно больше, в особенности в установках напряжением выше 1 000 в. Основным преимуществом ее является независимость работы конденсаторной установки от работы электроприемников. Конденсаторная установка имеет свой отдельный выключатель и свою защиту, и потому режим ее работы не задается режимом работы приемников.
Вторая схема применяется главным образом в конденсаторных установках малой мощности напряжением до 1 000 В, хотя и среди этих установок большинство выполняется по первой схеме. Установки с индивидуальной компенсацией выполняются, как правило, по второй схеме. Преимущество последней заключается в меньшей стоимости аппаратуры для конденсаторной установки, так как отпадает надобность в отдельном выключателе для нее и в разрядных сопротивлениях.
При второй схеме включение и отключение конденсаторов производятся одновременно с включением и отключением приемника реактивной энергии, присоединенного параллельно конденсаторам. Таким образом, происходит своего рода регулирование включенной мощности конденсаторов. Эта особенность второй схемы бывает полезна, если вызываемое ею изменение включенной мощности конденсаторов происходит в соответствии с потребностью в последней, но может быть и недостатком, если приводит к недоиспользованию установленной мощности конденсаторов.
Если при второй схеме желательно обеспечить возможность работы электроприемника при отключенных конденсаторах или, наоборот, возможность работы конденсаторов при отключенном приемнике, то эта задача может быть легко решена путем установки выключателя или разъединителя на ответвлении к отключаемому оборудованию (рис. 6-1,б). Надо, однако, учитывать, что введение в схему дополнительной аппаратуры повышает стоимость электроустановки. Кроме того, возникает необходимость в разрядных сопротивлениях, если при новой схеме не обеспечивается разряд конденсаторов на обмотки приемника.
Рис. 6-2. Не рекомендуемая схема присоединения конденсаторной установки к сети через отдельный силовой трансформатор.
Применяя вторую схему при индивидуальной компенсации асинхронного двигателя, необходимо учитывать возможность самовозбуждения последнего во время его выбега после отключения от сети. Во избежание этого явления следует ограничивать мощность конденсаторной установки согласно рекомендациям, приведенным в § 5-4.
Вариантом первой схемы является изредка применяемое присоединение конденсаторов к сборным шинам низшего напряжения подстанции через отдельный силовой трансформатор, высшее напряжение которого равно номинальному напряжению конденсаторов (рис. 6-2). Такая схема позволяет уменьшить реактивную нагрузку основного понижающего трансформатора, питающего нагрузки предприятия, и тем самым увеличить пропускную способность подстанции по активной нагрузке без увеличения установленной мощности основного трансформатора.
Однако эта схема не может быть рекомендована к применению вследствие ее неэкономичности. Дополнительный трансформатор несет только реактивную нагрузку, в то время как основной трансформатор, разгруженный при помощи конденсаторов от реактивной нагрузки, несет преимущественно активную нагрузку. Суммарные потери мощности в обоих трансформаторах при этом больше, чем в том случае, когда оба они присоединены к сборным шинам высшего напряжения подстанции и, следовательно, оба несут и активную и реактивную нагрузку. Эта схема может быть допущена только в случае невозможности применения одной из схем рис. 6-1 и притом только как временная.
Для целей включения и отключения в цепях конденсаторных установок в Советском Союзе применяются те же виды выключателей, что в цепях другого электрооборудования. В некоторых странах (главным образом в ГДР и ФРГ и реже в США) применяют иногда для емкостных цепей специальные выключатели с пусковыми сопротивлениями (§ 3-8). Некоторые данные о работе различных видов выключателей в цепях конденсаторных установок приведены в § 3-G.
Выключатель и другая аппаратура (разъединитель, трансформаторы тока и т. п.), а также токоведущие части конденсаторной установки (ошиновка батареи и шины или кабель соединяющие ее со сборными шинами), должны выбираться с расчетом на перегрузку конденсаторов основной и высшей гармониками. Поскольку ГОСТ 1282-58 допускает перегрузку конденсаторов по току на 30% (§ 2-9), аппаратура и токоведущие части конденсаторной установки должны допускать длительное протекание через них тока, действующее значение которого равно 1,3 номинального тока батареи.
Для более надежной работы контактов выключателей при переходных процессах в конденсаторной установке рекомендуют выбирать выключатели на номинальный ток, составляющий около 150% номинального тока батареи.
Особо стоит вопрос о применении выключателей нагрузки в цепях конденсаторных установок. Этот вид выключателей не предназначен для разрыва токов короткого замыкания. Поэтому выключатель нагрузки может применяться в цепи конденсаторной установки, так же как в любой другой цепи, только в комбинации с другим аппаратом, способным отключать токи короткого замыкания.
Отечественный выключатель нагрузки типа ВН-16 пригоден для отключения конденсаторных батарей мощностью только до 400 кВАр. Это значение намного меньше той мощности, которую способен отключать тот же выключатель в индуктивной цепи. Резкое снижение отключающей способности при переходе от индуктивной к емкостной цепи объясняется особенностями коммутационных процессов в последней и ограничивает применение выключателей нагрузки типа ВН-16 в цепях конденсаторных установок.
Правила устройства электроустановок (§ 1-2-23) и другие директивные материалы допускают отключение малых токов в установках напряжением до 110 кВ (холостого хода силовых трансформаторов и т. п.) разъединителями. Это указание не распространяется на конденсаторные установки. Возможность повторных зажиганий и вызываемых ими перенапряжений при отключении емкостной цепи заставляет воздерживаться от отключения конденсаторных установок, хотя бы малой мощности, при помощи обыкновенных разъединителей.
