При нормальной эксплуатации конденсаторных установок представляет интерес измерение в их цепях следующих величин: напряжения на зажимах конденсаторов; токов, протекающих по присоединению конденсаторной установки; количества реактивной энергии, выработанной установкой.
Контроль напряжения на зажимах конденсаторов полезен потому, что позволяет проверять, не превышает ли фактический уровень напряжения сети наивысшее значение, допустимое для конденсаторов данного типа. Особенно важен контроль напряжения в тех случаях, когда конденсаторная установка присоединена в такой точке сети, где напряжение временами превышает наивысшее напряжение, допустимое для конденсаторов данного типа, но почему-либо отсутствует защита установки от повышения напряжения.
Измерение напряжения осуществляется вольтметром, присоединенным (через трансформатор напряжения или непосредственно) к тем же сборным шинам, к которым присоединена конденсаторная установка. Допускается также присоединение вольтметра ко вторичной обмотке разрядного трансформатора напряжения, но присоединение к сборным шинам предпочтительно, так как при нем возможно измерять напряжение на шинах также и в то время, когда конденсаторная установка отключена.
Измерение токов, протекающих по присоединению конденсаторной установки, позволяет обнаружить другие отступления от нормального режима. Увеличение показаний амперметров, не пропорциональное напряжению, является признаком перегрузки конденсаторов токами высших гармоник (см. § 4-3), а уменьшение показаний амперметров указывает на отключение части конденсаторов или конденсаторных секций их индивидуальной защитой.
Для более полного контроля работы конденсаторной батареи предпочтительна установка амперметров во всех трех фазах, при которой легко контролировать равенство емкостей фаз, сравнивая показания амперметров. Однако Правила устройства электроустановок (гл. V-6) допускают в щелях экономии установку только одного амперметра в цепи конденсаторной батареи мощностью до 400 кВАр. Для батарей более 400 кВАр Правила устройства требуют установки трех амперметров.
В конденсаторных установках высокого напряжения амперметры присоединяются через трансформаторы тока, но для присоединения трех амперметров достаточно двух трансформаторов тока, так как третий амперметр включается по известной схеме на сумму токов в двух других фазах.
Если конденсаторная установка присоединена через общий выключатель с силовым трансформатором, то должно быть обеспечено раздельное измерение токов в цепи конденсаторной установки и в цепи силового трансформатора для контроля их нагрузок.
Обыкновенные электромагнитные амперметры и вольтметры показывают действующие значения тока и напряжения с учетом высших гармоник и потому вполне пригодны для измерений в цепях конденсаторных установок.
Учет реактивной энергии, выработанной конденсаторной установкой, желателен по следующим причинам:
данные о количестве реактивной энергии, выработанной конденсаторной установкой, совместно с данными о потреблении активной и реактивной энергии от электроснабжающей системы позволяют находить естественный коэффициент мощности абонентских электроустановок;
учет реактивной энергии, выработанной конденсаторной установкой, облегчает контроль ее работы (проверку отключения в ночное время и т. п.).
Однако установка счетчика реактивной энергии повышает затраты на оборудование конденсаторной батареи и потому для мелких батарей нецелесообразна. Правила устройства электроустановок требуют установки счетчиков реактивной энергии у промышленных потребителей на присоединениях конденсаторных батарей мощностью 100 кВАр и выше, если («отдача ими реактивной энергии учитывается при расчете с предприятием по коэффициенту мощности» (§ 1-5-12 Правил).
Угол сдвига фаз между током в цепи конденсаторной установки и напряжением на ее зажимах очень близок к 90°. Вследствие этого потери активной мощности в цепи конденсаторной установки могут быть найдены только по данным о значениях tg δ в конденсаторах, полученных при специальных испытаниях установки. Во время нормальной эксплуатации ее ни потери активной мощности, ни потери активной энергии в установке не измеряются.
При эксплуатации конденсаторных установок следует периодически измерять емкость каждого конденсатора после отключения батареи (§ 11-1). Если измеряемая емкость не превышает 10 мкФ, удобно пользоваться переносным электродинамическим микрофарад метром типа Д 524 класса точности 1 с пределами измерений 1, 2, 5 и 10 мкФ.
При большей емкости вследствие недостатка специальных приборов приходится производить измерения по методу амперметра и вольтметра. Этот метод обеспечивает меньшую точность измерений, но все же она достаточна для контроля исправности конденсаторов.
Расчет емкости производится при этом методе по выражению
где I — ток в цепи конденсатора, а;
U — напряжение на зажимах конденсатора, в.
При частоте 50 Гц это выражение принимает следующий вид, удобный для расчетов:
Следует присоединять измерительную цепь к линейному, а не фазному напряжению сети, чтобы исключить возможность появления в кривой напряжения высших гармоник порядков, кратных трем. Наличие высших гармоник в кривой напряжения дает завышенные результаты измерения емкости.
При измерении емкости трехфазных конденсаторов, соединенных треугольником, следует поочередно замыкать каждую пару зажимов и измерять емкость между нею и третьим зажимом; например, замкнув зажимы 2 и 3, измерить емкость между ними и зажимом 1. Если обозначить полученные таким образом значения емкости через C1-23, С2-31 и C3-12, то емкость каждой фазы конденсатора может быть найдена:
Емкость всего конденсатора, т. е. сумма емкостей трех фаз, равна:
Кроме рассмотренных выше измерений электрических величин, на конденсаторных установках измеряются также температура воздуха в помещении конденсаторов, а иногда и температуры конденсаторов (§ 11-1).
Для измерения температуры воздуха пользуются термометром с пределами измерений, охватывающими температуры, наблюдающиеся в помещении как в летнее, так и в зимнее время. В местностях с жарким летом полезно иметь в помещении также максимальный термометр с верхним пределом измерений 40—50° С.
Измерение температуры конденсатора, точнее говоря, поверхности его бака, может производиться или термопарой или термометром, прикрепленным к баку конденсатора (последний способ не рекомендуется). При измерении температуры бака следует помещать термопару или термометр в точку с наивысшей температурой, найдя ее экспериментальным путем или считая, что она находится на вертикальной оси стенки бака на уровне около трех четвертей высоты стенки.
Рис. 6-10. Эскиз переносной термопары для измерения температуры поверхности.
1 — латунная пластинка 0,5 мм. для передачи тепла термопаре, припаянной к центру пластинки с внутренней стороны ее; 2—прокладка из губчатой резины; 3— диск из текстолита; 4 — стальная гильза с шаровым шарниром; 5 и 6—стальные гильзы с цилиндрическими пружинами внутри; 7 — трубка из текстолита; 8 — резиновая пробка; 9— провода термопары (проходят внутри трубки).
Стационарные термопары можно устанавливать на конденсаторах, припаивая каждую термопару «горячим» спаем к центру медной пластинки диаметром около 20 мм и приклеивая эту пластинку универсальным клеем к баку конденсатора. От каждой термопары должны быть проложены по каркасу (стеллажам) батареи два изолированных провода, соединяющих ее через переключатель с измерительным прибором.
Эскиз переносной термопары приведен на рис. 6-10. Термопара снабжена шаровым шарниром, что делает ее самоустанавливающейся, и имеет малую тепловую инерцию, что обеспечивает быстроту отсчетов. Для измерения э. д. с. переносной термопары удобно применять переносный потенциометр постоянного тока типа ПП.
Любая термопара реагирует на разность температур конденсатора и окружающего воздуха, т. е. именно на ту же величину, которая характеризует состояние конденсатора. В этом заключается одно из преимуществ термопар перед термометрами при измерении температур конденсаторов.
Измерение температуры конденсатора термометром, прикрепленным к баку, дает менее точные результаты, чем измерение термопарой. Кроме того, отсчитывать показания термометров, установленных на конденсаторах нижнего и в особенности верхнего (третьего) яруса батареи, довольно затруднительно.
В некоторых зарубежных конструкциях конденсаторов мощностью около 100 кВАр и выше крышка бака имеет карман для термометра подобно баку силового трансформатора. В этом случае термометр, находящийся в кармане, измеряет по существу температуру верхнего слоя масла в конденсаторе.
