ГЛАВА СЕДЬМАЯ
ЗАЩИТА КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК
1. ВИДЫ ЗАЩИТ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК
При эксплуатации конденсаторных установок возможны следующие виды повреждений и ненормальных режимов работы:
- повреждения в конденсаторах: замыкания между обкладками секций; междуфазные перекрытия по торцовой поверхности секций или по наружной поверхности выводных изоляторов; замыкания на корпус через внутрибаковую изоляцию или через выводные изоляторы;
- многофазные короткие замыкания и замыкания на землю в других элементах установки, кроме конденсаторов, например в ошиновке батареи;
- ненормальные режимы работы: перегрузка конденсаторов высшими гармониками тока сверх допустимых пределов; длительное повышение напряжения на зажимах конденсаторов сверх допустимых пределов; кратковременные перенапряжения, атмосферные или коммутационные.
В настоящем параграфе коротко рассмотрены эти виды повреждений и ненормальных режимов и перечислены виды защит, применяемых в конденсаторных установках. Более подробные сведения о тех же видах защит приведены в § 7-3 и 7-4.
Замыкания между обкладками секций, происходящие вследствие пробоя диэлектрика между обкладками, являются наиболее распространенным видом повреждений, возникающих в силовых конденсаторах во время их. эксплуатации. В зависимости от ряда условий это повреждение может или представлять собой двухфазное короткое замыкание в конденсаторной установке, или только вызывать повышение напряжения на одних секциях или конденсаторах и понижение его на других, а также связанные с этим изменения токов. Повышение напряжения создает благоприятные условия для дальнейшего развития повреждения, которое может со временем также привести к двухфазному короткому замыканию в конденсаторной установке (§ 7-2).
Защита, реагирующая на замыкания между обкладками раньше, чем они приводят к двухфазному короткому замыканию, называется в дальнейшем защитой конденсаторной установки от замыканий между обкладками. Она должна срабатывать при возможно меньшей степени повреждения конденсатора, чтобы сохранилась возможность ремонта его и чтобы повреждение одного конденсатора не вызвало повреждений других конденсаторов в той же батарее. Кроме того, защита от замыканий между обкладками должна работать по возможности селективно, отключая вместе с поврежденным как можно меньшее число других, исправных конденсаторов.
Защита конденсаторных установок от замыканий между обкладками осуществляется:
встроенными в конденсатор предохранителями для индивидуальной защиты секций;
предохранителями для индивидуальной защиты конденсаторов;
релейной защитой всей батареи в целом, реагирующей на электрическую асимметрию (неравенство фазных емкостей) трехфазной батареи или другие явления.
Два первых вида защиты иногда реагируют только на двухфазные короткие замыкания (§ 7-2 и 7-4). Наиболее селективно работает встроенная в конденсатор индивидуальная защита секций, отключающая только дефектные секции.
Многофазные короткие замыкания в конденсаторной установке происходят преимущественно в результате замыканий между обкладками, но возможны и другие причины их. Внутри конденсаторов с вертикальным расположением секций могут происходить междуфазные перекрытия по торцовой (верхней) поверхности секций, если уровень масла вследствие какого-либо дефекта конденсатора понижается настолько, что эта поверхность обнажается. Возможны и внешние многофазные замыкания по наружной поверхности выводных изоляторов или в ошиновке батареи. Все эти виды повреждений должны быть отключены защитой от коротких замыканий немедленно по возникновении.
Замыкания на корпус происходят в конденсаторах через внутрибаковую изоляцию или через выводные изоляторы. Если конденсаторы в каждой фазе батареи соединены параллельно (нормальная схема соединений конденсаторов типа КМ), то баки конденсаторов всегда имеют защитное заземление. В этом случае замыкание на корпус конденсатора равносильно однофазному замыканию на землю. Через место замыкания протекает ток, определяемый параметрами той сети, к которой присоединен конденсатор. Длительное протекание его может привести к местному нагреву и дальнейшим повреждениям конденсатора. Однако замыкания на корпус в силовых конденсаторах происходят сравнительно редко и в специальной защите от них нет необходимости.
Во время эксплуатации конденсаторов иногда наблюдается перегрузка их высшими гармониками тока. Если существует опасность такой ’перегрузки, то конденсаторная установка должна иметь соответствующую защиту.
Если возможно длительное (более 3—5 мин) повышение уровня напряжения сети в точке присоединения конденсаторов выше допустимого для них значения, то возникает необходимость в защите установки от повышения напряжения, точнее говоря, от вызываемого им повышения напряженности электрического поля в диэлектрике между обкладками конденсаторов.
Если конденсаторная установка напряжением выше 1 000 В присоединена к сборным шинам, от которых отходят воздушные линии, то установка должна быть защищена от атмосферных перенапряжений. Для этого достаточно разрядников, присоединенных к сборным шинам. Защита от атмосферных перенапряжений тем более необходима в том случае, когда конденсаторы присоединены непосредственно к воздушной линии, например при столбовой установке их. Защита конденсаторов от коммутационных перенапряжений, как правило, не требуется, так как эти перенапряжения только при особо неблагоприятных обстоятельствах могут достигать значений, опасных для конденсаторов.
Все перечисленные выше виды защит, за исключением индивидуальной защиты секций и конденсаторов, выполняются всегда как защиты всей батареи в целом, и ниже называются сокращенно общими защитами батареи. Кроме них, существуют еще следующие дополнительные виды защит конденсаторов в батареях, выполняемые при помощи плавких предохранителей:
групповая защита, когда батарея подразделена на группы, состоящие из нескольких конденсаторов, и на каждой из групп установлен защищающий ее предохранитель;
индивидуальная защита конденсаторов, при которой каждый конденсатор защищен своим предохранителем.
Правила устройства электроустановок (гл. V-6) считают обязательной во всех случаях только общую защиту конденсаторной установки от токов короткого замыкания, действующую на отключение без выдержки времени. Для батарей с параллельным соединением конденсаторов, не имеющих индивидуальной защиты секций, Правила требуют, кроме того, групповой защиты от токов короткого замыкания при помощи плавких предохранителей. Защиты от перегрузки высшими гармониками, от повышения напряжения и от атмосферных перенапряжений требуются Правилами только при определенных условиях (§ 7-3), а защита от однофазных замыканий на землю вообще не требуется.
