10 АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР КОНДЕНСАТОРОВ АРКОН
При регулировании РМ на стороне напряжением выше 1000 В встречаются значительно большие трудности, чем при регулировании низковольтных конденсаторов, поскольку при автоматизации процесса включения и отключения конденсаторов возникает необходимость в достаточно сложных и дорогостоящих переключающих аппаратах. В связи с острой необходимостью автоматического регулирования реактивной мощности в высоковольтных сетях с 1969 г. электропромышленностью освоено автоматически управляемое устройство АРКОН, предназначенное для работы совместно с ККУ или с отдельными конденсаторными батареями как в электросетях 6—10 кВ, так и в сетях до 1000 В. Обычно регулятором АРКОН комплектуются установки напряжением 380 В.
Рис. 23. Структурная схема устройства АРКОН:
1 — командный блок; 2 — программный блок; 3 — приставки
Устройство АРКОН осуществляет автоматическое регулирование по напряжению с коррекцией или без коррекции реактивным (активным) током и по реактивному току и предназначено для работы при температуре окружающего воздуха от —40 до +40°С, относительной влажности воздуха до 80% при 20°С. Пределы регулирования уставки отключения составляют 90—120% номинального напряжения, а пределы регулирования уставки включения 94—99,5% напряжения уставки на отключение. Уставка форсировки регулируется в пределах 70—90% напряжения уставки на отключение.
На рис. 23 показана структурная схема устройства АРКОН. Из рисунка видно, что устройство состоит из двух частей: командного и управляемого им программного блока. Командный блок в зависимости от величины входного сигнала выдает программному блоку команды включения или отключения. Программный блок осуществляет последовательное включение или отключение отдельных секций БК и представляет собой набор идентичных приставок, число которых равно числу подключаемых секций БК. Максимальное число ступеней регулирования устройства равно 15. Регулирование — программное, по единичному или двоичному коду.
При регулировании по единичному коду соотношение мощностей секций БК выбирается равным 1:1:1, а по двоичному коду 1:2:4. По единичному коду каждая приставка управляет одним аппаратом, а по двоичному — один аппарат включает и отключает несколько секций, что требует применения более мощных контакторов, а также больших затрат на цветной металл из-за увеличения сечения питающих магистралей.
На рис. 24 представлена структурная схема из трех приставок, включенных по единичному коду 1:1:1. При единичном коде можно подключить все 15 приставок, в то время как при двоичном — 4 приставки. Устройство наряду с нормальным включением секций обеспечивает и форсированное их включение при снижении напряжения ниже заданного уровня.
Рис. 24. Структурная схема из трех приставок устройства АРКОН, включенная по единичному коду 1:1:1
Принцип работы структурной схемы рис. 24 заключается в следующем. В исходном состоянии левые части триггеров Тг1, Тг2 и ТгЗ открыты, а правые—закрыты. Команда Включение поступает с командного блока или от кнопки ручного управления на один из входов логических элементов И1, И2 и ИЗ каждой приставки. На другой вход логического элемента поступает сигнал запрета с триггера предыдущей приставки. Первый импульс команды Включение поступает только на триггер Тг1 первой приставки, переключая его. Триггер выдает команду на включение секции БК, а также дает разрешение на логический элемент И2 второй приставки. Второй импульс команды Включений оставляет без изменения триггер первой приставки и переключает триггер Тг2 второй приставки, который дает команду на включение второй секции БК, а также выдает разрешение на логический элемент ИЗ третьей приставки. Третий импульс переключает триггер ТгЗ третьей приставки, в результате чего включается третья секция БК.
Отключение секций БК происходит при поступлении с командного блока или кнопки ручного управления сигналов Отключение.
Рис. 25. Схема подключения к сети устройства АРКОН с тремя приставками
Работа устройства будет происходить аналогично команде Включение, но в обратном порядке. Сначала переключается триггер третьей приставки, который дает разрешение на элемент И'2 второй приставки и отключает третью секцию БК. Вторым импульсом Отключение переключается триггер второй приставки, который дает разрешение на элемент И'1 первой приставки и отключает вторую секцию БК. Третьим импульсом Отключение переключается триггер первой приставки, который отключает первую секцию БК.
На рис. 25 приведена схема подключения,' устройства АРКОН с тремя приставками к сети. Из рисунка видно, что командный блок имеет 26 зажимов, к которым подводятся: входное напряжение — зажимы 21, 22, ток нагрузки первого ввода (зажимы 6 и 9 — ток 2,5 А; зажимы 7 и 9 — ток 3,75 А; зажимы 8 и 9 —ток 5 А); ток нагрузки второго 60 ввода (зажимы 10 и 13—ток 2,5 А; зажимы 11 и 13—ток
- А; зажимы 12 и 13—ток 5 А); ток конденсатора установки (зажимы 14 и 17—ток 2,5 А; зажимы 15 и 17—ток
- А; зажимы 16 и. 17—ток 5 А); зажимы 9, 13 и 17 подключаются к началам обмоток трансформаторов тока ТТ1, ТТ2 и ТТЗ.
Автоматическое регулирование секциями БК с помощью устройства АРКОН в значительной мере зависит от связи между напряжением и нагрузкой.
Рис. 26. График регулирования мощности трех секций БК по напряжению измерительного органа устройства АРКОН
При выборе уставок необходимо пользоваться диаграммой работы АРКОН, отражающей зависимость напряжения на измерительном органе устройства от нагрузки и напряжения сети.
На рис. 26 представлен возможный вариант регулирования трех" секций БК при согласном изменении напряжения и нагрузки. Наклонные прямые на рисунке показывают изменения напряжения на измерительном органе устройства при изменении нагрузки и постоянном напряжении сети, а горизонтальные прямые представляют собой уставки отключения и включения устройства АРКОН. Изменение напряжения в сети на рис. 26 фиксируется смещением наклонных линий. Точки пересечения наклонных и горизонтальных прямых отражают режимы переключения БК, а именно: в области выше линии U0ткл — отключение секций БК, а в области ниже Вкл — включение секций БК. Процесс изменения напряжения и нагрузки начинается с точки А. При росте нагрузки напряжение на измерительном органе снижается и по достижении уставки включения UВкл происходит подключение одной секции БК, в результате чего напряжение на измерительном органе мгновенно повышается. Затем с продолжением роста нагрузки напряжение на измерительном органе вновь понижается до UВКл и происходит включение второй секции БК и т. д. Если же нагрузка будет снижаться, то напряжение на измерительном органе устройства повысится до Uоткл и произойдет соответствующее отключение секций БК что на рис. 26 изображено пунктирными линиями. Видно, что если напряжение сети UC = UU то включение секций БК происходит при Q>Q44 а их отключение при Q<Qi. Если UC=U2, то включение секций БК происходит при Q>Q2, а их отключение при Q<Q1.
Устройство APKOН имеет небольшие габаритные размеры и массу: габарит командного блока составляет ‘290X325X216 мм, приставки— 130X160X210 мм; масса командного блока — 10 кг; приставки — 4 кг.
Помимо устройства АРКОН Рижским опытным заводом «Энергоавтоматика» в 1973 г. освоено устройство ВАКО (выключатель автоматический конденсаторов), который осуществляет автоматическое включение и отключение БК в функции среднего значения полного (или скомпенсированного) тока нагрузки и служит для применения во внутренних электросетях предприятий.
Режим регулирования КУ, оснащенных устройством ВАКО, зависит от графика реактивных нагрузок электроприемников, степени их загрузки и величины РМ до компенсации (необходимо знать значения cos φ) или tgф до компенсации). Эти данные позволяют выбрать уставки включения и отключения регулятора для обеспечения оптимального режима регулирования БК.
Устройство ВАКО обеспечивает одно- или двухступенчатое регулирование (при помощи двух БК с разными пределами уставок регулятора) двумя способами.
Первый способ обеспечивает регулирование по полному току нагрузки, когда по заводской схеме токовый элемент подсоединяется к параллельно соединенным двум трансформаторам тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Данный способ целесообразно использовать при возможности установки двух трансформаторов тока.
Второй способ обеспечивает регулирование по скомпенсированному току нагрузки, когда по заводской схеме токовый элемент подсоединяется к одному трансформатору тока. Данный способ по исполнению более прост, чем предыдущий, но дает худшее качество регулирования и меньший эффект от компенсации реактивной мощности.
Уставки включения и отключения устройства ВАКО выбираются независимо друг от друга.
Помимо автоматического регулирования реактивной мощности по току нагрузки устройство ВАКО осуществляет аварийный контроль по уровню напряжения и отключает БК (или блокирует ее включение) при превышении напряжения сети более чем на 10% сверх номинального значения.
