5. ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК 5.1. Назначение компенсаторов реактивной мощности 2) Реактивная мощность – известная часть полной мощности, затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке, имеющей емкостную и индуктивную составляющие. Она не выполняет полезной работы, вызывает дополнительный нагрев проводников и требует применения источника энергии повышенной мощности. 3) Во время эксплуатации при нормальных рабочих условиях все потребители электрической энергии, чей режим сопровождается постоянным возникновением электромагнитных полей (электродвигатели, оборудование сварки, люминесцентные лампы и многое др.) нагружают сеть как активной, так и реактивной составляющими полной потребляемой мощности. Эта реактивная мощность необходима для работы оборудования содержащего значительные индуктивности и в то же время может быть рассмотрена как нежелательная дополнительная нагрузка на сеть. 4) Учитывая сказанное, становится понятно, что при значительном потреблении реактивной мощности напряжение в сети понижается. В энергосистемах, чей уровень напряжения, как правило, ниже номинального, наблюдается дефицит по активной мощности. Обычно энергосистемы дефицитные по активной мощности, дефицитны и по реактивной мощности. известно, что недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной энергосистеме. В отличие от активной мощности реактивная мощность может генерироваться не только генераторами, но и компенсирующими устройствами – конденсаторами, синхронными компенсаторами или статическими источниками реактивной мощности, которые можно установить на подстанциях электрической сети. 5.2. Устройство конденсаторных установок 5) Конденсаторные установки выполняются в виде шкафов одностороннего обслуживания, состоящих из вводной ячейки и конденсаторных ячеек, количество которых зависит от мощности конденсаторной установки (рис. 5.1). Конденсаторные ячейки соединяют между собой электрически сборными шинами и механически - болтовыми соединениями. Соединения выводов конденсаторов с шинами выполняются гибкими перемычками. Конденсаторные ячейки комплектуются высоковольтными косинусными трехфазными конденсаторами, оснащенными разрядными резисторами и встроенными предохранителями. 6) Рис. 5.1. Конденсаторная установка на напряжение 380 В мощ-ностью 110 квар: 1 − амперметр; 2 − вольтметр; 3 − предохра-нитель; 4 − контактор; 5 − панель управления; 6 − трансформатор тока; 7 − заземляющий болт; 8 − конденсатор В вводной ячейке конденсаторной установки находятся трансформаторы тока, амперметры, показывающие суммарный ток всех конденсаторных батарей, автоматика защиты, сигнализирующая о превышении конденсаторами максимального тока, схема блокировки коммутационных элементов и дверей, обеспечивающая безопасность обслуживания. Конденсаторная установка может быть выполнена с вводным разъединителем или без него. 5.3. Монтаж конденсаторных установок 7)Схемы соединений конденсаторных установок. На практике в зависимости от назначения, напряжения и мощности схемы соединений конденсаторных установок выполняют однофазными и трехфазными с параллельным или параллельно-последовательным соединением конденсаторов. На рис. 5.2 приведены схемы присоединения конденсаторных установок. Как в осветительных так и в силовых сетях 220 В и 380 В применяют в основном трехфазные конденсаторные установки с параллельным соединением конденсаторов, последние соединены по схеме треугольника. 8) Рис. 5.2. Схемы присоединения конденсаторных установок: а − с общим выключателем; б − с рубильником и предохранителем; в − с предохранителями и контактором; г − с автоматическим выключателем; д − выключателем высокого напряжения; е − в виде двойной звезды с выключателем высокого напряжения 9) Однофазные конденсаторные батареи на напряжение 220 В и 380 В применяют для индивидуальных однофазных электроприемников (электрические печи и др.). В силовых сетях трехфазные конденсаторные батареи могут подключаться как непосредственно под общий выключатель с электроприемником, так и через отдельный выключатель к шинам распределительных щитов напряжением 380 В (рис. 5.2, а-г). При необходимости комплектования конденсаторной установки напряжением 380 В большой мощности применяются секционированные схемы, состоящие из нескольких отдельных конденсаторных установок, которые через свой выключатель подключаются к шинам распределительного щита напряжением 380 В. Основной схемой соединения конденсаторных установок напряжением 3-10 кВ является параллельное соединение однофазных конденсаторов в каждой фазе батареи с соединением фаз треугольником. В этой схеме номинальное напряжение конденсаторов соответствует номинальному напряжению сети. Шкала номинальных напряжений 3,15; 6,3 и 10,5 кВ существующих однофазных конденсаторов не позволяет комплектовать конденсаторные батареи по схеме в звезду, так как при стандартном напряжении сети напряжение в фазе батареи составляет соответственно 1,73 кВ для линейного напряжения 3,15 кВ; 3.47 кВ для 6,3 кВ и 5,78 кВ для 10,5 кВ. В настоящее время ведется разработка конденсаторов, позволяющая соединять их по схеме в звезду. 10) При вводе эксплуатации схемы соединения конденсаторных батарей на напряжение 35 кВ и выше могут выполняться по схемам звезды и треугольника. Каждая фаза батареи в этом случае составляется из параллельно-последовательных групп однофазных конденсаторов для получения необходимого напряжения и мощности. При этом номинальное напряжение конденсаторов следует выбирать таким, чтобы иметь минимальное количество последовательных групп и максимальное количество параллельных конденсаторов в группе. Такая схема снижает величину напряжения на конденсаторах после выхода из работы одного или нескольких конденсаторов в какой-нибудь из последовательных групп. 11) Монтаж конденсаторных установок. Для ввода в эксплуатацию комплектных конденсаторных установок на месте их установки монтаж сводится к соединению ячеек друг с другом с помощью болтовых соединений, установке сборных шин, закреплению комплектных конденсаторных установок на фундаменте болтами, присоединению питающих кабелей и заземляющих проводников. А монтаж конденсаторных установок большой мощностью на напряжение 35 кВ и выше производится отдельными блоками, изготовленными на заводе или в специальных мастерских и доставленными на место их установки. Электромонтажные работы должны выполняться в соответствии с требованиями, а также действующих инструкций по монтажу. Смонтированные конденсаторы в КУ должны быть жестко прикреплены к конструкциям, на которых они установлены. 12)При запуске в эксплуатацию наладка и испытание электрооборудования конденсаторных установок должны производиться в соответствии с требованиями ПУЭ. Эксплуатация конденсаторных установок. Перед включением конденсаторной установки в работу необходимо провести следующие механические испытания: проверку контакторов, конденсаторов, электронного регулятора, силовых предохранителей и предохранителей вторичных цепей на отсутствие механических повреждений и наличия посторонних предметов; проверку соединений силовых проводов и контакторов, протянуть по необходимости; проверку болтовых соединений на шинах, выводов предохранителей; проверку механического крепления и заземления конденсаторов; проверку фазировки подсоединения силового кабеля к вводным шинам; проверку качества болтовых соединений подводящего силового кабеля; проверку подключения к контуру заземления. следующие электрические испытания: Все измерения, испытания и опробования в соответствии с действующими директивными документами, настоящей инструкции, проведенные монтажным персоналом, должны быть оформлены соответствующими актами и протоколами. При температуре в помещении, превышающей +40 °С в течение 4-х часов, следует отключить установки от сети. 13)При ежедневном осмотре необходимо контролировать: температуры окружающего воздуха, в месте расположения установки; аварийных сигналов на регуляторе. При ежемесячном осмотре проверяют: исправность ограждений, целостность замков дверей, отсутствие посторонних предметов; отсутствие пыли, грязи; срабатывание защиты в конденсаторных элементах (поднятие крышки конденсаторного элемента на 10-12 мм); значение напряжения на шинах установки (смотри описание на регулятор); значение тока установки и равномерность нагрузки отдельных фаз; 14) Внеочередной осмотр производится в случаях: появления разрядов (непрерывного треска) в конденсаторах; повышения напряжения на вводе в установку; повышение температуры окружающего воздуха до значений близких к предельно допустимым. 15) Ремонт конденсаторных установок. Текущий ремонт конденсаторной установки с отключением ее от сети производится по мере возникновения необходимости, и график его выполнения не составляется. В состав текущего ремонта КУ входят очистка фарфоровых изоляторов от пыли и грязи, проверка затяжки всех болтовых соединений, выборочная окраска металлических конструкций и др. Все работы по текущему ремонту выполняются при отключении КУ от сети, в связи с этим текущий ремонт КУ обычно приурочивают к ремонту всего оборудования данной подстанции. В отдельных случаях, если КУ что-нибудь угрожает, текущий ремонт выполняется вне очереди. Обнаруженные при измерениях элементы конденсаторов с изменением электрических параметров более чем это допустимо нормами, срочно должны быть демонтированы и отправлены в капитальный ремонт. 16) Виды ремонтных работ, проводимых при различных неисправностях КУ приведены ниже: 1. Возможные неисправности автоматического регулятора: последствием такой поломки является то, что конденсаторная установка фактически не работает. То есть регулятор не может отслеживать изменения реактива и, соответственно, подключать необходимую конденсаторную батарею, для его компенсации. В таком случае нужно заменить регулятор, скоммутировать его и запрограммировать. В процессе программирования выставляется желаемый косинус φ, который регулятор и должен поддерживать. 2. Сбились запрограммированные параметры автоматического регулятора: в случае изменения настроек регулятор, даже определив реактив в сети либо не подключает соответствующую конденсаторную батарею, либо подключает несоответствующую батарею. Следствием такой работы является перекомпенсация либо недокомпенсация, в результате чего предприятие, не компенсируя в должной мере реактив, платит за него. При такой неисправности необходимо перепрограммировать уже установленный на конденсаторной установке автоматический регулятор восстановив его работоспособность. 3. Несоответствие реальных емкостей конденсаторных батарей их паспортным данным: для того, чтобы определить емкость конденсаторной батареи, необходимо проводить ее испытания, которые достаточно дороги. Как правило, считается, что через 10 лет эксплуатации емкость батареи падает минимум на 30 %. Соответственно, эффективность таких батарей падает пропорционально. 17) 4. Отсутствие защиты на модулях конденсаторных батарей: такая ситуация возможна, если блок предохранителей установлен только на вводе на всей установке, но никак не защищен каждый модуль компенсации. Для этого, рекомендуется, на каждую конденсаторную батарею устанавливать блок предохранителей, которые при перегрузке или к.з. выйдут из строя, таким образом, сохранив конденсаторную батарею . 5. Замена автоматических выключателей на защите модулей компенсации на блоки предохранителей: очень часто, некоторые производители, для уменьшения себестоимости конденсаторной установки, для защиты конденсаторной батареи используют не разъединители с предохранителями, а автоматические выключатели. В принципе, автоматический выключатель выполняет те же функции, что и предохранитель, но есть одно серьезное различие. Время срабатывания предохранителя в несколько раз меньше, чем время срабатывания автоматического выключателя. Из-за этого согласно ПУЭ необходимо ставить для защиты, как всей конденсаторной установки, так и для защиты каждой батареи в отдельности, разъединители с предохранителями. 6. Способы увеличения мощности конденсаторной установки: если появилась необходимость увеличить мощность имеющейся конденсаторной установки, это можно сделать двумя способами: 1) добавив новые модули конденсаторных батарей (модуль = разъединитель + контактор + конденсаторная батарея); 2) увеличив номинал имеющихся батарей, заменив некоторые из них на батареи с большей емкостью. И в первом и во втором случае необходимо будет решать несколько вопросов: хватит ли места в имеющейся металлоконструкции; нужно ли менять коммуникации; нужно ли увеличивать защиту на вводе и т. д. и т. п. После принятия решения необходимо произвести реконструкцию КУ с увеличенным количеством ступеней. 18) 7. Необходимо уменьшить номинал минимальной ступени: одной из причин недостаточной эффективности работы конденсаторной установки является большая емкость минимальной ступени. 8. Высокая температура внутри конденсаторной установки: если температура внутри конденсаторной установки достаточно высокая (более +30º), то необходимо устанавливать принудительную вентиляцию, т. к. в таком тепловом режиме установка выйдет из строя достаточно быстро. 9. Проблемы с коммутационным оборудованием: при неработающих коммутационных аппаратах (контакторы) – конденсаторные батареи не будут включаться в нужный момент, и эффективность установки значительно снизится, т. к. определенные ступени конденсаторных установок не будут приносить пользы. В таком случае необходимо определить повреждённые контакторы и заменить их.
