Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок может быть выполнено в зависимости от изменения направления реактивной мощности, когда важно ограничивать отдачу промышленными предприятиями реактивной мощности в сеть энергетической системы. Однако такое регулирование не всегда может соответствовать экономическому режиму работы системы электроснабжения промышленного предприятия.
Например, в максимуме нагрузок энергетической системы, когда требуется включение всех абонентских конденсаторных установок, на некоторых подстанциях предприятий возможны перетоки реактивной мощности от потребителя к системе. При таком регулировании произойдет отключение конденсаторной установки, что крайне нежелательно. Это обстоятельство приводит к тому, что указанный параметр регулирования может быть применен при условии обследования соответствующего режима эксплуатации абонентской сети.
В схеме автоматического регулирования мощности конденсаторной установки по направлению реактивной мощности в качестве пускового органа могут быть использованы обычные реле мощности при условии частичной компенсации внутреннего угла сдвига в реле включением емкости последовательно с обмоткой напряжения и соответствующим сочетанием подводимых напряжений и тока.
На рис. 35 приведена схема одноступенчатого автоматического регулирования по направлению реактивной мощности с применением двух реле мощности типа РБМ-171, включенных на трансформаторы тока ввода подстанции. Схема работает следующим образом: если вырабатываемая конденсаторной установкой реактивная мощность полностью расходуется в сети потребителя, а реактивная мощность из сети энергетической системы не поступает, то вращающий момент реле будет равен нулю. Таким образом, реактивная мощность потребителя при включенной конденсаторной установке полностью компенсируется.
Рис. 35. Схема одноступенчатого автоматического регулирования по направлению реактивной мощности.
С — дополнительная емкость порядка 9 мкФ.
При выработке конденсаторной установкой реактивной мощности в размере большем, чем смогут израсходовать электроприемники потребителя, избыток реактивной мощности будет иметь направление от подстанции
промышленного предприятия к энергетической системе. В соответствии с этим изменением направления реактивной мощности изменяет свой знак и вращающий момент реле 2М в сторону замыкания контакта в цепи реле 2В, которое срабатывает и с заданной выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи выключателя с последующим отключением конденсаторной установки.
При отстающем коэффициенте мощности на вводе подстанции, когда реактивная мощность имеет направление от энергетической системы к подстанции, реле 2М будет иметь вращающий момент в сторону размыкания контакта, а реле 1М — в сторону замыкания контакта в цепи реле 1В, которое с выдержкой времени срабатывает и дает импульс на включение конденсаторной установки.
В схеме автоматического регулирования мощности конденсаторных установок по величине и направлению реактивной мощности может быть применен также регулятор реактивной мощности, в котором в качестве управляющего органа используется трехфазный счетчик реактивной энергии (рис. 36). В этом счетчике счетный механизм заменен барабаном из изоляционного материала с контактным цилиндром со ступенчатыми вырезами; к этому цилиндру прижимаются щеточные контакты, замыкающие цепи управления при определенном угле поворота барабана, имеющего ограничение вращения в случае включения и отключения секций конденсаторной установки в пределах поворота на угол ±180°.
Рис. 36. Кинематическая схема управляющего органа регулятора реактивной мощности.
Вращающий момент счетчика — реактивная энергия выражается формулой
где k — постоянный коэффициент счетчика; L1 — напряжение сети; I — ток нагрузки; ср — угол сдвига фазы между током и напряжением.
Следовательно, при любом отклонении угла φ на подвижную часть прибора будет действовать момент, пропорциональный sin φ. Направление вращения диска зависит от знака угла φ, т. е. от характера реактивной нагрузки. При cos φ = 1 диск счетчика будет неподвижен. Это свойство реактивного счетчика позволяет использовать его в схемах автоматического поддержания и отключения секций конденсаторной установки. Схема управления могла бы быть осуществлена непосредственно от щеточных контактов счетчика к выключателям секций конденсаторных установок. Однако ввиду малой величины вращающего момента диска счетчика применяются различные варианты исполнения контактной системы таких регуляторов, в том числе щеточные ртутные с устройством дополнительного промежуточного звена, служащего для усиления импульса от этих контактов, например через полупроводниковый усилитель, и др.
В случае резких изменений реактивной нагрузки в течение суток возможно выполнение автоматическою регулирования мощности конденсаторных установок по величине коэффициента мощности. Для этой цели в качестве датчика может быть использован фазометр, в котором на шкале в местах, соответствующих заданным пределам коэффициента мощности, устанавливаются датчики. При совмещении стрелки фазометра с датчиком в зависимости от коэффициента мощности подается импульс на включение или отключение конденсаторной установки.
Используется также релейно-электронная схема фазометра с двумя фотосопротивлениями. Фотосопротивления устанавливаются на шкале фазометра с обратной стороны против специально просверленных отверстий. Эти отверстия сверлятся в местах, соответствующих заданному пределу коэффициента мощности. При загораживании стрелкой фазометра луча осветительной лампы подается импульс на включение или отключение конденсаторной установки.
Для компенсации реактивной мощности электротермических установок индукционного нагрева, потребляющих значительное количество электрической энергии с очень низким коэффициентом мощности, обычно составляющим 0,15—0,4, применяются регулируемые конденсаторные установки, реактивная мощность которых в несколько раз превышает активную мощность электротермической установки. По ходу технологического процесса работа печи характеризуется значительным изменением параметров печи, поэтому для поддержания коэффициента мощности близким к номинальному применяются автоматические регуляторы, изменяющие мощность конденсаторной установки по ходу процесса. Такие регуляторы разработаны и выпускаются серийно.
Рис. 37. Схема конденсаторной установки для компенсации реактивной мощности индукционной печи типа ИЛТ-1М1.
Для поддержания электрического режима индукционных плавильных и нагревательных установок промышленной частоты применяется автоматический регулятор типа АРИР. подключающий определенную часть конденсаторной установки в зависимости от изменения индуктивности в процессе плавки.
Принципиальная схема конденсаторной установки с регулятором АРИР для компенсации реактивной мощности индукционной печи типа ИЛТ-1М1 приведена на рис. 37. Управление электрическим режимом печи осуществляется путем ступенчатого переключения регулируемой части конденсаторной установки, составляющей 30—40% общей мощности установки (остальная часть конденсаторной установки подключена постоянно), а также путем воздействия на переключатель ступеней напряжения печного трансформатора. Исполнительными органами являются промежуточные реле, осуществляющие включение конденсаторов конденсаторной установки и переключающего устройства печного трансформатора.
Регулятор АРИР обеспечивает поддержание оптимального электрического режима в процессе плавки и состоит из блока автоматического регулирования коэффициента мощности, блока регулирования тока, блока коррекции уставки по коэффициенту мощности и блока питания напряжением 220 В. Ручное подключение и отключение ступеней конденсаторной установки производится с помощью кнопок, установленных на щите ручного управления печью.
Конструктивно регулятор АРИР представляет собою шкаф с двусторонним обслуживанием с размерами 700 X 600 X 2000 мм и массой 260 кг, устанавливаемый в непосредственной близости от щита управления печью.
