Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Оборудование >> Конденсаторные установки промышленных предприятий

Характеристики силовых конденсаторов - Конденсаторные установки промышленных предприятий

Оглавление
Конденсаторные установки промышленных предприятий
Реактивная мощность и средства ее компенсации
Схемы соединения конденсаторных установок
Разряд конденсаторов
Измерение, управление, сигнализация и блокировка
Релейная защита
Переходные процессы при коммутации конденсаторных установок
Условия работы и выбор выключателей конденсаторных установок
Высшие гармоники и их ограничение с помощью конденсаторных установок
Выбор количества и мощности ступеней регулирований конденсаторных установок
Способы регулирования мощности конденсаторных установок
Программное автоматическое регулирование по времени суток
Автоматическое регулирование по напряжению
Автоматическое регулирование по току нагрузки
Автоматическое регулирование по значению и направлению реактивной мощности
Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок
Комбинированные схемы автоматического регулирования
Повышение устойчивости с помощью управляемых компенсирующих устройств
Форсировка мощности конденсаторных установок
Управляемые устройства для компенсации реактивной мощности
Характеристики силовых конденсаторов
Конструкции конденсаторов и их технические характеристики
Конденсаторные установки промышленных предприятий
Конструирование и комплектация конденсаторных установок 380 В
Конденсаторные установки 380 В в сетях силового электрооборудования
Конденсаторные установки в осветительных сетях
Конденсаторные установки до 1000 В специального назначения
Комплектация конденсаторных установок 3-10 кВ
Конденсаторные установки внутренней установки в сетях 3-10 кВ
Конденсаторные установки наружной установки в сетях 3-10 кВ
Конденсаторные установки специального назначения
Применение конденсаторных установок в схемах силовых фильтров
Силовые фильтры промышленного назначения
Поставка оборудования
Монтаж оборудования
Эксплуатация конденсаторных установок
Зарубежные конденсаторные установки
Список литературы

Часть вторая
КОНСТРУКЦИИ, МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИИ
Глава шестая
КОНДЕНСАТОРЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВКАХ
6.1. Характеристики силовых конденсаторов
Электрическим конденсатором называется устройстве, состоящее из двух (или нескольких) проводников или обкладок, разделенных диэлектриком. Основное свойство конденсатора — это его емкость, т. е. способность накапливать и удерживать на обкладках-электрический заряд. Емкость конденсатора зависит от его геометрических размеров (от площади обкладок и расстояния между ними) и от рода диэлектрика, разделяющего обкладки (от диэлектрической проницаемости). Единицей емкости является фарад, но обычно пользуются более мелкой единицей — микрофарадом, составляющим миллионную часть фарада.
Конденсаторы большой емкости состоят из нескольких параллельно соединенных единичных конденсаторов, называемых секциями. Конденсаторы высокого напряжения состоят из ряда последовательно (или параллельно-последователыю) соединенных секций. При параллельном соединении секций (рис. 6.1,а) общая емкость конденсатора равна сумме емкостей отдельных секций:
C=Ci + С2 + Сз +... + См
где С —общая емкость конденсатора; С{—Ст — емкость отдельных секций; т — общее количество секций.
При последовательном соединении секций (рис. 6.1,6) общая емкость конденсатора равна сумме обратных величин емкостей отдельных секций.
При параллельно-последовательном соединении секций (рис. 6.1,в), имеющих одинаковую емкость С0 и собранных из п последовательно соединенных групп секций, где каждая группа составлена из т параллельно соединенных секций, общая емкость конденсатора составит.
При соединении конденсаторов в группы общая емкость всей конденсаторной установки определяется по тем же формулам, что и при соединении секций в конденсаторе.
Реактивная мощность конденсатора пропорциональна емкости, квадрату напряжения и частоте этого напряжения.
Соединение секций конденсаторов
Рис. 6.1. Соединение секций конденсаторов:
а — параллельное; б — последовательное; в — параллельно-последовательное
Фактическая реактивная мощность конденсатора Q, включенного в сеть напряжением £/с, отличным от номинального напряжения конденсатора UH0M, определяется по формуле

где Qhom — номинальная мощность конденсатора, квар.
Если конденсатор типа КМ2-10,5 номинальной мощностью 26 квар подключить к шинам подстанции напряжением 10 кВ, то его фактическая мощность составит

или примерно 90% номинальной мощности конденсатора. При установке конденсаторов необходимо учитывать фактический уровень напряжения в сети, к которой будут присоединяться конденсаторы.
На рис. 6.2 приведены схема и векторная диаграмма токов и напряжений, действующих в цепи конденсаторов. Потери энергии в конденсаторе складываются из потерь энергии в диэлектрике и токоведущих частях, а также потерь энергии в его металлических частях, находящихся в магнитном поле рабочего тока. Кроме потерь в основном диэлектрике учитываются потери энергии во вспомогательных диэлектриках, использованных в конструкции конденсатора (заливочная жидкость, изоляция от корпуса, материалы опрессовки и др.).
При наличии в конденсаторе встроенных разрядных резисторов в общую сумму потерь в конденсаторе входят также потери в сопротивлениях этих резисторов.
Общие потери характеризуются тангенсом угла потерь, равным отношению потерь активной мощности в конденсаторе к его реактивной мощности.
Векторная диаграмма и параллельная схема замещения конденсатора с потерями
Рис. 6.2. Векторная диаграмма и параллельная схема замещения конденсатора с потерями
Предельно допустимые значения тангенса угла потерь в зависимости от температуры конденсатора типа КМ-2:
Рис. 6.3. Предельно допустимые значения тангенса угла потерь в зависимости от температуры конденсатора типа КМ-2:
/ — низкого напряжения; 2 — высокого напряжения
Из приведенной формулы может быть определен тангенс угла потерь конденсатора

где Р — потери активной мощности в конденсаторе; Q — реактивная мощность конденсатора.
Тангенс угла потерь в конденсаторе зависит от различных факторов: температуры, частоты, напряжения, рода диэлектрика, конструктивных особенностей и уровня технологии производства. При повышении температуры потери увеличиваются; особенно быстро растут потери при температуре выше 60 °С (рис. 6.3). При повышении частоты при прочих равных условиях нагрев корпуса конденсатора может достигать таких значений, при которых применение магнитных материалов оказывается невозможным, в этом случае применение корпусов из алюминия оказывается целесообразным с точки зрения не только повышения качества конденсаторов и улучшения их удельных характеристик, но и снижения потерь и нагрева корпуса в магнитном поле.

Увеличение потерь в конденсаторе происходит также при воздействии повышенного напряжения, однако при наличии в напряжении высших гармоник потери растут значительно быстрее как вследствие увеличения потерь в обкладках, вызванного возрастанием суммарного тока, проходящего через конденсатор, так и вследствие увеличения потерь в диэлектрике.
Удельные потери конденсатора находятся в прямой зависимости от тангенса угла диэлектрических потерь. Следовательно, при максимально допустимом значении потерь, при котором еще обеспечивается сохранение теплового равновесия конденсатора, снижение тангенса угла диэлектрических потерь позволяет увеличить мощность конденсаторов при тех же габаритах и улучшить его удельные характеристики. Таким образом, необходимо применение таких диэлектрических материалов, которые наряду с большой диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью обладали бы малыми диэлектрическими потерями, были бы теплопроводными, нагревостойкими и технологичными.
Важнейшей характеристикой качества конденсатора является его электрическая прочность, так как если емкость конденсатора несколько отклоняется от нормального значения или увеличиваются потери, то такой конденсатор еще будет как-то работать, но если нарушается его диэлектрическая прочность и происходит пробой диэлектрика и между его обкладками устанавливается КЗ, то это уже может привести к аварии как в самом конденсаторе, так и в электрической сети, к которой он присоединен.
Электрическая прочность конденсатора зависит прежде всего от рода и свойств диэлектрических материалов, применяемых для основной его рабочей части и технологии ее обработки. Поэтому основные требования к повышению качества конденсаторов направлены на изыскание и применение материалов с возможно большей диэлектрической проницаемостью, большой рабочей напряженностью и малыми диэлектрическими потерями, 78
Основным видом диэлектрика в конденсаторе является пропитанная диэлектрической жидкостью конденсаторная бумага достаточной электрической прочности, технологичная и дешевая. Удельная объемная характеристика конденсатора увеличивается пропорционально диэлектрической проницаемости и квадрату принятой напряженности электрического поля. Поэтому основной фактор увеличения мощности конденсатора — это повышение рабочей напряженности электрического поля. Однако максимальная напряженность должна быть в таких пределах, чтобы не снижалась надежность конденсатора в эксплуатации и, следовательно, срок службы был достаточно высок.
Наиболее целесообразные значения напряженности электрического поля находятся в пределах 17,5— 20,0 кВ/мм. С повышением напряженности электрического поля возрастает интенсивность частичных разрядов, от воздействия которых диэлектрик конденсатора стареет и разрушается. Для повышения устойчивости диэлектрика к возникновению частичных разрядов применяют газостойкие пропитывающие жидкости. Однако даже улучшенное минеральное масло с повышенной газостойкостью обладает худшими характеристиками, чем хлорированный дифенил (трихлордифенил).
При работе конденсатора с трихлордифенилом допускается температура диэлектрика 90 °С, что на 20°С выше, чем при применении минерального масла. Применение три-хлордифенила приводит к выравниванию электрического поля, что позволяет повысить рабочую напряженность электрического поля и тем самым на 40—60% улучшить удельные характеристики конденсатора. Конденсаторы, пропитанные трихлордифенилом, более надежно работают в условиях повышенных (начиная с 30 °С) температур, а пропитанные минеральным маслом — в условиях низких температур. Конденсаторы напряжением 220, 380, 500, 660 и 1050 В снабжаются встроенными внутрь корпуса конденсатора плавкими предохранителями. Конденсаторы напряжением 3,15; 6,3 и 10,5 кВ обычно выполняются без встроенных плавких предохранителей и требуют отдельной защиты.
Для обеспечения разряда конденсаторов (при параллельно-последовательном их соединении) при переходных процессах предусматривается встроенное внутрь конденсатора разрядное устройство, состоящее из активных сопротивлений (резисторов). Однако трихлордифенил является химически агрессивной средой, растворяющей лакокрасочные покрытия и токопроводящие материалы резисторов, при этом диэлектрические свойства трихлордифенила ухудшаются, что приводит к увеличению диэлектрических потерь и возможности перегрева конденсаторов вследствие нарушения теплового равновесия.
Для оценки качества конденсаторов наряду с их электрическими характеристиками существуют удельные характеристики, позволяющие судить о целесообразности применения их в той или иной области промышленности.
Удельными характеристиками называются отношение одной из электрических характеристик конденсатора к его объему или массе; так, например, удельная емкость представляет собой отношение емкости конденсатора к его объему; удельная реактивная мощность — отношение реактивной мощности конденсатора к его объему или массе.
При изготовлении конденсаторов предъявляются высокие требования к технологическому оборудованию. На всех стадиях производства должна исключаться возможность попадания в конденсаторные секции ионизирующих загрязнений, которые могут оказать решающее влияние на диэлектрические качества изоляции и технические характеристики конденсаторов.
Электрическая прочность конденсаторов в условиях эксплуатации не может оставаться постоянной и снижается с течением времени в результате старения диэлектрика. Поэтому кратковременные испытания повышенным напряжением не дают полной уверенности в том, что конденсатор будет надежен в эксплуатации. Однако все явления, имеющие место при эксплуатации конденсаторов, могут быть искусственно вызваны методом ускоренных испытаний.
Испытания конденсаторов разделяются на контрольные и типовые.
Контрольным испытаниям подвергается каждый выпускаемый заводом-изготовителем конденсатор. Типовые испытания конденсаторов в расширенном объеме проводятся не менее чем на трех конденсаторах каждого типа, выбранных методом случайного отбора, выдержавших контрольные испытания и принятых техническим контролем завода-изготовителя. Типовые ускоренные испытания срока службы конденсаторов проводятся не менее чем на 10 конденсаторах при освоении производства и периодически, не реже 1 раза в 5 лет, на образцах каждой серии конденсаторов напряжением 0,66 и 6,3 или 10,5 кВ второго габарита любого исполнения, предварительно выдержавших контрольные испытания.

Нa основании испытаний срока службы ускоренными методами, а также анализа и наблюдений за находящимися в эксплуатации конденсаторами аналогичной конструкции можно оценить срок службы конденсаторов.



 
« Каталог АСКО-УКРЕМ   Контроль за состоянием трансформаторов »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.