Регулирование мощности включением и отключением всей установки или отдельных ее секций позволяет достигнуть экономичного режима работы электрических сетей промышленных предприятий и одновременно использовать конденсаторные установки как средство местного регулирования напряжения. Регулирование мощности может производиться вручную эксплуатационным персоналом; автоматически от действия различных электрических параметров и неэлектрических датчиков, форсированной мощности конденсаторных установок, быстродействующими, регулируемыми, статическими генераторами реактивной мощности; диспетчером — непосредственно или распоряжением по телефону.
Регулирование мощности вручную эксплуатационным персоналом в определенное время суток не может являться надежным способом регулирования, хотя оно еще и продолжает применяться на промышленных предприятиях. Регулирование вручную в основном зависит от качества работы дежурного персонала, при этом могут быть случаи, когда из-за небрежности персонала конденсаторная установка долгое время оставалась невключенной или, наоборот, отключалась, что приводило соответственно к недокомпенсации или перекомпенсации.
Наиболее экономичные режимы работы сетей могут быть достигнуты при использовании конденсаторных установок с автоматическим регулированием мощности. В зависимости от характеристики сети, требований потребителя и энергосистемы автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок может выполняться:
1) по времени суток, когда важно ограничить отдачу промышленным предприятиям реактивной мощности
В сеть энергетической системы в течение суток по определенной программе с установившейся технологией производства;
по уровню напряжения, если необходимо уменьшить отклонение уровня напряжения электрической сети промышленного предприятия от оптимального значения;
по току нагрузки, если рост и снижение полной нагрузки меняются в течение рабочего дня и сопровождаются соответственным изменением реактивной мощности;
по величине коэффициента мощности, если его изменение пропорционально определенному изменению реактивной мощности;
по величине и направлению реактивной мощности, когда важно ограничить отдачу промышленными предприятиями реактивной мощности в сеть энергетической системы;
в зависимости от технологии производства, когда регулирование мощности конденсаторных установок может осуществляться от неэлектрических датчиков (температуры, давления и т. п.);
по различным комбинированным схемам: в зависимости от времени суток с коррекцией по напряжению, по времени суток, напряжению и направлению реактивной мощности, по напряжению с коррекцией по току, с применением неэлектрических датчиков от различных устройств;
8) в связи с внедрением диспетчерского управления и телемеханизации электроснабжения промышленных предприятий целесообразно осуществлять централизованное регулирование мощности конденсаторных установок диспетчером непосредственно или косвенно распоряжением по телефону на основе анализа графика нагрузки данного предприятия или даже целого района Энергетической системы;
9) для ликвидации быстрых колебаний и набросов реактивных нагрузок. В этом случае может применяться форсировка мощности конденсаторных установок автоматическим переключением параллельно-последовательных соединений конденсаторов на повышенное или пониженное по отношению к номинальному напряжение, а также применяться и другие быстродействующие регулируемые источники реактивной мощности.
Автоматическое регулирование Мощности конденсаторных установок зависит от различных электрических параметров и неэлектрических датчиков и может быть одноступенчатым или многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически включается или отключается вся конденсаторная установка или одновременно включаются или отключаются несколько конденсаторных установок в определенное время суток.
При многоступенчатом регулировании допускается поочередное автоматическое включение или отключение нескольких конденсаторных установок с одноступенчатым регулированием либо включение и отключение отдельных секций конденсаторной установки по заданной программе или в определенной последовательности.
Одноступенчатое регулирование (рис. 16, а) является простейшим способом регулирования мощности конденсаторных установок, требует меньших капитальных затрат по сравнению с многоступенчатым за счет более простой схемы и отсутствия дополнительной коммутационной аппаратуры. При многоступенчатом регулировании (рис. 16,6) автоматически отключаются или включаются отдельные конденсаторные установки или секции, снабженные своим выключателем. Многоступенчатое автоматическое регулирование конденсаторных установок напряжением 6—10 кВ (рис. 16, в) может выполняться с одним главным выключателем и несколькими переключателями для автоматического управления секциями. Чем больше количество секций в установке, тем плавнее происходит регулирование, но тем больше затраты на дополнительную коммутационную аппаратуру.
Рис. 16. Схемы конденсаторных установок.
а — одноступенчатое регулирование: б — многоступенчатое регулирование: в — многоступенчата регулирование с одним главным выключателем В и тремя выключателями П для переключения секций установки в бестоковую паузу.
Однако если на одном и том же предприятии имеется несколько индивидуальных конденсаторных установок с одноступенчатым регулированием, то можно с помощью последовательной схемы автоматически осуществить их разновременное отключение и включение и, таким образом, выполнить многоступенчатое регулирование общей мощности всех конденсаторных установок, установленных на данном предприятии. Таким образом, автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок большинства промышленных предприятий можно выполнять одноступенчатым по простым, а следовательно, и надежным схемам регулирования.
Параметры и схемы автоматического регулирования мощности конденсаторных установок выбирают с учетом проведения мероприятий по компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях исходя из анализа графика нагрузки, уровней колебания напряжения в различных точках сети, наличия в системе других компенсирующих устройств, а также требований энергетической системы. Кроме того, выбор параметров регулирования зависит от условий, а также от того, в какой отрасли промышленности необходимо производить регулирование реактивной мощности: металлургической, машиностроительной, химической, легкой и т. д.
В условиях металлургической промышленности с мощными резко переменными активными и реактивными нагрузками представляется целесообразным применение быстродействующих бесконтактных регуляторов реактивной мощности. В металлургических цехах с нормальными условиями работы регулирование реактивной мощности может осуществляться в зависимости от требуемых параметров по времени суток или напряжению для данной категории нагрузок.
Для машиностроительной и другой промышленности со спокойным графиком изменения нагрузок регулирование реактивной мощности может осуществляться по времени суток с небольшим количеством ступеней регулирования. В химической и другой промышленности, связанной с наличием взрывоопасной среды и отсутствием конденсаторов для применения во взрывоопасной среде, конденсаторные установки могут применяться
только централизованно на питающих подстанциях с регулированием реактивной мощности по времени суток или напряжению, с небольшим количеством ступеней регулирования.
Для регулирования реактивных нагрузок в электросетях в городах и сельских районах целесообразно применение централизованного регулирования по времени суток с осуществлением управления конденсаторными установками токами тональной частоты по питающим линиям электропередачи.
Для выполнения всех условий, требований и мероприятий регулирование реактивной мощности конденсаторных установок должно быть многообразным — от простых, но надежных, до сложных комплектных автоматических устройств. При осуществлении этих устройств автоматического регулирования необходимо стремиться к максимальной простоте и ясности схем, не уменьшая надежности их работы. Одной из важных характеристик регулирующего устройства, обеспечивающих меньшее количество переключений при обеспечении того же качества напряжения, является коэффициент возврата. Поэтому во всех случаях следует отдавать предпочтение конструкциям устройств, которые без ущерба для других свойств обеспечивают коэффициент возврата, практически близкий к единице.
Во избежание чрезмерного износа переключателя регулятор не должен оказывать регулирующего воздействия при кратковременных колебаниях напряжения, а также действовать при глубоких, но кратковременных снижениях напряжения в сети.
В настоящее время на смену регуляторам реактивной мощности релейного типа, имеющим низкий коэффициент возврата и в связи с этим невысокую точность, инерционность и недостаточно высокую скорость включения и отключения секций конденсаторных установок, приходят электронные регуляторы, выполненные на полупроводниковых элементах. Эти устройства практически безынерционны, обеспечивают высокую точность, потребляют незначительную мощность, не имеют механических частей, отличаются высокой надежностью и позволяют значительно упростить конструкцию регулирующего устройства.
Независимо от типа и схемы устройства автоматического регулирования оно должно быть обеспечено
надежным источником питания для четкой работы как самого устройства, так и оперативных цепей автоматического управления. В схеме автоматического устройства должна предусматриваться установка переключателя для перевода на ручное или автоматическое управление, а также запрещение производства повторного включения конденсаторной установки ранее, чем произойдет разрядка ее конденсаторов. Это запрещение осуществляется при помощи реле времени, устанавливаемых в схеме управления выключателем. Орган выдержки времени этих реле не должен нарушаться кратковременными периодическими изменениями режима работы сети.
Ниже приводятся схемы автоматического регулирования мощности конденсаторных установок в зависимости от различных параметров. При этом в схемах автоматического регулирования релейная защита и сигнализация не показаны, так как они выбираются в каждом конкретном случае отдельно по ПУЭ. Схемы автоматического регулирования приведены в различных вариантах управления выключателем, однако они в принципе во всех случаях пригодны как для конденсаторных установок напряжением ниже 1000 В. так и для установок напряжением выше 1000 В. Схемы автоматического регулирования с применением неэлектрических Датчиков должны также учитывать все вышеуказанные «условия управления выключателем конденсаторных установок.
