При использовании конденсаторных установок для регулирования напряжения следует иметь в виду, что: при увеличении мощности конденсаторной установки напряжение повышается, и наоборот, уменьшение мощности установки при наличии прежнего потребления реактивной энергии приводит к снижению напряжения;
регулирование мощности конденсаторных установок практически осуществляется только ступенями, следовательно, и регулирование напряжения будет осуществляться не плавно, а ступенями;
при снижении напряжения мощность конденсаторной установки снижается пропорционально квадрату напряжения, в то время как желательно было бы иметь в этом случае повышение мощности;
конденсаторная установка не является потребителем реактивной мощности и поэтому возможности регулирования ее напряжения в сторону снижения напряжения отсутствуют.
Регулирование мощности только одной конденсаторной установки дает незначительное изменение напряжения, но регулирование мощности всех или большинства конденсаторных установок в данном сетевом районе может дать весьма существенный эффект по регулированию напряжения в сети. Следует также учитывать, что основное назначение конденсаторных установок — это компенсация реактивных нагрузок, и следовательно, эффект их как регулятора напряжения используется без каких-либо дополнительных затрат. В сочетании с другими мероприятиями по регулированию напряжения, например с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, регулируемые конденсаторные установки во многих случаях могут быть целесообразно использованы для местного регулирования напряжения. Однако нельзя допускать, чтобы конденсаторные установки оставались включенными в часы минимальной нагрузки, когда напряжение и так высокое (увеличиваются потери, повышается напряжение, сокращается срок службы конденсаторов и электрооборудования). В то же время очевидно, что система регулирования по напряжению должна быть отстроена от кратковременных понижений, вызываемых, например, включением крупных электродвигателей.
Одним из простых способов автоматического регулирования по напряжению является регулирование, осуществляемое одним реле минимального напряжения, действующим на включение и отключение конденсаторной установки при колебаниях напряжения в сети, либо двумя реле напряжения — минимальным и максимальным, из которых одно включает, другое отключает конденсаторную установку при отклонениях напряжения от номинального. Для регулирования по напряжению могут быть использованы реле напряжения электромагнитные, индукционные, электронные, допускающие точную настройку и четкое срабатывание контактов при ± 10% номинального напряжения сети. При этом уставки реле напряжения должны допускать возможность настройки в пределах с интервалами ±5—10%, т. е. 85, 90, 95, 100, 105, 110% номинального напряжения сети. При многоступенчатом регулировании по напряжению и наличию большого числа секций конденсаторных установок настройки могут быть более узкими, в пределах 1—2% номинального напряжения сети.
Для выполнения простейших устройств одноступенчатого регулирования по напряжению используется электромагнитное реле серии РН-50, принимаемое в схемах автоматики, с пределами регулирования напряжения, например 90 В при включении конденсаторной установки и 105 В при ее отключении. Недостатком реле РН-50 является низкий коэффициент возврата, но при последовательном включении с обмоткой реле добавочного сопротивления можно получить точность, достаточную для работы автоматики.
Рис. 28. Схема одноступенчатого автоматического регулирования по напряжению с одним реле напряжения.
Применение дорогостоящих систем регулирования по напряжению для большинства конденсаторных установок напряжением до 1000 В и выше небольшой мощности, устанавливаемых на промышленных предприятиях, экономически не оправдано. В случае применения для регулирования напряжения на предприятии силовых трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой и конденсаторных установок с автоматическим регулированием по напряжению уставки напряжения в схемах регулирования должны быть такими, чтобы обеспечивалось минимальное количество переключений. В схеме автоматики конденсаторной установки пределы уставки напряжения должны составить примерно половину ширины ступени регулирования напряжения силового трансформатора. Уставка напряжения на отключение конденсаторной установки не зависит от расстояния до пункта питания, так как превышение напряжения во всех случаях опасно для электроприемников и должно устанавливаться в зависимости от допускаемого повышения напряжения для потребителей электроэнергии и указания энергетической системы. Ь На рис. 28 приведена схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности конденсаторной установки по напряжению, где в качестве пускового органа принято одно реле минимального напряжения типа РН-54. Размыкающий контакт 111 работает в цепи включения конденсаторной установки при понижении напряжения в сети. Замыкающий контакт работает в цепи отключения при повышении напряжения в сети. При понижении напряжения в сети ниже заданного предела, например до 95% номинального напряжения, создается цепь включения контактора конденсаторной установки, а именно: реле напряжения 1Н срабатывает и замыкает свой контакт 1Н в цепи катушки реле времени 1В. Реле времени 1В с заданной выдержкой времени (не менее 2—3 мин) замыкает свой контакт 1В в цепи катушки контактора (без защелки) и автоматически включает конденсаторную установку в сеть.
После включения конденсаторной установки напряжение в сети несколько возрастает; для того чтобы конденсаторная установка не отключалась, автоматически происходит изменение напряжения уставки срабатывания реле 1В шунтированием последовательно включенного с катушкой добавочного сопротивления ДС. Реле напряжения 1Н в этом случае может срабатывать, только если напряжение в сети возрастает выше увеличенной уставки срабатывания.
При повышении напряжения выше заданного предела (например, до 105% номинального напряжения) подготовляется цепь отключения выключателя конденсаторной установки, а именно: реле напряжения 1Н срабатывает и замыкает свой контакт 1Н в цепи катушки реле времени 2В. Реле времени 2В с выдержкой времени размыкает свой размыкающий контакт в цепи катушки контактора и автоматически отключает конденсаторную установку от сети. Для осуществления выдержки времени, необходимой для отстройки от кратковременных понижений и повышений напряжения в сети, предусматривается реле времени типа РВП-2, действующее с выдержкой времени 2—3 мин.
В схемах одноступенчатого регулирования по напряжению для повышения точности работы автоматики может быть применена схема с двумя реле напряжения, приведенная на рис. 29. Одно реле своим контактом включает конденсаторную установку при понижении напряжения в сети, другое реле отключает ее при повышении напряжения.
Рис. 29. Схема одноступенчатого автоматического регулирования по напряжению с двумя реле напряжения.
1Н — реле минимального напряжения PH-54/16D; 2Н — реле максимального напряжения РН-53/200; ДС — добавочное сопротивление порядка 1000 Ом: В — выключатель.
Для более точной настройки схемы автоматики в связи с низким коэффициентом возврата реле напряжения в цепи его катушки последовательно включается добавочное сопротивление. При этом наладка схемы с двумя реле напряжения по сравнению со схемой с одним реле напряжения получается проще и достигается большая точность срабатывания реле. В остальном работа схемы одноступенчатого автоматического регулирования по напряжению с двумя реле напряжения аналогична работе схемы с одним реле напряжения.
Схемы с автоматическим регулированием в зависимости от уровня напряжения сети применяются также и в комплектных конденсаторных установках, изготовляемые заводами электропромышленности. Эти установки работают как в режиме автоматического регулирования, так и с ручным кнопочным управлением.
В режиме автоматического управления команды на включение и отключение конденсаторов поступают от реле напряжения. При снижении входного напряжения до уровня уставки включения конденсаторная установка включается, при повышении входного напряжения до уровня уставки отключения конденсаторная установка отключается.
Перевод в режим ручного управления производится поворотом переключателя в соответствующее положение; при этом элементы автоматического регулирования отключаются.
Например, такая конденсаторная установка мощностью 110 кВАр типа УК-0, 38-110 НУЗ предназначается для компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий.
Установка состоит из шкафа, в котором размещены три конденсатора, соединенных по схеме треугольника, контактор в главной цепи, измерительные приборы, аппаратура управления и сигнализации.
Установка имеет устройство одноступенчатого автоматического регулирования в зависимости от уровня напряжения сети. Основные размеры 700 X 650 X 1760 мм. Масса 350 кг.
Схемы многоступенчатого автоматического регулирования мощности конденсаторных установок по напряжению сети могут выполняться с помощью автоматического регулятора АРКОН.
