Для потребителей электроэнергии, у которых изменения нагрузок отличаются от графика суммарной нагрузки сети, обеспечение качества напряжения в результате централизованного регулирования в большинстве случаев затруднительно. Возникает необходимость в применении средств местного регулирования. Наиболее целесообразными средствами в этом случае являются конденсаторные установки, при использовании которых одновременно повышается и экономичность работы сети. При использовании в качестве компенсирующих устройств конденсаторных установок следует учитывать, что они допускают только ступенчатое регулирование.
Количество ступеней регулирования конденсаторных установок может быть определено на основании изучения материалов диспетчерской службы.
Для вновь проектируемых предприятий количество ступеней регулирования определяется по усредненным графикам нагрузки предприятия. При этом максимальные ступени увеличения напряжения при включении конденсаторной установки во избежание резких колебаний напряжения не должны повышать 1—2% номинального напряжения сети.
Регулирующий эффект при включении одной ступени конденсаторной установки может быть определен по формуле, %:
где Q —реактивная мощность секции конденсаторной установки, кВАр; U — линейное напряжение сети, кВ, хс — реактивное сопротивление элементов сети, ближайших к установке, Ом.
При мощности ступени конденсаторной установки, равной 300 кВАр, линейном напряжении сети 6 кВ и реактивном сопротивлении сети 1.8 Ом напряжение повысится на 1.5% номинального напряжения, или на 0,9 кВ.
Количество ступеней регулирования конденсаторных установок следует, как правило, выбирать не более трех—пяти с одинаковой или различной мощностью ступеней, а мощность ступеней должна соответствовать изменению нагрузки по графику. При сравнительно спокойном изменении графика нагрузки количество ступеней должно быть минимальным, а мощность равномерно распределена по графику нагрузки. При увеличении количества ступеней регулирования с трех и более потери электроэнергии дополнительно снижаются всего лишь на величину менее 1 % общей сэкономленной электроэнергии при работе всей установки. Поэтому регулируемая конденсаторная установка не должна иметь более трех ступеней регулирования. Конденсаторные установки значительной мощности необходимо разбивать на секции даже при отсутствии регулирования для обеспечения возможности отключать секции для осмотра, очистки от загрязнения и замены поврежденных элементов установки.
После того как установлены ступени регулирования и их мощность, необходимо определить последовательность коммутационных операций, которая может быть выполнена по одному из следующих исполнений:
применение одинаковых по мощности конденсаторных установок, например 100 :100 : 100 :100 : 100 кВАр И т. д.;
по мощности, отличающейся в арифметической прогрессии, например 100:200:300 :400 кВАр и т. д.
по мощности, отличающейся в геометрической прогрессии, например 100:200:400:800 кВАр и т. д.;
смешанные комбинации из различных мощностей.
В первом исполнении — это простая схема автоматики, так как включение и отключение конденсаторной установки происходит последовательно. Но при определенной мощности регулирования количество выключателей равно количеству одинаковых конденсаторных установок и соответственно числу ступеней. Во втором и третьем исполнениях количество выключателей и конденсаторных установок меньше, а число ступеней намного больше.
Наиболее экономична и целесообразна схема регулирования при применении мощности конденсаторных установок, отличающихся по геометрической прогрессии.
В этом случае при меньшем количестве выключателей число ступеней регулирования увеличивается.
На рис. 14 показано, как при двух различных по мощности конденсаторных установках получаются три ступени регулирования, а при трех конденсаторных установках — семь ступеней регулирования. При этом потребуется увеличение числа оперативных переключателей, что несколько усложняет схему автоматического устройства, однако это экономически целесообразно. В зависимости от графика суммарных реактивных нагрузок предприятия конденсаторные установки могут иметь постоянную нерегулируемую часть, которая включается и отключается вручную, для покрытия в основном реактивной нагрузки в часы минимума; она может быть порядка 20 —50% общей мощности конденсаторной установки остальная часть выполняется регулируемой с включением секции конденсаторной установки в часы максимума изменений реактивных нагрузок предприятия.
Рис. 14. Сравнение числа ступеней конденсаторной установки и последовательность коммутационных операций при автоматическом регулировании.
Выбор мощности регулируемых и нерегулируемых секций конденсаторных установок при проектировании не всегда можно определить с достаточной точностью, и его следует уточнять в условиях эксплуатации в зависимости от графика реактивной нагрузки предприятия. Поэтому схемы управления регулируемых и нерегулируемых секций конденсаторных установок должны быть выполнены аналогично и допускать в случае необходимости во время эксплуатации перевод любой секции из регулируемых в нерегулируемые и обратно.
Рис. 15. Конденсаторная установка с постоянно включенными секциями с конденсаторами (Mb 1 и 2) и секциями (Ms 3, 4, 5), управляемыми автоматически.
На рис. 15 приведена схема конденсаторной установки, состоящая из пяти секций, управляемых автоматическим регулятором типа АРКОН. По условиям эксплуатации одна часть секций конденсаторной установки автоматически регулируемая, другая постоянно включена и управляется вручную. Схема регулятора АРКОН допускает перевод на ручное или автоматическое управление любой из секций конденсаторной установки, что при перемене секций с ручного на автоматическое управление исключит неравномерный износ коммутационного оборудования.
Схемы регулируемых и нерегулируемых секций могут быть составлены из различных конденсаторных установок в зависимости от мощности установленных в них конденсаторов и особенностей конструкции, но каждая секция должна иметь выключатель для оперативного управления; аппаратуру защиты от коротких замыканий; устройство для автоматического отключения в случае исчезновения напряжения в сети, в том числе и нерегулируемых постоянно включенных секций.
