Ильяшов В. П. Комплектные конденсаторные установки. Москва, «Энергия», 1968.
Рассматриваются комплектные конденсаторные установки, применяемые для повышения коэффициента мощности и регулирования напряжения на промышленных предприятиях. Приводятся общие требования к коммутационной аппаратуре, конденсаторам и конструкциям при комплектации конденсаторных установок, а также необходимые сведения при их монтаже и эксплуатации. Брошюра рассчитана на широкий круг электромонтеров, мастеров и энергетиков, занимающихся монтажом и эксплуатацией электрических установок.
ВВЕДЕНИЕ
Разработка, изготовление и поставка комплектного крупноблочного электрооборудования, в том числе и комплектных конденсаторных установок, взамен поставки отдельных аппаратов и изделий с последующей сборкой и монтажом на месте установки является одним из важнейших и наиболее прогрессивных направлений технического развития энергетики.
Применение комплектных конденсаторных установок (ККУ) сокращает сроки разработки проектной документации, значительно уменьшает объемы строительных и электромонтажных работ и снижает общую стоимость электроустановки, при этом резко сокращаются сроки ввода установок в эксплуатацию.
Надежность работы и безопасность эксплуатации составленных из отдельных блоков комплектных конденсаторных установок выше, чем установок, собранных из изделий, полученных «россыпью».
В связи с большой потребностью в ККУ проводится значительная работа по их новым разработкам на конденсаторных заводах, в проектных и научно-исследовательских институтах и других организациях.
Перед заводами электропромышленности ставятся еще большие задачи по дальнейшему увеличению выпуска комплектных конденсаторных установок, развитию их номенклатуры, совершенствованию конструкции и технологии производства.
Конденсаторные установки, являющееся весьма экономичным источником выработки реактивной мощности, получают все более широкое распространение.
Необходимость увеличения выпуска ККУ является также одним из основных мероприятий по обеспечению экономии электроэнергии и повышению коэффициента мощности на промышленных предприятиях.
Компенсация реактивной мощности в системе электроснабжения промышленных предприятий
В связи с внедрением в электрические системы мощных генераторов с высоким коэффициентом мощности, ростом протяженности и номинального напряжения сетей (220, 330, 500 кВ) передача реактивной мощности от электростанции к местам ее потребления представляется экономически нецелесообразной. Рост активных нагрузок сетей промпредприятий сопровождается опережающим потреблением реактивной мощности, поэтому становится все более актуальной проблема компенсации реактивной мощности.
Известно, что реактивная мощность вырабатывается не только генераторами электрических станций, но и другими источниками реактивной мощности: синхронными компенсаторами, синхронными двигателями, работающими в режимах перевозбуждения, и регулируемыми конденсаторными установками. Следует иметь в виду, что увеличение потоков реактивной мощности в элементах сети приводит к увеличению диапазонов изменения напряжения в различных ее точках, поэтому компенсация реактивной мощности должна решаться одновременно с вопросом регулирования напряжения в сети.
Для решения этих задач в последнее время получили широкое распространение конденсаторные установки, размещаемые в любых точках распределительных сетей напряжением 0,38—10 кВ в непосредственной близости к месту потребления реактивной мощности.
В этом случае можно полностью отказаться от регулируемых под нагрузкой цеховых трансформаторов или значительного уменьшения их диапазона регулирования: уменьшаются также потери энергии в сетях и улучшается качество напряжения у электроприемников.
Для покрытия реактивной мощности косинусными конденсаторами в сетях промышленных предприятий получили распространение централизованная, групповая и индивидуальная компенсации.
При централизованной компенсации на стороне высшего напряжения, когда конденсаторная батарея устанавливается на шинах 6— 10 кВ трансформаторной подстанции, получается хорошее использование конденсаторов. Их требуется меньше, и стоимость установленного 1 КВар минимальная, но распределительные сети трансформатора не разгружаются от реактивной мощности, а следовательно, потери энергии в них не уменьшаются и мощности трансформаторов на подстанции не могут быть уменьшены. При компенсации по этой схеме разгружаются только расположенные выше звенья энергосистемы: сети 6—10 кВ и генераторы электростанций.
При централизованной компенсации на стороне низшего напряжения, когда конденсаторная батарея устанавливается на шинах 0,38 кВ подстанции, разгружаются от реактивной мощности не только сети 6—10 кВ, но и трансформаторы на подстанции, однако внутризаводские распределительные сети 0,38 кВ также остаются неразгруженными.
При групповой компенсации, когда конденсаторные батареи устанавливаются в цехах и присоединяются непосредственно к цеховым распределительным пунктам (РП) или шинам 0,38 кВ, разгружаются от реактивной мощности и трансформаторы на подстанции и питательные сети 0,38 кВ. Неразгруженными остаются только распределительные сети к отдельным электроприемникам.
В целях равномерного распределения компенсирующих устройств целесообразно подключать конденсаторную батарею к шинам РП таким образом, чтобы реактивная нагрузка этого РП составила более половины мощности подключаемой конденсаторной батареи.
При индивидуальной компенсации, когда конденсаторная батарея подключается непосредственно к зажимам потребляющего реактивную мощность электроприемника, такой способ является наиболее эффективным в отношении разгрузки от реактивной мощности питательной и распределительной сетей, трансформаторов и сетей высшего напряжения, но при этом получается относительно недостаточное использование конденсаторных батарей, так как при отключении электроприемника отключается и его конденсаторная батарея. В целом по всему предприятию потребуется большая установленная мощность конденсаторов. Индивидуальная компенсация целесообразна при высоком коэффициенте одновременности для некоторых видов электроприемников (двигатели, индукционные печи и т. и.), являющихся постоянными потребителями реактивной мощности.
Преимуществом индивидуальной компенсации является и то, что для конденсаторной батареи используется то же пусковое устройство, что и для электроприемника, а разрядным сопротивлением служит электроприемник.
Возможны также варианты комбинированного размещения конденсаторных батарей.
Все рассмотренные выше способы компенсации имеют положительные стороны, благодаря чему каждый из них находит свое применение.
Определение наивыгоднейших решений в выборе способа компенсации реактивной мощности производится на основании технико-экономических расчетов, с учетом тщательных исследований производственных условий, факторов конструктивного характера и т. и.
При выборе места установки конденсаторной батареи в распределительной сети необходимо учитывать ее влияние на режим напряжения и величину потерь энергии в сети.
Как правило, компенсация реактивной мощности должна производиться в той же сети (на том же напряжении), где она потребляется, при этом будут минимальные потери энергии, а следовательно, и меньшие мощности трансформаторов. Но могут быть и исключения.
Например, на предприятии установлено большое количество двигателей напряжением 0,38 кВ с коэффициентом мощности 0,4—0,6. Для решения этого вопроса можно принять индивидуальную компенсацию, т. е. установку конденсаторов около каждого двигателя.
Однако с учетом технологии данного производства эти двигатели работают в течение смены с большими перерывами и изменяющейся нагрузкой. Таким образом, установка индивидуальной компенсации будет экономически невыгодна из-за недоиспользования большой установленной мощности конденсаторов. А если учесть, что нельзя установить конденсаторы внутри цеха из-за наличия газа и пыли и недостаточной вентиляции, то следует проверить возможность групповой компенсации на напряжении 0,38 кВ. Но для групповой компенсации необходимо место внутри цеха для установки конденсаторном батареи, а его может пс оказаться.
Следовательно, осуществить компенсацию реактивной мощности в той же сети 0,38 кВ, где она потребляется, в данном случае не представляется возможным.
При анализе внутрицеховой сети напряжением 0,38 кВ на данном предприятии, а также в связи с неэкономичным использованием конденсаторных батарей у малозагруженных двигателей и наличием места в распределительном устройстве (РУ) 6 кВ подстанции для установки конденсаторов напряжением 6 кВ наиболее приемлемым и экономически оправданным является централизованный способ компенсации реактивной мощности на шинах 6 кВ подстанции.
При компенсации реактивной мощности необходимо также учитывать характер изменения нагрузки предприятия.
Если нагрузка предприятия подвергается значительным колебаниям реактивной мощности, необходимо установить конденсаторную батарею с автоматическим регулированием ее мощности. При загрузке большей части графика постоянной реактивной нагрузкой возможна установка в соответствующей части постоянно включенной нерегулируемой конденсаторной батареи, а остальную часть конденсаторной батареи предусматривают с автоматическим регулированием ее мощности в зависимости от графика реактивной мощности предприятия.
Кроме установки специальных компенсирующих устройств для выравнивания графика реактивной нагрузки на промышленных предприятиях, необходимо также стремиться к уменьшению передачи реактивной мощности по сетям (упорядочение технологического процесса, улучшение режима работы электроприемников и др.).
Особое внимание следует обратить на устройство компенсации реактивной мощности в сетях с резко переменными нагрузками, ртутными выпрямителями или другими преобразователями, которые создают высшие гар ионические токи и напряжения, вредно отражающиеся на работе конденсаторов.
В этих случаях необходимо предусматривать специальные защиты, которые отключают конденсаторные установки при возникновении высших гармоник, или специальные устройства (фильтры).
