Бск на подстанции что это

Батареи Статических Конденсаторов (БСК)

Источники реактивной мощности это практически все электродвигатели, как большие, так и маленькие (например, вентилятор в компьютерном блоке). Более сложными устройствами-источниками реактивной мощности являются нелинейные элементы — например, полупроводниковые устройства (регуляторы, выпрямители, импульсные блоки питания и др.), которые широко применяются в современных электроустановках потребителей.

В большинстве электроустановок потребителей генерируется значительная индуктивная реактивная мощность. Это относится как к промышленным предприятиям, так и офисным и бытовым центрам нагрузки.

Реактивная мощность не только бесполезно отнимает часть энергии, произведённой генераторами в сети. С ростом индуктивной мощности происходит снижение напряжения на шинах подстанций потребителей электроэнергии. А особенностью современных полупроводниковых регуляторов является то, что со снижением напряжения, они начинают потреблять больший ток. Что в свою очередь приводит к ещё большему росту реактивной мощности. Это может вести к каскадной аварии — так называемой лавины напряжения. Когда снижение напряжения во внешней сети (например, в результате ремонта или аварии) ведёт к взрывному росту реактивной нагрузки у потребителя и к аварийному снижению напряжения в сети.

Поэтому, компенсация реактивной мощности это не только средство повысить эффективность работы оборудования, качество электрической энергии, но и средство обеспечить надёжность электроснабжения.

Поскольку большая часть электроустановок потребителей генерирует индуктивную мощность, её можно компенсировать при помощи специальных конденсаторных установок — батарей статических конденсаторов (БСК). Электрически БСК представляет собой конденсатор, чья мощность примерно равна эквивалентной индуктивной мощности электроустановки потребителя. БСК компенсирует снижение напряжения на шинах и увеличивает коэффициент мощности.

Батарея статических конденсаторов (шунтовая конденсаторная батарея) – электроустановка, состоящая из конденсаторов, вспомогательного электрооборудования и ошиновки, предназначенная для компенсации реактивной мощности и повышения напряжения. БСК устанавливаются в электрических сетях переменного тока напряжением 0,4 – 500 кВ.

Принцип работы и область применения БСК

Несмотря на простоту принципа действия, БСК является технически сложной системой.

Во-первых, потребление и генерация реактивной мощности отличается в разных режимах сети. В некоторых случаях БСК может быть неуправляемой, а в некоторых требуется осуществлять переключения внутри батареи, изменяя её мощность (управляемая БСК).

Во-вторых, в зависимости от режимов работы БСК должна быть рассчитана на разный уровень токов. Поэтому выбор параметров БСК и характеристик её регулирования должен базироваться на исследовании существующей сети и проектной проработке (расчётах).

В третьих, электрическое сопротивление конденсатора уменьшается с ростом частоты тока, поэтому через батарею могут протекать значительные токи высокой частоты. В четвёртых, как было сказано выше, конденсатор накапливает в себе электрический заряд. При возмущениях в сети (коммутациях, коротких замыканиях) конденсатор возвращает эту энергию в сеть, что может приводить к броскам токов и перенапряжениям, которые опасны для электроустановок. Всё это требует включения в состав БСК демпфирующих реакторов, предупреждающих эти явления. Параметры демпфирующих реакторов должны выбираться на основе расчётов переходных режимов сети.

БСК генерируют реактивную мощность, тем самым компенсируя потребление реактивной мощности электродвигателями и активно-индуктивной нагрузкой, а также потери реактивной мощности в индуктивном сопротивлении элементов электрических сетей. В ряде случаев за счёт применения БСК удаётся повысить пропускную способность линий электропередачи и силовых трансформаторов. Снижение полной мощности позволяет пропускать по элементам сети более высокие значения активной мощности без увеличения номинальной мощности трансформаторов и строительства новых линий.

• Повышает уровень напряжения. БСК позволяет повысить напряжение в узле сети за счёт генерации реактивной мощности.
• Снижает потери активной мощности и энергии. При передаче активной мощности по электрическим сетям доля технологических потерь может составлять до 10% и более, БСК позволят снизить данный показатель за счёт снижения полной мощности (тока), определяющей потери.
• В ряде случаев позволяет обеспечить качество электрической энергии.
• Снижает потребление реактивной мощности и энергии.
• Позволяет увеличить пропускную способность электрической сети без увеличения мощности силового оборудования.

Конструкция БСК

Конструктивно БСК состоит из конденсаторных блоков, установленных в оцинкованные кассеты на опорных изоляторах, соединенных между собой для обеспечения требуемой емкости и наибольшего рабочего напряжения. При высоких значениях тока ударного короткого замыкания на шинах подстанции или при установке на подстанции двух и более БСК в состав конденсаторных батарей также входят токоограничивающие (демпфирующие) реакторы.

Конденсаторы открытого типа, которые сейчас наиболее востребованы, размещают в прочных оцинкованных металлических конструкциях с антикоррозионным покрытием, которые устойчивы к различным атмосферным явлениям.

Комплектация БСК определяется классом напряжения и режимом заземления нейтрали сети, а также техническими требованиями.

Компания «КПМ» имеет собственное производство воздушных демпфирующих реакторов, что позволяет снизить затраты и срок поставки БСК. Специалисты компании «КПМ» готовы осуществить полное сопровождение проекта: технические расчеты, производство, комплектацию, монтаж и наладку оборудования.

Многолетний опыт работы строительства объектов электроэнергетики и наличие собственной производственной базы позволяют собирать БСК с учётом индивидуальных технических требований, пожеланий заказчика и условий эксплуатации.

Батареи статических конденсаторов 6-220 кВ. Эффективное управление реактивной мощностью и уровнем напряжения.

За последние годы во многих регионах России выросло потребление электроэнергии. Большая часть трансформаторов и подстанций работают с предельной загрузкой или перегрузкой, что связано с превышением разрешенной мощности, установленной в технических условиях, а также недостаточной компенсацией реактивной мощности (РМ). До недавнего времени в связи с отсутствием нормативной базы предприятия не спешили компенсировать РМ и перестали участвовать в поддержании коэффициента мощности на шинах нагрузок. В итоге это привело к возрастанию потоков РМ, увеличению потерь, снижению управляемости режимами работы распредсетей и ухудшению качества и надежности электроснабжения потребителей. Сейчас ситуация изменилась.

Согласно приказу РАО ЕЭС № 893 от 11.12.2006 проблеме компенсации реактивной мощности в распредсетях и на стороне потребителей будет уделено особое внимание.

Батареи статических конденсаторов БСК 6—10—35—110—220 кВ — эффективное средство управления потоками реактивной мощности и нормализации уровней напряжения. Компания «Матик-электро» разрабатывает и производит БСК и конденсаторные установки на напряжения от 0,4 до 220 кВ. В ряду производимого оборудования как конденсаторные установки 0,4—0,66 кВ контакторные и тиристорные для предприятий-потребителей, так и регулируемые высоковольтные КРМ-6—10 кВ (регулирование по tg φ и по напряжению), а также БСК 110—220 кВ мощностью до 200 МВАр.

Регулирование напряжения с помощью БСК

Величина напряжения в различных точках энергосистемы изменяется в зависимости от нагрузки и схемы сети. Этот параметр согласно ГОСТ 13109—87 должен находиться в пределах от 5 до 20% (таблица 1).

Напряжение в энергосистеме

Номинальное напряжение (линейное) UНОМ, кВ	6	10	20	35	110	220	330	500	750	1 150
Наибольшее рабочее напряжение (линейное), кВ	7,2	12	24	40,5	126	242	363	525	787	1 200
Превышение наибольшего рабочего напряжения над номинальным напряжением, %	20	20	20	15	15	10	10	5	5	5

Кроме того, ограничение по наибольшему рабочему напряжению электрооборудования диктуется надежностью работы изоляции электрооборудования, т. к. постоянно повышенное напряжение вызывает ускоренное старение изоляции и выход ее из строя. У большинства потребителей электроэнергии допускаются длительные отклонения напряжения от номинального не более чем на ±5%. Превышение номинального напряжения приводит к сокращению срока службы оборудования, уменьшение снижает производительность и экономичность электроприемников, пропускную способность линий электропередачи, может нарушить устойчивость работы синхронных и асинхронных электродвигателей.

Как видно из таблицы 1, с повышением номинального напряжения допустимые повышения напряжения уменьшаются с 20 до 5%. Это связано с ростом стоимости изоляции в установках более высоких напряжений, минимизацией затрат на изоляцию и выполнением оборудования практически на номинальное напряжение.

Допустимые снижения напряжения в энергосистеме также лимитированы и составляют от 10 до 15%. Как мы видим, в электросетях возможны колебания напряжения от -15 до +20%. Поэтому при изменении параметров схемы, величины нагрузки, и режима работы электрической сети необходимо регулировать уровень напряжения посредством технических мероприятий.

Как известно, напряжение у потребителя определяется формулой:

где: U_ЦП — напряжение центра питания;

Р_Н и Q_Н — активная и реактивная мощность нагрузки потребителя;

R_Э и X_Э — эквивалентное активное и индуктивное сопротивление между центром питания и потребителем.

Из приведенной формулы видно, что можно влиять на напряжение у потребителя, изменяя реактивную мощность Q_Н, например, регулируя ее с помощью батареи статических конденсаторов.

Снижение потерь при передаче электроэнергии с помощью БСК

Доля технологических потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях напряжением 6—10 кВ в среднем составляет 8—12% от величины электроэнергии, отпущенной в сеть данного напряжения. Величина потерь электроэнергии определяется параметрами электрической схемы, конструкцией сетей и режимом нагрузки. Как показали расчеты для реальных сетей 10 кВ, потери электроэнергии существенно зависят от величины реактивной мощности, передаваемой потребителям по элементам сети. Например, при изменении коэффициента мощности (tg φ) от 0,5 до 0,8 потери электроэнергии увеличиваются примерно на 20%.

Анализ показаний счетчиков активной и реактивной электроэнергии показал, что значения коэффициентов мощности на шинах 10 кВ источников питания и на подстанциях 35—110/10 кВ изменяются в процессе эксплуатации и достигают значений 0,77—0,85. То есть, потери электроэнергии при передаче реактивной мощности становятся существенными.

Номенклатура БСК и КРМ	Мощность
КРМ 0,4—0,66 кВ	50—2000 кВАр
БСК 6—10 кВ	5—50 МВАр
БСК 35 кВ	10—50 МВАр
БСК 110 кВ	20—60 МВАр
БСК 220 кВ	52—104 МВАр

Эффективным способом снижения потерь электрической энергии в сетях 10 кВ является установка батарей статических конденсаторов.

Выбор мощности и мест установки компенсирующих устройств проводится по условию минимума приведенных затрат с учетом стоимости компенсирующих устройств и ожидаемой экономии от снижения потерь электрической энергии.

Технические характеристики БСК 104 МВАр 220 кВ
Мощность, МВАр	104
Напряжение, кВ	220
Частота, Гц	50
Номинальный ток, А	272,9
Емкость, мкФ	6,84 (одного конденсатора 27,37) 0..+5%
Окружающая температура	от -50 до +50°С
Относительная влажность, %	до 90
Высота над уровнем моря, м	до 1000
Защита	Предохранители, встроенные в конденсаторы. Несбалансированный ток (ТФЗМ-220) – 3 шт. Токоограничивающие реакторы – 3 шт.
Количество стоек	3
Вес, кг	22 200
Габариты Д × Ш × В, мм	16 500 × 1 970 × 9 200
Габариты Д × Ш × В, мм	22 500 × 22 500 (по ограждению)
Соединение: — последовательных групп — параллельных блоков — последовательных групп	16 2 2
Всего конденсаторов	192
Режим работы нейтрали	Глухозаземленная нейтраль
Конструкция	Модульная, соединение конденсаторов в звезду с глухозаземленной нейтралью, две параллельные группы конденсаторов для каждой фазы звезды, в каждой группе 16 конденсаторов, работающих последовательно, по 2 конденсатора в группе
Конденсаторы	Однофазные 542 кВАр / 7,94 кВ / 50 Гц со встроенными предохранителями

Батареи статических конденсаторов (БСК)

Батареи статических конденсаторов на напряжения 6, 10, 35, 110 × 220 кВ мощностью от 5 до 200 МВАр производятся на базе косинусных однофазных конденсаторов, путем параллельно-последовательного соединения их в звезду или треугольник в зависимости от режима работы нейтрали.

Внедрение батарей статических конденсаторов позволяет увеличить напряжение на шинах подстанций на 3—4%, снизить потери в сетях 6—110 кВ, скорректировать перетоки энергии и урегулировать напряжение в энергосистеме.

Кроме того, при превалировании тяговой нагрузки, вследствие ее неравномерности и обусловленной тем самым неравномерной загрузки линий, возникает необходимость регулировать показатели качества передаваемой электроэнергии применением компенсирующих устройств (БСК или реакторов, в зависимости от режима).

Конструкция

БСК состоит из групп силовых конденсаторов, собранных в стальные несущие блоки, закрепленные на полимерных изоляторах. БСК выполняется на трех стойках с размещенными на них конденсаторами, токоограничивающими реакторами и трансформаторами тока. Между стойками БСК предусмотрены 6-метровые проезды для автокрана, предназначенные для монтажа блоков конденсаторов.

БСК поставляется в исполнении У1 для температур от -55 до +45°С. Для более низких температур БСК монтируется в утепленном быстровозводимом здании. Стальные конструкции выполняются из сварных профилей, защищенных от коррозии гальваническим цинкованием (цинковое покрытие — не менее 650 г/м 2 ). Конструкции собраны в блоки по 6—8 конденсаторов, монтируются на месте и имеют в комплекте крепеж, наконечники и медные шины для соединения конденсаторов, а также гибкие медные переходы. В БСК применяются силовые конденсаторы 700 кВАр / 6—10 кВ, 560 кВАр / 11,7 кВ для напряжений 35 кВ, 542 кВАр / 7,94 кВ для напряжений 110—220 кВ с двумя фарфоровыми изоляторами и встроенными предохранителями.

Трансформаторы тока ТФЗМ (по 1 на фазу) подключены первичной обмоткой в разрыв двух параллельных групп, и в случае разбаланса выдают сигнал на устройства РЗА для отключения головного выключателя. Токоограничивающие реакторы (по 1 на фазу) ограничивают ток при включении БСК. Соединения выполнены гибкой медной шиной, для предотвращения повреждения изоляторов при температурном расширении/сжатии либо при воздействии электродинамических сил.

При заказе БСК указывается мощность батареи, номинальное напряжение и ток КЗ на месте установки, тип и количество конденсаторов в батарее, категория размещения и климатическое исполнение.

Виктор ИТКИН,
технический директор ЗАО «Матик-электро».

�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Батареи статических конденсаторов БСК

Проблематике эффективного использования топлива и энергии уделяется много внимания во многих странах мира. В стратегическом плане развития многих стран отдельный аспект отведен грамотному использованию имеющейся энергии. Чтобы достичь максимального эффекта требуется рассматривать все этапы: начиная от возникновения электрической энергии и заканчивая её конечным использованием. Подача электрической энергии на многие километры с задействованием линий электропередач в любом случае ведет к неизбежным потерям. В этом случае происходит увеличение загрузки оборудования, которое предназначено для перераспределения энергии. Так, происходит снижение надежности функционирования частей энергосетей.

Назначение и область применения

БСК применяются для увеличения коэффициента мощности в электрических сетях. Они позволяют производить реактивную мощность в узлах нагрузки, а не на удаленных электрических станциях, что снижает потери напряжения и мощности в системе электроснабжения. Применяются в непосредственной близости к крупным узлам нагрузки со стороны высокого напряжения. Индивидуальная и групповая компенсация реактивной мощности (КРМ) осуществляется различными устройствами на классе напряжения 0,4-6-10 кВ, на высоком напряжении при помощи БСК осуществляется, как правило, централизованная КРМ.

Задачи, решаемые установкой БСК

Используя установки, удается успешно решать ряд следующих проблем:

• Снижение энергопотерь;
• Выравнивание уровня напряжение;
• Улучшение качества электроэнергии;
• Уменьшение использования реактивной энергии;
• Возрастание пропускной способности действующих электросетей без использования мощностей силовых установок;
• Сохранение устойчивости узлов системы электрического снабжения.

Современное производство	Индивидуальный заказ	Все батареи в наличии

БАТАРЕИ СТАТИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ БСК И БЛОКИ КОНДЕНСАТОРОВ ТИПА БКЭ

Предназначены для комплектации шунтовых батарей напряжением 6; 10; 35; 110 и 220 кВ частоты 50 Гц.

ширина х высота), мм

Конструкция БСК

Предохранители в БСК Батареях

Батарея с внешним предохранителем	Батарея с внутренними предохранителями	Батарея без предохранителей

Конструктивные особенности батарей статических конденсаторов

В настоящее время пользуются повышенным спросом БСК открытого исполнения для использования непосредственно на ОРУ. При этом не требуется возводить ряд дополнительных строений. Устройства, которые производятся силами ООО «НПО ПромЭлектроАвтоматика» в полной мере удовлетворяют требования соответствующих стандартов. Они соответствуют всем техническим требованиям, которые предъявляются в отношении устройств по стойкости к негативному воздействию климата. Комплектация агрегатов предусматривает наличие конденсатора типа КЭПФ (с одной фазой). Внутри него размещаются плавкие предохранители, обеспечивающие выявление мест, в которых произошел сбой работы. При этом конденсатор продолжает функционировать. Это позволяет обеспечивать бесперебойный характер работы всех устройств в течение длительного периода времени. Конденсаторы находятся непосредственно в каркасах из металла, которые производятся из специальных материалов. У них имеется антикорриозное покрытие, которое защищает его от негативного воздействия окружающей среды. Изоляция конденсаторов произведена исходя из возможностей корпусов устройства. Электросоединения конденсаторов производятся гибкими проводами с множеством жил и ошиновкой. Гибкие же проводники соединяются с использованием плашечного зажима, который был специально разработан для этого. Это позволяет избежать окисления. Также стоит отметить использование специальной электропроводной смазки, что обеспечивает минимальный уровень сопротивления.

Все БСК имеют связь между собой для сигнализирования о возникновении чрезвычайной ситуации и ошибках во время их использования. В случае возникновения механического воздействия на секцию конденсатора в случае наступления чрезвычайной ситуации происходит перегорание предохранителя, находящегося внутри. Это ведет к трансформации емкости одного из имеющихся плеч батареи. В дальнейшем в проводнике происходит перемещение тока небаланса, контролируемый специальным реле. Непосредственно он приводит в действие сигнализацию, свидетельствующую о возникновении нестандартной ситуации в работе устройства. Наименьший уровень тока данного типа возникает при формировании плана размещения конденсаторов в индивидуальном порядке для каждой единицы.

По требованию заказчика могут быть разработаны и изготовлены блоки конденсаторов для высоковольтных шунтовых батарей на другие напряжения и мощности как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением конденсаторов в блоках. Батареи статических конденсаторов БСК на напряжение 35; 110 и 220 кВ разрабатываются и изготавливаются по индивидуальному требованию заказчика.

Схема «Н-типа»

Естественно, что комплектация батарей производится исходя из потребностей, которые предъявляются заказчиком. Устройства состоят из каркаса, произведенного из специальных видов металлов, в котором размещаются конденсаторы. Для защиты конденсаторов покрывают оцинкованием. Также в корпусе устройства находятся различные типы изоляторов, ошиновка, устройства для измерения силы тока, агрегаты для усиления защиты устройства, реакторы, которые ограничивают ток и набор фурнитуры. Продукция предприятия может поставляться как в собранном, так и в разобранном виде. Конечный сбор производится под контролем руководителя инженерной службы предприятия. Долгие годы успешного производства батарей позволяет в значительной степени упростить монтаж, уменьшив временные и материальные затраты на установку устройства. Таким образом, продукция предприятия отличается своим качеством и приемлемой стоимостью.

Отличительные черты БСК ООО «НПО ПромЭлектроАвтоматика»

Вся продукция предприятия проходит обязательную аттестацию. У них адекватная стоимость, которая быстро окупается. Благодаря долгим годам функционирования устройства, произведенные ООО «НПО ПромЭлектроАвтоматика» отличаются надежность и будут служить в течение долгих лет жизни. Устройства разрабатываются исходя из индивидуальных требований заказчиков, что позволяет учесть все нюансы. Реализация многочисленных проектов, которые реализуются во многих странах мира, подтверждает успешность работы ООО «НПО ПромЭлектроАвтоматика». Большое внимание в работе предприятия уделяется контролю качества. Вся продукция проходит обязательное тестирование, которое подтверждает его возможности дальнейшего использования и применения. Если вас заинтересовали БСК, то вы можете связаться с нами по указанным телефонным номерам. Вы сможете задать интересующие вас вопросы, которые касаются наших товаров. Ниже находится каталог продукции, где вы можете скачать. Здесь представленные различные виды БСК, из которых вы сможете подобрать интересующие вас модели устройств.

Польза и вред конденсаторных батарей, установок компенсации реактивной мощности. Часть первая

Анонс: польза и условный вред от конденсаторных батарей, установок компенсации реактивной мощности в силовых сетях низкого и среднего напряжения. Броски тока и напряжения при переходных процессах во время коммутации конденсаторных батарей, установок.

Компенсация реактивной мощности в силовых сетях низкого и/или низкого среднего напряжения конденсаторными установками УКРМ, УКРМТ была и, безусловно, остается одним из оптимальных финансово выгодных способов решения проблем нестабильности электроснабжения и больших счетов за электроэнергию. Однако те же УКРМ, УКРМТ или конденсаторные батареи могут ухудшить ситуацию при бездумном выборе только по мощности, интеграции батарей, установок где удобнее и/или технически безграмотном проектировании без энергоаудита, мониторинга параметров качества электросети и учета (условно) негативов, вносимых самими конденсаторными установками повышения коэффициента мощности в силовую сеть.

Так, конденсаторы, модули, батареи и конденсаторные установки большой мощности из-за переходных процессов при коммутациях вызывают скачки тока и напряжения, повышают нагрузку на коммутационные устройства и системы изоляции, зачастую виновны в значительных межфазных напряжениях на трансформаторах ТП, могут нанести ущерб чувствительным нагрузкам и т. д. Вместе с тем, из-за рыночных отношений и специфического маркетинга в нашей стране почти никто из производителей, инсталляторов конденсаторных батарей и установок не дает информации, а возможно и не учитывает при проектировании изменения параметров сети при включении, отключении, пробое силовых конденсаторов, явления первого и второго резонанса, например, при использовании двух батарей, установок до и после понижающего трансформатора, негативное влияние на ШИМ-преобразователи через перенапряжение, системы привода (через увеличение тока самовозбуждения, автоматические выключатели через скачки тока и пр.

Поэтому команда «МИРКОН» предлагает цикл информационных и упрощенных для понимания статей о переходных процессах при коммутации конденсаторов, конденсаторных батарей, установок и способах решения таких проблем в силовых сетях низкого и среднего напряжения еще на этапе проектирования технических средств компенсации реактивной мощности.

Броски тока и напряжения при переходных процессах во время коммутации конденсаторных батарей, установок

Упрощенно в момент подключения через контактор конденсатора, модуля, конденсаторной батареи происходит короткое замыкание с просадкой напряжения в питающей линии и скачком тока, а затем сетевые параметры восстанавливаются преимущественно за счет высокочастотных колебаний, причем:

• На начальной стадии колебаний амплитуда напряжения может в два раза превышать сетевое, а затухание до номинальных значений происходит за 5-6 и более циклов.
• Пусковой ток проходит аналогичные колебания, но максимальные амплитуды находятся в высокочастотном спектре, что при условиях резонанса может привести к значениям, в 15-17 раз превышающим номинальные и допустимые, как для самих конденсаторов, так и других силовых элементов сборки и/или оборудования и кабелей в силовой сети.
• Искажения сетевых параметров при коммутации конденсаторной батареи de facto свободно распространяются по силовой сети, перегенерируются и могут быть усилены, как трансформаторами (особенно в случае, если частота переходного процесса совпадает с частотой индуктивности трансформатора — первичный резонанс), так и конденсаторной батареей/установкой более низкого уровня напряжения в этой линии силовой сети — вторичный резонанс.
• Положение усугубляется при быстром повторном включении конденсаторах батареи, когда разрядные устройство конденсаторов не успевает снизить остаточный заряд до 50 В или менее в течение 1 мин для конденсаторов 600 В или менее 5 мин для конденсаторов напряжением более 600 В по требованиям ANSI/IEEE, а также отечественных стандартов.
• Риски резонансов на порядки взрастают при интеграции конденсаторной батареи, установки возле нелинейной нагрузки без превентивной защиты от эмиссии гармонических искажений фильтрами.

Справка
Без силовых конденсаторов, конденсаторной батареи, установки собственная резонансная частота энергосистемы довольно высокая и намного выше любой гармоники, генерируемой нелинейной нагрузкой. По мере увеличения частоты емкостное реактивное сопротивление уменьшается, а индуктивное реактивное сопротивление увеличивается, что при подключении конденсаторной батареи может привести к ситуации, когда на генерируемой нагрузкой гармонике с большой амплитудой система будет работать, как одна параллельная ветвь колебательного контура, а батарея — как другая.

В итоге это приведет к усилению гармонического тока, который может даже превысить ток основной частоты в разы, перегрузке конденсаторов, контакторов, кабельных линий и другого силового оборудования, в том числе трансформаторов. Для превентивного устранения проблемы на этапе проектирования часто используют расчет резонансной гармоники по формуле:

Где h — порядок гармоники, fn и f — резонансная и фундаментальная частоты соответственно, kVAsc — мощность короткого замыкания в месте подключения, kvarc — мощность конденсаторной батареи, установки.

Из формулы видно, что снижение мощности батареи ведет к увеличению резонансной частоты и, соответственно, варьируя этим параметром можно исключить риски резонансных явлений при условии стабильного kVAsc.

Однако уровень короткого замыкания в энергосистеме не является постоянной величиной и зависит от ряда параметров, включая мощность реально работающей нагрузки в определенное время, наличие/отсутствие аварий с отключением сегмента сети и т. д. Поэтому в идеале проводят частотное сканирование сети при подключенной батарее, установке с шагом от 2 Гц для всего диапазона исследуемых гармоник, как правило, (для промышленных объектов) от основной частоты и до 2400 Гц.

Так, зарубежные исследования средневольтной конденсаторной батареи в линии 13.8 кВ (отечественный аналог — сеть 10.5 кВ), подключенной к магистрали 138 кВ (наш аналог 110 кВ) через понижающий трансформатор показали:

• скачки напряжения при переходном процессе с амплитудой начала колебаний 24 кВ и пускового пикового тока 4,58 кА на частоте 770 Гц, и выход на номинальные значения параметров через 6 колебаний;
• генерацию гармоник небольшого спектра, но с 11-й гармоникой, амплитуда которой составляла 130 % тока основной частоты.

Т. е. по факту при переходных процессах коммутации конденсаторная батарея становится источником эмиссии гармонических возмущений и поэтому оптимальным решением проблемы будет использование полосового шунтирующего фильтра, который защитит и конденсаторы в установке и саму сеть от наброса токов гармоник.

О негативном взаимном влиянии двух конденсаторных батарей на одной ветке силовой сети и вторичном резонансе с батареей, установкой на линии более низкого напряжения в следующем материале.

�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках