Τύποι αστοχιών και προστασία συστοιχιών στατικών πυκνωτών (BSC)

Σκοπός των συστοιχιών στατικών πυκνωτών (BSC)

Οι στατικές τράπεζες πυκνωτών (BSC) χρησιμοποιούνται για τους ακόλουθους σκοπούς: αντιστάθμιση άεργου ισχύος στο δίκτυο, ρύθμιση της στάθμης τάσης στους διαύλους, εξίσωση της κυματομορφής τάσης στα κυκλώματα ελέγχου με ρύθμιση θυρίστορ.

Η μεταφορά άεργου ισχύος μέσω μιας γραμμής ισχύος οδηγεί σε πτώση τάσης, ιδιαίτερα αισθητή σε εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας με υψηλή άεργο αντίσταση. Επιπλέον, το πρόσθετο ρεύμα που διαρρέει τη γραμμή έχει ως αποτέλεσμα αυξημένες απώλειες ισχύος. Εάν η ενεργή ισχύς πρόκειται να μεταδοθεί ακριβώς στην ποσότητα που απαιτείται από τον χρήστη, τότε η άεργη ισχύς μπορεί να παραχθεί στο σημείο κατανάλωσης. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται τράπεζες πυκνωτών.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες έχουν τη μεγαλύτερη κατανάλωση άεργου ισχύος. Επομένως, όταν οι τεχνικές προδιαγραφές εκδίδονται σε χρήστη που έχει σημαντικό ποσοστό επαγωγικών κινητήρων στο φορτίο, το cosφ συνήθως προτείνεται να είναι 0,95.Ταυτόχρονα, μειώνονται οι απώλειες ενεργού ισχύος στο δίκτυο και η πτώση τάσης στα καλώδια ρεύματος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το πρόβλημα μπορεί να λυθεί χρησιμοποιώντας σύγχρονους κινητήρες. Ένας απλούστερος και φθηνότερος τρόπος για να αποκτήσετε ένα τέτοιο αποτέλεσμα είναι η χρήση του BSC.

Σε ελάχιστα φορτία συστήματος, μπορεί να προκύψει μια κατάσταση όπου η συστοιχία πυκνωτών δημιουργεί υπερβολική άεργο ισχύ. Σε αυτή την περίπτωση, περιττό δύναμη αντίδρασης επιστρέφει στην πηγή ισχύος ενώ η γραμμή φορτίζεται ξανά με πρόσθετο άεργο ρεύμα, το οποίο αυξάνει την απώλεια ενεργού ισχύος. Η τάση του διαύλου αυξάνεται και μπορεί να είναι επικίνδυνη για τον εξοπλισμό. Γι' αυτό είναι πολύ σημαντικό να μπορείτε να ρυθμίσετε την χωρητικότητα της συστοιχίας πυκνωτών.

Στην απλούστερη περίπτωση, σε λειτουργίες ελάχιστου φορτίου, μπορείτε να απενεργοποιήσετε τη ρύθμιση άλματος BSC. Μερικές φορές αυτό δεν είναι αρκετό και η μπαταρία αποτελείται από πολλά BSC, καθένα από τα οποία μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί ξεχωριστά — ρύθμιση βημάτων. Τέλος, υπάρχουν συστήματα ελέγχου διαμόρφωσης, για παράδειγμα: ένας αντιδραστήρας συνδέεται παράλληλα με την μπαταρία, το ρεύμα στον οποίο ρυθμίζεται ομαλά από ένα κύκλωμα θυρίστορ. Σε όλες τις περιπτώσεις χρησιμοποιείται ειδικός αυτόματος έλεγχος του BSC για το σκοπό αυτό.

Τύποι βλαβών μπλοκ πυκνωτών

Ο κύριος τύπος αστοχίας συστοιχιών πυκνωτών -αστοχία πυκνωτή- έχει ως αποτέλεσμα βραχυκύκλωμα δύο φάσεων. Υπό συνθήκες λειτουργίας, είναι επίσης δυνατοί μη κανονικοί τρόποι λειτουργίας που σχετίζονται με υπερφόρτωση πυκνωτών με στοιχεία υψηλότερου αρμονικού ρεύματος και αύξηση τάσης.

Τα ευρέως χρησιμοποιούμενα σχήματα ελέγχου φορτίου θυρίστορ βασίζονται στο γεγονός ότι τα θυρίστορ ανοίγουν από το κύκλωμα ελέγχου σε μια συγκεκριμένη στιγμή της περιόδου και όσο μικρότερο μέρος της περιόδου είναι ανοιχτά, τόσο λιγότερο ενεργό ρεύμα που ρέει μέσα από το φορτίο. Σε αυτή την περίπτωση, υψηλότερες αρμονικές ρεύματος εμφανίζονται στη σύνθεση του ρεύματος φορτίου και των αντίστοιχων αρμονικών τάσης στην πηγή ισχύος.

Τα BSC συμβάλλουν στη μείωση του επιπέδου των αρμονικών στην τάση, επειδή η αντίστασή τους μειώνεται με την αύξηση της συχνότητας και, ως εκ τούτου, η τιμή του ρεύματος που καταναλώνεται από την μπαταρία αυξάνεται. Αυτό οδηγεί σε εξομάλυνση της κυματομορφής τάσης.Σε αυτή την περίπτωση υπάρχει κίνδυνος υπερφόρτωσης των πυκνωτών με ρεύματα υψηλότερων αρμονικών και απαιτείται ειδική προστασία υπερφόρτωσης.

Ρεύμα ενεργοποίησης συστοιχίας πυκνωτών

Όταν εφαρμόζεται τάση στην μπαταρία, εμφανίζεται ένα ρεύμα εισόδου, ανάλογα με τη χωρητικότητα της μπαταρίας και την αντίσταση του δικτύου.

Ας προσδιορίσουμε, για παράδειγμα, το ρεύμα εισόδου μιας μπαταρίας χωρητικότητας 4,9 MVAr, λαμβάνοντας την ισχύ βραχυκυκλώματος των ζυγών 10 kV στις οποίες είναι συνδεδεμένη η μπαταρία-150 MV ∙ A: ονομαστικό ρεύμα της μπαταρίας: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; μέγιστη τιμή του ρεύματος εισόδου για την επιλογή προστασίας ρελέ: Περιλαμβάνονται. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Επιλογή διακόπτη για εναλλαγή συστοιχίας πυκνωτών

Η λειτουργία του διακόπτη κυκλώματος κατά την ενεργοποίηση της συστοιχίας πυκνωτών είναι συχνά καθοριστική για την επιλογή ενός διακόπτη κυκλώματος.Η επιλογή του διακόπτη καθορίζεται από τον τρόπο με τον οποίο το τόξο αναφλέγεται ξανά στο διακόπτη όταν μπορεί να προκύψει διπλή τάση μεταξύ των επαφών του διακόπτη — η τάση φόρτισης του πυκνωτή στη μία πλευρά και η τάση δικτύου σε αντιφάση στην άλλη πλευρά . Το ρεύμα ενεργοποίησης του διακόπτη λαμβάνεται πολλαπλασιάζοντας το ρεύμα ενεργοποίησης με τον συντελεστή υπέρτασης του κιβωτίου ταχυτήτων. Εάν χρησιμοποιείται διακόπτης με την ίδια τάση με το BSK, ο συντελεστής CP είναι 2,5. Συχνά ένας διακόπτης υπερχείλισης 35 kV χρησιμοποιείται για την εναλλαγή μπαταρίας 6-10 kV. Στην περίπτωση αυτή, ο συντελεστής CP είναι 1,25.

Έτσι, το ρεύμα επανέναρξης είναι:

Όταν επιλέγεται ένας διακόπτης, η τρέχουσα ονομαστική του τιμή (τιμή αιχμής) πρέπει να είναι ίση ή μεγαλύτερη από την ονομαστική τιμή ρεύματος θραύσης επαναανάφλεξης. Το ονομαστικό ρεύμα διακοπής εξαρτάται από τον τύπο του διακόπτη και είναι ίσο με: IOf.calc = IPZ για διακόπτες κυκλώματος αέρα, κενού και SF6. I Off = IPZ / 0,3 για διακόπτες λαδιού.

Για παράδειγμα, θα ελέγξουμε τις παραμέτρους του διακόπτη για τα ρεύματα εισόδου που υπολογίστηκαν νωρίτερα όταν χρησιμοποιούμε διακόπτη λαδιού 10 kV με ρεύμα διακοπής 20 kA σε rms ή 28,3 kA σε πλάτος (VMP-10-630 -20).

α) Μία μπαταρία 4,9 mvar. Ρεύμα ανάφλεξης: IPZ = 2,5 * 2 = 5 kA Εκτιμώμενο ρεύμα διακοπής λειτουργίας: Υπολογίστηκε = 5 / 0,3 = 17 kA.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί διακόπτης κυκλώματος λαδιού 10 kV. Με αύξηση της ισχύος βραχυκυκλώματος των ζυγών 10 kV, επίσης με την παρουσία δύο μπαταριών, το υπολογιζόμενο ρεύμα ενεργοποίησης μπορεί να υπερβαίνει το επιτρεπόμενο.Σε αυτή την περίπτωση, καθώς και για την αύξηση της αξιοπιστίας στα κυκλώματα BSC, χρησιμοποιούνται διακόπτες υψηλής ταχύτητας, για παράδειγμα, διακόπτες κενού, στους οποίους η ταχύτητα διαχωρισμού της επαφής κατά την απενεργοποίηση είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα της τάσης ανάκτησης.

Πρέπει να σημειωθεί ότι τις ίδιες απαιτήσεις πρέπει να πληροί ο εισερχόμενος και ο τμηματικός διακόπτης, οι οποίοι μπορούν επίσης να τροφοδοτήσουν την τάση απενεργοποίησης στην ενεργοποιημένη συστοιχία πυκνωτών.