Компенсация реактивной мощности при помощи статических конденсаторов

Для сельских электроустановок наиболее приемлемый способ повышения коэффициента мощности — это компенсация реактивной мощности при помощи статических конденсаторов. Статические конденсаторы имеют очень малые потери мощности (0,3…1%), бесшумны в работе, износоустойчивы, просты и удобны в эксплуатации. Кроме того, статические конденсаторы могут быть подобраны на малые мощности, что особенно важно для сельских электроустановок.

Компенсация реактивной мощности в зависимости от места установки конденсаторов может быть индивидуальной, групповой и централизованной. Конденсаторную батарею подключают к сети параллельно. Конденсаторы разных фаз обычно соединяют между собой в треугольник, так как это дает возможность при одной и той же емкости конденсаторов получить мощность, в 3 раза большую, чем при соединении в звезду. Мощность конденсаторов пропорциональна квадрату напряжения.

Qc = 3U2c щC10−3, (2.1).

где Qc — суммарная мощность конденсаторов трех фаз, кВАр;

Uс — напряжение на зажимах конденсаторов, кВ;

щ — угловая частота, с-1 ;

С — суммарная емкость конденсаторов, мкФ.

При частоте /=50 Гц формула 2.1 принимает вид.

Qc = 0,942 U2c C10−3. (2.2).

При соединении конденсаторов в треугольник UC=U, при соединении в звезду.

UC=U/ 1,73 ,.

где U — линейное напряжение сети.

Мощность конденсаторной батареи, необходимую для повышения коэффициента мощности со значения cos (pj до значения cos (р2, определяют по формуле.

Qc = P (tg ц1 — tg ц2) (2.3).

где Р — активная мощность установки, кВт;

ц1 — угол сдвига фаз до включения батареи конденсаторов;

ц2 — угол сдвига фаз после включения батареи конденсаторов.

Целесообразность и способ установки конденсаторов должны быть обоснованы технико-экономическим расчетом.

Промышленность выпускает комплектные конденсаторные установки типа (ККУ) на напряжение 0,38; 6,3 и 10,5 кВ (табл.2.1), использование которых облегчает монтаж и обслуживание конденсаторных батарей и повышает надежность работы конденсаторов.

Таблица 2.1 Комплектные конденсаторные установки.

Это дает возможность поддерживать заданный коэффициент мощности при любых изменениях нагрузки.

Экономический эффект от применения конденсаторов при плате за электроэнергию по одноставочному тарифу определяют по выражению Эг = Эгп + Зг (2.4).

где Эг — годовой экономический эффект от применения конденсаторов, сум;

Эгп — годовая экономия от снижения потерь электроэнергии за счет использования конденсаторов, сум;

Зг — приведенные годовые затраты на установку и эксплуатацию конденсаторов, сум.

На рис. 2.2 приведена схема присоединения конденсаторной батареи (БК) напряжением 380 В через рубильник и автомат (применяют также с рубильником и предохранителем и с рубильником и предохранителем и контактором).

Рис. 2.2. Электрическая схема присоединения конденсаторной батареи в сетях 0,38…0,66 кВ

реактивный мощность электрический конденсатор

Рис. 2.3. Электрическая схема присоединения конденсаторов к шинам 6… 10 кВ: а — с высоковольтным выключателем; б —с высоковольтными предохранителями

В качестве разрядных сопротивлений в схеме использованы лампы накаливания. При напряжении 10 (6) кВ конденсаторные батареи присоединяют через высоковольтные выключатели или высоковольтные предохранители (рис. 2.3). В качестве разрядных сопротивлений в схеме применены трансформаторы напряжения. При эксплуатации БК возникают значительные перенапряжения и броски тока, поэтому необходимы специальные быстродействующие выключатели, имеющие повышенную износоустойчивость контактных и механических частей. Выключатели на 10 (6) кВ и автоматы или контакторы на 380 В нормального исполнения следует выбирать с запасом по номинальному току не менее чем на 30%.

З ащитные аппараты БК выбирают с учетом отстройки от токов включения и разряда конденсаторов.

Ток плавкой вставки при защите предохранителями.

Iв? 1,6 n Qк /(1,73 Uн) (2.5).

где п — общее число конденсаторов во всех фазах;

QK — номинальная мощность однофазного конденсатора, кВАр;

U" — номинальное междуфазное напряжение, кВ.

Ток уставки при защите автоматами.

1у < 1,3 n Qк/ (1,73 Uн) (2.6).

Автоматы должны иметь комбинированные разделители. Разрядное сопротивление, необходимое для быстрого разряда БК и подключаемые к ней параллельно, выбирают по условию.

R =15U2ф 105 /Qк.о. (2.7).

где Uф — фазное напряжение сети, кВ;

Qк.о — мощность конденсаторной батареи, кВАр.