Typy poruch a ochrany statických kondenzátorových baterií (BSC)

Účel bank statických kondenzátorů (BSC)

Statické kondenzátorové banky (BSC) se používají pro následující účely: kompenzace jalového výkonu v síti, regulace napěťové hladiny ve sběrnicích, vyrovnání průběhu napětí v řídicích obvodech s tyristorovou regulací.

Přenos jalového výkonu přes elektrické vedení má za následek pokles napětí, zvláště patrný u nadzemního elektrického vedení s vysokým jalovým odporem. Navíc dodatečný proud protékající vedením má za následek zvýšené ztráty výkonu. Pokud má být přenášen činný výkon přesně v množství požadovaném uživatelem, pak lze v místě spotřeby generovat jalový výkon. K tomuto účelu se používají kondenzátorové banky.

Největší spotřebu jalového výkonu mají asynchronní motory. Proto, když jsou technické specifikace vydány uživateli, který má v zátěži významný podíl indukčních motorů, se obvykle navrhuje cosφ 0,95.Zároveň se snižují ztráty činného výkonu v síti a úbytek napětí na elektrických vedeních. V některých případech lze problém vyřešit pomocí synchronních motorů. Jednodušší a levnější způsob, jak dosáhnout takového výsledku, je použití BSC.

Při minimálním zatížení systému může nastat situace, kdy kondenzátorová banka vytváří přebytečný jalový výkon. V tomto případě nadbytečné reaktivní síla se vrací do zdroje energie, zatímco se vedení opět nabíjí dodatečným jalovým proudem, což zvyšuje ztrátu činného výkonu. Napětí sběrnice se zvyšuje a může být nebezpečné pro zařízení. Proto je velmi důležité mít možnost upravit kapacitu kondenzátorové banky.

V nejjednodušším případě, v režimech minimální zátěže, můžete vypnout BSC — skokovou regulaci. Někdy to nestačí a baterie se skládá z několika BSC, z nichž každý lze zapnout nebo vypnout samostatně — kroková regulace. Konečně existují modulační řídicí systémy, např.: paralelně k baterii je připojena tlumivka, v níž je proud plynule regulován tyristorovým obvodem. Ve všech případech se k tomuto účelu používá speciální automatické řízení BSC.

Typy poškození kondenzátorového bloku

Hlavní typ poruchy kondenzátorových baterií – porucha kondenzátoru – má za následek dvoufázový zkrat. Za provozních podmínek jsou také možné abnormální režimy spojené s přetěžováním kondenzátorů vyššími harmonickými složkami proudu a nárůstem napětí.

Široce používaná schémata řízení zátěže tyristorů jsou založena na tom, že tyristory jsou v určitém okamžiku periody otevřeny řídicím obvodem a čím menší část periody jsou otevřeny, tím méně efektivní proud protékající zátěží. V tomto případě se ve složení zatěžovacího proudu a odpovídajících harmonických napětí na napájecím zdroji objevují vyšší harmonické proudu.

BSC přispívají ke snížení úrovně harmonických v napětí, protože jejich odpor se s rostoucí frekvencí klesá a tudíž se zvyšuje hodnota proudu odebíraného baterií. To vede k vyhlazení průběhu napětí, v tomto případě hrozí přetížení kondenzátorů proudy vyšších harmonických a je nutná speciální ochrana proti přetížení.

Zapínací proud kondenzátorové baterie

Při přivedení napětí na baterii dochází k nárazovému proudu v závislosti na kapacitě baterie a odporu sítě.

Určíme např. zapínací proud baterie o kapacitě 4,9 MVAr, přičemž zkratový výkon přípojnic 10 kV, na které je baterie připojena-150 MV ∙ A: jmenovitý proud baterie: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; špičková hodnota zapínacího proudu pro výběr ochrany relé: vč. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Výběr spínače pro spínání kondenzátorové baterie

Činnost jističe při vypínání kondenzátorové baterie je často rozhodující při výběru jističe.Volba spínače je určena způsobem, kterým se oblouk ve spínači znovu zapálí, když se mezi kontakty spínače může objevit dvojí napětí — nabíjecí napětí kondenzátoru na jedné straně a síťové napětí v protifázi na straně druhé . Vypínací proud jističe se získá vynásobením vybavovacího proudu rázovým faktorem převodovky. Pokud je použit spínač se stejným napětím jako BSK, je CP faktor 2,5. K přepnutí 6-10 kV baterie se často používá přepěťový spínač 35 kV. V tomto případě je koeficient CP 1,25.

Opětovný zapalovací proud je tedy:

Když je vybrán spínač, jeho jmenovitý proud (špičková hodnota) musí být stejný nebo větší než jmenovitý proud při opětovném zapálení. Jmenovitý vypínací proud závisí na typu jističe a je roven: IOf.calc = IPZ pro vzduchové, vakuové a SF6 jističe; I Vypnuto = IPZ / 0,3 pro olejové spínače.

Například zkontrolujeme parametry spínače pro dříve vypočítané zapínací proudy při použití olejového jističe 10 kV s vypínacím proudem 20 kA v rms nebo 28,3 kA v amplitudě (VMP-10-630 -20).

a) Jedna baterie 4,9 mvar. Zážehový proud: IPZ = 2,5 * 2 = 5kA Odhadovaný vypínací proud: I Vypočteno = 5 / 0,3 = 17kA.

Lze použít olejový jistič 10kV. Při zvýšení zkratového výkonu přípojnic 10 kV, také v přítomnosti dvou baterií, může vypočítaný vybavovací proud překročit přípustný proud.V tomto případě, stejně jako pro zvýšení spolehlivosti v obvodech BSC, se používají vysokorychlostní spínače, například vakuové spínače, u kterých je rychlost oddělení kontaktů při vypnutí větší než rychlost zotavovacího napětí.

Je třeba poznamenat, že stejné požadavky musí splňovat i vstupní a sekční spínač, který může také dodávat vypnuté napětí do zapnuté kondenzátorové banky.