Schémata zapojení kondenzátorových jednotek | Automatické řízení výkonu kondenzátorových baterií | Archiv | knihy
5.6.1. Tato kapitola Pravidel platí pro kondenzátorové jednotky do 500 kV (bez ohledu na jejich provedení), zapojené paralelně s indukčními prvky střídavých elektrických soustav s frekvencí 50 Hz a určené pro kompenzaci jalového výkonu elektrických instalací a regulaci napětí . Kapitola se nevztahuje na kondenzátorové instalace pro podélnou kompenzaci, filtr a speciální.
Instalace kondenzátorů s napětím do 1 kV a vyšším musí také splňovat požadavky kap. 4-1 a 4.2.
5.6.2. Kondenzátorová instalace je elektrická instalace skládající se z kondenzátorů, souvisejících pomocných elektrických zařízení (vypínače, odpojovače, vybíjecí odpory, ovládací zařízení, ochranná zařízení atd.) a přípojnic.
Instalace kondenzátoru se může skládat z jedné nebo více baterií kondenzátorů nebo jednoho nebo více samostatně instalovaných jednotlivých kondenzátorů připojených k síti pomocí spínacích zařízení.
5.6.3. Kondenzátorová banka je skupina jednotlivých kondenzátorů navzájem elektricky propojených.
5.6.4. Jediný kondenzátor je konstrukční spojení jednoho nebo více kondenzátorových prvků ve společném pouzdře s vnějšími svorkami.
Termín “kondenzátor” se používá, když není třeba zdůrazňovat různé významy pojmů “jednotkový kondenzátor” a “banka kondenzátorů”.
5.6.5. Kondenzátorový prvek (sekce) je nedělitelná část kondenzátoru, sestávající z vodivých desek (elektrod) oddělených dielektrikem.
5.6.6. Sériová řada s paralelně sériovým zapojením kondenzátorů ve fázi baterie je součástí baterie sestávající z paralelně zapojených kondenzátorů.
Schéma elektrického zapojení, výběr zařízení
5.6.7. Kondenzátorové jednotky lze připojit k síti přes samostatné zařízení určené k zapínání a vypínání pouze kondenzátorů, nebo přes společné zařízení s výkonovým transformátorem, asynchronním elektromotorem nebo jiným elektrickým přijímačem. Tyto obvody lze použít při jakémkoli napětí kondenzátoru.
5.6.8. Kondenzátorové řady pro napětí nad 10 kV jsou sestaveny z jednofázových kondenzátorů jejich paralelním zapojením do série. Počet po sobě jdoucích řad kondenzátorů se volí tak, aby za normálních provozních podmínek proudové zatížení kondenzátorů nepřesáhlo jmenovitou hodnotu. Počet kondenzátorů v řadě musí být takový, aby při odpojení jednoho z nich kvůli přepálené pojistce nepřesáhlo napětí na zbývajících kondenzátorech v řadě 110 % jmenovité hodnoty.
5.6.9. Kondenzátorové sady pro napětí 10 kV a nižší by měly být zpravidla sestaveny z kondenzátorů se jmenovitým napětím rovným jmenovitému napětí sítě. V tomto případě je povolen dlouhodobý provoz jednotlivých kondenzátorů s napětím nejvýše 110% jmenovitého napětí.
5.6.10. U třífázových baterií jsou jednofázové kondenzátory zapojeny v konfiguraci trojúhelníku nebo hvězdy. Lze také použít sériové nebo paralelní sériové zapojení jednofázových kondenzátorů v každé fázi třífázové baterie.
5.6.11. Při výběru přepínače kondenzátorové banky je třeba vzít v úvahu přítomnost kondenzátorových baterií zapojených paralelně (například na společných přípojnicích). Je-li to nutné, musí být provedena zařízení, která sníží proudové rázy při zapnutí baterie.
5.6.12. Odpojovač kondenzátorové baterie musí mít uzemňovací čepele na straně baterie propojené s odpojovačem. Odpojovače kondenzátorové baterie musí být blokovány spínačem baterie.
5.6.13. Kondenzátory musí mít vybíjecí zařízení.
Jednotkové kondenzátory pro kondenzátorové baterie se doporučuje používat s vestavěnými vybíjecími odpory. Je povoleno instalovat kondenzátory bez vestavěných vybíjecích odporů, pokud je na svorky jednoho kondenzátoru nebo řady kondenzátorů trvale připojeno vybíjecí zařízení. Na baterie do 1 kV nelze instalovat vybíjecí zařízení, pokud jsou připojeny k síti přes transformátor a mezi baterií a transformátorem nejsou žádná spínací zařízení.
Jako vypouštěcí zařízení lze použít:
napěťové transformátory nebo zařízení s aktivní indukční reaktancí – pro kondenzátorové jednotky nad 1 kV;
zařízení s aktivním nebo aktivním indukčním odporem – pro kondenzátorové jednotky do 1 kV.
5.6.14. Pro dosažení nejhospodárnějšího režimu provozu elektrických sítí s proměnným rozvrhem jalového zatížení by se mělo používat automatické řízení výkonu kondenzátorové jednotky jejím zapínáním a vypínáním jako celku nebo jeho jednotlivých částí.
5.6.15. Zařízení a živé části v obvodu kondenzátorové baterie musí umožňovat dlouhodobý průchod proudu rovnající se 130 % jmenovitého proudu baterie.
ochrana
5.6.16. Kondenzátorové instalace jako celek musí mít ochranu proti zkratovým proudům, které mohou vypnout bez časové prodlevy. Ochrana musí být nastavena proti instalačním proudům a proudovým rázům při přepětí.
5.6.17. Kondenzátorová instalace jako celek musí mít přepěťovou ochranu, která vypne baterii, když se efektivní hodnota napětí zvýší nad přípustnou hodnotu. Instalace by měla být vypnuta s časovou prodlevou 3-5 minut. Restartování kondenzátorové jednotky je povoleno po poklesu síťového napětí na jmenovitou hodnotu, ne však dříve než 5 minut po jejím vypnutí. Ochrana není nutná, pokud je baterie zvolena s ohledem na maximální možnou hodnotu napětí obvodu, to znamená, že při zvýšení napětí nemůže být na jeden kondenzátor přivedeno napětí vyšší než 110 % jmenovitého napětí. dlouhá doba.
5.6.18. V případech, kdy je možné přetěžovat kondenzátory proudy vyšších harmonických, musí být zajištěna reléová ochrana, která vypne instalaci kondenzátoru s časovým zpožděním, když efektivní hodnota proudu pro jednotlivé kondenzátory překročí 130 % jmenovité hodnoty.
5.6.19. Pro kondenzátorovou banku se dvěma nebo více paralelními větvemi se doporučuje použít ochranu, která se spouští při narušení rovnosti proudů větví.
5.6.20. U baterií s paralelním sériovým zapojením kondenzátorů musí být každý kondenzátor nad 1,05 kV chráněn externí pojistkou, která se vypne, když se kondenzátor porouchá. Kondenzátory 1,05 kV a méně musí mít ve skříni zabudované pojistky, jednu pro každou sekci, které se spustí, když se sekce porouchá.
5.6.21. U baterií sestavených podle schématu elektrického zapojení s několika sekcemi musí být použita ochrana každé sekce před zkratovými proudy, bez ohledu na ochranu instalace kondenzátoru jako celku. Tato úseková ochrana není nutná, pokud je každý jednotlivý kondenzátor chráněn samostatnou externí nebo vestavěnou pojistkou. Ochrana úseku musí zajistit jeho spolehlivé vypnutí při nejnižších a nejvyšších hodnotách zkratového proudu v daném místě sítě.
5.6.22. Schéma elektrického zapojení kondenzátorových baterií a pojistek musí být voleno tak, aby poškození izolace jednotlivých kondenzátorů nevedlo ke zničení jejich pouzder, zvýšení napětí nad dlouhodobě přípustné na kondenzátorech zbývajících v provozu a odpojení el. baterie jako celek.
Pro ochranu kondenzátorů nad 1 kV je třeba použít pojistky omezující hodnotu zkratového proudu.
Pojistky externího kondenzátoru musí mít spálené indikátory.
5.6.23. V těchto případech musí být zajištěna ochrana kondenzátorových instalací před bleskovým přepětím, a to stejnými prostředky, jak je uvedeno v kap. 4.2.
Elektrická měření
5.6.24. Kapacity fází kondenzátorové instalace musí být monitorovány stacionárními proudovými měřicími zařízeními v každé fázi.
U kondenzátorových jednotek s výkonem do 400 kvar je povoleno měření proudu pouze v jedné fázi.
5.6.25. Jalová energie dodávaná do sítě kondenzátory musí být zohledněna v souladu s požadavky kap. 1.5.
Instalace kondenzátorů
5.6.26. Konstrukce kondenzátorové jednotky musí být vhodná pro okolní podmínky.
5.6.27. Kondenzační jednotky s celkovou hmotností oleje větší než 600 kg každá musí být umístěny v samostatné místnosti, která splňuje požadavky na požární odolnost uvedené v 4.2.76, s přístupem ven nebo do společné místnosti.
Kondenzátorové jednotky s celkovou hmotností oleje do 600 kg v každém, stejně jako kondenzátorové jednotky skládající se z kondenzátorů s nehořlavou kapalinou, mohou být umístěny v rozvaděčích do 1 kV a výše nebo v hlavních a pomocných prostorách výroby zařízení klasifikovaná jako kategorie G a D pro požadavky požární ochrany SNiP Gosstroy Ruska.
5.6.28. Pokud je instalace kondenzátoru nad 1 kV umístěna uvnitř budovy s celkovou hmotností oleje vyšší než 600 kg, musí být pod instalací instalován olejový přijímač, navržený pro 20 % celkové hmotnosti oleje ve všech kondenzátorech a vyrobený v souladu s požadavky uvedené v 4.2.101. Pokud jsou instalovány externě, nejsou nutné sběrače oleje pod kondenzátory.
5.6.29. Kondenzační jednotky umístěné ve společném prostoru musí mít pletivo nebo ochranné kryty. Musí být také instalována zařízení, která zabrání šíření syntetické kapaliny po kabelových kanálech a podlaze místnosti při porušení těsnění krytů kondenzátorů a zajistí odvod kapalných par z místnosti.
5.6.30. Vzdálenost mezi jednotlivými kondenzátory musí být minimálně 50 mm a musí být zvolena podle podmínek pro chlazení kondenzátorů a zajištění izolačních vzdáleností.
5.6.31. Indikátory přepálených pojistek externího kondenzátoru musí být během provozu baterie přístupné pro kontrolu.
5.6.32. Teplota vzduchu obklopujícího kondenzátory by neměla překročit horní a dolní limity stanovené GOST nebo technickými specifikacemi pro kondenzátory odpovídajícího typu.
Místnost nebo skříně kondenzační jednotky musí mít samostatný systém přirozeného větrání; pokud nesníží teplotu vzduchu v místnosti na maximálně přípustnou hodnotu, je třeba použít umělé větrání.
5.6.33. U kondenzátorů instalovaných venku je třeba počítat se slunečním zářením. Kondenzátory se doporučuje instalovat venku, aby negativní dopad slunečního záření na ně byl minimální.
5.6.34. Vzájemné propojení vývodů kondenzátoru a jejich připojení ke sběrnicím musí být provedeno pružnými propojkami.
5.6.35. Konstrukce, na kterých jsou kondenzátory instalovány, musí být vyrobeny z ohnivzdorných materiálů. Při výběru způsobu montáže kondenzátorů je nutné vzít v úvahu tepelnou roztažnost pouzdra kondenzátoru.
5.6.36. Při venkovní instalaci musí být vzdálenosti od olejových kondenzátorů k ostatním zařízením, jakož i požární vzdálenosti od nich k budovám a konstrukcím, zohledněny podle 4.2.67 a 4.2.68.
5.6.37. Při venkovní instalaci musí být kondenzátory naplněné olejem instalovány v souladu s požadavky požární bezpečnosti ve skupinách po maximálně 30 Mvar. Světlá vzdálenost mezi skupinami jedné instalace kondenzátoru musí být alespoň 4 m a mezi skupinami různých instalací kondenzátorů – alespoň 6 m.
5.6.38. Ve stejné místnosti s kondenzátory je povoleno instalovat související vybíjecí odpory, odpojovače, zátěžové spínače, maloobjemové spínače a přístrojové transformátory.
5.6.39. Při rozdělování kondenzátorové baterie na části se doporučuje uspořádat je tak, aby byla zajištěna bezpečnost práce na každé části, zatímco zbytek je zapnutý.
5.6.40. Instalace kondenzátoru musí mít opatření pro uzemnění podpůrných kovových konstrukcí, které mohou být pod napětím během provozu instalace.
Kvůli nízkému výkonu kondenzátorů na jednotku se obvykle spojují do skupin, sekcí a celých instalací. V zásadě neexistují žádné překážky omezující výrobu kondenzátorových jednotek pro jakýkoli výkon a jakékoli napětí a mohou být vyrobeny buď jednofázové nebo třífázové s paralelním nebo paralelním sériovým zapojením kondenzátorů. Připojení kondenzátorů v instalacích se provádí ve formě dvou hlavních obvodů – trojúhelníku nebo hvězdy. Volba jednoho nebo druhého schématu připojení kondenzátoru závisí na různých technických a konstrukčních faktorech.
Kondenzátory o napětí 220, 380, 500 a 600 V se vyrábějí převážně v třífázovém provedení, ale na zvláštní objednávku je lze vyrobit i v jednofázovém provedení. Třífázové kondenzátory jsou spojeny pouze trojúhelníkem (obr. 5,6d), zatímco jednofázové kondenzátory mohou být spojeny jak hvězdou, tak trojúhelníkem, Obr. 5, a, c, d, f).
Rýže. 5. Schémata zapojení kondenzátorových jednotek.
a, c. e – hvězda; b, d, d – trojúhelník.
Jednofázové kondenzátory se používají v sítích pro jednotlivé jednofázové elektrické přijímače (elektrické trouby apod.).
V osvětlovacích a silových sítích s napětím 220 a 380 B se používají především třífázové kondenzátorové systémy s paralelním zapojením kondenzátorů zapojených do trojúhelníkového obvodu. V osvětlovacích sítích se třífázové kondenzátorové jednotky obvykle zapojují přímo (bez spínače) do skupinových vedení těchto sítí za spínačem (obr. 6a). V silových sítích lze trojfázové kondenzátorové jednotky připojit buď přímo pod společný spínač s elektrickým přijímačem (obr. 6,6), nebo přes samostatný spínač na sběrnice rozvodné desky s napětím 380 B (obr. 6, c , d, e).
Pokud je potřeba dokončit instalaci kondenzátoru s napětím 380 B vysokého výkonu, použijí se dělené obvody, skládající se z několika samostatných sekcí instalací kondenzátorů, které jsou připojeny přes svůj spínač na přípojnice rozvodné desky o napětí 380 B.
Schémata zapojení pro kondenzátorové jednotky s napětím 380 V.
b – 1 s obecným spínačem; c – s vypínačem a pojistkou: s pojistkou a stykačem; a – s jističem.
Napětí kondenzátorů 1,05; 3,15; 6,3 a 10,5 kV se vyrábí pouze v jednofázovém provedení a lze je zapojit do obvodů instalace kondenzátorů buď podle trojúhelníkového obvodu (obr. 7, a) s pojistkami pro individuální jištění kondenzátorů, nebo podle zapojení do hvězdy a dvou hvězdy (obr. 7, b, c). Díky nástupu vysoce kvalitních materiálů, syntetických chlorovaných impregnačních kapalin a zlepšení technologie výroby kondenzátorů vyvinul průmysl jedinou řadu (I, II, III a IV) kondenzátorů se zlepšenými specifickými vlastnostmi. Pro všechny řady jsou tyto kondenzátory vyráběny ve dvou velikostech: pro první – s výškou nádrže bez izolátoru 325 mm; pro druhý – 640 mm. Rozměry základny pouzdra kondenzátoru jsou 380 X 120 mm pro napětí 0,22-10,5 kV. Výkon kondenzátoru na jednotku je 50-100 kVAr.
Rýže. 7. Schémata zapojení pro kondenzátorové jednotky s napětím 3-10 kV.
a – s vypínačem a kondenzátory s vestavěnými vybíjecími odpory; b – s vypínačem a napěťovými transformátory pro vybíjení; c – ve tvaru dvojité hvězdy s výsuvným jističem.
Rozsah napětí a výkonu kondenzátorů má široký rozsah, což umožňuje konfigurovat instalace kondenzátorů pro různá napětí a výkony. Kondenzátory pro zvýšení účiníku střídavých elektrických instalací s frekvencí 50 Hz jsou vyráběny v souladu s GOST 1282-72. Hlavní technické údaje kondenzátorů s napětím do 1000 V, frekvencí 50 Hz jsou uvedeny v tabulce. 2. Hlavní technické údaje kondenzátorů s napětím nad 1000 V, frekvencí 50 Hz jsou uvedeny v tabulce. 3.
Základní technické údaje kondenzátorů do 1000 V, frekvence 50 Hz
Kondenzátory řady I
Kondenzátory řady 11
Kondenzátory řady III
Poznámky: 1. ZUZ – třífázové kondenzátory pro vnitřní instalaci, ZU 1 – pro venkovní instalaci.
2. Hmotnost kondenzátorů všech typů prvního rozměru (KS1) je 30 kg, druhého rozměru (KS2) je 60 kg.
Tabulka 3
Základní technické údaje kondenzátorů nad 1000 V, frekvence 50 Hz
Kondenzátory řady I
Kondenzátory řady III
Kondenzátory řady IV
Poznámky: I. 2Uz – jednofázové kondenzátory pro vnitřní instalaci, 2U1 – pro venkovní instalaci. 2. Hmotnost kondenzátorů všech typů prvního rozměru KS1 je 30 kg, druhého rozměru (KS2) je 60 kg.
Pro kondenzátorové instalace s napětím nad 10 kV se používají schémata zapojení do hvězdy s paralelním sériovým zapojením jednofázových kondenzátorů ve fázi. Při zapojování jednofázových kondenzátorů do série se napětí na kondenzátor rovná fázovému napětí instalace dělenému počtem kondenzátorů zapojených do série. Obvykle se toto napětí přesně neshoduje se jmenovitým napětím kondenzátorů, takže při výpočtu jalového výkonu kondenzátorové instalace je nutné vzít v úvahu odchylku skutečného výkonu kondenzátorů od jmenovitých hodnot.
Skutečný jalový výkon kondenzátoru Q, připojeného k síti s napětím UCl odlišným od jmenovitého napětí kondenzátoru U,„ se určí takto, kvar:
kde QH je jmenovitý výkon kondenzátoru, kvar.
Pokud je na přípojnice rozvodny s napětím 2 kV připojen kondenzátor typu KM10.5-26 o jmenovitém výkonu 10 kVAr. pak jeho skutečná síla bude, kvar:
nebo podle toho 90 % jmenovitého výkonu kondenzátoru.
Při instalaci kondenzátorů je tedy nutné vzít v úvahu skutečnou úroveň napětí v síti, do které budou kondenzátory připojeny. Za provozních podmínek instalací kondenzátorů může být nutné použít kondenzátory s různým napětím a výkonem v paralelním sériovém zapojení. V tomto případě musí být splněny dvě podmínky:
1- Pro různá napětí a stejný výkon by měly být kondenzátory sestaveny do skupin tak, aby proud ve všech skupinách při zapojení do série byl stejný a mohl být určen vzorcem
kde
Rýže. 8. Schémata zapojení pro kondenzátorové jednotky (jednofázové) při různém napětí (o) nebo výkonu (b) kondenzátorů.
Například je nutné sestavit kondenzátorovou instalaci pro napětí 6 kV z dostupných jednofázových kondenzátorů typu KM-0,5 a KM-1,05 s výkonem 25 kVAr na jednotku (obr. 8, a). Kontrolujeme proud procházející skupinami:
2. Kondenzátory se stejným napětím, ale jiným výkonem by měly být sestaveny do skupin tak, aby výkon ve všech skupinách byl stejný, a tedy i proud v sériovém zapojení byl stejný. Počet paralelně zapojených kondenzátorů ve skupině se bude lišit v závislosti na jejich výkonu.
Například je nutné sestavit kondenzátorovou instalaci pro napětí 6 kV z dostupných jednofázových kondenzátorů typu KM-0,66 o výkonu 25 a 50 kVAr na jednotku (obr. 8, b). Kontrolujeme proud procházející skupinami:
V závislosti na dostupnosti kondenzátorů a požadovaném výkonu instalace kondenzátoru mohou existovat další kombinace paralelního sériového zapojení kondenzátorů. Je nutné vzít v úvahu, že rozdíly v rozměrech kondenzátorů různého výkonu a napětí mohou vést k realizaci speciálního nestandardního provedení takovéto instalace kondenzátoru.
Během procesu řízení kondenzátorové jednotky v ní při odpojení od sítě zůstává elektrický náboj, jehož napětí je přibližně stejné jako napětí sítě v okamžiku přerušení proudu. Pro rychlé snížení napětí na svorkách kondenzátorové instalace odpojené od sítě jsou k dispozici speciální aktivní nebo indukční odpory, které jsou zapojeny paralelně s kondenzátory. Vybíjení kondenzátorové jednotky je také nezbytné pro zajištění bezpečnosti obsluhy, protože přirozené samovybíjení probíhá pomalu.
Schémata zapojení pro vybíjecí odpory v instalacích třífázových kondenzátorů jsou provedena: trojúhelník, otevřený trojúhelník a hvězda. Nejspolehlivější obvod pro instalaci do 1000 V by měl být považován za zapojení do trojúhelníku, protože pokud dojde k přerušení jedné fáze, dojde k výboji podle otevřeného trojúhelníkového obvodu ve všech třech fázích.
Pro instalace kondenzátorů nad 1000 V se doporučuje použít dva jednofázové napěťové transformátory zapojené do otevřeného trojúhelníku jako vybíjecí odpory, a pokud pro kondenzátory do 1000 V doporučují „Pravidla elektrické instalace“ z důvodu úspory energie, pracovat bez stálého připojování odporů s automatickým připojováním posledně jmenovaných v okamžiku odpojování kondenzátorů, pak pro kondenzátory nad 1000 V musí být vybíjecí odpory trvale připojeny ke kondenzátorům. Proto by v obvodu mezi odpory a kondenzátory neměla být žádná spínací zařízení.
Při rozdělení kondenzátorových jednotek na více sekcí pro vícestupňovou regulaci v nucených obvodech musí mít každá sekce se samostatným spínačem vlastní sadu vybíjecích odporů.
U kondenzátorové jednotky připojené přes spínač společný s transformátorem nebo elektromotorem nejsou vyžadovány vybíjecí odpory, protože kondenzátory jsou vybíjeny přes vinutí těchto elektrických přijímačů. Nejlepší způsob, jak vybít kondenzátor a také spolehlivě snížit napětí na svorkách kondenzátorů při náhlých přerušeních elektrického obvodu, je použití kondenzátorů se zabudovanými vybíjecími odpory. Tím odpadá nutnost instalovat napěťové transformátory a další zařízení pro vybíjení kondenzátorů.
U kondenzátorů s vestavěnými vybíjecími odpory pro napětí 380 V se odpory instalují externě mezi vývody kondenzátoru. U kondenzátorů pro napětí 3-6-10 kV je z důvodu nedostatku malých odporů určených pro vysoké napětí vybíjecí odpor instalován uvnitř horní části nádrže kondenzátoru a připojen paralelně ke svorkám.
Hodnota vybíjecího odporu R, Ohm je určena vzorcem
kde V Výše kapitálových nákladů na instalaci kondenzátoru je určena výkonem, napětím, přítomností automatického řízení a typem rozváděče použitého při připojení instalace k elektrické síti. S rostoucím výkonem kondenzátorové instalace se specifické vlastnosti snižují, protože náklady a instalace spínacích, ochranných, měřicích a vybíjecích zařízení, stejně jako vstupních článků a automatického řídicího zařízení, téměř nezávisí na výkonu kondenzátorové instalace.
U speciálních instalací kondenzátorů různých napětí se jejich cena určuje v závislosti na konkrétním obvodu a provedení instalace.