В настоящее время, согласно данным ФСК и МРСК, растет объем применения батарей статических конденсаторов (БСК) не только в сетях низкого напряжения (что является классическим решением), но и в сетях 110 кВ, что позволяет эффективно снизить полную величину реактивной составляющей электроэнергии, которая должна передаваться через систему, в результате — существенно сокращаются расходы. При изменении коэффициента мощности система распределения способна передавать больше активной электроэнергии, что позволяет увеличить нагрузки. Как и все остальные элементы энергосистемы, БСК должны быть надежно защищены от всех возможных видов повреждений.
В прошедшем году ОАО «Холдинг МРСК» разместило заявку на выполнение НИОКР по созданию устройства защиты БСК класса напряжения 110 кВ. За выполнение НИОКР взялись специалисты НТЦ «Механотроника». Существующие на рынке устройства защиты БСК, как правило, реализуют классические токовые защиты от КЗ в комбинации с защитами по напряжению и небалансными защитами, однако методические разработки по защите БСК и по выбору уставок защит БСК отсутствуют, как отсутствует и анализ чувствительности применяемых защит к различным видам повреждений БСК.
Специалисты НТЦ «Механотроника» (Пирогов М.Г., Чепелев В.Н., Сельков Е.А., Кознов В.В.) выполнили аналитическую проработку и имитационное моделирование переходных процессов в БСК при различных видах воздействия, разработали дополнительные функции защиты. Кроме того, были предложены способы значительного повышения чувствительности токовых защит благодаря учету особенностей переходных процессов в БСК при цифровой обработке сигналов в устройстве релейной защиты. Необходимо особо отметить, что решения, разработанные НТЦ «Механотроника», не потребовали изменения первичного оборудования существующих БСК и установки дополнительных измерительных трансформаторов и датчиков.
Для выполнения диагностики и контроля состояния батареи разработан уникальный алгоритм, осуществляющий накопление информации о частичных пробоях и отключениях отдельных секций конденсаторных элементов. Принцип относительных измерений и длительный мониторинг данных позволяют достичь высокой чувствительности. Данный алгоритм обеспечивает возможность раннего предупреждения о необходимости технического обслуживания БСК.
В НТЦ «Механотроника» разработан и реализован высокочувствительный алгоритм продольной дифференциальной защиты нулевой последовательности с торможением (ДЗТ), который обеспечивает защиту всей БСК, в том числе и токоограничивающих реакторов, от коротких замыканий на землю – наиболее вероятного вида повреждений.
В результате выполнения НИОКР в НТЦ «Механотроника» создано новое устройство комплексной релейной защиты БСК 110-220 кВ — БМРЗ-БСК, разработаны подробные методические указания по расчету уставок защиты БСК и оценке ее чувствительности, предложены типовые решения шкафов защиты ШЗБК-МТ с использованием данного блока.
В ближайшее время одна из подстанций МРСК будет оснащена шкафами защиты батарей статических конденсаторов ШЗБК-МТ для опытной эксплуатации.
Проведенные в ходе работы патентные исследования показали, что прямых аналогов и прототипов устройства комплексной защиты БСК не существует. В настоящее время НТЦ «Механотроника» оформляет патентную документацию на БМРЗ-БСК.
