Передача, распределение и накопление электроэнергии

Польза и вред конденсаторных батарей, установок компенсации реактивной мощности. Часть первая

20 декабря 2021 г. в 13:45

Анонс: польза и условный вред от конденсаторных батарей, установок компенсации реактивной мощности в силовых сетях низкого и среднего напряжения. Броски тока и напряжения при переходных процессах во время коммутации конденсаторных батарей, установок.

Компенсация реактивной мощности в силовых сетях низкого и/или низкого среднего напряжения конденсаторными установками УКРМ, УКРМТ была и, безусловно, остается одним из оптимальных финансово выгодных способов решения проблем нестабильности электроснабжения и больших счетов за электроэнергию. Однако те же УКРМ, УКРМТ или конденсаторные батареи могут ухудшить ситуацию при бездумном выборе только по мощности, интеграции батарей, установок где удобнее и/или технически безграмотном проектировании без энергоаудита, мониторинга параметров качества электросети и учета (условно) негативов, вносимых самими конденсаторными установками повышения коэффициента мощности в силовую сеть.

Так, конденсаторы, модули, батареи и конденсаторные установки большой мощности из-за переходных процессов при коммутациях вызывают скачки тока и напряжения, повышают нагрузку на коммутационные устройства и системы изоляции, зачастую виновны в значительных межфазных напряжениях на трансформаторах ТП, могут нанести ущерб чувствительным нагрузкам и т. д. Вместе с тем, из-за рыночных отношений и специфического маркетинга в нашей стране почти никто из производителей, инсталляторов конденсаторных батарей и установок не дает информации, а возможно и не учитывает при проектировании изменения параметров сети при включении, отключении, пробое силовых конденсаторов, явления первого и второго резонанса, например, при использовании двух батарей, установок до и после понижающего трансформатора, негативное влияние на ШИМ-преобразователи через перенапряжение, системы привода (через увеличение тока самовозбуждения, автоматические выключатели через скачки тока и пр.

Поэтому команда «МИРКОН» предлагает цикл информационных и упрощенных для понимания статей о переходных процессах при коммутации конденсаторов, конденсаторных батарей, установок и способах решения таких проблем в силовых сетях низкого и среднего напряжения еще на этапе проектирования технических средств компенсации реактивной мощности.

Броски тока и напряжения при переходных процессах во время коммутации конденсаторных батарей, установок

Упрощенно в момент подключения через контактор конденсатора, модуля, конденсаторной батареи происходит короткое замыкание с просадкой напряжения в питающей линии и скачком тока, а затем сетевые параметры восстанавливаются преимущественно за счет высокочастотных колебаний, причем:

  • На начальной стадии колебаний амплитуда напряжения может в два раза превышать сетевое, а затухание до номинальных значений происходит за 5-6 и более циклов.
  • Пусковой ток проходит аналогичные колебания, но максимальные амплитуды находятся в высокочастотном спектре, что при условиях резонанса может привести к значениям, в 15-17 раз превышающим номинальные и допустимые, как для самих конденсаторов, так и других силовых элементов сборки и/или оборудования и кабелей в силовой сети.
  • Искажения сетевых параметров при коммутации конденсаторной батареи de facto свободно распространяются по силовой сети, перегенерируются и могут быть усилены, как трансформаторами (особенно в случае, если частота переходного процесса совпадает с частотой индуктивности трансформатора — первичный резонанс), так и конденсаторной батареей/установкой более низкого уровня напряжения в этой линии силовой сети — вторичный резонанс.
  • Положение усугубляется при быстром повторном включении конденсаторах батареи, когда разрядные устройство конденсаторов не успевает снизить остаточный заряд до 50 В или менее в течение 1 мин для конденсаторов 600 В или менее 5 мин для конденсаторов напряжением более 600 В по требованиям ANSI/IEEE, а также отечественных стандартов.
  • Риски резонансов на порядки взрастают при интеграции конденсаторной батареи, установки возле нелинейной нагрузки без превентивной защиты от эмиссии гармонических искажений фильтрами.

Справка
Без силовых конденсаторов, конденсаторной батареи, установки собственная резонансная частота энергосистемы довольно высокая и намного выше любой гармоники, генерируемой нелинейной нагрузкой. По мере увеличения частоты емкостное реактивное сопротивление уменьшается, а индуктивное реактивное сопротивление увеличивается, что при подключении конденсаторной батареи может привести к ситуации, когда на генерируемой нагрузкой гармонике с большой амплитудой система будет работать, как одна параллельная ветвь колебательного контура, а батарея — как другая.

В итоге это приведет к усилению гармонического тока, который может даже превысить ток основной частоты в разы, перегрузке конденсаторов, контакторов, кабельных линий и другого силового оборудования, в том числе трансформаторов. Для превентивного устранения проблемы на этапе проектирования часто используют расчет резонансной гармоники по формуле:

Расчёт резонансной гармоники

Где h — порядок гармоники, fn и f — резонансная и фундаментальная частоты соответственно, kVAsc — мощность короткого замыкания в месте подключения, kvarc — мощность конденсаторной батареи, установки.

Из формулы видно, что снижение мощности батареи ведет к увеличению резонансной частоты и, соответственно, варьируя этим параметром можно исключить риски резонансных явлений при условии стабильного kVAsc.

Однако уровень короткого замыкания в энергосистеме не является постоянной величиной и зависит от ряда параметров, включая мощность реально работающей нагрузки в определенное время, наличие/отсутствие аварий с отключением сегмента сети и т. д. Поэтому в идеале проводят частотное сканирование сети при подключенной батарее, установке с шагом от 2 Гц для всего диапазона исследуемых гармоник, как правило, (для промышленных объектов) от основной частоты и до 2400 Гц.

Схема для исследования переходных процессов
Принципиальная схема для исследования переходных процессов переключения конденсаторной батареи мощностью 6 МВАр в сети низкого среднего напряжения

Так, зарубежные исследования средневольтной конденсаторной батареи в линии 13.8 кВ (отечественный аналог — сеть 10.5 кВ), подключенной к магистрали 138 кВ (наш аналог 110 кВ) через понижающий трансформатор показали:

  • скачки напряжения при переходном процессе с амплитудой начала колебаний 24 кВ и пускового пикового тока 4,58 кА на частоте 770 Гц, и выход на номинальные значения параметров через 6 колебаний;
  • генерацию гармоник небольшого спектра, но с 11-й гармоникой, амплитуда которой составляла 130 % тока основной частоты.
Переходный ток переключения конденсаторной батареи
Переходный ток переключения конденсаторной батареи мощностью 6 МВАр
Переходное напряжение на шине 1 13,8 кВ
Переходное напряжение на шине 1 13,8 кВ при включении конденсаторной батареи мощностью 6 МВАр
Спектр гармонического тока конденсаторной батареи
Спектр гармонического тока конденсаторной батареи мощностью 6 МВАр

Т. е. по факту при переходных процессах коммутации конденсаторная батарея становится источником эмиссии гармонических возмущений и поэтому оптимальным решением проблемы будет использование полосового шунтирующего фильтра, который защитит и конденсаторы в установке и саму сеть от наброса токов гармоник.

О негативном взаимном влиянии двух конденсаторных батарей на одной ветке силовой сети и вторичном резонансе с батареей, установкой на линии более низкого напряжения в следующем материале.

Источник: Завод конденсаторных установок «МИРКОН»

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Информация о компании

Завод конденсаторных установок «МИРКОН» осуществляет полный цикл мероприятий по вопросам компенсации реактивной мощности.
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Демпфирующие реакторы

АО «Группа «СВЭЛ» предлагает демпфирующие реакторы. Демпфирующие реакторы с литой изоляцией предназначены для ограничения коммутационного тока конденсаторной батареи, возникающих при включении конденсаторной батареи (отдельных ступеней КБ) в сеть. Демпфирующие реакторы устанавливаются в конденсаторную батарею последовательно с силовыми косинусными высоковольтными конденсаторами.
Завьялова Екатерина · Группа СВЭЛ · 14 июня · Россия · Свердловская обл
Демпфирующие реакторы

ПРОДАМ: Конденсаторные батареи (банки) 0, 4 кВ

Конденсаторные батареи (банки) 0,4 кВ для УКРМ к поставке от производителя ГК ЭТАЛОН в диапазоне мощностей до 3000 кВАр и более, как на низкое напряжение: 0.23 кв, 0.4 кВ, 0.69 кв, так и на высокое: 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ. Климатическое исполнение установок ХЛ1, УХЛ3, УХЛ4, У1, У3 — по требованию Заказчика. На заметку покупателю! По отдельному требованию заказчика возможно изготовление установок на другие значения мощности, степени защиты и др. Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 0,46 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 0,55 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 0,83 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 1 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 1,5 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 1,66 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 2 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 2,5 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 2,76 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 3 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 3,33 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 4 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 4,16 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 5 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 5,55 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 6 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 6,25 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 7 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 7,5 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 8 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 9 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 10 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 12,5 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 15 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 16,7 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 18 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 20 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 22,5 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 24 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 25 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 30 кВАр; Конденсаторная батарея (банка) 0,4 кВ 33,3 кВАр; Конденсаторная...
Иванов Сергей · ООО "ГК "ЭТАЛОН" · 21 мая · Россия · г Санкт-Петербург
Конденсаторные батареи (банки) 0, 4 кВ

ПРОДАМ: Аккумуляторные батареи Casil

Продаем аккумуляторы Casil AGM VRLA 12v и 6v. casil CA 1208 12В 0, 8Ачас casil CA 1213 12В 1, 3Ачас casil CA 1222 12В 2, 2Ачас casil CA 1233 12В 3, 3Ачас casil CA 1245 12В 4, 5Ачас casil CA 1270 12В 7Ачас casil CA 12120 12В 12Ачас casil CA 12180 12В 18Ачас casil CA 12260 12В 26Ачас casil CA 12400 12В 40Ачас casil CA 613 6В 1, 3Ачас casil CA 628 6В 2, 8Ачас casil CA 633 6В 3, 3Ачас casil CA 645 6В 4, 5Ачас casil CA 675 6В 7, 5Ачас casil CA 6120 6В 12Ачас Доставка по РФ
Игнашов Александр · КА-Партнер · 26 мая · Россия · г Москва
Аккумуляторные батареи Casil

ПРОДАМ: Конденсатор электротермический ЭСВ ЭСВК ЭСПВ — устаревший тип Замена — соременный аналог, конденсаторы ЭЭВП ЭЭПВ ЭЭПВП

Заказать купить конденсаторы установки батареи блоки по заводской цене. Доставка до вашего города. Батареи статических конденсаторов БСК-6 -10 -35 -110 -220 кВ Установки компенсации реактивной мощности укм укмт укрм укмф укл укп Конденсаторы Заводская гарантия — 1 год кпс (кмпс кэб кэп)-0,4(1,05)-3,33(2,5 5 10 12,5 15 25 30 33,3 37,5 63 75 125)-3(2)у3 ээвп (ээпв ээвк эспв эсвп ээпвп)-0.5 (0,8 1 1,6 2) -2,4 (0,5 1 4 10) у3 смв (смп смм смпв сма)-110(20 66)/3-6,4(4,4 107)-у1(хл), изолирующие подставки пи-1-2-3-4-5-6 У1(ХЛ1, Т1) Высоковольтные, электротермические, силовые, связи, импульсные. Оптом! Заявки по электронной почте рассматриваются в первую очередь!
Семенов Евгений · Юнит-пром · 10 июня · Россия · Свердловская обл
Конденсатор электротермический ЭСВ ЭСВК ЭСПВ — устаревший тип Замена — соременный аналог, конденсаторы ЭЭВП ЭЭПВ ЭЭПВП

ПРОДАМ: Конденсаторы трехфазные для компенсации реактивной мощности

Компания ООО "Амитрон-ЭК" предлагает со склада в Москве конденсаторы трехфазные для компенсации реактивной мощности серии PRB DPM. Трехфазные конденсаторы PRB DPM(g) предназначены для компенсации реактивной мощности в низковольтных сетях. Они могут использоваться: для индивидуальной компенсации двигателей трансформаторов и т.д.; в автоматических конденсаторных установках; в фильтрокомпенсирующих устройствах. Конденсаторы PRB DPM(g) состоят из трех секций из металлизированного полипропилена, размещенных в цилиндрическом алюминиевом стакане. Секции соединены между собой звездой или треугольником. Такая конструкция гарантирует низкие потери, оптимальный режим разряда и хороший теплоотвод. Высоковакуумная сушка секций обеспечивает длительную работу конденсатора с постоянной ёмкостью. Преимущества конденсаторов для КРМ: Самовосстанавливающаяся полипропиленовая пленка Встроенный предохранитель Наполнение растительным маслом Высокая теплоотдача – отличное охлаждение обмоток внутри конденсатора Возможность монтажа в горизонтальном положении Пластиковая клемма с защитой IP20 (от 7,5 кВАр и выше) Разрядный резистор входит в комплект поставки Большие допуски по току Большие допуски по напряжению PRB DPM 25/400IID/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 12,5/400lVD/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 10/400llD/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 20/400lD/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 50/400lD/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PMB DPM 5/400D/1889 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PMB DPM 2,5/400D/1889 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 7,5/400lD/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 15/400D/L1608 Конденсатор косинусный для компенсации реактивной мощности PRB DPM 25/440D/L1608 Конденсатор косинусный...
Драгунов Николай · Амитрон-ЭК · 30 мая · Россия · г Москва
Конденсаторы трехфазные для компенсации реактивной мощности
ЗАО «ЗЭТО» — является одним из ведущих российских производителей электротехнического оборудования высокого, среднего и низкого напряжения, хорошо известным как в России, так и за рубежом.