440

30. kondensatory Energetyczne 440

—    straty energii czynnej są małe:

—    montaż jest łatwy.

Podstawowym celem instalowania baterii kondensatorów jest poprawa współczynnika mocy i optymalne rozmieszczenie źródeł mocy biernej w systemie elektroenergetycznym. Oprócz tego zadania, coraz częściej baterie kondensatorów służą do poprawy jakości energii elektrycznej dostarczanej odbiorcom. Problem len pojawił się wraz z powszechnym stosowaniem układów tyrystorowych. Współczesna gospodarka mocą bierną to nie tylko ustalenie optymalnych mocy i rozmieszczenie źródeł mocy biernej, lecz także ich dobór dla zapewnienia żądanych wartości parametrów określających jakość energii elektrycznej, tj. ograniczenie wahań napięcia i dotrzymanie dopuszczalnego odkształcenia i niesymetrii (patrz [30,7]).

30,3.2, Kompensacja mocy biernej za pomocą baterii kondensatorów

Gdy baterie kondensatorów stanowią jedyne źródło mocy biernej ich moc zainstalowana powinna być nie mniejsza od wartości określonej zależnością

Qt = Q,~Pttg ę_e - P_s(tg fw-tg «v)    (30.1)

przy czym: Q_k — moc bierna przewidziana do wytworzenia w bateriach kondensato rów; C_a — zapotrzebowanie na moc bierną w punkcie rozliczeniowym podczas obcią żenią szczytowego zakładu mocą czynną (Pj, wyznaczone na podstawie bilansu mocy lub wyników pomiarów; P„ — szczytowe obciążenie mocą czynną wyznaczone jak g,; tg <Ps — wartość tg ę odpowiadająca ekonomicznie uzasadnionemu (wymaganemu) współczynnikowi mocy po kompensacji; tg — wartość tg ę odpowiadająca naturalnemu współczynnikowi mocy.

Jeżeli przewidziano wykorzystanie generatorów lub zainstalowanie silników synchronicznych lub indukcyjnych synchronizowanych, to od wartości wyznaczonej wg zależności (30.1) należy odjąć moc kompensacyjną tych źródeł, a zainstalowana moc baterii powinna być nie mniejsza od otrzymanej w ten sposób wartości.

Ze względu na miejsce przyłączenia kondensatorów w sieci rozróżnia się baterie i odpowiednio kompensację:

—    centralną (przyłączoną do szyn głównej stacji zasilającej GSZ);

—    grupową (przyłączoną do szyn stacji pośredniej SP, oddziałowej SO lub rozdzielnicy odbiorczej RO);

—    indywidualną (przyłączoną bezpośrednio do zacisków odbiornika).

Rozwiązanie kompensacji zależy od konfiguracji i napięcia sieci rozdzielczej

oraz zapotrzebowania na moc bierną w poszczególnych jej punktach. Należy dążyć do instalowania baterii kondensatorów w miejscach największego zapotrzebowania na moc bierną zwłaszcza, gdy są one odległe elektrycznie od punktu zasilania.

Ogólne zasady, jakimi należy się kierować przy wyborze wariantów można określić następująco:

—    w zakładach posiadających główną stację zasilającą SN/nn i sieć rozdzielczą SN o kilku stacjach pośrednich jako rozwiązanie wariantowe rozważyć należy kompensację centralną SN oraz kompensację grupową SN bądź nn w stacjach pośrednich;

—    jeśli w danej stacji pośredniej lub oddziałowej cała moc bierna bądź znaczna jej część jest pobierana przez odbiorniki nn, to należy rozważyć wariant kompensacji grupowej nn, a jeśli moce bierne pobierane przez odbiorniki SN i nn są zbliżone, to należy rozważyć wariant kompensacji grupowej zarówno po stronie SN, jak i nn;

—    jeśli moc bierna pobierana w głównej stacji zasilającej jest zbliżona do mocy pobieranej w stacjach pośrednich i oddziałowych, a odległości między GSZ a SP i SO są duże, to jako rozwiązanie wariantowe należy rozważyć kompensację mieszaną, centralną i grupową;

— kompensację indywidualną rozważyć należy jako rozwiązanie wariantowe dla odbiorników SN bądź nn o mocach większych od 30+50kW, a zwłaszcza dla silników indukcyjnych i transformatorów piecowych pracujących przez dwie lub trzy zmiany.

Aby wybrać optymalny wariant kompensacji drogą analizy ekonomicznej należy określić koszty każdego z nich. Ponieważ jednak rozwiązanie układu kompensacji w małym stopniu wpływa na układ energetyczny zakładu jako całości, to w celu uproszczenia obliczeń w kosztach poszczególnych wariantów można uwzględnić jedynie te elementy (koszty inwestycyjne i koszty strat), którymi różnią się poszczególne warianty.

30.3.3. Kompensacja mocy biernej odbiorników zakłócających

Kompensacja mocy biernej tzw. odbiorników zakłócających (mających takie właściwości, jak: szybkozmienne obciążenie, asymetria obciążenia lub pobór niesinusoidalnego prądu) wymaga specjalnego sposobu podejścia i łączy się zwykle z ograniczeniem zakłóceń wprowadzanych przez le odbiorniki do sieci zasilającej. Odbiorniki te charakteryzują się poborem odkształconego prądu, przez co wywołują odkształcenia napięcia zasilającego. Pogarsza to warunki pracy baterii kondensatorów' i stwarza zwykle konieczność (głównie w przypadku przekształtników tyrystorowych) instalowania filtrów wyższych harmonicznych w celu ograniczenia odkształcenia napięcia bądź wyposażenia baterii (głównie w przypadku pieców łukowych) w dławiki ochronne (przeciwrezonansowc) dla ochrony baterii przed przeciążeniem prądami wyższych harmonicznych. Piece łukowe oraz przekształtniki tyrystorowe niektórych napędów charakteryzują się ponadto szybkozmiennym (a w przypadku pieców lukowych również niesymetrycznym) poborem mocy biernej, wywołującym wahania napięcia w sieci zasilającej. Niekiedy w celu ograniczenia wahań napięcia jest konieczne stosowanie jako środków zaradczych urządzeń do kompensacji nadążnej. Stanowią je, regulowane baterie, baterie kondensatorów z łącznikami tyrystorowymi, dławik sterowany łącznikami tyrystorowymi, dławik samonasycający, kompensator wirujący z regulowanym wzbudzeniem.

30.4. Typowe baterie kondensatorów

Wnętrzowe baterie kondensatorów produkuje się na podstawie rozwiązań typowych. Składają się one z członów umożliwiających zestawienie baterii o różnych mocach znamionowych.

Obecnie produkowaną typową baterią wnętrzową niskonapięciową produkcji krajowej jest bateria oznaczona symbolem BK 74 [30.1], Baterie te są przeznaczone do kompensacji mocy biernej w instalacjach o napięciu 380/220 V lub 500 V. Mogą być stosowane do kompensacji mocy biernej odbiorników (kompensacja grupowa) łub do kompensacji mocy biernej w stacjach transformatorowych (kompensacja centralna).

Dane techniczne baterii typu BK.-74:

—    napięcie znamionowe izolacji — 660 V,

—    napięcie znamionowe baterii — 380/500 V.

— znamionowa moc baterii przy napięciu 380 V — 60 + 520 kvar,

— znamionowa moc baterii przy napięciu 500 V — 75 + 585 kvar,

—    znamionowy prąd szczytowy — 55 + 80 kA,

—    stopień ochrony — IP2 lub IP4.

Konstrukcja baterii umożliwia stosowanie następujących kondensatorów typu LKC (produkcji NRD) lub typu KGJ-I produkcji ZSRR.