За останні роки в багатьох регіонах Росії зросло споживання електроенергії. Велика частина трансформаторів і підстанцій працюють з граничною завантаженням або перевантаженням, що пов'язано з перевищенням дозволеної потужності, встановленої в технічних умовах, а також недостатньою компенсацією реактивної потужності (РМ). До недавнього часу в зв'язку з відсутністю нормативної бази підприємства не поспішали компенсувати РМ і перестали брати участь в підтримці коефіцієнта потужності на шинах навантажень. У підсумку це призвело до зростання потоків РМ, збільшення втрат, зниження керованості режимами роботи распредсетей і погіршення якості і надійності електропостачання споживачів. Зараз ситуація змінилася.
Батареї статичнихконденсаторів БСК 6-10-35-110-220 кВ ?? ефективний засіб управління потоками реактивної потужності і нормалізації рівнів напруги. Компанія «Матик-електро» розробляє і виробляє БСК і конденсаторні установки на напруги від 0,4 до 220 кВ. В ряду виробленого обладнання як конденсаторні установки 0,4-0,66 кВ контакторних і тиристорні для підприємств-споживачів, так і регульовані високовольтні КРМ-6-10 кВ (регулювання по tg φ і по напрузі), а також БСК 110-220 кВ потужністю до 200 МВАр.
Регулювання напруги за допомогою БСК
Величина напруги в різних точках енергосистеми змінюється в залежності від навантаження і схеми мережі. Цей параметр відповідно до ГОСТ 13109-87 повинен знаходитися в межах від 5 до 20% (таблиця 1).
Напруга в енергосистемі
Номінальна напруга (лінійне) UНОМ, кВ
Крім того, обмеження по найбільшої робочої напруги електрообладнання диктується надійністю роботи ізоляції електрообладнання, тому що постійно підвищена напруга викликає прискорене старіння ізоляції і вихід її з ладу. У більшості споживачів електроенергії допускаються тривалі відхилення напруги від номінального не більше ніж на ± 5%. Перевищення номінального напруги призводить до скорочення терміну служби обладнання, зменшення знижує продуктивність і економічність електроприймачів, пропускну спроможність ліній електропередачі, може порушити стійкість роботи синхронних і асинхронних електродвигунів.
Як видно з таблиці 1, з підвищенням номінальної напруги допустимі підвищення напруги зменшуються з 20 до 5%. Це пов'язано зі зростанням вартості ізоляції в установках більш високих напруг, мінімізацією витрат на ізоляцію та виконанням обладнання практично на номінальну напругу.
Допустимі зниження напруги в енергосистемі також лімітовані і складають від 10 до 15%. Як ми бачимо, в електромережах можливі коливання напруги від -15 до + 20%. Тому при зміні параметрів схеми, величини навантаження, і режиму роботи електричної мережі необхідно регулювати рівень напруги за допомогою технічних заходів.
Як відомо, напруга у споживача визначається формулою:
де: UЦП ?? напруга центру харчування;
РН і QН ?? активна і реактивна потужність навантаження споживача;
RЕ і XЕ ?? еквівалентний активний і індуктивний опір між центром харчування і споживачем.
З наведеної формули видно, що можна впливати на напругу у споживача, змінюючи реактивну потужність QН. наприклад, регулюючи її за допомогою батареї статичних конденсаторів.
Зниження втрат при передачі електроенергії за допомогою БСК
Частка технологічних втрат електроенергії в розподільних електричних мережах напругою 6-10 кВ в середньому становить 8-12% від величини електроенергії, відпущеної в мережу даного напруги. Величина втрат електроенергії визначається параметрами електричної схеми, конструкцією мереж і режимом навантаження. Як показали розрахунки для реальних мереж 10 кВ, втрати електроенергії істотно залежать від величини реактивної потужності, що передається споживачам за елементами мережі. Наприклад, при зміні коефіцієнта потужності (tg φ) від 0,5 до 0,8 втрати електроенергії збільшуються приблизно на 20%.
Аналіз показників лічильників активної та реактивної електроенергії показав, що значення коефіцієнтів потужності на шинах 10 кВ джерел живлення і на підстанціях 35-110 / 10 кВ змінюються в процесі експлуатації і досягають значень 0,77-0,85. Тобто, втрати електроенергії при передачі реактивної потужності стають істотними.
Номенклатура БСК і КРМ
Ефективним способом зниження втрат електричної енергії в мережах 10 кВ є установка батарей статичних конденсаторів.
Вибір потужності і місць установки компенсуючих пристроїв проводиться за умовою мінімуму приведених витрат з урахуванням вартості компенсуючих пристроїв і очікуваної економії від зниження втрат електричної енергії.
Технічні характеристики БСК 104 МВАр 220 кВ
Номінальний струм, А
6,84 (одного конденсатора 27,37) 0 .. + 5%
Висота над рівнем моря, м
Запобіжники, вбудовані в конденсатори. Незбалансований струм (ТФЗМ-220) - 3 шт. Струмообмежувальним реактори - 3 шт.
Габарити Д × Ш × В, мм
16 500 × 1 970 × 9 200
Габарити Д × Ш × В, мм
22 500 × 22 500 (по огорожі)
з'єднання:
- послідовних груп
- паралельних блоків
- послідовних груп
Режим роботи нейтралі
Модульна, з'єднання конденсаторів в зірку з глухозаземленою нейтраллю, дві паралельні групи конденсаторів для кожної фази зірки, в кожній групі 16 конденсаторів, що працюють послідовно, по 2 конденсатора в групі
Однофазні 542 кВАр / 7,94 кВ / 50 Гц з вбудованими запобіжниками
Батареї статичних конденсаторів (БСК)
Батареї статичних конденсаторів на напруги 6, 10, 35, 110 і 220 кВ потужністю від 5 до 200 МВАр виробляються на базі косинусного однофазних конденсаторів, шляхом паралельно-послідовного з'єднання їх в зірку або трикутник в залежності від режиму роботи нейтралі.
Впровадження батарей статичних конденсаторів дозволяє збільшити напругу на шинах підстанцій на 3-4%, знизити втрати в мережах 6-110 кВ, скорегувати перетоки енергії і врегулювати напруга в енергосистемі.
Крім того, при превалювання тягового навантаження, внаслідок її нерівномірності і обумовленою тим самим нерівномірного завантаження ліній, виникає необхідність регулювати показники якості переданої електроенергії застосуванням компенсуючих пристроїв (БСК або реакторів, в залежності від режиму).
конструкція
БСК складається з груп силових конденсаторів, зібраних в сталеві несучі блоки, закріплені на полімерних ізоляторах. БСК виконується на трьох стійках з розміщеними на них конденсаторами, струмообмежуючими реакторами і трансформаторами струму. Між стійками БСК передбачені 6-метрові проїзди для автокрана, призначені для монтажу блоків конденсаторів.
БСК поставляється у виконанні У1 для температур від -55 до + 45 ° С. Для більш низьких температур БСК монтується в утепленому швидкомонтованих будинків. Сталеві конструкції виконуються з зварних профілів, захищених від корозії гальванічним цинкуванням (цинкове покриття ?? не менше 650 г / м 2). Конструкції зібрані в блоки по 6-8 конденсаторів, монтуються на місці і мають в комплекті кріплення, наконечники і мідні шини для з'єднання конденсаторів, а також гнучкі мідні переходи. У БСК застосовуються силові конденсатори 700 кВАр / 6-10 кВ, 560 кВАр / 11,7 кВ для напруг 35 кВ, 542 кВАр / 7,94 кВ для напруг 110-220 кВ з двома фарфоровими ізоляторами і вбудованими запобіжниками.
Трансформатори струму ТФЗМ (по 1 на фазу) підключені первинної обмоткою в розрив двох паралельних груп, і в разі разбаланса видають сигнал на пристрої РЗА для відключення головного вимикача. Струмообмежувальним реактори (по 1 на фазу) обмежують струм при включенні БСК. З'єднання виконані гнучкою мідної шиною, для запобігання пошкодження ізоляторів при температурному розширенні / стисканні або при впливі електродинамічних сил.
Віктор Иткин,
технічний директор ЗАТ «Матик-електро».