Переходные процессы при коммутации конденсаторных установок - Конденсаторные установки промышленных предприятий

Глава третья
КОММУТАЦИОННАЯ АППАРАТУРА И ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВКАХ

3.1. Общие характеристики переходных процессов при коммутации конденсаторных установок

Одной из важных проблем, определяющих прогресс в развитии конструкций конденсаторных установок, является разработка и освоение специальной комплектующей аппаратуры. К общим требованиям, предъявляемым к комплектующей аппаратуре, относятся минимальные весогабаритные характеристики, обеспечение наиболее целесообразной компоновки конденсаторных установок, удобство и безопасность монтажа, производственная эстетика, высокие надежность и экономичность. Основным коммутирующим аппаратом КУ является выключатель, предназначенный для включения и отключения чисто емкостной нагрузки, выполняемой с учетом мероприятий по ограничению переходных процессов.
Обычные выключатели не обладают достаточной механической прочностью, необходимой при работе с конденсаторными установками. Так, например, масляные выключатели выше 1000 В обеспечивают только 2000 включений и отключений, однако в конденсаторных установках с автоматическим регулированием указанное гарантированное количество срабатываний может быть превышено, поэтому применение обычных выключателей приводит к быстрому износу и частой их замене.
Процессы, происходящие при отключении конденсаторов, имеют некоторые особенности по сравнению с процессами при отключении другого вида электрооборудования. При отключении конденсаторов напряжение на их зажимах в течение всего процесса отключения остается практически постоянным благодаря наличию в конденсаторе электрического заряда. При разрядке конденсатора даже с разрядными сопротивлениями требуется значительно больше времени, чем для перемещения контактов выключателя из одного крайнего положения в другое. Поэтому можно считать, что на зажимах присоединенного к конденсатору выключателя напряжение остается постоянным в течение всего процесса отключения, а на зажимах выключателя, присоединенного к сети, меняется синусоидально.
В момент начала отключения напряжение между подвижными и неподвижными контактами равно нулю, но через половину периода, т. е. через 0,01 с, оно равно удвоенной амплитуде напряжения сети. В этот момент расстояние между контактами выключателя может быть еще настолько мало, что воздушный промежуток будет пробит и ток возобновится. Так как в этот момент па конденсатор действует двойное напряжение, то и ток может в 2 раза превысить ток включения разряженного конденсатора. Таким образом, ток при отключении конденсатора может возобновляться несколько раз, пока не произойдет окончательного разрыва его на контактах выключателя.
Переходные процессы, возникающие при отключении конденсаторов, аналогичны процессам при их включении. При переходных процессах возникают кратковременные броски тока переходного режима, превосходящие номинальный ток КУ. Все это заставляет подходить к коммутационным процессам с особой осторожностью, а иногда даже возникает необходимость в применении устройств, ограничивающих эти переходные процессы. При исследовании процесса включения существенное значение имеет расположение подключаемой конденсаторной установки—отдельное, обособленное от других конденсаторных установок (рис. 3.1) или вблизи них (рис. 3.2,а).
Первый случай может иметь место при централизованной компенсации, когда вся КУ включается одним выключателем, во втором случае конденсаторной установки может быть разделена на секции, каждая из которых включается отдельным выключателем. Имеется в виду также включение и отключение конденсаторной установки, работающих параллельно с другой установкой или при коммутации под напряжением отдельных секций регулируемой конденсаторной установки (рис. 3.2,6).

Рис. 3.1. Схема подключения обособленной, КУ к электрическим сетям

Броски тока и перенапряжение, сопровождающие переходные процессы в обособленных КУ, как правило, не представляют опасности ни для конденсаторов, ни для другого оборудования установки. При параллельной работе КУ или отдельных ее секций броски тока и перенапряжение могут быть более значительны. Однако отечественный и зарубежный опыт показывает, что даже для мощных КУ максимальный ток включения меньше ударного тока КЗ, который выдерживает выключатель. Броски тока и перенапряжение при отключении конденсаторных установок могут быть более значительными, чем при ее включении, если отключение происходит недостаточно быстро. В отечественной и зарубежной технической информации приводится значительное количество теоретических и экспериментальных данных о переходных процессах при коммутации конденсаторной установки. Однако их нельзя считать достаточно полными, так как протекание переходных процессов зависит от многих факторов: схемы конденсаторных установок, ее рабочего напряжения, мощности, типа выключателя, технической характеристики энергетической системы, к которой будет подключена данная КУ, и др.