Tipi di guasti e protezione delle batterie di condensatori statici (BSC)

Scopo dei banchi di condensatori statici (BSC)

I banchi di condensatori statici (BSC) vengono utilizzati per i seguenti scopi: compensazione della potenza reattiva in rete, regolazione del livello di tensione nei bus, equalizzazione della forma d'onda della tensione nei circuiti di comando con regolazione a tiristori.

Il trasferimento di potenza reattiva attraverso una linea elettrica provoca una caduta di tensione, particolarmente evidente nelle linee elettriche aeree con elevata resistenza reattiva. Inoltre, la corrente aggiuntiva che scorre attraverso la linea comporta maggiori perdite di potenza. Se la potenza attiva deve essere trasmessa esattamente nella quantità richiesta dall'utente, è possibile generare potenza reattiva nel punto di consumo. A tale scopo vengono utilizzati banchi di condensatori.

I motori asincroni hanno il maggior consumo di potenza reattiva. Pertanto, quando le specifiche tecniche vengono rilasciate a un utente che ha una percentuale significativa di motori asincroni nel carico, si suggerisce solitamente che cosφ sia 0,95.Allo stesso tempo si riducono le perdite di potenza attiva nella rete e le cadute di tensione sulle linee elettriche. In alcuni casi, il problema può essere risolto utilizzando motori sincroni. Un modo più semplice ed economico per ottenere tale risultato è l'uso di BSC.

A carichi di sistema minimi, può verificarsi una situazione in cui il banco di condensatori crea potenza reattiva in eccesso. In questo caso, ridondante potere reattivo viene restituita alla fonte di alimentazione mentre la linea viene nuovamente caricata con corrente reattiva aggiuntiva, che aumenta la perdita di potenza attiva. La tensione del bus aumenta e può essere pericolosa per le apparecchiature. Ecco perché è molto importante poter regolare la capacità del banco di condensatori.

Nel caso più semplice, nelle modalità di carico minimo, è possibile disattivare BSC - regolazione del salto. A volte questo non è sufficiente e la batteria è composta da diversi BSC, ognuno dei quali può essere acceso o spento separatamente - regolazione a gradini. Infine, esistono sistemi di controllo modulanti, ad esempio: un reattore è collegato in parallelo alla batteria, la cui corrente è regolata uniformemente da un circuito a tiristori. In tutti i casi, a tale scopo viene utilizzato uno speciale controllo automatico del BSC.

Tipi di danni al blocco del condensatore

Il principale tipo di guasto dei banchi di condensatori, il guasto del condensatore, si traduce in un cortocircuito a due fasi. In condizioni operative, sono possibili anche modalità anomale associate al sovraccarico di condensatori con componenti di corrente armonica più elevate e aumento della tensione.

Gli schemi di controllo del carico dei tiristori ampiamente utilizzati si basano sul fatto che i tiristori vengono aperti dal circuito di controllo in un determinato momento del periodo e la parte più piccola del periodo in cui sono aperti, meno corrente efficace che scorre attraverso il carico. In questo caso, nella composizione della corrente di carico e delle corrispondenti armoniche di tensione sulla fonte di alimentazione compaiono armoniche di corrente più elevate.

I BSC contribuiscono a ridurre il livello delle armoniche nella tensione, perché la loro resistenza diminuisce con l'aumentare della frequenza e, quindi, aumenta il valore della corrente assorbita dalla batteria. Questo porta ad un livellamento della forma d'onda della tensione, in questo caso c'è il pericolo di sovraccaricare i condensatori con correnti di armoniche più elevate ed è necessaria una speciale protezione contro i sovraccarichi.

Corrente di accensione del banco di condensatori

Quando viene applicata tensione alla batteria, si verifica una corrente di spunto, a seconda della capacità della batteria e della resistenza della rete.

Determiniamo, ad esempio, la corrente di spunto di una batteria di capacità 4,9 MVAr, prendendo la potenza di cortocircuito delle sbarre da 10 kV a cui è collegata la batteria - 150 MV ∙ A: corrente nominale della batteria: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; valore di picco della corrente di spunto per la selezione della protezione del relè: Iincl. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Selezione di un interruttore per la commutazione di un banco di condensatori

L'intervento dell'interruttore durante l'intervento della batteria di condensatori è spesso decisivo nella scelta di un interruttore.La scelta dell'interruttore è determinata dal modo in cui l'arco viene riacceso nell'interruttore quando può verificarsi una doppia tensione tra i contatti dell'interruttore: la tensione di carica del condensatore da un lato e la tensione di rete in controfase dall'altro . La corrente di intervento dell'interruttore si ottiene moltiplicando la corrente di intervento per il fattore di picco del riduttore. Se si utilizza un interruttore con la stessa tensione di BSK, il fattore CP è 2,5. Spesso un interruttore di sovratensione da 35 kV viene utilizzato per commutare una batteria da 6-10 kV. In questo caso, il coefficiente CP è 1,25.

Pertanto, la corrente di riaccensione è:

Quando viene selezionato un interruttore, la sua corrente nominale (valore di picco) deve essere uguale o superiore alla corrente nominale di interruzione della riaccensione. La corrente di interruzione nominale dipende dal tipo di interruttore ed è pari a: IOF.calc = IPZ per interruttori aperti, in vuoto e SF6; Io spento = IPZ / 0,3 per interruttori olio.

Ad esempio, controlleremo i parametri di commutazione per le correnti di spunto calcolate in precedenza quando si utilizza un interruttore automatico in olio da 10 kV con una corrente di interruzione di 20 kA in rms o 28,3 kA in ampiezza (VMP-10-630 -20).

a) Una batteria 4,9 mvar. Corrente di accensione: IPZ = 2,5 * 2 = 5kA Corrente di spegnimento stimata: I Calcolato = 5 / 0,3 = 17kA.

È possibile utilizzare un interruttore automatico in olio da 10 kV. All'aumentare della potenza di cortocircuito delle sbarre 10 kV, anche in presenza di due batterie, la corrente di intervento calcolata può superare quella ammissibile.In questo caso, oltre che per aumentare l'affidabilità nei circuiti BSC, vengono utilizzati interruttori ad alta velocità, ad esempio vacuostati, in cui la velocità di separazione dei contatti allo spegnimento è maggiore della velocità della tensione di recupero.

Si noti che gli stessi requisiti devono essere soddisfatti dall'interruttore di arrivo e sezionale, che può anche fornire la tensione disinserita alla batteria di condensatori inserita.