Arten von Fehlern und Schutz von statischen Kondensatorbänken (BSC)

Zweck statischer Kondensatorbänke (BSC)

Statische Kondensatorbänke (BSC) werden für folgende Zwecke verwendet: Blindleistungskompensation im Netzwerk, Regelung des Spannungsniveaus in den Bussen, Ausgleich des Spannungsverlaufs in den Steuerkreisen durch Thyristorregelung.

Die Übertragung von Blindleistung über eine Stromleitung führt zu einem Spannungsabfall, der sich besonders bei Freileitungen mit hohem Blindwiderstand bemerkbar macht. Darüber hinaus führt der zusätzliche Stromfluss durch die Leitung zu erhöhten Leistungsverlusten. Soll Wirkleistung genau in der Menge übertragen werden, die der Nutzer benötigt, kann am Ort des Verbrauchs Blindleistung erzeugt werden. Zu diesem Zweck werden Kondensatorbänke verwendet.

Asynchronmotoren haben den größten Blindleistungsverbrauch. Wenn technische Spezifikationen an einen Benutzer ausgegeben werden, der einen erheblichen Anteil an Induktionsmotoren in der Last hat, wird daher normalerweise ein cosφ von 0,95 empfohlen.Gleichzeitig werden die Wirkleistungsverluste im Netz und der Spannungsabfall auf den Stromleitungen reduziert. In manchen Fällen lässt sich das Problem mit Synchronmotoren lösen. Eine einfachere und kostengünstigere Möglichkeit, ein solches Ergebnis zu erzielen, ist die Verwendung von BSC.

Bei minimaler Systemlast kann es vorkommen, dass die Kondensatorbatterie überschüssige Blindleistung erzeugt. In diesem Fall überflüssig Blindleistung wird zur Stromquelle zurückgeführt, während die Leitung erneut mit zusätzlichem Blindstrom aufgeladen wird, was den Wirkleistungsverlust erhöht. Die Busspannung steigt und kann für Geräte gefährlich sein. Deshalb ist es sehr wichtig, die Kapazität der Kondensatorbank anpassen zu können.

Im einfachsten Fall können Sie im Minimallastmodus die BSC-Sprungregelung ausschalten. Manchmal reicht dies nicht aus und die Batterie besteht aus mehreren BSCs, die jeweils separat ein- oder ausgeschaltet werden können – Stufenregelung. Schließlich gibt es noch modulierende Steuerungssysteme, zum Beispiel: Parallel zur Batterie ist ein Reaktor geschaltet, dessen Strom durch eine Thyristorschaltung stufenlos geregelt wird. In allen Fällen kommt hierfür eine spezielle automatische Steuerung des BSC zum Einsatz.

Arten von Kondensatorblockschäden

Der Hauptfehlertyp von Kondensatorbänken – der Kondensatorausfall – führt zu einem zweiphasigen Kurzschluss. Unter Betriebsbedingungen sind auch abnormale Modi möglich, die mit einer Überlastung der Kondensatoren mit höheren harmonischen Stromkomponenten und einem Spannungsanstieg einhergehen.

Weit verbreitete Thyristor-Laststeuerungsschemata basieren auf der Tatsache, dass die Thyristoren durch den Steuerkreis zu einem bestimmten Zeitpunkt der Periode geöffnet werden, und je kleiner die Zeitspanne, in der sie geöffnet sind, desto weniger effektiver Strom durch die Ladung fließen. In diesem Fall treten höhere Stromharmonische in der Zusammensetzung des Laststroms und der entsprechenden Spannungsharmonischen an der Stromquelle auf.

BSCs tragen zur Reduzierung der Oberschwingungen in der Spannung bei, da ihr Widerstand mit zunehmender Frequenz abnimmt und daher der Wert des von der Batterie verbrauchten Stroms zunimmt. Dies führt zu einer Glättung des Spannungsverlaufs. In diesem Fall besteht die Gefahr einer Überlastung der Kondensatoren durch Ströme höherer Harmonischer und es ist ein spezieller Überlastschutz erforderlich.

Einschaltstrom der Kondensatorbank

Beim Anlegen einer Spannung an die Batterie entsteht ein Einschaltstrom, abhängig von der Kapazität der Batterie und dem Widerstand des Netzes.

Ermitteln wir beispielsweise den Einschaltstrom einer Batterie mit einer Kapazität von 4,9 MVAr anhand der Kurzschlussleistung der 10-kV-Sammelschienen, an die die Batterie angeschlossen ist – 150 MV ∙ A: Nennstrom der Batterie: Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA; Spitzenwert des Einschaltstroms zur Auswahl des Relaisschutzes: Iinkl. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Auswahl eines Schalters zum Schalten einer Kondensatorbank

Die Funktion des Leistungsschalters beim Auslösen der Kondensatorbank ist oft entscheidend für die Auswahl eines Leistungsschalters.Die Wahl des Schalters wird durch die Art und Weise bestimmt, wie der Lichtbogen im Schalter erneut gezündet wird, wenn zwischen den Schalterkontakten eine doppelte Spannung auftreten kann – die Kondensatorladespannung auf der einen Seite und die gegenphasige Netzspannung auf der anderen Seite . Der Auslösestrom des Leistungsschalters ergibt sich aus der Multiplikation des Auslösestroms mit dem Überspannungsfaktor des Getriebes. Wird ein Schalter mit der gleichen Spannung wie BSK verwendet, beträgt der CP-Faktor 2,5. Oft wird ein 35-kV-Überspannungsschalter zum Schalten einer 6-10-kV-Batterie verwendet. In diesem Fall beträgt der CP-Koeffizient 1,25.

Somit beträgt der Wiederzündstrom:

Wenn ein Schalter ausgewählt wird, muss sein Nennstrom (Spitzenwert) gleich oder größer als der Nennstrom für die Wiederzündung sein. Der Nennausschaltstrom hängt vom Typ des Leistungsschalters ab und beträgt: IOf.calc = IPZ für Luft-, Vakuum- und SF6-Leistungsschalter; Ich bin weg = IPZ / 0,3 für Ölschalter.

Beispielsweise überprüfen wir die Schalterparameter für die zuvor berechneten Einschaltströme bei Verwendung eines 10-kV-Ölleistungsschalters mit einem Ausschaltstrom von 20 kA in Effektivwert oder 28,3 kA in der Amplitude (VMP-10-630 -20).

a) Eine Batterie 4,9 mvar. Zündstrom: IPZ = 2,5 * 2 = 5 kA Geschätzter Abschaltstrom: I Berechnet = 5 / 0,3 = 17 kA.

Es kann ein 10-kV-Öl-Leistungsschalter verwendet werden. Bei einer Erhöhung der Kurzschlussleistung der 10-kV-Sammelschienen, auch bei Vorhandensein von zwei Batterien, kann der berechnete Auslösestrom den zulässigen Wert überschreiten.In diesem Fall werden neben der Erhöhung der Zuverlässigkeit in BSC-Schaltungen auch Hochgeschwindigkeitsschalter verwendet, beispielsweise Vakuumschalter, bei denen die Geschwindigkeit der Kontakttrennung beim Ausschalten größer ist als die Geschwindigkeit der Wiederherstellungsspannung.

Zu beachten ist, dass die gleichen Anforderungen auch an den Einspeise- und Trennschalter gestellt werden müssen, der auch die abgeschaltete Spannung an die eingeschaltete Kondensatorbatterie liefern kann.