Baterie kondensatorów

Spis treści

 

      1. Wprowadzenie

      Większość odbiorników prądu przemiennego pobiera z sieci elektroenergetycznej energię czynną i energię bierną podczas normalnej pracy. Odbiór mocy biernej indukcyjnej powoduje obniżenie wartości współczynnika mocy cosφ urządzeń a mała jego wartość zwiększa straty wytwarzania i przesyłu energii, zmniejsza przepustowość układu przesyłowego oraz zwiększa spadki napięć w sieci.
     System elektroenergetyczny (SEE), nie może ekonomicznie pracować przy niskim współczynniku mocy. Zmusza to do stosowania specjalnych środków do kompensacji mocy biernej powodujących zwiększanie współczynnika mocy cosφ do wymaganych wartości.

      W praktyce wyróżnia się dwie zasadnicze grupy środków do kompensacji mocy biernej i poprawy współczynnika mocy. Są to środki naturalne i środki sztuczne. Przy niewielkiej liczbie odbiorników indukcyjnych, dla prostych sieci elektroenergetycznych, zastosowanie naturalnych środków poprawy współczynnika mocy może okazać się wystarczające do utrzymania wymaganych parametrów sieci. Natomiast w rozbudowanej strukturze sieci, o dużej liczbie odbiorników indukcyjnych, naturalne sposoby kompensacji mocy biernej są niewystarczające i konieczne staje się stosowanie metod sztucznych, polegających na stosowaniu odpowiednich środków do poprawy współczynnika mocy i korekcji parametrów sieci.

      Do naturalnych sposobów poprawy współczynnika mocy można zaliczyć:
      – właściwy dobór jednostek transformatorowych,
      – właściwy dobór silników asynchronicznych,
      – stosowanie silników synchronicznych,
      – ograniczenie jałowej pracy odbiorników.

      Wśród środków sztucznej poprawy współczynnika mocy biernej, stosowanych w elektroenergetyce, można wyróżnić:
      – instalowanie baterii kondensatorów,
      – instalowanie kompensatorów wirujących,
      – przewzbudzanie silników asynchronicznych synchronizowanych.

▲ do góry

      2. Kondensatory i baterie kondensatorów

      W systemie elektroenergetycznym i w zakładach przemysłowych istnieje potrzeba kompensowania mocy biernej indukcyjnej, przy zastosowaniu kondensatorów lub baterii kondensatorów niskiego i wysokiego napięcia. U odbiorców, u których występuje nadmiar mocy biernej pojemnościowej, proces kompensacji przeprowadza się przy użyciu dławików kompensacyjnych. Gdy u odbiorcy zachodzi potrzeba kompensacji mocy biernej indukcyjnej i mocy biernej pojemnościowej, mają zastosowanie urządzenia kompensacyjne składające się z kondensatorów i dławików kompensacyjnych.

      Urządzenia kompensacyjne znajdują szerokie zastosowanie najczęściej do:
      - poprawy współczynnika mocy,
      - kompensacji reaktancji linii elektroenergetycznych i regulacji napięcia,
      - kompensacji indywidualnej mocy biernej biegu jałowego transformatorów i silników,
      - układów filtrów wyższych harmonicznych w sieciach prądu przemiennego i filtrów
        wygładzających dla napięcia stałego,
      - sprzęgania urządzeń łączności w.cz. z liniami przesyłowymi.

      Kondensatory lub baterie kondensatorów można podzielić:
      a) ze względu na rodzaj napięcia:
         - na napięcie przemienne,
         - na napięcie stałe i pulsujące,
         - o zwiększonej częstotliwości,
         - na impulsowe;
      b) ze względu na wysokość napięcia:
         - niskonapięciowe,
         - wysokonapięciowe;
      c) ze względu na budowę:
         - z wszystkimi zaciskami izolowanymi,
         - z jednym zaciskiem połączonym z obudową;
      d) ze względu na liczbę faz:
         - jednofazowe,
         - trójfazowe.

      Do podstawowych parametrów baterii kondensatorów zalicza się:
      - napięcie znamionowe UN - wartość skuteczną napięcia przemiennego na które zaprojektowano kondensator,
      - napięcie znamionowe izolacji Ui,
      - moc znamionową baterii QNb - sumę mocy biernych z poszczególnych jednostek, z których składa się bateria,
      - prąd znamionowy szczytowy INsz - wartość skuteczną prądu, na którą zaprojektowano główne tory prądowe baterii.

       2.1. Budowa elementów pojemnościowych kondensatorów
      Kondensator składa się z elementów pojemnościowych, tak zwanych zwijek (Rys. 1), umieszczonych w obudowie z wyprowadzonymi zaciskami, izolowanymi od siebie i od obudowy. Elementy pojemnościowe kondensatorów, wykonywanych dawniej, zbudowane były z kilku warstw papieru kondensatorowego, nasyconego odpowiednio przygotowanym olejem mineralnym lub syntetycznym oraz cienkiej folii aluminiowej spełniającej funkcję okładzin kondensatora.


 Rys.1. Budowa zwijki kondensatorowej
Oznaczenia: 1 - dielektryk, 2 - okładziny z folii aluminiowej, 3 - doprowadzenia prądowe

 

      Współcześnie budowane kondensatory charakteryzują się bardzo dobrymi wskaźnikami masy i strat mocy na jednostkę mocy biernej, wynoszącymi odpowiednio ok. 0,l kg/kvar i 0,1 W/kvar.
      Tak dobre wskaźniki uzyskane zostały dzięki postępowi w technologii materiałów, eliminowaniu papieru na rzecz niskostratnych tworzyw sztucznych oraz wprowadzaniu biodegradalnych syciw izolacyjnych.
      W kondensatorach niskonapięciowych preferowana jest budowa o tzw. izolacji suchej, bez stosowania syciwa.
      Okładziny współczesnych kondensatorów są wykonywane w formie warstwy metalizowanej o grubości poniżej 1 μm, umieszczonej na dielektryku. Ma to zaletę nie tylko ze względu na mniejsze wymiary i masę jednostki, ale też przede wszystkim pozwala na otrzymanie efektu samoregeneracji izolacji kondensatora po przebiciu.
      Zjawisko samoregeneracji polega na tym, że wokół miejsca przebicia dielektryka następuje wytopienie się warstwy metalizacji, powodując odstęp izolacyjny umożliwiający dalszą pracę zwijki.

      Jednostki kondensatorowe buduje się w kilku różnych technologiach - zależnie od napięcia znamionowego. Obecnie stosuje się następujące technologie wykonania elementów pojemnościowych:
      1) Technologia MPP (MKV) – zwijki złożone są z folii polipropylenowej oraz obustronnie metalizowanej taśmy
          papierowej, służącej jako elektroda (Rys. 2);
      2) Technologia MKP (MKK, MKF) – zwijki składają się z folii polipropylenowej, metalizowanej mieszanką
          cynku i aluminium (Rys.3).

 


Rys. 2. Zwijka wykonana według technologii MPP (MKV)
Oznaczenia: 1 - warstwy zwijki, 2 - doprowadzenia prądowe, 3 - folia polipropylenowa,
4 - strefa bez metalu, 5 - obustronnie metalizowana taśma papierowa , 6 - papier glansowany.

 


Rys. 3. Zwijka wykonana według technologii MKP (MKK, MKF) .
Oznaczenia: 1 - warstwy zwijki, 2 - doprowadzenia prądowe, 3 - folia polipropylenowa,
4 - strefa bez folii, 5 - obustronnie metalizowana taśma papierowa.

 

      2.2. Układy połączeń kondensatorów
      Kondensatory do poprawy współczynnika mocy wykonywane są, jako jednofazowe lub trójfazowe.
     1) Związek mocy biernej kondensatora jednofazowego, układu połączeń oraz pojemności kondensatora wynika z zależności:

      Schemat kondensatora jednofazowego przedstawia ryrunek 4.


Rys. 4. Schemat kondensatora jednofazowego

      2) Związek mocy biernej kondensatora trójfazowego, złożonego z kondensatorów C połączonych w gwiazdę, układu połączeń oraz pojemności kondensatora jest następujący:

 


Rys. 5. Schemat kondensatora trójfazowego złożonego
z kondensatorów połączonych w gwiazdę

      3) Związek mocy biernej kondensatora trójfazowego, złożonego z kondensatorów C połączonych w trójkąt, układu połączeń oraz pojemności kondensatora wynika ze wzoru:

 

      Schemat kondensatora trójfazowego złożonego z kondensatorów połączonych w trójkąt przedstawiono na rysunku 6.


Rys. 6. Schemat kondensatora trójfazowego
złożonego z kondensatorów połączonych w trójkąt

      Budowa i parametry poszczególnych rodzajów kondensatorów mogą różnić się w sposób znaczny, w zależności od ich przeznaczenia. Sposób wykonania baterii kondensatorów zależy także od warunków środowiskowych ich pracy. Buduje się je jako wnętrzowe lub napowietrzne, przy czym dla każdego rodzaju określa się średnie temperatury pracy (godzinne, dobowe i roczne) odpowiadające dopuszczalnym temperaturom pracy jednostki kondensatorowej.

      Pojedynczy jednofazowy kondensator, w zależności od mocy i napięcia znamionowego, może składać się z wielu kondensatorów elementarnych połączonych szeregowo-równolegle, umieszczonych we wspólnej obudowie (Rys. 7).


Rys. 7. Ilustracja budowy jednofazowego kondensatora SN dużej mocy

      Każdy kondensator elementarny (pojedynczego kondensatora lub baterii kondensatorów) może mieć własny wewnętrzny bezpiecznik, który w przypadku uszkodzenia kondensatora elementarnego, przerywa chroniony obwód szeregowo-równoległy w danym miejscu. Przy dużej liczbie kondensatorów elementarnych przepalenie się niewielkiej części bezpieczników nie pociąga za sobą konieczności wyłączenia kondensatora.
      Wewnątrz obudowy kondensatora znajdują się także rezystory rozładowcze, służące do rozładowania kondensatora w ciągu od kilku do kilkunastu minut po wyłączeniu zasilania. Jest to istotne ze względu na bezpieczeństwo obsługi oraz możliwość ponownego włączenia kondensatora w krótkim czasie w przypadku regulacji automatycznej.

      W jednostkach kondensatorowych znajduje się pewna ilość kondensatorów elementarnych, połączonych ze sobą równolegle i szeregowo w zależności od napięcia znamionowego i mocy danej jednostki (Rys. 8).


Rys. 8. Układ połączeń wewnętrznych kondensatorów elektroenergetycznych
Oznaczenia: a) kondensator na napięcie ponad 1 kV, b) kondensator na napięcie do 1 kV,
c) kondensator z dwoma biegunami izolowanymi, d) kondensator z jednym biegunem izolowanym.

 

      2.3. Układy przyłączania kondensatorów i baterii kondensatorów
      Rozróżnia się następujące układy przyłączania kondensatorów i baterii kondensatorów:
      1) W przypadku kompensacji indywidualnej, kondensator jest przyłączony bezpośrednio do zacisków urządzenia
          i jest włączany i wyłączany razem z urządzeniem (Rys. 9a);
      2) W przypadku kompensacji grupowej, kondensator może być włączany za pomocą stycznika lub rozłącznika
          z bezpiecznikiem (Rys. 9b);
      3) Kondensatory dużej mocy SN są włączane wyłącznikami (Rys. 9c );
      4) W przypadku baterii kondensatorów każdy jej człon ma własny łącznik Wczł oraz wyłącznik główny WG
         o mocy wyłączalnej dostosowanej do warunków zwarciowych (Rys. 9d).


Rys. 9. Układy przyłączania kondensatorów i baterii kondensatorów
a) za pomocą stycznika nn., b) za pomocą rozłącznika SN, c) za pomocą wyłącznika SN,
d) za pomocą wyłącznika głównego WG, oraz wyłączników poszczególnych członów Wczł..

      Rozróżnia się trzy rodzaje kondensatorów lub baterii kondensatorów energetycznych, stanowiących układy kompensacyjne, które mogą być:
      - przyłączone na stałe (statyczne),
      - włączane okresowo według harmonogramu pracy,
      - regulowane, których moc zmienia się stosownie do zapotrzebowania zespołu odbiorników kompensowanych.

      Moc układu kompensacyjnego dobiera się w taki sposób, aby współczynnik mocy cosφ w układzie zasilającym wynosił nie mniej niż 0,93 (odpowiada to współczynnikowi tgφ = 0,4).

      2.4. Baterie niskiego napięcia
     W układach niskiego napięcia stosuje się regulowane baterie kondensatorów. Kompensacja indywidualna dotyczy przede wszystkim strat jałowych silników napędowych i transformatorów energetycznych. Wówczas wykorzystuje się baterie trójfazowe złożone z jednostek trójfazowych, czyli zakłada się, że obwód kompensowany jest symetryczny.
      Sposoby przyłączenia baterii do sieci zasilającej pokazano na rysunku 10.


Rys. 10. Sposób przyłączenia baterii kondensatorów typu BKT88N do sieci zasilającej
Oznaczenia: Tr - transformator SN/nn, C - kondensatory do kompensacji mocy biernej, Tp - przekładnik prądowy,
RG - rozłącznik główny, F - zabezpieczenia poszczególnych stopni kondensatorowych, S - stycznik.

      2.5. Baterie wysokiego napięcia
      W sieciach elektroenergetycznych o napięciu wyższym niż 1 kV wybór układu połączeń jednostek w baterie kondensatorów zależy od ich napięcia znamionowego oraz sposobu połączenia z ziemią punktu neutralnego transformatora zasilającego.
      Kondensatory jednofazowe mogą być łączone w następujące układy (Rys. 11):
      - trójkąt – ten typ połączeń stosowany dla baterii o małej mocy i napięciu do 12kV
        (takie baterie są przede wszystkim przeznaczone do indywidualnej kompensacji silników SN),
      - gwiazda lub podwójna gwiazda z przekładnikiem prądowym,
      - układ H (stosowany do kompensacji mocy biernej w bateriach jednofazowych).


Rys. 11. Układy połączeń kondensatorów SN
Oznaczenia: a) trójkąt, b) podwójna gwiazda, c) układ H, F - bezpiecznik mocy,
Ct - kondensator trójfazowy, C - kondensator jednofazowy, Tp - przekładnik prądowy.

      2.6. Regulacja baterii kondensatorów
      Sterowanie baterii kondensatorów polega na włączaniu i wyłączaniu jej poszczególnych członów w sytuacjach, gdy zostały spełnione zadane kryteria. Sterowanie baterii kondensatorów można podzielić na:
      - sterowanie programowe, polegające na włączaniu i wyłączaniu według zadanego programu czasowego.
        Sterowanie programowe jest odpowiednikiem pracy regulatora transformatora w trybie na zadany zaczep;
      - regulacja z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego wybranego parametru polega na śledzeniu zadanej wielkości
        regulowanej i dobieraniu liczby włączonych członów, w oparciu o uchyb regulacyjny i kryteria czasowe.
      Regulacja automatyczna baterii kondensatorów za pomocą aparatury stykowej jest możliwa wówczas, gdy bateria jest podzielona na człony o łącznej mocy większej niż niezbędna do utrzymania pożądanej wartości współczynnika mocy cosφ. Wynika to z konieczności rozładowania kondensatora po wyłączeniu go z pracy i przed ponownym włączeniem (w celu ograniczenia wartości szczytowej składowych przejściowych napięć i prądów).
      Czas rozładowania baterii jest stosunkowo długi (od kilku do kilkunastu minut) i dlatego nie wszystkie baterie w każdej chwili gotowe są do ponownego włączenia.
       Możliwe jest też sterowanie w funkcji prądu lub mocy pobieranej przez odbiory. Wtedy sterownik włącza zadaną liczbę członów baterii w oparciu o aktualnie zmierzony prąd lub moc i program zadany przez użytkownika.

      Zapotrzebowanie mocy biernej może w pewnych okresach być mniejsze niż moc zainstalowanej baterii kondensatorów. Aby nie dopuścić do przekompensowania, należy w tych okresach odpowiednio zmniejszyć moc baterii - stosownie do zapotrzebowania. Osiąga się to przez podział baterii na kilka członów włączanych lub wyłączanych w razie potrzeby przez samoczynne urządzenia sterujące. Najważniejszymi elementami takiego urządzenia (zwanego regulatorem cosφ) jest człon pomiarowy, który śledzi stan obciążenia sieci mocą bierną (mierzy istniejący w sieci cosφ) oraz człon wykonawczy, który najczęściej steruje cewkami styczników powodujących przyłączanie lub wyłączanie kolejnych członów baterii kondensatorów. Schemat ideowy przyłączenia zasilania i regulatora cosφ przedstawia rysunek 12.


Rys. 12. Schemat ideowy przyłączenia zasilania i sterowania regulatora cosφ

 

      1) Prąd jednego stopnia baterii kondensatorów, można obliczyć ze wzoru:

      gdzie:
      IC - prąd kondensatora, w A,
      QC - moc baterii, w var,
      Un - napięcie sieci, w V.

      2) Prąd rozruchowy regulatora baterii kondensatorów, oblicza się ze wzoru:

      gdzie:
     Ir - prąd rozruchowy regulatora, w A,
      n - przekładnia przekładnika prądowego.

      Prąd rozruchowy Ir musi zawierać się w granicach 0.35 -1.4, w przeciwnym razie oznacza to niewłaściwy dobór baterii kondensatorów lub przekładnika.

      3) Szerokość strefy nieczułości Q/n, oblicza się ze wzoru:

      gdzie:
      Q - moc pierwszego stopnia baterii, w kvar,
      n - przekładnia przekładnika prądowego,
      U - napięcie sieci, w V.

      4) Moc bierna nieskompensowana %Q/n -  nastawa ta (Rys. 13) decyduje o wielkości mocy biernej nieskompensowanej odniesionej do wartości mocy pierwszego najmniejszego kondensatora w baterii.

      Współczesne regulatory mogą łączyć do 12 członów baterii kondensatorów. Moc włączanych lub wyłączanych kolejnych członów może być jednakowa, dwukrotnie większa od mocy pierwszego członu lub wzrastać w ciągu geometrycznym. W ten sposób moc baterii zmieniająca się stopniowo o określoną wartość, nazywa się mocą stopnia regulacji.
      Do podstawowych parametrów regulatorów cosφ zalicza się:
      · ilość stopni wyjściowych,
      · napięcie znamionowe,
      · prąd znamionowy,
      · częstotliwość znamionowa,
      · zakres zmian obciążenia,
      · wartość współczynnika mocy (tylko RC-4),
      · zakres regulacji strefy nieczułości Q/n,
      · zakres regulacji mocy biernej nieskompensowanej %Q/n,
      · czas zadziałania kolejnych łączników.

      5) Nastawa Q/n jest parametrem, który decyduje o czułości regulatora współczynnika mocy. Musi być ona dostosowana do mocy najmniejszego kondensatora oraz przekładni przekładnika prądowego. Nastawa %Q/n jest parametrem, który decyduje o wielkości mocy nieskompensowanej, odniesionej do wartości mocy pierwszego stopnia baterii kondensatorów. Zwiększanie tego parametru powoduje przesunięcie progów reakcji urządzenia na zmiany mocy w stronę mocy indukcyjnej. W rezultacie zmniejsza to dokładność kompensacji. Opisane wyżej nastawy decydują o charakterystyce pracy regulatora. Charakterystykę pracy regulatora można dobrać tak, aby osiągnąć pożądany poziom kompensacji mocy biernej. Przykłady doboru nastaw regulatora przedstawiono na rysunku 13.


Rys. 13. Przykłady doboru nastaw regulatora cosφ
a) cosφ = 1, %Q/n = 100% - sieć niedokompensowana, b) cosφ = 1, %Q/n = 60% - sieć skompensowana,
c) cosφ = 1, %Q/n = 0% - sieć przekompensowana.

 

      W baterii można wyodrębnić następujące części składowe:
      - człon zasilający - dzięki któremu bateria jest przyłączona do sieci zasilającej (elektroenergetycznej),
      - człon kondensatorowy - złożony z kondensatora oraz aparatów do łączenia i zabezpieczania jednostki kondensatorowej,
      - człon sterujący - dokonuje zapotrzebowania na moc bierną w obwodzie i włącza odpowiednią ilość kondensatorów,
      - osłona - obudowa chroniącą przed dotykiem bezpośrednim (przed dotknięciem do części czynnych) oraz uniemożliwiająca przedostanie się ciał obcych do wnętrza baterii.

      Obwód elektryczny baterii można podzielić na tor główny prądowy, przenoszący energię elektryczną, i tor pomocniczy, obejmujący funkcje sygnalizacyjne, pomiarowe i sterownicze. Napięcie znamionowe baterii przyjmuje się zwykle równe 1,05 - 1,1 napięcia znamionowego sieci. Kondensatory projektuje się na napięcie 1,1 UN i przeciążenie prądowe trwałe 1,3 IN. Napięcie znamionowe kondensatora montowanego w baterii może być niższe od dopuszczalnego napięcia sieci, ze względu na jego wpływ na wartość tego napięcia.
      Względny wzrost napięcia, spowodowany przyłączeniem baterii do sieci, wyznacza się ze wzoru:

      przy czym:
      ∆U - wzrost napięcia w sieci zasilającej,
      U - napięcie przed przyłączeniem baterii kondensatorów,
      SK - moc zwarcia w miejscu zainstalowania baterii,
      Qb - moc baterii.

 

      6) Regulator współczynnika mocy typu RC-4
      Regulator pracuje w układzie automatycznej kompensacji mocy biernej i może być instalowany w sieciach trójfazowych trój- i czteroprzewodowych niskiego napięcia. Regulator włącza i wyłącza poszczególne człony baterii kondensatorów, w zależności od istniejącego współczynnika mocy, za pomocą elementów nastawczych szerokości strefy nieczułości oraz współczynnika mocy (Rys. 14).


Rys. 14. Regulator współczynnika mocy typu RC-4

▲ do góry

      3. Rodzaje kompensacji w zależności od lokalizacji kondensatorów

      Kondensatory lub baterie kondensatorów przeznaczone do kompensacji mocy biernej mogą być lokalizowane w różnych punktach systemu elektroenergetycznego lub zakładu przemysłowego. Zależnie od miejsca umieszczenia baterii kondensatorów (Rys. 15), rozróżnia się kompensację:
      - indywidualną - kondensatory przyłączone są bezpośrednio do zacisków odbiornika. Zaletą kompensacji
        indywidualnej jest brak strat mocy i strat napięcia w przewodach zasilających. Do wad zaliczyć należy
        rozdrobnienie kompensatorów, stąd większe koszty inwestycyjne. Kompensację indywidualną stosuje się 
        do dużych urządzeń, o mocy powyżej 150 kW;
      - grupową - kondensatory są umieszczone w rozdzielni oddziałowej zasilającej grupę odbiorników. Bateria
        kondensatorów jest zwykle regulowana automatycznie tak, że moc bierna baterii jest dostosowywana
        do poboru mocy biernej przez odbiory;
      - centralną - kondensatory są umieszczone w stacji transformatorowej lub rozdzielni głównej. Baterie
        kompensacji centralnej mogą być, w uzasadnionych przypadkach, zainstalowane po stronie górnego oraz
        dolnego napięcia zasilania dużego odbiorcy. Zaletą kompensacji centralnej jest lepsze wykorzystanie baterii
        kondensatorów, gdyż mogą one pracować niezależnie od poszczególnych pojedynczych odbiorników.

      Dla realizacji poszczególnych metod kompensacji konieczne jest spełnienie pewnych uwarunkowań, a o wyborze właściwego rozwiązania decyduje indywidualna analiza danego przypadku. Aktualnie do najczęściej stosowanych środków korekcji współczynnika mocy zalicza się baterie kondensatorów, współpracujące z regulatorem współczynnika mocy.

Rys. 15. Miejsca instalowania kompensacji mocy biernej
1 – indywidualna, 2 – grupowa, 3 – centralna.

      Miejsce instalowania kondensatorów lub baterii kondensatorów dla poszczególnych metod kompensacji mocy biernej powinien być dokonany na podstawie szczegółowej analizy techniczno-ekonomicznej.

      Stopień kompensacji mocy biernej, tj. stosunek mocy biernej baterii kondensatorów do mocy biernej indukcyjnej danego odbiornika, powinien być mniejszy od jedności, aby nie dopuścić do przekompensowania i związanego z tym wzrostu napięcia na zaciskach odbiornika. Ma to szczególne znaczenie przy kompensacji indywidualnej silników indukcyjnych, ze względu na możliwość wystąpienia szkodliwego zjawiska samowzbudzenia silnika.
      Przy indywidualnej kompensacji transformatorów, które przez dłuższe okresy czasu pracują w warunkach zbliżonych do stanu jałowego, moc kondensatora należy dobrać w przybliżeniu równą poborowi mocy biernej przy stanie jałowym transformatora. Jednak moc baterii nie powinna na ogół przekraczać 10 - 12% mocy znamionowej transformatora.
      Pojemnościowe obciążenie transformatora wywołuje wzrost napięcia na transformatorze i zniekształcenie krzywej napięcia, co powoduje zwiększenie strat w żelazie rdzenia i może wywołać jego przegrzanie przy dłuższej pracy z obciążeniem pojemnościowym.

      Wymagana moc baterii kondensatorów dla poprawy współczynnika można obliczyć ze wzoru:

      gdzie:
      QC - moc bierna baterii kondensatorów, w kvar,
      P1 - moc czynna pobierana przez odbiornik, w kW,
      tgφ1, tgφ2 - tangensy kąta φ1 przed, i φ2 po kompensacji.

      Oprócz poprawy współczynnika mocy kondensatory elektroenergetyczne są stosowane do:
      - regulacji napięcia,
      - regulacji przepływu mocy w systemie,
      - poprawy równowagi statycznej i dynamicznej systemu elektroenergetycznego,
      - tłumienia oscylacji i filtracji wyższych harmonicznych.

      W zależności od sposobu przyłączenia do sieci kondensatory elektroenergetyczne dzieli się na równoległe i szeregowe.
      W elektroenergetyce kondensatory znajdują również następujące zastosowanie:
      - w obwodach pieców indukcyjnych o podwyższonej częstotliwości, jako elementy zasilacza w.cz. i do kompensacji
        mocy biernej pieców (tzw. kondensatory plecowe),
      - do rozruchu i zasilania jednofazowych silników indukcyjnych (kondensatory silnikowe),
      - w urządzeniach tzw. częstotliwości nośnej (kondensatory sprzęgające),
      - w pojemnościowych dzielnikach napięcia,
      - do kompensacji mocy biernej lamp wyładowczych (kondensatory lampowe).

▲ do góry

      4. Zabezpieczenia baterii kondensatorów

      Baterie kondensatorów i urządzenia z nimi połączone zabezpiecza się przed skutkami następujących zakłóceń:
      - zwarć powstałych na zewnątrz kondensatorów (tzw. zwarć zewnętrznych),
      - zwarć i uszkodzeń wewnątrz kondensatorów,
      - przeciążeń prądowych.

      Niekiedy stosuje się również zabezpieczenia:
      - od wzrostu napięcia na zaciskach kondensatorów ponad wartość dopuszczalną,
      - od podwyższenia się temperatury otaczającego powietrza ponad wartość dopuszczalną.

      Zabezpieczenie od skutków uszkodzeń zewnętrznych wykonuje się za pomocą bezpieczników bądź przekaźników działających na włącznik baterii.

      Bezpieczniki chroniące całą baterię nazywane są bezpiecznikami głównymi, natomiast w przypadkach stosowania baterii o większej mocy, gdzie całość podzielona jest na odrębne grupy, zabezpieczenie takie nazywane jest grupowym.

      W bateriach o napięciu do 1 kV, dopuszczalne jest stosowanie wspólnego zabezpieczenia, pod warunkiem, że liczba jednostek nie przekracza pięciu, a prąd znamionowy nie przekracza 100 A. Przy wartościach większych, zawsze stosuje się zabezpieczenia grupowe, natomiast całą baterię zabezpiecza się wówczas wyłącznikiem samoczynnym.
      Prąd znamionowy wkładki bezpiecznikowej o działaniu szybkim powinien być równy 2÷3 - krotnej wartości prądu znamionowego zabezpieczonej grupy.

      1) Przekaźniki i wyzwalacze winny być nastawione na następujące wartości:
      wyzwalacze:
      - przy t = 0,5 s - I ≥ (5 ÷ 10) In,
      - przy t ≥ 0,5 s - I ≥ (1,4 ÷ 1,5) In.

      przekaźniki:
      - przy t = 0,2 s - I ≥ 2,5 In,
      - przy t = 0,5 s - I ≥ 1,5 In.

      gdzie:
      t – zwłoka czasowa zabezpieczeń,
      I – prąd nastawienia,
      In– prąd znamionowy baterii.

      Uszkodzenia wewnętrzne, występujące w kondensatorach, polegają najczęściej na przebiciach wewnątrz zwijek, przebiciu do obudowy oraz na zwarciach i przerwach w przewodach doprowadzających wewnątrz kondensatorów. Przy zwarciu wewnętrznym może nastąpić szybki rozkład syciwa i wydzielanie się gazów, powodujące wybrzuszenie ścianek obudowy, a nawet rozerwanie kondensatora.

      Jednostki niskonapięciowe (poniżej 1 kV), posiadają zabezpieczenie wewnętrzne działające w przypadku uszkodzenia poszczególnych zwijek oraz zabezpieczenie bezpiecznikami zewnętrznymi, chroniącymi kondensator przed rozerwaniem kadzi.

      Kondensatory wysokonapięciowe (powyżej 1 kV) z uwagi na brak bezpieczników wewnętrznych w jednostkach kondensatorowych zabezpieczone są tylko zewnętrznym systemem zabezpieczeń.

      Jako zasadę typowych rozwiązań zabezpieczeń baterii kondensatorów powyżej 1 kV od skutków zwarć zewnętrznych spotyka się następujące rozwiązania:
      - baterie małej mocy zabezpiecza się bezpiecznikami głównymi współpracującymi z łącznikami,
      - baterie średniej mocy zabezpiecza się przekaźnikami nadmiarowo-prądowymi zwłocznymi.

      Jako zabezpieczenie od zwarć i uszkodzeń wewnętrznych baterii wielkiej mocy można stosować w bateriach na napięcia powyżej 1 kV dwa rodzaje zabezpieczeń: zabezpieczenie różnicowoprądowe w układzie podwójnej gwiazdy (Rys. 16), lub zabezpieczenie nadnapięciowe w układzie pojedynczej gwiazdy.

Rys. 16. Układ zabezpieczenia różnicowego baterii kondensatorów
Oznaczenia: IΔ - przekaźnik różnicowoprądowy, Tp - przekładnik prądowy.

      2) Wpływ napięcia i temperatury na pracę kondensatorów
      Kondensatory elektroenergetyczne są szczególnie wrażliwe na wzrost napięcia i na wzrost temperatury izolacji wewnętrznej. Dopuszczalny zakres wartości napięcia roboczego na zaciskach kondensatorów podaje wytwórca.
      Zazwyczaj dopuszcza się pracę kondensatorów przy napięciu nie przekraczającym 1,1 wartości napięcia znamionowego, które jest podane na tabliczce znamionowej kondensatora. Wzrost napięcia prowadzi do przebicia izolacji i uszkodzenia kondensatora w stosunkowo krótkim czasie.

      Nadmierny wzrost temperatury wewnątrz kondensatorów może być spowodowany nieodpowiednim odprowadzaniem ciepła (zakłóceniem warunków chłodzenia) lub zwiększonym wytwarzaniem się ciepła wskutek występowania wyższych harmonicznych. Prąd płynący przez kondensator jest wprost proporcjonalny do częstotliwości. Dla każdej z harmonicznych, występujących w napięciu sieci, prąd kondensatora będzie wynosić:

Icn = Un C ω ∙ n

      gdzie:
      Un – wartość napięcia n-tej harmonicznej występującej w napięciu sieci,
       C – pojemność kondensatora,
       ω - pulsacja,
       n – numer harmonicznej, tj. wielokrotność jej częstotliwości w stosunku do częstotliwości
             technicznej 50 Hz.

      Przy napięciu odkształconym obciążenie kondensatora stanowi sumę prądu harmonicznej podstawowej 50 Hz i prądów wyższych harmonicznych. We współczesnych sieciach, na skutek dużej liczby i mocy zainstalowanych urządzeń energoelektronicznych, przekształtników, lamp wyładowczych itp. odbiorników, powodujących odkształcenie prądu sieci, obserwuje się często znaczne odkształcenie napięcia, które zawiera głównie harmoniczne o numerach n = 5, 7 i 11.

       Wpływ harmonicznych na pracę kondensatorów musi być analizowany każdorazowo, jeżeli bateria ma być zainstalowana w pobliżu napędów o sterowaniu przekształtnikowym, pieców łukowych, dużych spawarek itp. urządzeń powodujących odkształcenie napięcia i prądu sieci. W przeciwnym razie baterii grozić może niebezpieczeństwo nadmiernego nagrzewania się izolacji wewnętrznej, prowadzące do szybkiego spadku jej trwałości i przebicia kondensatorów. Analizę wpływu harmonicznych przeprowadza się w oparciu o pomiary zawartości harmonicznych w miejscu zainstalowania baterii.

       Niższe od znamionowego napięcie na zaciskach baterii powoduje, że moc bierna oddawana do sieci jest mniejsza niż to było przewidziane. Asymetria pojemności poszczególnych faz powoduje nierównomierne obciążenie mocą bierną i w konsekwencji prowadzi do asymetrii napięć w danej sieci.

      Dopuszcza się występowanie różnicy pojemności poszczególnych faz baterii wynoszące:
      - 10% dla baterii połączonych w trójkąt,
      - 5% dla baterii połączonych w gwiazdę.

▲ do góry

      5. Kompensatory bocznikowe

      Wymagania systemu elektroenergetycznego dotyczące utrzymania właściwych poziomów napięć, pewności zasilania i jakości dostarczanej energii elektrycznej wymuszają stosowanie nowoczesnych, bardziej niezawodnych, o szerszym zakresie zastosowań, metod regulacji i sterowania przepływami mocy i kompensacji mocy biernej. Ten kierunek rozwoju w dużej mierze został spowodowany rozwojem systemów zasilania na świecie, uwzględniających nowe możliwości regulacji napięć w węzłach systemu elektroenergetycznego. Takie wymagania spełniają różnego rodzaju źródła mocy biernej, takie jak np. kompensatory bocznikowe.

      W systemie elektroenergetycznym najczęściej spotykane są kompensatory statyczne bocznikowe w postaci kondensatorów i dławików włączanych łącznikami elektromechanicznymi. Wadą tych łączników jest brak przede wszystkim możliwości prowadzenia regulacji w stanach szybkozmiennych. Wady tej nie mają najnowocześniejsze z kompensatorów bocznikowych stosowanych na świecie: układy SVC (ang. Static Var Compensator), STATCOM (ang. Static Compensator) oraz SVC na bazie STATCOM i wszystkie należące do rodziny układów FACTS (ang. Flexible Alternating Current Transmission Systems).
      Układy SVC (nie znalazły jeszcze zastosowania w wymaganym stopniu w SEE), posiadają w swojej strukturze elementy bierne w postaci kondensatorów i dławików włączanych do sieci za pośrednictwem łączników półprzewodnikowych. Dodatkowym elementem są też filtry wyższych harmonicznych niezbędne do pracy niektórych odmian SVC. W układach włączanych do sieci wysokich napięć standardowym elementem są też transformatory obniżające napięcie.

 

         5.1. Podstawowy podział kompensatorów bocznikowych
                Kompensatory bocznikowe dzielą się na:
                 1) Kompensatory statyczne, które dzielą się na:
                    - klasyczne,
                    - energoelektroniczne,
                 2) Kompensatory elektromaszynowe.

      Kompensatory klasyczne stosowane do dyskretnych (skokowych) sposobów regulacji przy użyciu łączników elektromechanicznych. Wadą tych łączników są dość długie czasy przełączania oraz ograniczona liczba łączeń, co w konsekwencji nie pozwala na prowadzenie procesu regulacji w stanach szybkozmiennych.
      Do grupy kompensatorów klasycznych zalicza się kompensatory włączane łącznikami elektromechanicznymi (MSC – Mechanically Switched Capacitor) oraz dławiki włączane również takimi łącznikami (MSR – Mechanically Switched Reactor). Kompensatory klasyczne są obecnie najbardziej rozpowszechnione w systemie elektroenergetycznym..
      Kompensatory energoelektroniczne należą do grupy kompensatorów, umożliwiających prowadzenie szybkiej automatycznej regulacji napięcia w systemie w sposób ciągły, zarówno w stanach ustalonych, jak i szybkozmiennych, co wpływa na zwiększenie bezpieczeństwa napięciowego systemu.
      Te własności regulacyjne kompensatorów energoelektronicznych mogą być wykorzystane również w sieciach rozdzielczych, np. w celu poprawy jakości napięcia w sieciach elektroenergetycznych zasilanych z elektrowni wiatrowych.
      Bezpieczeństwo napięciowe w systemie elektroenergetycznym powinno być zapewniane przez systematycznie wprowadzane energoelektroniczne układy kompensatorów bocznikowych.
      Kompensatory elektromaszynowe stosowane przede wszystkim do regulacji maszyn synchronicznych, pobierających lub oddających moc bierną. Kompensatory tego typu w systemie elektroenergetycznym  spotykane są bardzo rzadko.

      5.2. Kompensatory bocznikowe typu FACTS
      Układy elastycznych systemów przesyłowych prądu przemiennego FACTS (ang. Flexible Alternating Current Transmission Systems), włączanych do sieci za pośrednictwem łączników półprzewodnikowych, przeznaczone są do regulacji napięć, mocy czynnej i mocy biernej oraz regulacji przepływów mocy w sieci przesyłowej.

      W urządzeniach FACTS znalazły zastosowanie następujące podstawowe układy tyrystorowe:
      - łączniki tyrystorowe,
      - regulatory prądu,
      - przetwornice (konwertory).

      Łączenie tyrystorowe polega na zastosowaniu łącznika tyrystorowego, opartego na układzie przeciwsobnie połączonych tyrystorów, które zależnie od wysterowania blokują lub otwierają drogę do przepływu prądu w obu kierunkach (prąd przemienny)..
      W przypadku kondensatorów włączanie lub wyłączanie odbywa się za pomocą łączników tyrystorowych. Regulacja prądu nie jest możliwa, ze względu na bardzo powolne rozładowywanie się dużych pojemności. Regulacja prądu dławika odbywa się za pomocą tyrystorowych regulatorów prądu.

      Kryteria regulacji stosowane w kompensatorach bocznikowych typu FACTS:
      1. Regulacja napięcia - polegającej na utrzymaniu zadanej wartości napięcia w węźle przyłączenia;
      2. Regulacja współczynnika mocy - utrzymanie wartości współczynnika mocy w określonym przedziale,
          szczególnie w zakładach przemysłowych;
      3. Regulacja mocy biernej - kryterium możliwe do realizacji w celu utrzymania wartości mocy biernej
          na określonym poziomie (w praktyce nie jest stosowane);
      4. Tłumienie kołysań mocy - eliminacja kołysań mocy w stanach np. pozwarciowych.

      Do podstawowych zadań energoelektronicznych kompensatorów bocznikowych, poza stanowieniem w systemie dodatkowego źródła/odbioru mocy biernej i związanego z tym procesu regulacji napięcia, należy także poprawianie jakości napięcia w układzie zasilania.

      5.3. Kompensatory SVC
      Kompensatory należące do grupy układów SVC stanowią największą grupę wśród energoelektronicznych kompensatorów bocznikowych.  Zadaniem kompensatorów typu SVC jest dostarczenie do systemu w danym miejscu odpowiedniej mocy biernej pojemnościowej, tj. kompensacja mocy biernej indukcyjnej. Podobne zadanie w odniesieniu do mocy biernej indukcyjnej mogą spełniać elektroenergetyczne dławiki kompensacyjne. Układy złożone z kondensatorów i dławików noszą nazwę kompensatorów statycznych mocy biernej. W zależności od indywidualnych potrzeb możliwe są konfiguracje umożliwiające regulację dyskretną (skokową) oraz ciągłą.

      Analiza rozwiązań technicznych układów SVC, spotykanych na świecie, pozwala wyodrębnić najczęściej spotykane typowe układy kompensatorów statycznych:

      Układy TSC (ang. Thyristor Switched Capacitor) składają się z jednej lub kilku współpracujących ze sobą trójfazowych sekcji TSC, gdzie w skład każdej sekcji, wraz z kondensatorami, wchodzą łączniki tyrystorowe, które są włączane lub wyłączane w zależności od sumarycznej mocy biernej, jaką ma dostarczać cały układ (Rys 17).


Rys. 17. Kompensator bocznikowy typu TSC
(
TSC - kondensator włączany tyrystorowo).

 

      Układy TSR/TSR to układy posiadające tylko człony indukcyjne (Rys. 18). Składają się z sekcji TSR (ang. Thyristor Switched Reactor) lub TCR (ang. Thyristor Controlled Reactor), przy czym TSR to dławiki włączane tyrystorowo, natomiast TCR są dławikami o tyrystorowo regulowanej indukcyjności. Kompensator typu TSR składa się z kilku trójfazowych sekcji TSR, których łączniki tyrystorowe są włączane lub wyłączane (regulacja skokowa) w zależności od mocy biernej, jaką ma pobierać z systemu cały układ.
      Podobną budowę ma kompensator typu TCR, ale podstawowa różnica pomiędzy tymi układami polega na tym, że w układzie TCR uzyskuje się możliwość prowadzenia płynnej regulacji indukcyjności.


Rys. 18. Kompensator bocznikowy typu TSR/TCR
(TSR - dławik włączany tyrystorowo, TCR - dławik regulowany tyrystorowo).

 

      Układy TCR/FC składają się z dwóch typów komponentów (Rys. 19). Pierwsze stanowią moduły TCR pobierające moc bierną, a drugie to stałe baterie kondensatorów FC (ang. Fixed Capacitors), do których zalicza się również filtry wyższych harmonicznych o charakterze pojemnościowym. Stanowią one niezbędny element, jeżeli chodzi o pracę układu TCR. Układy FC stanowią źródło mocy biernej.

 


Rys 19. Kompensator bocznikowy typu TCR/FC
(TCR – dławik regulowany tyrystorowo,
FC – kondensator o stałej pojemności (źródło mocy biernej).

 

      Kompensatory TSC/TCR/FC składają się z trzech grup komponentów (Rys. 20). Pierwszą grupę stanowią układy dławików regulowanych tyrystorowo typu TCR. Drugą grupę stanowią układy TSC stanowiące podstawowe źródło mocy biernej. Trzecia grupa to filtry wyższych harmonicznych (postrzegane jako stałe pojemności – FC), stanowiące dodatkowe źródło mocy biernej. Obecność ich w tym układzie jest niezbędna ze względu na konieczność eliminowania zakłóceń wprowadzanych przez układy TCR, ale również można wprowadzić dodatkowo filtry eliminujące inne zakłócenia niepochodzące z samego kompensatora. Omawiane rozwiązanie identyfikowane jest jako typowa struktura układu SVC.


Rys. 20. Kompensator bocznikowy typu TCR/TSC/FC
Składa się z trzech grup komponentów:
I grupa - układy dławików regulowanych tyrystorowo typu TCR,
II grupa - układy TSC stanowiące podstawowe źródło mocy biernej,
III grupa - to filtry wyższych harmonicznych (stałe pojemności FC).

      Układy TCR/TSC umożliwiają płynną regulację mocy biernej pojemnościowej, stanowiąc układ tzw. kompensacji nadążnej.

      5.4. Kompensatory STATCOM
      Kompensator typu STATCOM (ang. static compensator) składa się z tyrystorowej przetwornicy AC/DC (konwertor) o regulowanym napięciu, po stronie DC obciążona baterią kondensatorów. Układ ten umożliwia pracę zarówno pojemnościową, jak i indukcyjną. Dzięki zwartej budowie oraz płynnej regulacji w zakresie od pojemnościowej do indukcyjnej kompensator STATCOM uznawany jest jako rozwiązanie bardzo nowoczesne i rozwojowe.
      Układy STATCOM typu VSI znalazły zastosowanie w systemach energoelektronicznych jako układy przeznaczone do współpracy z elektrowniami wiatrowymi oraz jako kompensatory nadążne z odbiornikami niespokojnymi, a także do regulacji napięcia w węzłach systemu elektroenergetycznego.
      Pod względem konstrukcyjnym wyróżnić można dwie podstawowe odmiany tych układów:
      1) Układy STATCOM typu VSI (ang. Voltage Source Inverter), w których przekształtnik stanowi przetwornice napięcia. Obciążeniem przekształtnika jest w tym przypadku kondensator. Spośród dwóch możliwych metod sterowania przekształtnika najbardziej rozpowszechniła się metoda impulsowej modulacji fazy PWM, przy której wymagane jest utrzymywanie stałej wartości napięcia na kondensatorze stanowiącym obciążenie przetwornicy po stronie DC;

      2) Układy STATCOM bazujące na przetwornicy prądu CSI (ang. Current Source Inverter). Układy tego typu nie znalazły dotychczas zastosowania w systemach elektroenergetycznych.

      Na rysunku 21 przedstawiono strukturę kompensatora typu STATKOM na bazie przetwornicy napięcia VSI  z regulatorem napięcia.


Rys 21. Kompensator statyczny STATCOM
Oznaczenia: TR - transformator WN/SN, RU - regulator napięcia, UWT - układ wysterowania tyrystora,
α - sygnał wysterowania przekształtnika, UTz - napięcie zadane, UT - napięcie kontrolowane,
IT - prąd kompensatora, Uk - napięcie przekształtnika, I - prąd przekształtnika,
UDC - napięcie w obwodzie DC, IDC - prąd w obwodzie DC.

 

      Ze względu na wysokie koszty instalacji STATCOM, mimo ciągłego rozwoju technologicznego, jest ona nadal droższym rozwiązaniem kompensatora w stosunku do SVC.

      5.5. Kompensatory SVC i STATCOM
      Stanowią grupę kompensatorów bocznikowych energoelektronicznych składającą się z połączenia układów SVC i STSTCOM, zwaną również, ze względu na budowę, układami SVC na bazie STSTKOM.
      Struktura tych układów wywodzi się ze struktury układów SVC, w której dławiki sterowane tyrystorowo (TCR) zostały zastąpione układami STATCOM o tej samej mocy znamionowej,  W układzie SVC na bazie STATKOM zakres wytwarzania mocy biernej całego układu jest większy. Układy te są szybsze w prowadzeniu regulacji od TCR i wprowadzają mniej zakłóceń do układu zasilania. Wadą tych układów, podobnie jak układów STATCOM, są wysokie koszty instalacji, stąd ich liczba w układach zasilania jest jeszcze niewielka.


Rys. 22. Struktura układu SVC na bazie STATCOM
Oznaczenia: TR - transformator WN/SN, REG. - regulator układu, α - sygnał wysterowania przekształtnika STATCOM,
UTz - napięcie zadane, UT - napięcie kontrolowane, Ik - prąd kompensatora, UDC - napięcie w obwodzie DC, IDC - prąd w obwodzie DC..

▲ do góry

      6. Zasady eksploatacji baterii kondensatorów

      Eksploatację baterii kondensatorów do kompensacji mocy biernej należy prowadzić zgodnie z:
      1) Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 28 marca 2013 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy urządzeniach energetycznych [Dz.U.2013.492];
      2) PN-HD 60364-4-41:2009 - wersja polska. Instalacje elektryczne niskiego napięcia -- Część 4-41: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa -- Ochrona przed porażeniem elektrycznym;
      3) PN-HD 60364-6:200r - wersja polska. Instalacje elektryczne niskiego napięcia -- Część 6: Sprawdzanie;
      4) Polska Norma PN-E-06090:1987 wersja polska. Kondensatory do równoległej kompensacji mocy biernej;
      5) PN-EN 60871-1:2014-12 - wersja angielska. Kondensatory do równoległej kompensacji mocy biernej w sieciach
         elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu znamionowym powyżej 1 000 V -- Część 1: Postanowienia ogólne:
      6) PN-EN 60871-4:2014-12 - wersja angielska. Kondensatory do równoległej kompensacji mocy biernej w sieciach
          elektroenergetycznych prądu przemiennego o napięciu znamionowym powyżej 1 000 V -- Część 4:Bezpieczniki wewnętrzne.

      6.1. Przyjęcie do eksploatacji baterii kondensatorów nowych oraz po rozbudowie, przebudowie lub remoncie, może nastąpić po przeprowadzeniu wymaganych badań odbiorczych za pomocą oględzin i prób określonych w dokumentacji techniczno - ruchowej (DTR), by określić, czy wymagania przepisów i Polskich Norm zostały spełnione.
W czasie sprawdzania baterii kondensatorów należy zastosować niezbędne środki ostrożności w celu upewnienia się, że przeprowadzane badania nie spowodują niebezpieczeństwa dla ludzi i otoczenia oraz uszkodzenia obiektu i wyposażenia . Badania i próby odbiorcze powinny być wykonane przez osoby wykwalifikowane, kompetentne w zakresie wykonywanych badań.

      Eksploatacja baterii kondensatorów, z wyjątkiem baterii przyłączonych bezpośrednio do urządzeń elektroenergetycznych, powinna być prowadzona w oparciu o program pracy oraz zgodnie i instrukcją ruchu i eksploatacji baterii kondensatorów.

      6.2. Program pracy baterii kondensatorów
      Program pracy określa tryb działania baterii dla utrzymania wymaganego stopnia skompensowania poboru mocy biernej i niedopuszczenia do przekompensowania. Program podaje szczegółowo, kiedy i które człony baterii mają zostać włączane pod napięcie w zależności od pory dnia i pory roku. .
      Baterie do kompensacji indywidualnej, przyłączone na stałe do odbiorników mocy biernej, nie wymagają opracowania programu pracy. Baterie te włączane i wyłączane są razem z urządzeniami, a ich program pracy jest identyczny z programem pracy danego urządzenia. Dotyczy to głownie kondensatorów do indywidualnej kompensacji mocy biernej transformatorów lub silników asynchronicznych. Programu pracy nie wymagają też baterie sterowane automatycznie przez regulatory mocy biernej.
      W programach pracy baterii kondensatorów należy uwzględnić:
      - utrzymanie wymaganego stopnia skompensowania poboru mocy biernej, ustalonej
        na podstawie przebiegów dobowych i sezonowych obciążeń i poziomów napięć,
      - utrzymanie wymaganego współczynnika mocy, ustalonego przez operatora sieci,
      - wyeliminowanie lub ograniczenie przekompensowania,
      - wnioski i polecenia jednostek upoważnionych do dysponowania mocą, zmierzające
        do poprawy warunków pracy urządzeń wspólnej sieci.
      Programy pracy baterii kondensatorów powinny być opracowywane nie rzadziej niż co 5 lat, z wyjątkiem baterii kondensatorów wyposażonych w regulację ręczną, dla których programy pracy powinny być opracowywane nie rzadziej niż raz w roku.
       Baterie do kompensacji indywidualnej, przyłączone na stałe do odbiorników mocy biernej, nie wymagają opracowania programu pracy.
       Baterie te włączane i wyłączane są razem z urządzeniem, a ich program pracy jest identyczny z programem pracy danego urządzenia. Dotyczy to głownie kondensatorów do indywidualnej kompensacji mocy biernej transformatorów lub silników asynchronicznych. Programu pracy nie wymagają też baterie sterowane automatycznie przez regulatory mocy biernej.
      Program powinien być aktualizowany nie rzadziej niż raz w roku.

     6.3. Instrukcja ruchu i eksploatacji baterii kondensatorów powinna zawierać:
      Eksploatacja baterii kondensatorów powinna być prowadzona zgodnie z instrukcją ruchu i eksploatacji.
      Instrukcja ruchu i eksploatacji powinna zawierać:
          - ogólną charakterystykę techniczną baterii,
          - czynności związane z uruchamianiem i obsługą w czasie normalnej pracy,
          - czynności związane z wyłączaniem baterii,
          - zasady postępowania w przypadku awarii, pożaru lub zakłóceń w pracy baterii,
          - zakres i terminy zapisów ruchowych,
          - zakres i terminy oględzin, przeglądów, prób, oraz kryteria ich oceny,
          - zasady kontroli wskazań aparatury kontrolno-pomiarowej,
          - wymagania dotyczące ochrony przed porażeniem,
          - wymagania w zakresie konserwacji.

      6.4. Wymagania eksploatacyjne
      Baterie kondensatorów można włączyć pod napięcie tylko w stanie rozładowanym, z wyjątkiem łączeń realizowanych przez urządzenia SPZ i SZR.
      Włączanie baterii wspólnie z innymi urządzeniami może nastąpić tylko w warunkach niestwarzających zagrożenia dla kondensatorów i współpracujących urządzeń.
      Baterie kondensatorów można wyłączyć spod napięcia jedynie za pośrednictwem łącznika przewidzianego do tego celu, z wyjątkiem sytuacji awaryjnych.
      Baterie wyłączone samoczynnie przez zabezpieczenie można włączyć ponownie po usunięciu przyczyn wyłączenia.
     Dopuszcza się jednorazowe włączenie bez usunięcia przyczyn wyłączenia baterii przyłączonych bezpośrednio do urządzeń oraz baterii wyposażonych w zabezpieczenie od skutków zwarć wewnętrznych, jeżeli wyłączenie to ułatwi lokalizację uszkodzenia.
      Baterie kondensatorów należy wyłączyć spod napięcia niezależnie od wyłączeń programowych w razie:
      a) wzrostu napięcia na zaciskach powyżej wartości, przy której na zaciskach poszczególnych kondensatorów utrzymywałoby się w sposób trwały napięcie wyższe niż 1,1 UN,
      b) wzrostu ustawionego prądu powyżej 1,3 IN,
      c) wystąpienia różnych prądów fazowych w stosunku do fazy o największym obciążeniu, przekraczającym 5% dla baterii połączonych w gwiazdę i 10% dla połączonych w trójkąt,
      d) wystąpienia temperatury otoczenia przekraczającej wartości określone w dokumentacji fabrycznej,
      e) wyraźnego wybrzuszenia kadzi,
      f) przegrzewania kondensatora (zmiana barwy),
      g) śladów przegrzania zacisków kondensatora lub połączeń przewodów,
      h) wyraźnego wycieku syciwa z kondensatora,
      i) stwierdzenia innych zakłóceń i uszkodzeń.
      Przed dotknięciem lub zbliżeniem się do części czynnych oraz do nieuziemionej części obudowy kondensatorów należy, niezależnie od rozładowania samoczynnego, przeprowadzić rozładowanie poszczególnych grup i całej baterii za pomocą uziemionego zwieracza. Przerwanie obwodu rozładowania może nastąpić po całkowitym rozładowaniu baterii.
       Ocena stanu technicznego baterii kondensatorów powinna być przeprowadzana nie rzadziej niż co 5 lat.

      6.5. Oględziny baterii kondensatorów należy przeprowadzać co najmniej raz w roku obejmujące:
      - sprawdzenie stanu zewnętrznego kondensatorów, zwracając głównie uwagę na wycieki syciwa,
      - stan izolatorów; odkształcenie (wybrzuszenie) obudowy,
      - sprawdzenie stanu izolatorów i połączeń baterii,
      - kontrolę wyposażenia kontrolno-pomiarowego i wskazań mierników,
      - sprawdzenie stanu urządzeń rozładowczych,
      - sprawdzenie ochrony przeciwporażeniowej.

      6.6. Przeglądy baterii wykonuje się w terminach ustalonych zależnie od oceny stanu technicznego, na ogół jednak raz do roku. Przegląd baterii kondensatorów obejmuje:
      - pełne oględziny,
      - sprawdzenie stopnia nagrzania poszczególnych ogniw kondensatorowych,
      - pomiar rezystancji izolacji,
      - pomiar napięcia zasilania,
      - pomiar obciążenia prądowego poszczególnych faz baterii,
      - sprawdzenie ciągłości obwodu rozładowania,
      - sprawdzenie poprawności działania zabezpieczeń i automatyki,
      - próby funkcjonowania łączników i zabezpieczeń,
      - czynności konserwacyjne.
Przeglądy baterii kondensatorów przyłączonych bezpośrednio do urządzeń należy przeprowadzać podczas oględzin tych urzadzeń.

     6.7. Pomiary pojemności kondensatorów oraz kontrolę równomiernego rozkładu pojemności na poszczególne fazy i grupy baterii należy wykonać:
      1) po wymianie kondensatora lub powiększenia mocy,
      2) po wystąpieniu nierównomiernego obciążenia prądowego poszczególnych faz baterii,
      3) po wystąpieniu znacznych asymetrii napięć w sieci spowodowanych pracą baterii,
      4) po wykryciu na kondensatorach śladów prądu zwarcia doziemnego lub śladów przegrzania.
      Wyniki pomiarów pojemności baterii kondensatorów należy uznać za pozytywne, jeżeli:
      a) różnica pojemności kondensatora w stosunku do wartości pojemności pomierzonej przy
         przyjmowaniu do eksploatacji nie przekracza:
         - 3% - dla kondensatorów o napięciu wyższym niż 1 kV,
         - 15% - dla kondensatorów o napięciu do 1 kV;
      b) różnica pojemności poszczególnych faz baterii w odniesieniu do fazy o największej
         pojemności, nie przekracza:
         - 5% - dla baterii połączonych w gwiazdę,
         - 15% - dla baterii połączonych w trójkąt;
      c) różnica pojemności dla grup połączonych szeregowo w fazie baterii nie przekracza 4%
          w odniesieniu do grupy o największej pojemności.
      Pomiarów pojemności można nie wykonywać dla baterii kondensatorów zainstalowanych bezpośrednio w liniach elektroenergetycznych oraz dla baterii o napięciu do 1 kV, przyłączonych do transformatorów, jeżeli nie wystąpiły objawy uszkodzenia.

▲ do góry

Menu serwisu