Компенсация емкостных токов кабеля

Ёмкостная компенсация

Широко применяется на тяговых подстанциях переменного тока c целью повышения эффективности работы электрооборудования, снижения потерь электроэнергии, что, в частности, позволяет повысить пропускную способность железнодорожного транспорта.

Ёмкостная компенсация реактивной мощности осуществляется с помощью конденсаторных установок. Ввиду того, что напряжение в тяговой сети меняется со временем, необходимо применять регулируемые конденсаторные установки.

Различают продольную, поперечную и продольно-поперечную ёмкостную компенсацию.

Кабельные линии

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7 [Л1, с.6]:

• Uф = Uл/√3 — фазное напряжение сети, В;
• ω = 2Пf = 314 – угловая частота напряжения, (рад/с);
• Сф — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле 6.4 [Л3, с.215]:

• L – длина кабельной линии, км;
• m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Определить емкостной ток кабельной линии длиной 500 м, выполненный кабелем АПвЭВнг сечением 3х120 мм2 при напряжении сети 10 кВ.

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2:

где: Сф = 0,323 мкФ/км — емкость одной фазы сети относительно земли, принимается из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель, в данном случае значение Сф, принято из приложения 7 таблица 40 «Инструкция и рекомендации по прокладке, монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6,10,15,20 и 35 кВ ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод».

Как мы видим результат расчета совпадает со значением таблицы 40.

Если же вы не смогли найти значение Сф, для определения значения удельного емкостного тока можно воспользоваться таблицей из [Л2, с.141].

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии:

Преимущества внедрения систем компенсации емкостных токов ОЗЗ

В современных условиях развитие сетей ведет к планомерному увеличению емкостных токов, поэтому вопрос компенсирования тока дугогасящими аппаратами и грамотного подключения систем компенсации емкостных токов замыкания на землю при проектировании узлов распределительных сетей актуален как никогда. Накопленный опыт и планомерная замена изоляции кабелей на полиэтилен, обуславливает необходимость закладывания таких систем компенсации при токах, существенно меньших рекомендованных ПУЭ и ПТЭ. В соответствии с РД 34.20179 «Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электросетях 6-35кВ» Министерства Энергетики и Электрификации СССР. Главное Научно-техническое Управление Энергетики и Электрификации, и СТО ГАЗПРОМ 2-1.11-070-2006. Согласно требованиям п 1.2.16 Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей компенсация емкостных токов должна применяться в сетях 6, 10 кВ с емкостными токами свыше 30, 20 А соответственно. В воздушных сетях с железобетонными опорами компенсация обязательна при емкостных токах свыше 10 А.

Главное преимущество распределительных сетей с системой компенсации емкостных токов замыкания на землю – уменьшение кратности перенапряжений при дуговых замыканиях в плоть до 2,4 фазных напряжений сети при резонансной настройке контура нулевой последовательности. Перспективное проектирование распределительных сетей предполагает разработку новых подходов к автоматике управления ДГР, одним из которых и является наша продукция.

Также необходимость создания контуров нулевой последовательности при проектировании новых или реконструкции сетей 6-35 кВ отражена в Положении о технической политике ФСК ЕЭС:
«при новом строительстве, расширении и реконструкции сетей напряжением 6–35 кВ необходимо рассматривать варианты проектных решений сети с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор с автоматической компенсацией емкостных токов».

3.Защита по активной мощности нулевой последовательности.

Другим методом определения поврежденного присоединения с использованием сигналов тока и напряжения НП является расчет активной мощности нулевой последовательности в установившемся режиме. Защиты, реализованные на этом принципе, обладают более высокой устойчивостью функционирования в режимах с перемежающейся дугой в месте ОЗЗ и отстроены в большей мере от бросков ёмкостных токов в переходных процессах. Обеспечить стабильное функционирование таких защит возможно в основном в сетях с резистивным заземлением нейтрали.

Этапы проведения самостоятельного заземления

Если при проведении электрокоммуникаций использовалась схема TN-C-S, можно провести самостоятельное заземление розеток, придерживаясь следующей последовательности действий:

1. Обесточить квартиру – вывинтить все пробки или отключить пробки-автоматы или ползунковые автоматы.
2. Очистить доступ к проводке – снять штукатурку или другие отделочные материалы в необходимых местах.
3. Демонтировать необходимые розетки.
4. Присоединить зачищенные концы проводников к специальным контактам, которые имеются в розетках Евростандарта.
5. Соединить между собой все выводы к заземляемым розеткам.
6. Обесточить стояк или дом.
7. Подсоединить проведённое заземление к общему заземлению стояка или фазы.
8. Включить подачу электричества в доме и в квартире.

Способы компенсации

Мы уже выяснили, как влияют реактивные токи на работу устройств и оборудования с индуктивными или ёмкостными нагрузками. Для уменьшения потерь в электрических сетях с синусоидальным током их оборудуют дополнительными устройствами компенсации.

Принцип действия установок компенсации основан на свойствах индуктивностей и ёмкостей по сдвигу фаз в противоположные стороны. Например, если обмотка электромотора сдвигает фазу на угол φ, то этот сдвиг можно компенсировать конденсатором соответствующей ёмкости, который сдвигает фазу на величину – φ. Тогда результирующий сдвиг будет равняться нулю.

На практике компенсирующие устройства подключают параллельно нагрузкам. Чаще всего они состоят из блоков конденсаторов большой ёмкости, расположенных в отдельных шкафах. Одна из таких конденсаторных установок изображена на рисунке 3. На картинке видно группы конденсаторов, используемых для компенсации сдвигов напряжений в различных устройствах с индуктивными обмотками.

Рис. 3. Устройство компенсации

Компенсацию реактивной мощности ёмкостными нагрузками хорошо иллюстрируют графики на рисунке 4. Обратите внимание на то, как эффективность компенсации зависит от напряжения сети. Чем выше сетевое напряжение, тем сложнее компенсировать паразитные токи (график 3).

Рис. 4. Компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторов

Устройства компенсации часто устанавливаются в производственных цехах, где работает много устройств на электроприводах. Потери электричества при этом довольно ощутимы, а качество тока сильно ухудшается. Конденсаторные установки успешно решают подобные проблемы.

Порядок включение устройств в схему

При использовании неполяризованных конденсаторов важно только соблюдение их номинала — порядок их установки относительно полюсов значения не имеет.

К поляризованным конденсаторам применяются следующие правила включения в схему:

1. Параллельное соединение. Выполняется «плюс к плюсу». При таком способе подключения итоговая ёмкость группы будет равняться сумме ёмкостей всех находящихся в батарее элементов.
2. Последовательное соединение. Такой способ соединения позволяет многократно повысить рабочее напряжение группы. Однако стоит учитывать, что номинальная ёмкость в итоге окажется меньше самого слабого элемента. Для её расчёта следует воспользоваться специальной формулой.

Наибольшее распространение в электротехнике получили электролитические конденсаторы — электролиты. Они успешно используются для производства комплектующих, аудио и видеотехники, прочих цифровых устройств.