Types de pannes et protection des batteries de condensateurs statiques (BSC)

But des banques de condensateurs statiques (BSC)

Les batteries de condensateurs statiques (BSC) sont utilisées aux fins suivantes : compensation de puissance réactive dans le réseau, régulation du niveau de tension dans les bus, égalisation de la forme d'onde de tension dans les circuits de commande avec régulation des thyristors.

Le transfert de puissance réactive à travers une ligne électrique entraîne une chute de tension, particulièrement visible dans les lignes électriques aériennes à haute résistance réactive. De plus, le courant supplémentaire circulant dans la ligne entraîne une augmentation des pertes de puissance. Si la puissance active doit être transmise exactement dans la quantité requise par l'utilisateur, alors la puissance réactive peut être générée au point de consommation. Des bancs de condensateurs sont utilisés à cet effet.

Les moteurs asynchrones consomment le plus de puissance réactive. Par conséquent, lorsque des spécifications techniques sont délivrées à un utilisateur qui a une proportion significative de moteurs à induction dans la charge, le cosφ est généralement proposé à 0,95.Dans le même temps, les pertes de puissance active dans le réseau et la chute de tension sur les lignes électriques sont réduites. Dans certains cas, le problème peut être résolu en utilisant des moteurs synchrones. Un moyen plus simple et moins cher d'obtenir un tel résultat est l'utilisation de BSC.

Aux charges minimales du système, une situation peut survenir où la batterie de condensateurs crée une puissance réactive excessive. Dans ce cas, redondant puissance réactive est renvoyé à la source d'alimentation tandis que la ligne est à nouveau chargée avec un courant réactif supplémentaire, ce qui augmente la perte de puissance active. La tension du bus augmente et peut être dangereuse pour l'équipement. C'est pourquoi il est très important de pouvoir régler la capacité de la batterie de condensateurs.

Dans le cas le plus simple, dans les modes de charge minimale, vous pouvez désactiver BSC - régulation de saut. Parfois, cela ne suffit pas et la batterie se compose de plusieurs BSC, chacun pouvant être activé ou désactivé séparément - régulation par étapes. Enfin, il existe des systèmes de contrôle modulants, par exemple: un réacteur est connecté en parallèle à la batterie, dont le courant est régulé en douceur par un circuit à thyristor. Dans tous les cas, une commande automatique spéciale du BSC est utilisée à cet effet.

Types de dommages aux blocs condensateurs

Le principal type de défaillance des batteries de condensateurs, la défaillance du condensateur, se traduit par un court-circuit biphasé. Dans des conditions de fonctionnement, des modes anormaux associés à une surcharge des condensateurs avec des composants de courant harmoniques plus élevés et une augmentation de la tension sont également possibles.

Les schémas de contrôle de charge des thyristors largement utilisés sont basés sur le fait que les thyristors sont ouverts par le circuit de commande à un certain moment de la période, et plus la partie de la période où ils sont ouverts est petite, moins courant efficace traversant la charge. Dans ce cas, des harmoniques de courant plus élevées apparaissent dans la composition du courant de charge et des harmoniques de tension correspondantes au niveau de la source d'alimentation.

Les BSC contribuent à réduire le niveau d'harmoniques dans la tension, car leur résistance diminue avec l'augmentation de la fréquence et, par conséquent, la valeur du courant consommé par la batterie augmente. Cela conduit à un lissage de la forme d'onde de tension.Dans ce cas, il existe un risque de surcharge des condensateurs avec des courants d'harmoniques plus élevés et une protection spéciale contre les surcharges est nécessaire.

Courant d'activation de la batterie de condensateurs

Lorsqu'une tension est appliquée à la batterie, un courant d'appel se produit, en fonction de la capacité de la batterie et de la résistance du réseau.

Déterminons, par exemple, le courant d'appel d'une batterie d'une capacité de 4,9 MVAr, en prenant la puissance de court-circuit du jeu de barres 10 kV auquel la batterie est connectée - 150 MV ∙ A : courant nominal de la batterie : Inom = 4,9 / (√ 3 * 11) = 0,257 kA ; valeur de crête du courant d'appel pour la sélection de la protection du relais : Iincl. = √2 * 0,257 * √ (150 / 4,9) = 2 kA.

Sélection d'un interrupteur pour commuter une batterie de condensateurs

Le fonctionnement du disjoncteur lors du déclenchement de la batterie de condensateurs est souvent déterminant dans le choix d'un disjoncteur.Le choix de l'interrupteur est déterminé par la manière dont l'arc est réamorcé dans l'interrupteur lorsqu'une double tension peut se produire entre les contacts de l'interrupteur - la tension de charge du condensateur d'un côté et la tension du secteur en opposition de phase de l'autre côté . Le courant de déclenchement du disjoncteur est obtenu en multipliant le courant de déclenchement par le facteur de surtension du réducteur. Si un interrupteur avec la même tension que BSK est utilisé, le facteur CP est de 2,5. Souvent, un commutateur de surtension de 35 kV est utilisé pour commuter une batterie de 6 à 10 kV. Dans ce cas, le coefficient CP est de 1,25.

Ainsi, le courant de rallumage vaut :

Lorsqu'un interrupteur est sélectionné, son courant nominal (valeur de crête) doit être égal ou supérieur au courant nominal de coupure de rallumage. Le courant assigné de coupure dépend du type de disjoncteur et est égal à : IOf.calc = IPZ pour les disjoncteurs à air, à vide et SF6 ; Je suis éteint = IPZ / 0,3 pour les interrupteurs à huile.

Par exemple, nous vérifierons les paramètres de commutation pour les courants d'appel calculés précédemment lors de l'utilisation d'un disjoncteur à huile de 10 kV avec un courant de coupure de 20 kA en rms ou 28,3 kA en amplitude (VMP-10-630 -20).

a) Une batterie 4,9 mvar. Courant d'allumage : IPZ = 2,5 * 2 = 5kA Courant d'arrêt estimé : I Calculé = 5 / 0,3 = 17kA.

Un disjoncteur à huile de 10 kV peut être utilisé. Avec une augmentation de la puissance de court-circuit des jeux de barres de 10 kV, également en présence de deux batteries, le courant de déclenchement calculé peut dépasser celui autorisé.Dans ce cas, ainsi que pour augmenter la fiabilité des circuits BSC, des commutateurs à grande vitesse sont utilisés, par exemple des commutateurs à vide, dans lesquels la vitesse de séparation des contacts lors de la désactivation est supérieure à la vitesse de la tension de rétablissement.

Il convient de noter que les mêmes exigences doivent être remplies par le commutateur d'arrivée et de section, qui peut également fournir la tension désactivée à la batterie de condensateurs activée.