Конденсатор батарейн хамгаалалт

Конденсатор батарей нь эрчим хүчний системд реактив чадал нөхөж, чадлын коэффициент (cosφ)-ийг сайжруулах гол хэрэгсэл юм. Ингэснээр дамжуулагч болон хүчний трансформаторын идэвхтэй ачааллыг хөнгөлж, шугамын хүчдэлийн уналтыг багасгадаг. Гэвч багтаамжийн шинжтэй энэ төхөөрөмж нь хэт хүчдэл, гармоник, залгалтын түр процесст онцгой мэдрэг байдаг тул зохистой реле хамгаалалтгүйгээр найдвартай ажиллуулах боломжгүй. Монголын 0.4, 10, 35 кВ-ын дэд станц, үйлдвэрийн хуваарилах байгууламжид конденсатор батарейг өргөн ашигладаг бөгөөд хамгаалалтын тохиргоог дараах хүчин зүйлсийг харгалзан хийдэг.

Хэт хүчдэл ба хэт гүйдлээс хамгаалах

Конденсаторын тусгаарлага нь нэрлэснээс дээш хүчдэлд удаан ажиллахад хурдан хөгширч, дулаан ялгаруулалт ихсэн эвдрэлд хүрдэг. Иймд хүчдэлийн үнэмлэхүй утга нэрлэснээс ойролцоогоор 110 хувиас хэтэрвэл сэрэмжлүүлж, урт хугацаагаар үргэлжилбэл таслуураар салгах хэт хүчдлийн хамгаалалт тавина. Түүнчлэн батарей нэгжийн гүйдэлийг хянаж, нэрлэснээс 130 орчим хувиас хэтэрсэн тохиолдолд ачаалал буурах хүртэл салгах хэт гүйдлийн хамгаалалт ажиллуулна. Богино залгаанаас хамгаалахад тэсрэх сэлбэг (fuse) болон гүйдлийн шуурхай тасалдлын хамгаалалтыг хослуулна.

Батарейд ирэх нийт гүйдэл нь үндсэн давтамжийн болон дээд эрэмбийн бүрдэлээс тогтдог тул реактив чадлыг дараах хамаарлаар илэрхийлж болно: Q = U² × 2πf × C. Энэ томъёоноос харахад давтамж эсвэл хүчдэл өсөхөд конденсаторын гүйдэл шууд ихэсдэг нь гармоникийн нөлөөг тайлбарладаг.

Тэнцвэргүйдлийн (unbalance) хамгаалалт

Конденсатор батарей нь олон тооны дотоод элементээс бүрддэг бөгөөд нэг элемент эвдэрч тасрахад фазын багтаамж өөрчлөгдөж, гурван фазын тэнцвэр алдагддаг. Энэ өөрчлөлт нь гаднаас бараг үл мэдэгдэх ч цаашид эвдрэл дэс дараалан тархах эрсдэлтэй. Иймд давхар одон (double-star) холболтод дунд цэгүүдийн хоорондох саармагийн гүйдлээр, тусгаарлагдсан саармагтай нэг одон холболтод саармагийн хүчдэлээр тэнцвэргүйдлийг хэмжинэ.

• Бага түвшний тэнцвэргүйдэлд сэрэмжлүүлэг өгч, засварын багт мэдэгдэнэ;
• Тодорхой босгыг давбал батарейг бүрэн салгаж, эрүүл элементийг хэт ачааллаас хамгаална.

Залгалтын түрхрэлт ба цэнэг алдалт

Цэнэггүй конденсаторыг шинд залгах агшинд их далайцтай, өндөр давтамжтай залгалтын түрхрэлтийн гүйдэл үүсдэг. Энэ нь таслуурын хүрэлцээг элээх, зэргэлдээ конденсатор батарейд эргэн нөлөөлөх аюултай тул цуваа реактор буюу залгалтын дроссель тавьж далайцыг хязгаарладаг. Мөн салгуур болон таслуураар салгасны дараа конденсаторт үлдэгдэл цэнэг хадгалагдах тул засварын аюулгүй ажиллагааг хангахын тулд цэнэг алдах эсэргүүцэл (discharge resistor)-ийг заавал холбоно.

Цэнэг алдалтын хугацаа нь τ = R × C цагийн тогтмолоор тодорхойлогдох ба стандартын дагуу салгаснаас хойш богино хугацаанд үлдэгдэл хүчдлийг аюулгүй хэмжээнд (жишээ нь 50 В хүртэл) буулгах ёстой.

Гармоникийн резонанс ба детюнинг дроссель

Хувьсах давтамжийн хөтлүүр, гуулин зэс хайлуулах зуух, гагнуурын тоног төхөөрөмж зэрэг шугаман бус ачаалал ихтэй үйлдвэрт дээд эрэмбийн гармоник элбэг үүсдэг. Конденсаторын багтаамжийн эсэргүүцэл ба системийн индуктив эсэргүүцэл тодорхой давтамжид тэнцэхэд зэрэгцээ резонанс үүсч, гармоникийн гүйдэл олон дахин өсдөг. Резонансын давтамжийг fr = 1/(2π√(LC)) томъёогоор тооцно.

Энэ эрсдэлээс сэргийлэхийн тулд конденсатортой цувааруу детюнинг дроссель (detuning reactor) холбож, багтаамж-индукцийн хосыг хамгийн доод гармоникаас (ихэвчлэн 5 дугаар, 250 Гц) доогуур давтамжид тохируулна. Тохируулгын түвшинг p хувиар илэрхийлдэг: p = (XL / XC) × 100. Практикт 5.67, 7, 14 хувийн детюнинг өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд ингэснээр батарей нь резонансын бүсээс гарч, гармоникийн гүйдлийг хэсэгчлэн шингээх шүүлтүүрийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Дүгнэлт

Конденсатор батарейн хамгаалалт нь ганц функцээр хязгаарлагдахгүй, харин хэт хүчдэл, хэт гүйдэл, тэнцвэргүйдэл, богино залгаа, залгалтын түрхрэлт болон гармоникийн резонансыг цогцоор нь хамарсан систем байх ёстой. Детюнинг дроссель, цэнэг алдах эсэргүүцэл, зохистой тохируулгатай реле хамгаалалт хосолсноор батарейн ашиглалтын хугацаа уртсаж, дэд станцын найдвартай ажиллагаа хангагдана. Монголын 0.4/10/35/110/220 кВ-ын сүлжээ, хүйтэн уур амьсгал болон MNS стандартын шаардлагыг харгалзан тохируулгыг сонгосноор реактив чадлын нөхөн олговор бодит үр ашгаа өгнө.