Компенсация на реактивната мощност в инсталации с газоразрядни лампи
Ако във веригата няма специални компенсиращи кондензатори, тогава коефициентът на мощност на комплекта флуоресцентна лампа — баласт, когато е свързан към мрежата, е много нисък и е в диапазона от 0,5 — 0,55. В схеми с последователно включване на две лампи (например управляващо устройство от тип 2ABZ-40) коефициентът на мощност достига 0,7, а в схеми с две лампи, работещи на принципа на «разделена фаза» (например управляващо устройство на тип 2UBK -40) — 0,9 — 0, 95.
При нисък коефициент на мощност токовете в мрежата се увеличават, което може да изисква увеличаване на напречното сечение на проводниците, номиналните данни на мрежовите устройства и мощността на трансформаторите. Загубите в мрежата също се увеличават донякъде. Поради тези причини PUE доскоро изискваше коефициентът на мощност да бъде увеличен до 0,95 вече на местата, където са монтирани лампите.
По принцип обаче е възможно както индивидуално компенсиране на реактивната мощност — директно при лампите, така и групово компенсиране, когато кондензаторите са монтирани на щитовете и обслужват цяла група лампи.
Груповата компенсация има определени предимства: груповите кондензатори могат да бъдат по -надеждни и по -издръжливи от използваните понастоящем отделни произволни кондензатори, които не са специално проектирани за даденото приложение. Според някои изчисления груповото обезщетение също е по -икономично от индивидуалното.
Целесъобразността от използване на една или друга компенсационна система подлежи на по -нататъшно проучване и решението на проблема ще зависи по -специално от това какви нови видове групови и индивидуални кондензатори ще бъдат усвоени от индустрията.
Междувременно, когато баластите се използват почти изключително в нашите инсталации съгласно стартова верига с две лампи, въпросът за компенсацията се решава, така да се каже, автоматично: същите кондензатори, които служат за създаване на водещ ток във веригата на лампата също осигуряват увеличение на коефициента на мощност до около 0,92.
За лампи MGL и DRL се използва както индивидуална, така и групова компенсация на реактивната мощност.
Комплектът лампи DRL — PRA има коефициент на мощност от около 0,57, което, както бе отбелязано по -горе, може да доведе до по -тежка мрежа. Компенсацията на реактивната мощност може да облекчи мрежата, но от своя страна включва инсталирането на сравнително скъпи индивидуални или групови кондензатори.
Според наличните данни, за да се увеличи коефициентът на мощност до 0,9 — 0,95 в 220 V, 50 Hz мрежи с дъгови лампи, е необходимо да се монтират кондензатори със следните мощности (на лампа):
Мощност на лампите, W 1000 750 500 250 Кондензатори с капацитет, μF 80 60 40 20
Кондензатори с този капацитет в момента не са налични, което ограничава използването на индивидуална компенсация. От тези, произведени от индустрията, най-подходящи са метално-хартиените кондензатори от типа MBGO с капацитет 10 μF, напрежение 600 V. Тези кондензатори трябва да бъдат свързани паралелно и инсталирани в стоманени кутии (например за лампа с мощност 1000 W, необходима е кутия с размери 380x300x200 мм) заедно с съпротивления на разреждане, които осигуряват бързо разреждане на кондензаторите след изключването им.
Съпротивлението при разреждане R се определя по формулата, Ом:
в която реактивната мощност на кондензатора Q, kvar, се намира по съотношението
където C е капацитетът на кондензатора, μF; U — напрежение на клемите на кондензатора, kV.
За кондензатор от типа MBGO с капацитет 10 μF реактивната мощност Q е 0,15 kvar. За лампи с мощност 1000 W може да се приеме лакирано с въглерод съпротивление от 620 000 ома, за лампи с мощност 750 вата съпротивление от 825 000 ома.
При инсталации с групова компенсация необходимата мощност на кондензатора Q може да се определи по формулата
където Р — инсталирана мощност, kW, включително загуби в баласта; φ1 и φ2 са ъглите на изместване на фазата, съответстващи на желаните (φ2) и началните (φ1) стойности на коефициента на мощност.
За да се увеличи коефициентът на мощност от 0,57 на 0,95 за всеки 1 kW инсталирана мощност, са необходими 1,1 kvar кондензатори. С групово компенсиране могат да се използват трифазни кондензатори от хартиено масло от типа KM-0,38-25, с капацитет 25 kvar, както и други с по-ниска мощност, например 10 kvar.
Ориз. 1. Възможна схема за свързване на групова линия с компенсация на фактора на мощността на групови линии
Ориз. 2. Схема на включване на разрядни съпротивления с кондензатор KM-0,38-25
Всеки 25 kvar кондензатор е достатъчен за група от 22 kW, включително загуби от баласта. Групите могат да се разклонят зад кондензаторната инсталация, както е показано на фиг. 1. За линии с кондензатори KM-0,38-25 настройката на прекъсвача на машината не надвишава 40 A, а токът на всяка от паралелните линии е 36 A.
Разрядното съпротивление за кондензатори KM-0,38-25, изчислено по първата формула, не трябва да надвишава 87 000 ома. Всеки кондензатор може да бъде оборудван с едно тръбно съпротивление от тип U1 с мощност 150 W, съпротивление 40 000 Ohm, с две секции от 20 000 Ohm, свързани съгласно схемата на фиг. 2.
Кондензаторите заедно с резистори се монтират близо до щитове в стоманени шкафове, обикновено три до пет в един шкаф. Размерите на шкафа за пет кондензатора са 1250 x 1450 x 700 мм.
Груповото компенсиране на реактивната мощност в подстанция може да се извърши със същите KM кондензатори, сглобени в батерии и с използване на входящи шкафове за свързването им към шините на подстанцията.
Сравнителните изчисления, направени от „Тяжпромелектропроект“, показаха, че опцията с компенсация на реактивната мощност по груповите линии на панелите е икономически почти еквивалентна на опцията без компенсация на реактивната мощност. Въпреки това, някои предпочитания могат да бъдат дадени на компенсираната опция, която има допълнителни предимства от страната на високо напрежение на захранването. Освен това, във всички случаи, когато липсата на компенсация води до необходимостта от увеличаване на мощността на трансформатора, осъществимостта на компенсацията е неоспорима.
Препоръчва се да се откаже компенсацията на реактивната мощност в случаите, когато към трансформатора е свързан свръхкомпенсиран товар или когато има свръхкомпенсация от високоволтовата страна на захранването на предприятието.
От гореизложеното става ясно, че въпросът за компенсацията на реактивната мощност в осветителните мрежи не може да бъде решен изолирано от целия спектър от проблеми с електрозахранването и без подробно разглеждане на местните условия.
Може да се добави, че ако захранващите осветителни мрежи са много къси, инсталирането на кондензатори близо до груповите екрани почти не намалява консумацията на проводящ метал, въпреки че може да доведе до намаляване на броя на групите. В зависимост от размера на работилницата и изискванията за контрол на осветлението, последното може или не може да бъде значително.
Така в редица случаи решението на въпроса за необходимостта и методите на компенсация на реактивната мощност в инсталации с DRL лампи е изцяло в компетентността на доставчиците на електроенергия.
Ще бъде възможно да се върнем към въпроса за целесъобразността на индивидуалната компенсация на реактивната мощност след разработването и развитието от индустрията на специални надеждни кондензатори за DRL лампи, издръжливи и евтини; когато използвате кондензатори като MBGO или други подобни, индивидуалната компенсация е очевидно неподходяща.Винаги обаче трябва да се има предвид важното оперативно предимство на инсталирането на кондензатори в комплекта за управление или обикновено в близост до лампите, което се състои в изключването на кондензаторите едновременно с лампите.
Някои компании вече доставят баласти с компенсиращи кондензатори. С надежден дизайн на последното това, разбира се, е много удобно.