Съвременни технологии за компенсация на реактивна мощност

За рационалното използване на електроенергията е необходимо да се осигурят икономични методи за нейното производство, пренос и разпределение с минимални загуби. За да направите това, е необходимо да изключите от електрическите мрежи всички фактори, водещи до възникване на загуби. Едно от тях е фазовото изоставане на протичащия ток от напрежението при наличие на индуктивен товар, тъй като натоварванията в промишлените и битовите електропреносни мрежи обикновено имат активно-индуктивен характер.

Предназначение на системите компенсация на реактивната мощност се състои в компенсиране на общото фазово изместване чрез въвеждане на фазов напредък. Това води до намаляване на тока, протичащ през мрежите и съответно до намаляване на паразитни активни загуби в проводниците и разпределителната мрежа. Необходимият напредък се създава чрез свързване на кондензатори успоредно с захранващата мрежа. За максимална ефективност веригата за задействане трябва да бъде свързана възможно най -близо до индуктивния товар.

Системите за корекция на коефициента на мощност намаляват реактивния компонент на тока, протичащ през захранващата мрежа. Когато естеството на натоварването се промени, е необходимо да се преконфигурират съответно корекционните вериги. За това обикновено се използват автоматични корекционни системи, които извършват поетапно свързване или изключване на отделни корекционни кондензатори. Изображение, схематично показващо принципа на появата на реактивни компоненти в мрежите.

Ползи за корекция на фактора на мощността:

• Периодът на изплащане е от 8 до 24 месеца поради намаляване на цената на електроенергията. Корекциите намаляват реактивната мощност в системата. Консумацията на електроенергия се намалява и цената му се намалява пропорционално.

• Ефективно използване на мрежи. Високият коефициент на мощност означава по -ефективно използване на разпределителните мрежи (повече потоци нетна мощност при същата обща мощност).

• Стабилизиране на напрежението.

• По -малък спад на напрежението.

• Чрез намаляване на протичащия ток, страничните напречно сечение на кабела… Като алтернатива, в съществуващите системи, допълнителна мощност може да се предава по кабел с постоянно напречно сечение.

• Намаляване на загубите при пренос на електроенергия. Предавателните и превключващите устройства работят с по -ниска стойност на тока. Съответно омическите загуби също намаляват.

Ключови компоненти на системите за компенсиране на реактивна мощност

Кондензаторите за корекция на коефициента на мощност осигуряват необходимия фазов напредък за протичащия ток, който компенсира фазовото изоставане във вериги с индуктивни натоварвания. Кондензаторите за веригите за корекция на коефициента на мощност трябва да издържат на големите пускови токове (> 100 IR), които възникват при превключване на кондензатори. Когато кондензаторите са свързани паралелно в батерията, пусковите токове стават още по -високи (> 150 IR), тъй като пусковият ток тече не само от захранващите вериги, но и от паралелно свързани кондензатори.

EPCOS AG произвежда кондензатори с напрежение от 230 до 800V и мощност от 0,25 до 100kVAr. Те предлагат сухи или пълни с масло кондензатори в зависимост от условията на работа.

Основните разлики между кондензаторите на този производител са:

-широк работен диапазон -40 … + 55 ° С (-40 … + 70 ° С за кондензатори от серия MKV);

— издържат на пускови токове до 200 * In от номинала (до 300 * In за PhaseCap компактна серия и до 500 * In за серия MKV);

-експлоатационен живот на кондензатори от 100 000 h до 300 000 h (при температурен клас -40 / D съгласно IEC 60831-1);

— за сериите PhaseCap compact и MKV допустимият брой операции е съответно 10 000 годишно и 20 000;

— прекъсвачът за свръхналягане се задейства във всичките 3 фази, като напълно елиминира възможността за потенциален удар в корпуса на кондензатора;

— експлоатацията е разрешена до 4000 м над морското равнище.

— естествено, технологията за самолечение, рязане на вълни и др. присъстват

Контролери

Съвременните контролери за корекция на коефициента на мощност се основават на микропроцесори. Микропроцесорът анализира сигнала от токовия трансформатор и дава команди за управление на кондензаторните банки чрез свързване или изключване на отделни кондензатори или цели банки. Интелигентното управление на коригиращите кондензатори позволява не само да се осигури максимално пълно натоварване на кондензаторните банки, но и да се сведе до минимум броят на операциите по превключване и по този начин да се оптимизира живота на кондензаторната банка.

В продуктовата линия на компанията EPCOS AG има 4x, 6 (7m), 12 (13) стъпалови контролери за управление както на електромеханични, така и на тиристорни контактори. Съществуват и комбинирани версии, способни да превключват и двата вида контактори едновременно. По желание на клиента, контролерите са оборудвани с интерфейс за свързване към компютър или AMR система.

Основните разлики между контролерите на този производител са:

-текстово-цифрово меню на руски език;

— дисплеят с течни кристали работи добре при ниски температури;

— има подсветка на дисплея;

— фиксиране и съхранение на основните параметри, които влияят върху експлоатационния живот на кондензаторите (пренапрежение, повишаване на температурата, хармоници на ток и напрежение до 19 включително, броя на стартиранията и времето на работа на всеки етап)

— има функции за защита и изключване на компенсационната система при превишаване на параметрите, които влияят върху живота на кондензаторите и много други

Опростени и по -евтини модели също са на разположение за използване в по -прости системи.

Превключващи устройства

Електромеханични или тиристорни контактори се използват за превключване на кондензатори в стандартни корекционни системи или кондензатори и дросели в детунирани системи. Включването в силовите вериги се извършва или с помощта на механични контакти, или чрез използване на полупроводникови устройства. Електронното превключване е за предпочитане, особено когато е необходимо бързо превключване в системите за динамична корекция. Например, ако основното натоварване в електрическата мрежа са заваръчни машини.

Електромеханичните контактори, произведени от EPCOS AG, се предлагат с капацитет до 100 kvar. Тиристорните контактори днес имат най -широкия диапазон: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar за 400V и 50 kvar и 200kvar за работа в 690V мрежи.

Дросели

Разпределителните мрежи често имат хармонични изкривявания, причинени от използването на съвременни електронни устройства, които създават нелинеен товар. Такива устройства могат да бъдат например управлявани електрически задвижвания, източници на непрекъсваемо захранване, електронни баласти, заваръчни машини и пр. Хармониците могат да бъдат опасни за кондензаторите в коригиращите вериги, особено ако кондензаторите работят с резонансна честота. Включването на дросел последователно с коригиращ кондензатор ви позволява донякъде да настроите резонансната честота в системата и да избегнете евентуалните й повреди.

5 -тата и 7 -мата хармоници са особено критични (250 и 350 Hz в мрежа от 50 Hz). Разстроените стъпки на кондензатора намаляват хармоничните изкривявания в захранващите вериги.

Гамата дросели от EPCOS AG има капацитет от 10 до 200 kvar.

Аксесоари

Продуктовата линия на EPCOS AG включва и аксесоари за изграждане на системи за корекция на реактивна мощност съгласно специални изисквания:

— защитни капачки и корпуси за повишаване степента на защита на кондензаторите до IP64;

— разрядни дросели, позволяващи да се направи скоростта на системата за корекция на реактивната мощност около 1 секунда, без да се намалява експлоатационният живот на кондензатори и специални разрядни резистори и дросели за системи с тиристорни контактори;

— устройства, които позволяват, за разлика от сумиращия трансформатор, да управляват наведнъж система от 4 корекционни системи;

— адаптери за свързване на контролера към мрежово напрежение

Основните 13 фактора за изграждането на коректор

Това си струва да се обърне внимание при проектирането или избора на правилната инсталация за себе си:

1. Определете необходимата ефективна мощност (kvar) на кондензатора за корекция на коефициента на мощност.

2. Проектирайте кондензаторната банка по такъв начин, че да осигурите стъпката на превключване на капацитета в 15 … 20% от необходимата мощност. Не е необходимо да се гарантира превключването на кондензатори на стъпки от 5% или 10%, тъй като това ще доведе само до висока честота на превключване, но няма да повлияе забележимо на стойността на фактора на мощността.

3. Опитайте се да проектирате кондензаторна банка със стандартни стойности на разделителна способност, за предпочитане кратни на 25 kvar.

4. Не забравяйте да спазвате минимално допустимите разстояния между кондензаторите (20 мм) и да ги предпазите с екрани или достатъчно разстояние от нагряване от други елементи на системата.

5. Температурата в зоната на инсталиране на кондензатори не трябва да надвишава 35? С. В противен случай техният експлоатационен живот ще бъде намален.

Не забравяйте, че продължителното нагряване на кондензатор само със 7 ° C над нормата намалява експлоатационния му живот 2 пъти!

6. Измерете хармоничните токове в захранващия кабел без корекционен кондензатор и при различни натоварвания. Определете честотата и максималната амплитуда на всеки от присъстващите хармоници. Изчислете общото хармонично изкривяване на тока: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Изчислете отделните коефициенти на всяка от хармониците: THD-IR = 100 IR / I1

8. Измерете наличието на хармоници в захранващото напрежение извън системата. Ако е възможно, измерете ги от страната на високо напрежение. Изчислете общото хармонично изкривяване на напрежението: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Хармонично ниво (измерено без кондензатор) над или под THD-I> 10% или THD-V> 3%.

Ако ДА, използвайте настроен филтър и преминете към стъпка 7.

Ако НЕ, използвайте стандартен коректор и пропуснете стъпки 10, 11 и 12.

10. Ниво на 3 -та токова хармоника I3> 0,2 · I5

Ако ДА, използвайте филтър с р = 14% и пропуснете стъпка 8.

Ако НЕ, използвайте филтър с р = 7% или 5.67% и преминете към стъпка 8.

11. Ако THD -V = 3 … 7% — имате нужда от филтър с p = 7%

> 7% — необходим е филтър с р = 5,67%

> 10% — необходим е специален дизайн на филтъра. Моля, свържете се с представителството на EPCOS AG в Русия и страните от ОНД.

Не пестете от дросели при наличие на хармоници в електрическата мрежа! Както показва практиката, тази «икономия» ще доведе до повреда на кондензаторите в рамките на 6-10 месеца! Подмяната на кондензатори, като се вземат предвид разходите за инсталиране, ще струва същите пари, които ще отидат за първоначалната инсталация на дроселите!

12. Изберете подходящите компоненти, като използвате таблиците, разработени от EPCOS (или съдействието на представителя на компанията) за коригираните коректори на филтрите и стандартните стойности за ефективна мощност, напрежение в мрежата, честота и предварително определен р-фактор.

Винаги използвайте само оригинални компоненти на EPCOS, предназначени за изграждане на коригирани коефициенти на мощност на филтъра. Моля, обърнете внимание, че дроселите са определени за тяхната ефективна мощност за избраното напрежение и честота на захранването. Тази мощност е ефективната мощност на LC веригата при основната честота.

Номиналното напрежение на разстроените филтърни кондензатори трябва да бъде по -високо от захранващото напрежение, тъй като последователното свързване на индуктора ще доведе до пренапрежение.Кондензаторните контактори са специално проектирани за надеждна работа с капацитивни натоварвания и трябва да осигуряват намален стартов ток.

13. Предпазители или автоматични електромагнитни предпазители могат да се използват като устройства за защита от късо съединение. Предпазителите не предпазват кондензаторите от претоварване. Те служат само за защита от късо съединение. Токът на изключване на предпазителя трябва да надвишава номиналния ток на кондензатора с 1,6 … 1,8 пъти.