Компенсационни инсталации за реактивна мощност
Статията описва предназначението и структурните елементи на компенсаторните единици за реактивна електроенергия.
Компенсация за реактивна електрическа енергия е един от най -ефективните начини за спестяване на енергийни ресурси. Съвременното производство е наситено с голям брой двигатели, заваръчно оборудване, силови трансформатори. Това изразходва значително количество реактивна енергия за създаване на магнитни полета в електрическото оборудване. За да се намали консумацията на този вид енергия от външни мрежи, се използват компенсационни единици за реактивна електрическа енергия. Дизайнът, принципите на работа и характеристиките на тяхното използване ще бъдат разгледани в тази статия.
Използването на кондензаторни банки за намаляване на реактивното натоварване е известно отдавна. Но включването на отделни кондензатори успоредно с двигателите е икономически оправдано само при значителна мощност на последните. Обикновено кондензаторната банка е свързана към двигатели с мощност над 20-30 kW.
Как да решим проблема с намаляването на реактивните натоварвания в шивашко предприятие, където се използват стотици двигатели с ниска мощност? Доскоро в подстанциите на предприятията беше свързан фиксиран набор от кондензаторни банки, който беше изключен ръчно след края на работната смяна. С очевидно неудобство такива комплекти не можеха да проследят колебанията в мощността на натоварванията през работното време и бяха неефективни. Съвременните кондензационни агрегати могат значително да подобрят ефективността.
Ситуацията се промени с появата на специализирани микропроцесорни контролери, които измерват стойността на консумираната реактивна мощност чрез натоварванията, изчисляват необходимата стойност на мощността на кондензаторната банка и я свързват (или изключват) от мрежата. Въз основа на такива контролери, широка гама от автоматични кондензаторни блокове за компенсация на реактивната енергия. Тяхната мощност обхваща диапазона от 30 до 1200 kVar (реактивната мощност се измерва в kVars).
Възможностите на контролерите не се ограничават само до измерване и превключване на кондензаторни банки. Те измерват температурата в отделението на устройството, измерват стойностите на тока и напрежението, следят последователността на свързване на батериите и тяхното състояние. Контролерите могат да съхраняват информация за аварийни ситуации и също така да изпълняват десетки специфични функции, осигурявайки надеждната работа на компенсационната система.
Много важна роля при проектирането на блокове за компенсация на реактивна мощност играят специални контактори, които свързват и изключват кондензаторните банки по сигнал от контролера. Външно те се различават малко от обикновените магнитни стартери, използвани за превключване на двигатели.
Но особеността на свързването на кондензатори е такава, че в момента, в който напрежението се прилага към неговите контакти, съпротивлението на кондензатора е практически нула. При заряд на кондензатора възниква пусков ток, който често надвишава 10 kA. Такива пренапрежения имат пагубен ефект както върху самия кондензатор, така и върху превключващото устройство и външната мрежа, причинявайки ерозия на контактите за захранване и създавайки вредни смущения в електрическото окабеляване.
За да се преодолеят тези проблеми, е разработена специална конструкция на контактори, в която след подаване на напрежение към кондензатора зарядът му преминава през спомагателните вериги с ограничение на тока и едва след това се включват главните захранващи контакти. Този дизайн ви позволява да избегнете значителни скокове в тока на зареждане на кондензаторите, да удължите експлоатационния живот както на кондензаторната банка, така и на самия специален контактор.
И накрая, основните и най -скъпите елементи на компенсационните системи са кондензаторни банки… Изискванията, които им се налагат, са доста строги и противоречиви. От друга страна, те трябва да са компактни и да имат ниски вътрешни загуби. Те трябва да са устойчиви на чести процеси на зареждане и разреждане и да имат дълъг експлоатационен живот. Но компактността и ниските присъщи загуби водят до увеличаване на скоковете на зарядния ток, повишаване на температурата в кутията на продукта.
Съвременни кондензатори направени по тънкослойна технология. Те използват метализиран филм и херметически запечатан уплътнител без импрегниране на масло. Този дизайн дава възможност за получаване на малки по размер продукти със значителна мощност. Например, цилиндричните кондензатори с капацитет 50 kVar имат размери: диаметър 120 мм и височина 250 мм.
Подобни батерии с кондензатори, пълни с масло в стар стил, тежаха повече от 40 кг и имаха размери 30 пъти по-големи от съвременните продукти. Но тази миниатюризация изисква приемането на мерки за охлаждане на зоната, където са инсталирани кондензаторните банки. Следователно при автоматични инсталации принудителното издухване от вентилатори на отделението с кондензатори е задължително.
В общи линии, създаването на кондензаторни единици изисква отчитане на голям брой работни параметри: състоянието на електрическите мрежи на потребителя, запрашеността, естеството на натоварването на двигателя и много други фактори, влияещи върху надеждността и ефективността на компенсиращите системи.