Сучасні технології компенсації реактивної потужності

Для оптимального використання електроенергії потрібно забезпечити економні методи її генерації, передачі і розподілу з найменшими втратами. Для цього потрібно виключити з електронних мереж все причини, що призводять до появи втрат. Одним з них є запізнювання фази протікаючого струму від напруги при наявності індуктивного навантаження, так як навантаження в промислових і побутових електромережах носять зазвичай активно-індуктивний характер.

Призначення систем компенсації реактивної потужності складається в компенсації сумарного фазового зсуву шляхом внесення випередження по фазі. Це призводить до зменшення протікає по мережах струму і відповідно до зниження паразитних активних втрат в провідниках і розподільної мережі. Потрібне випередження створюється за рахунок підключення паралельно мережі живлення конденсаторів. Для найбільшої ефективності ланцюга коригування вона повинна підключатися якомога ближче до індуктивному навантаженні.

Системи коригування коефіцієнта потужності зменшують реактивну складову струму, що протікає по мережах харчування. При зміні характеру навантаження потрібно відповідним чином переналаштувати і ланцюги коригування. Для цього зазвичай вживаються системи автоматичного коректування, які виробляють ступеневу підключення або відключення окремих коригувальних конденсаторів. Зображення, схематично показує приниципе виникнення реактивної стоставляющей в мережах.

Переваги компенсації коефіцієнта потужності:

• Період окупності від 8 до 24 місяців за рахунок зниження ціни електроенергії. Коригування зменшують реактивну потужність в системі. Зменшується споживання електроенергії і пропорційно знижується її ціна.

• Ефективне використання мереж. Найвищий коефіцієнт потужності означає більше ефективне використання розподільних мереж (велика потрібна потужність протікає при тій же сумарній потужності).

• Стабілізація напруги.

• Найменше падіння напруги.

• За рахунок зниження струму, що протікає може бути зменшено поперечний переріз кабелю. Або в наявних системах по кабелю постійного перетину може бути передана додаткова потужність.

• Зниження втрат при передачі електроенергії. Передають і комутуючі прилади працюють з найменшим значенням струму. Відповідно знижуються і омические втрати.

Головні складові систем компенсації реактивної потужності

Конденсатори коригування коефіцієнта потужності роблять потрібне випередження по фазі протікає струму, яке компенсує відставання по фазі в ланцюгах з індуктивним навантаженням. Конденсатори для ланцюгів коригування коефіцієнта потужності повинні витримувати величезні пускові струми (> 100 · IR), що виникають при комутації конденсаторів. При паралельному підключенні конденсаторів в батареї пускові струми стають ще вище (> 150 · IR), так як пусковий струм протікає не тільки від ланцюгів харчування, та й від приєднаних паралельно конденсаторів.

Компанія EPCOS AG випускає конденсатори напругою від 230 до 800В потужністю від 0,25 до 100кВАр. Залежно від умов експлуатації можуть запропонувати сухі або маслонаполненние конденсатори.

Основними відмінностями конденсаторів даного виробника є:

- широкий спектр робочих -40 ... + 55ºС (-40 ... + 70 ºС для конденсаторів MKV серії);

- витримують пускові струми до 200 * Iном від номінального (до 300 * Iном для серії PhaseCap compact і до 500 * Iном для MKV серії);

- терміни служби конденсаторів від 100 000ч до 300 000ч (при температурному класі -40 / D по IEC 60831-1);

- для серії PhaseCap compact і MKV допустима кількість комутацій 10 000 в рік і 20 000 відповідно;

- розмикач від зайвого тиску спрацьовує по всім 3м фазами виключаючи стовідсотково можливість попадання потенціалу на корпус конденсатора;

- допускається експлуатація до рівня 4000м над рівнем моря.

- природно розробка самовідновлення, хвильової обрізки і т.д. знаходяться

контролери

Сучасні контролери коригування коефіцієнта потужності будуються на базі процесорів. Процесор аналізує сигнал від трансформатора струму і подає команди на управління батареями конденсаторів, підключаючи або відключаючи окремі конденсатори або цілі батареї. Розумовий управління коригуючими конденсаторами дозволяє не тільки забезпечити дуже повне завантаження батарей конденсаторів, та й мінімізувати кількість операцій по комутації і таким чином поліпшити термін служби батареї конденсаторів.

У лінійці товарів компанії EPCOS AG є контролери 4х, 6ти (7ми), 12ти (13ті) ступінчасті для управління як електромеханічними так і тиристорн контакторами. Є і комбіновані версії, здатні комутувати обидва типи контакторів відразу. На прохання замовника контролери обладнуються інтерфейсом для підключення до комп`ютера або системі АСКОЕ.

Основними відмінностями контролерів даного виробника є:

- російське текстово-цифрове меню;

- рідкокристалічний екран відмінно працює при низьких температурах;

- є підсвічування монітора;

- фіксування і зберігання головних характеристик, які впливають на термін служби конденсаторів (перенапруження, збільшення температур, гармоніки струму і напруги по 19ю включно, кількість включень і час роботи кожного ступеня)

- має функції захисту і відключення системи компенсації при перевищенні характеристик, які впливають на термін служби конденсаторів і багато чого іншого

Є так само більш полегшені і більше дешеві моделі для впровадження в звичайних системах.

комутуючі пристрої

Електромеханічне або тиристорні контактори вживається для комутації конденсаторів в стандартних системах коригування або конденсаторів і дроселів в засмучених системах. Комутація в силових ланцюгах здійснюється або за допомогою механічних контактів або за рахунок використання напівпровідникових пристроїв. Електрична комутація краще, особливо в міру потреби втілення жвавої комутації в системах динамічної коригування. Наприклад, якщо основне навантаження в електромережі - це зварювальні апарати.

Електромеханічні контактора виробництва EPCOS AG випускаються на потужності до 100 кВАр. Тиристорні ж контактори мають найширшу лінійку на сьогодні: 10 кВАр, 25 кВАр, 50 кВАр, 100 кВАр, 200 кВАр на напругу 400В і 50 кВАр і 200кВАр для роботи в мережах 690В.

дроселі

У мережах розподілу електроенергії нерідко знаходяться гармонійні спотворення, викликані впровадженням сучасних електричних пристроїв, що створюють нелінійну навантаження. Такими пристроями можуть бути, наприклад, керовані електроприводи, джерела безперебійного живлення,
електричні баласти, зварювальні апарати і т. д. гармоніки можуть бути небезпечні для конденсаторів в ланцюгах коригування, особливо якщо конденсатори працюють на резонансній частоті. Включення дроселя по черзі з коригувальним конденсатором дозволяє кілька відбудувати частоту резонансу в системі і уникнути її ймовірного пошкодження.

Особливо критичними є 5я і 7я гармоніки (250 і 350 Гц в мережі 50 Гц). Засмучені ступені конденсаторів дозволяють знизити гармонійні спотворення в ланцюгах електроживлення.

Ряд дроселів від EPCOS AG має потужності від 10 до 200 кВАр.

девайси

У лінійці товарів EPCOS AG є так само девайси для побудови систем коригування реактивної потужності за особливими вимогами:

- захисні ковпаки і корпусу для зростання ступеня захисту конденсаторів прямо до IP64;

- розрядні дроселі дозволяють зробити швидкодію системи коригування реактивної потужності близько 1 секунди не знижуючи при цьому термін служби конденсаторів і особливі розрядні резистори, і дроселі для систем з тиристорн контакторами;

- пристрої, що дозволяють на відміну від підсумовує трансформатора управляти відразу системою з 4х систем коригування;

- адаптери для підключення контролера до лінійному напрузі

Головні 13 причин побудови коректора

На це варто звернути увагу при проектуванні або правильному виборі установки собі:

1. Визначте потрібну ефективну потужність (квар) конденсатора для коригування коефіцієнта потужності.

2. Розробіть батарею конденсаторів таким чином, щоб забезпечити ступінчастість перемикання ємності в 15 ... 20% від потрібної потужності. Немає необхідності забезпечувати комутацію конденсаторів ступенями по 5% або 10%, так як це призведе тільки до великої частоті комутацій, але не позначиться помітно на величині коефіцієнта потужності.

3. Спробуйте створити батарею конденсаторів зі стандартними значеннями дискретності, краще кратними 25 кВАр.

4. Не забудьте дотримати малі допустимі відстані між конденсаторами (20мм) і захистити їх екранами або достатньою відстанню від нагрівання з боку інших частин системи.

5. Температура в районі установки конденсаторів не повинна перевищувати 35ºС. Інакше їх термін служби скоротиться.

Пам`ятайте, довгий нагрів конденсатора всього на 7ºС вище норми зменшує його термін служби в 2 рази!

6. Визначте наявні в живильному кабелі струми гармонік при відсутності конденсатора коригування та при різних навантаженнях. Визначте частоту і найвищу амплітуду кожної з присутніх гармонік. Обчисліть сумарний коефіцієнт гармонік струму: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + ... + (IR) 2] / I1

7. Обчисліть окремі коефіцієнти кожної з гармонік: THD-IR = 100 · IR / I1

8. Визначте наявність гармонік напруги живлення зовні системи. Якщо може бути, то визначте їх на високовольтній стороні. Обчисліть сумарний коефіцієнт гармонік напруги: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + ... + (VN) 2] / V1

9. Рівень гармонік (виміряний без конденсатора) вище або нижче THD-I > 10% або THD-V > 3%.

Якщо ТАК, то використовуйте коректор з засмученим фільтром і перейдіть до кроку 7.

Якщо НІ, то використовуйте стандартний коректор і пропустіть кроки 10, 11 і 12.

10. Рівень 3й гармоніки струму I3 >0.2 · I5?

Якщо ТАК, то використовуйте фільтр з p = 14% і пропустіть крок 8.

Якщо НІ, то використовуйте фільтр з p = 7% або 5.67% і перейдіть до кроку 8.

11. Якщо THD-V = 3 ... 7% - потрібен фільтр з p = 7%

7% - потрібен фільтр з p = 5.67%

10% - потрібна особлива конструкція фільтра. Звертайтеся в консульство компанії EPCOS AG в Росії і країнах СНД.

Чи не економте на дроселях при наявності гармонік в електромережі! Як показує практика дана «економія» призведе до виходу з ладу конденсаторів протягом 6-10 місяців! Підміна конденсаторів з урахуванням ціни монтажу обійдеться в ті ж кошти, які підуть на початкову установку дроселів!

12. Підберіть відповідні складові, використовуючи розроблені EPCOS таблиці (або допомога професіоналів консульства компанії) для коректорів з засмученим фільтром і стандартні значення дієвої потужності, напруги, частоти і певного раніше коефіцієнта p.

Завжди носить тільки справжніми компонентами EPCOS, створеними для побудови коректорів коефіцієнта потужності з засмученим фільтром. Будь ласка, відзначте, що дроселі специфицируются по їх дієвої потужності для обраного значення напруги і частоти мережі живлення. Ця потужність являє собою ефективну потужність LC-ланцюга на основній частоті коливань.

Номінальна напруга конденсаторів засмученого фільтра має бути вище напруги живлення, так як послідовне включення індуктивності призведе до появи перенапруги. Контактори конденсаторів розробляються спеціально для надійної роботи з ємнісний навантаженням і повинні забезпечувати знижений пусковий струм.

13. Як пристрої захисту від короткого замикання можуть вживатися плавкі або автоматичні електричні запобіжники. Плавкі запобіжники не захищають конденсатори від перевантаження. Вони служать тільки для захисту від короткого замикання. Струм спрацьовування запобіжника повинен перевершувати номінальний струм конденсатора в 1.6 ... 1.8 рази.

ТОВ «Дискон» Електричні складові