Sodobne tehnologije za kompenzacijo jalove moči

Za racionalno rabo električne energije je treba zagotoviti gospodarne načine njene proizvodnje, prenosa in distribucije z minimalnimi izgubami. Da bi to naredili, je treba iz električnih omrežij izključiti vse dejavnike, ki vodijo do izgub. Eden od njih je fazni zamik tekočega toka od napetosti v prisotnosti induktivne obremenitve, saj imajo obremenitve v industrijskih in gospodinjskih prenosnih omrežjih običajno aktivno-induktivno naravo.

Namen sistemov kompenzacijo jalove moči sestoji iz kompenzacije celotnega faznega premika z uvedbo faznega napredka. To vodi do zmanjšanja toka, ki teče skozi omrežja, in s tem do zmanjšanja parazitskih aktivnih izgub v žicah in distribucijskem omrežju. Potreben napredek ustvarimo s povezovanjem kondenzatorjev vzporedno z napajalnim omrežjem. Za največjo učinkovitost mora biti sprožilno vezje priključeno čim bližje induktivni obremenitvi.

Sistemi za korekcijo faktorja moči zmanjšajo reaktivno komponento toka, ki teče skozi električno omrežje. Ko se narava obremenitve spremeni, je treba ustrezno konfigurirati korekcijska vezja. Za to se običajno uporabljajo avtomatski korekcijski sistemi, ki izvajajo postopno povezovanje ali odklop posameznih korekcijskih kondenzatorjev. Slika, ki shematično prikazuje princip pojava reaktivnih komponent v omrežjih.

Prednosti korekcije faktorja moči:

• Vračilna doba je od 8 do 24 mesecev zaradi znižanja cene električne energije. Popravki zmanjšajo jalovo moč v sistemu. Zmanjša se poraba električne energije in sorazmerno se zniža njena cena.

• Učinkovita uporaba omrežij. Visok faktor moči pomeni učinkovitejšo uporabo distribucijskega omrežja (več pretokov neto moči za enako skupno moč).

• Stabilizacijska napetost.

• Manj padca napetosti.

• Z zmanjšanjem toka, ki teče, stran presek kabla… Druga možnost je, da se v obstoječih sistemih dodatna moč prenaša po kablu s konstantnim prerezom.

• Zmanjšanje izgub pri prenosu električne energije. Prenosne in stikalne naprave delujejo z nižjo vrednostjo toka. Skladno s tem se zmanjšajo tudi ohmske izgube.

Ključne komponente sistemov za kompenzacijo jalove moči

Kondenzatorji za korekcijo faktorja moči zagotavljajo potreben fazni napredek za tekoči tok, ki kompenzira fazni zamik v tokokrogih z induktivnimi obremenitvami.Kondenzatorji za vezja za korekcijo faktorja moči morajo prenesti velike vhodne tokove (> 100 IR), ki nastanejo pri preklapljanju kondenzatorjev. Ko sta kondenzatorja v akumulatorju povezana vzporedno, postanejo zagonski tokovi še večji (> 150 IR), ker zagonski tok ne teče samo iz napajalnih tokokrogov, temveč tudi iz kondenzatorjev, ki so povezani vzporedno.

EPCOS AG proizvaja kondenzatorje napetosti od 230 do 800V in moči od 0,25 do 100kVAr. Ponujajo suhe ali oljne kondenzatorje, odvisno od delovnih pogojev.

Glavne razlike med kondenzatorji tega proizvajalca so:

-široko delovno območje -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C za kondenzatorje serije MKV);

— vzdrži zagonske tokove do 200 * In nominalne vrednosti (do 300 * In za serijo PhaseCap compact in do 500 * In za serijo MKV);

-življenjska doba kondenzatorjev od 100.000 h do 300.000 h (pri temperaturnem razredu -40 / D po IEC 60831-1);

— za serijo PhaseCap compact in MKV je dovoljeno število operacij 10.000 na leto oziroma 20.000;

— nadtlačno stikalo se aktivira v vseh 3 fazah, kar popolnoma odpravi možnost morebitnega udara ohišja kondenzatorja;

— obratovanje je dovoljeno do 4000 m nadmorske višine.

— seveda tehnologija samozdravljenja, rezanja valov itd. so prisotni

Krmilniki

Sodobni regulatorji korekcije faktorja moči temeljijo na mikroprocesorjih. Mikroprocesor analizira signal iz tokovnega transformatorja in daje ukaze za krmiljenje kondenzatorskih baterij s povezovanjem ali odklopom posameznih kondenzatorjev ali celih baterij.Inteligentno upravljanje korekcijskih kondenzatorjev omogoča ne le zagotavljanje največje polne obremenitve kondenzatorskih baterij, temveč tudi zmanjšanje števila preklopnih operacij in s tem optimizacijo življenjske dobe kondenzatorske banke.

V proizvodni liniji podjetja EPCOS AG so 4x, 6 (7m), 12 (13) stopenjski krmilniki za krmiljenje tako elektromehanskih kot tiristorskih kontaktorjev. Obstajajo tudi kombinirane različice, ki omogočajo preklop obeh vrst kontaktorjev hkrati. Na željo naročnika so krmilniki opremljeni z vmesnikom za povezavo z računalnikom ali AMR sistemom.

Glavne razlike med krmilniki tega proizvajalca so:

- besedilno-digitalni meni v ruščini;

— zaslon s tekočimi kristali dobro deluje pri nizkih temperaturah;

— na zaslonu je osvetlitev ozadja;

— določitev in shranjevanje glavnih parametrov, ki vplivajo na življenjsko dobo kondenzatorjev (prenapetost, dvig temperature, harmoniki toka in napetosti do vključno 19, število zagonov in čas delovanja vsake stopnje)

— obstajajo funkcije za zaščito in izklop kompenzacijskega sistema, ko so parametri preseženi, kar vpliva na življenjsko dobo kondenzatorjev in mnoge druge

Za uporabo v preprostejših sistemih so na voljo tudi poenostavljeni in cenejši modeli.

Preklopne naprave

Elektromehanski ali tiristorski kontaktorji se uporabljajo za preklapljanje kondenzatorjev v standardnih usmerjevalnih sistemih ali kondenzatorjev in dušilk v razglašenih sistemih. Vključitev v močnostna vezja se izvede bodisi s pomočjo mehanskih kontaktov bodisi z uporabo polprevodniških naprav.Elektronsko preklapljanje je prednostno, zlasti kadar je potrebno hitro preklapljanje v dinamičnih korekcijskih sistemih. Na primer, če je glavna obremenitev v električnem omrežju varilni stroj.

Elektromehanski kontaktorji proizvajalca EPCOS AG so na voljo v kapacitetah do 100 kvar. Tiristorski kontaktorji imajo danes najširši razpon: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar za 400V ter 50 kvar in 200kvar za delovanje v omrežjih 690V.

dušilke

Distribucijska omrežja imajo pogosto harmonična popačenja, ki jih povzroča uporaba sodobnih elektronskih naprav, ki ustvarjajo nelinearno obremenitev. Takšne naprave so lahko na primer krmiljeni električni pogoni, neprekinjeni napajalniki, elektronske predstikalne naprave, varilni stroji itd. Harmoniki so lahko nevarni za kondenzatorje v usmerniških vezjih, še posebej, če kondenzatorji delujejo na resonančni frekvenci. Vključitev dušilke v serijo s korekcijskim kondenzatorjem vam omogoča, da nekoliko prilagodite resonančno frekvenco v sistemu in se izognete morebitnim poškodbam.

Še posebej kritična sta 5. in 7. harmonik (250 in 350 Hz v omrežju 50 Hz). Nepravilni koraki kondenzatorja zmanjšajo harmonično popačenje v močnostnih tokokrogih.

Razpon dušilk podjetja EPCOS AG ima kapacitete od 10 do 200 kvar.

Dodatki

Linija izdelkov EPCOS AG vključuje tudi dodatke za izgradnjo sistemov za korekcijo jalove moči po posebnih zahtevah:

— zaščitni pokrovi in ​​ohišja za povečanje stopnje zaščite kondenzatorjev na IP64;

— razelektritvene dušilke, ki omogočajo, da je hitrost sistema za korekcijo jalove moči približno 1 sekunda brez zmanjšanja življenjske dobe kondenzatorjev in posebnih razelektritvenih uporov in dušilk za sisteme s tiristorskimi kontaktorji;

— naprave, ki omogočajo, za razliko od seštevalnega transformatorja, krmiljenje sistema 4 korekcijskih sistemov hkrati;

— adapterji za priključitev krmilnika na omrežno napetost

Glavnih 13 dejavnikov pri ustvarjanju korektorja

Na to je vredno biti pozoren pri načrtovanju ali izbiri prave namestitve zase:

1. Določite zahtevano efektivno moč (kvar) kondenzatorja za korekcijo faktorja moči.

2. Načrtujte kondenzatorsko baterijo tako, da zagotovite zmogljivost preklopnega koraka znotraj 15 … 20 % zahtevane moči. Ni potrebno zagotoviti, da se kondenzatorji preklopijo v korakih po 5 % ali 10 %, saj bo to povzročilo le visoko preklopno frekvenco, ne bo pa občutno vplivalo na vrednost faktorja moči.

3. Poskusite oblikovati kondenzatorsko baterijo s standardnimi vrednostmi ločljivosti, po možnosti večkratniki 25 kvar.

4. Ne pozabite upoštevati najmanjše dovoljene razdalje med kondenzatorji (20 mm) in jih zaščititi z zasloni ali zadostno razdaljo pred segrevanjem drugih elementov sistema.

5. Temperatura v območju namestitve kondenzatorjev ne sme presegati 35? C. V nasprotnem primeru se bo njihova življenjska doba skrajšala.

Ne pozabite, da dolgotrajno segrevanje kondenzatorja za samo 7 ° C nad normo zmanjša njegovo življenjsko dobo za 2-krat!

6.Izmerite harmonične tokove v napajalnem kablu brez korekcijskega kondenzatorja in pri različnih obremenitvah. Določite frekvenco in največjo amplitudo vsakega od prisotnih harmonikov. Izračunajte skupno harmonično popačenje toka: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Izračunajte posamezne koeficiente vsakega od harmonikov: THD-IR = 100 IR / I1

8. Izmerite prisotnost harmonikov v napajalni napetosti zunaj sistema. Če je mogoče, jih izmerite na visokonapetostni strani. Izračunajte skupno harmonično popačenje napetosti: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Harmonična raven (merjena brez kondenzatorja) nad ali pod THD-I> 10 % ali THD-V > 3 %.

Če je odgovor DA, uporabite nastavljeni filter in pojdite na 7. korak.

Če je NE, uporabite standardni korektor in preskočite korake 10, 11 in 12.

10. Stopnja harmonika 3. toka I3> 0,2 · I5

Če je odgovor DA, uporabite filter s p = 14 % in preskočite 8. korak.

Če NE, uporabite filter s p = 7 % ali 5,67 % in pojdite na korak 8.

11. Če je THD -V = 3 … 7% — potrebujete filter s p = 7%

> 7 % — potreben je filter s p = 5,67 %

> 10 % — potrebna je posebna zasnova filtra. Obrnite se na predstavništvo EPCOS AG v Rusiji in državah CIS.

Ne varčujte z dušilkami ob prisotnosti harmonikov v električnem omrežju! Kot kaže praksa, bo to "gospodarstvo" povzročilo okvaro kondenzatorjev v 6-10 mesecih! Zamenjava kondenzatorjev, ob upoštevanju stroškov namestitve, bo stala enak denar, ki bo šel za prvotno namestitev dušilk!

12.Izberite ustrezne komponente z uporabo tabel, ki jih je razvil EPCOS (ali s pomočjo predstavnika podjetja) za prilagojene korektorje filtrov in standardne vrednosti za efektivno moč, omrežno napetost, frekvenco in vnaprej določen p-faktor.

Vedno uporabljajte samo originalne komponente EPCOS, ki so zasnovane za izdelavo popravljenih faktorjev moči filtrov. Upoštevajte, da so dušilke določene glede na njihovo efektivno moč za izbrano napajalno napetost in frekvenco. Ta moč je efektivna moč LC vezja pri osnovni frekvenci.

Nazivna napetost razglašenih filtrskih kondenzatorjev mora biti višja od napajalne napetosti, saj bo serijska vezava induktorja povzročila prenapetost Kondenzatorski kontaktorji so posebej zasnovani za zanesljivo delovanje s kapacitivnimi bremeni in morajo zagotavljati zmanjšan zagonski tok.

13. Varovalke ali avtomatske elektromagnetne varovalke se lahko uporabljajo kot naprave za zaščito pred kratkim stikom. Varovalke ne ščitijo kondenzatorjev pred preobremenitvijo. Uporabljajo se samo za zaščito pred kratkim stikom. Izklopni tok varovalke mora presegati nazivni tok kondenzatorja za 1,6 ... 1,8-krat.