Tehnologii moderne pentru compensarea puterii reactive

Pentru utilizarea rațională a energiei electrice, este necesar să se asigure metode economice de producere, transport și distribuție cu pierderi minime. Pentru a face acest lucru, este necesar să se excludă din rețelele electrice toți factorii care duc la apariția pierderilor. Una dintre ele este decalajul de fază a curentului care curge de la tensiune în prezența unei sarcini inductive, deoarece sarcinile din rețelele de transport de energie industriale și casnice au de obicei o natură activ-inductivă.

Scopul sistemelor compensarea puterii reactive constă în compensarea defazajului total prin introducerea unui avans de fază. Aceasta conduce la o reducere a curentului care circulă prin rețele și, în consecință, la o reducere a pierderilor active parazitare în fire și rețeaua de distribuție. Progresul necesar este creat prin conectarea condensatoarelor în paralel cu rețeaua de alimentare. Pentru o eficiență maximă, circuitul de declanșare trebuie conectat cât mai aproape de sarcina inductivă.

Sistemele de corecție a factorului de putere reduc componenta reactivă a curentului care circulă prin rețeaua de alimentare. Când natura sarcinii se modifică, este necesar să se reconfigureze circuitele de corecție în consecință. Pentru aceasta, se folosesc de obicei sisteme de corecție automată, care realizează conectarea sau deconectarea în trepte a condensatoarelor de corecție individuale. Imagine care arată schematic principiul apariției componentelor reactive în rețele.

Beneficiile corecției factorului de putere:

• Perioada de rambursare este de la 8 la 24 de luni din cauza reducerii prețului energiei electrice. Corecțiile reduc puterea reactivă din sistem. Consumul de energie electrică este redus și prețul acestuia este redus proporțional.

• Utilizarea eficientă a rețelelor. Un factor de putere mare înseamnă o utilizare mai eficientă a rețelelor de distribuție (mai multe fluxuri de putere netă pentru aceeași putere totală).

• Tensiune de stabilizare.

• Cădere de tensiune mai mică.

• Prin reducerea curentului care curge, lateral secțiunea transversală a cablului… Alternativ, în sistemele existente, puterea suplimentară poate fi transmisă printr-un cablu de secțiune transversală constantă.

• Reducerea pierderilor în transportul energiei electrice. Dispozitivele de transmisie și comutare funcționează cu o valoare mai mică a curentului. În consecință, scade și pierderile ohmice.

Componentele cheie ale sistemelor de compensare a puterii reactive

Condensatorii de corecție a factorului de putere asigură avansul de fază necesar pentru curgerea curentului, care compensează decalajul de fază în circuitele cu sarcini inductive.Condensatorii pentru circuitele de corectare a factorului de putere trebuie să reziste curenților mari de pornire (> 100 IR) care apar la comutarea condensatoarelor. Când condensatoarele sunt conectate în paralel în baterie, curenții de aprindere devin și mai mari (> 150 IR), deoarece curentul de aprindere curge nu numai din circuitele de alimentare, ci și de la condensatoarele conectate în paralel.

EPCOS AG produce condensatoare cu tensiuni de la 230 la 800 V și putere de la 0,25 la 100 kVAr. Acestea oferă condensatoare uscate sau umplute cu ulei în funcție de condițiile de funcționare.

Principalele diferențe dintre condensatorii acestui producător sunt:

-gamă largă de funcționare -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C pentru condensatoare din seria MKV);

— suportă curenți de pornire de până la 200 * In din nominal (până la 300 * In pentru seria PhaseCap compact și până la 500 * In pentru seria MKV);

-durata de viata a condensatoarelor de la 100.000 h la 300.000 h (la clasa de temperatura -40/D conform IEC 60831-1);

— pentru seriile PhaseCap compact și MKV, numărul permis de operațiuni este de 10.000 pe an, respectiv 20.000;

— comutatorul de suprapresiune este activat în toate cele 3 faze, eliminând complet posibilitatea unui potențial șoc la carcasa condensatorului;

— exploatarea este permisă până la 4000 m deasupra nivelului mării.

— desigur, tehnologia auto-vindecării, tăierea undelor etc. sunt prezenți

Controlorii

Controlerele moderne de corecție a factorului de putere se bazează pe microprocesoare. Microprocesorul analizează semnalul de la transformatorul de curent și dă comenzi pentru a controla băncile de condensatoare prin conectarea sau deconectarea condensatoarelor individuale sau a băncilor întregi.Gestionarea inteligentă a condensatoarelor de corecție permite nu numai să se asigure încărcarea maximă completă a băncilor de condensatoare, ci și să minimizeze numărul de operații de comutare și astfel să se optimizeze durata de viață a băncilor de condensatoare.

În linia de produse a companiei EPCOS AG există controlere cu 4x, 6 (7m), 12 (13) trepte pentru controlul atât a contactorilor electromecanici, cât și a celor cu tiristoare. Există, de asemenea, versiuni combinate capabile să comute ambele tipuri de contactoare simultan. La cererea clientului, controlerele sunt echipate cu o interfata pentru conectarea la un calculator sau la un sistem AMR.

Principalele diferențe dintre controlerele acestui producător sunt:

-meniu text-digital în limba rusă;

— afișajul cu cristale lichide funcționează bine la temperaturi scăzute;

— există o lumină de fundal pe afișaj;

— fixarea și stocarea parametrilor principali care afectează durata de viață a condensatoarelor (supratensiune, creșterea temperaturii, armonici de curent și tensiune până la 19 inclusiv, numărul de porniri și timpul de funcționare al fiecărei trepte)

— există funcții de protecție și oprire a sistemului de compensare atunci când parametrii sunt depășiți, care afectează durata de viață a condensatoarelor și multe altele

Sunt disponibile și modele simplificate și mai ieftine pentru a fi utilizate în sisteme mai simple.

Dispozitive de comutare

Contactoarele electromecanice sau cu tiristoare sunt utilizate pentru a comuta condensatoarele în sistemele standard de redresare sau condensatoarele și bobinele în sistemele detonate. Includerea în circuitele de putere se face fie cu ajutorul contactelor mecanice, fie prin utilizarea dispozitivelor semiconductoare.Comutarea electronică este preferată, mai ales atunci când este necesară comutarea rapidă în sistemele de corecție dinamică. De exemplu, dacă sarcina principală din rețeaua electrică sunt aparatele de sudură.

Contactoarele electromecanice fabricate de EPCOS AG sunt disponibile în capacități de până la 100 kvar. Contactoarele cu tiristoare au astăzi cea mai largă gamă: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar pentru 400V și 50 kvar și 200kvar pentru funcționarea în rețele de 690V.

Accelerate

Rețelele de distribuție au adesea distorsiuni armonice cauzate de utilizarea dispozitivelor electronice moderne care creează o sarcină neliniară. Astfel de dispozitive pot fi, de exemplu, acționări electrice controlate, surse de alimentare neîntreruptibile, balasturi electronice, mașini de sudură etc. Armonicele pot fi periculoase pentru condensatoarele din circuitele redresoare, mai ales dacă condensatoarele funcționează la o frecvență de rezonanță. Includerea unui șoc în serie cu un condensator de corecție vă permite să reglați oarecum frecvența de rezonanță în sistem și să evitați posibila deteriorare a acesteia.

Armonica a 5-a și a 7-a sunt deosebit de critice (250 și 350 Hz într-o rețea de 50 Hz). Pașii deranjați ai condensatorului reduc distorsiunea armonică în circuitele de putere.

Gama de șoc de la EPCOS AG are capacități de la 10 la 200 kvar.

Accesorii

Linia de produse EPCOS AG include și accesorii pentru construirea de sisteme de corecție a puterii reactive conform cerințelor speciale:

— capace și carcase de protecție pentru creșterea gradului de protecție a condensatoarelor la IP64;

— bobine de descărcare, permițând ca viteza sistemului de corecție a puterii reactive să fie de aproximativ 1 secundă fără a reduce durata de viață a condensatoarelor și a rezistențelor speciale de descărcare și a bobinelor pentru sistemele cu contactori cu tiristoare;

— dispozitive care permit, spre deosebire de transformatorul de însumare, controlul unui sistem de 4 sisteme de corecție deodată;

— adaptoare pentru conectarea regulatorului la tensiunea de rețea

Principalii 13 factori în construirea unui corector

Acest lucru merită să acordați atenție atunci când proiectați sau alegeți instalația potrivită pentru dvs.:

1. Determinați puterea rms necesară (kvar) a condensatorului pentru corectarea factorului de putere.

2. Proiectați banca de condensatoare astfel încât să asigure capacitatea treptei de comutare în intervalul de 15 … 20% din puterea necesară. Nu este necesar să vă asigurați că condensatorii sunt comutați în trepte de 5% sau 10%, deoarece acest lucru va duce doar la o frecvență de comutare ridicată, dar nu va afecta în mod apreciabil valoarea factorului de putere.

3. Încercați să proiectați o bancă de condensatoare cu valori standard de rezoluție, de preferință multipli de 25 kvar.

4. Nu uitați să respectați distanțele minime admise între condensatori (20 mm) și să le protejați cu ecrane sau la o distanță suficientă de încălzirea de către alte elemente ale sistemului.

5. Temperatura din zona de instalare a condensatoarelor nu trebuie să depășească 35? C. În caz contrar, durata de viață a acestora va fi redusă.

Amintiți-vă că încălzirea prelungită a unui condensator cu doar 7 ° C peste norma reduce durata de viață a acestuia de 2 ori!

6.Măsurați curenții armonici din cablul de alimentare fără condensator de corecție și la diferite sarcini. Determinați frecvența și amplitudinea maximă a fiecăreia dintre armonicile prezente. Calculați distorsiunea armonică totală a curentului: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Calculați coeficienții individuali ai fiecăreia dintre armonici: THD-IR = 100 IR / I1

8. Măsurați prezența armonicilor în tensiunea de alimentare în afara sistemului. Dacă este posibil, măsurați-le pe partea de înaltă tensiune. Calculați distorsiunea armonică totală a tensiunii: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Nivelul armonic (măsurat fără condensator) deasupra sau sub THD-I> 10% sau THD-V> 3%.

Dacă DA, utilizați un filtru setat și treceți la pasul 7.

Dacă NU, utilizați un corector standard și omiteți pașii 10, 11 și 12.

10. Nivelul armonicii a 3-a curent I3> 0,2 · I5

Dacă DA, utilizați un filtru cu p = 14% și omiteți pasul 8.

Dacă NU, utilizați un filtru cu p = 7% sau 5,67% și treceți la pasul 8.

11. Dacă THD -V = 3 … 7% — aveți nevoie de un filtru cu p = 7%

> 7% — este necesar un filtru cu p = 5,67%.

> 10% — este necesar un design special al filtrului. Vă rugăm să contactați reprezentanța EPCOS AG în Rusia și țările CSI.

Nu vă zgâriți cu șocurile în prezența armonicilor în rețeaua electrică! După cum arată practica, această „economie” va duce la defecțiunea condensatoarelor în 6-10 luni! Înlocuirea condensatoarelor, ținând cont de costul instalării, va costa aceiași bani care vor merge la instalarea inițială a șocurilor!

12.Selectați componentele adecvate folosind tabelele elaborate de EPCOS (sau asistența reprezentantului companiei) pentru corectorii de filtru ajustați și valorile standard pentru puterea efectivă, tensiunea de linie, frecvența și un factor p predeterminat.

Utilizați întotdeauna numai componente EPCOS originale, concepute pentru a construi factori de putere a filtrului corectați. Vă rugăm să rețineți că bobinele sunt specificate pentru puterea lor efectivă pentru tensiunea de alimentare și frecvența selectate. Această putere este puterea efectivă a circuitului LC la frecvența fundamentală.

Tensiunea nominală a condensatoarelor cu filtru dezacordat trebuie să fie mai mare decât tensiunea de alimentare, deoarece conexiunea în serie a inductorului va cauza supratensiune.Contactorii de condensator sunt special proiectați pentru funcționare fiabilă cu sarcini capacitive și trebuie să furnizeze un curent de pornire redus.

13. Siguranțele sau siguranțele electromagnetice automate pot fi folosite ca dispozitive de protecție la scurtcircuit. Siguranțele nu protejează condensatorii de suprasarcină. Sunt doar pentru protecția la scurtcircuit. Curentul de declanșare al siguranței trebuie să depășească curentul nominal al condensatorului de 1,6 ... 1,8 ori.