Moderné technológie na kompenzáciu jalového výkonu

Pre racionálne využívanie elektriny je potrebné zabezpečiť ekonomické spôsoby jej výroby, prenosu a distribúcie s minimálnymi stratami. K tomu je potrebné vylúčiť z elektrických sietí všetky faktory vedúce k vzniku strát. Jedným z nich je fázové oneskorenie tečúceho prúdu z napätia v prítomnosti indukčnej záťaže, pretože záťaže v priemyselných a domácich prenosových sieťach majú zvyčajne aktívny indukčný charakter.

Účel systémov kompenzácia jalového výkonu spočíva v kompenzácii celkového fázového posunu zavedením fázového predstihu. To vedie k zníženiu prúdu pretekajúceho sieťami a tým aj k zníženiu parazitných aktívnych strát vo vodičoch a rozvodnej sieti. Potrebný náskok je vytvorený paralelným zapojením kondenzátorov s napájacou sieťou. Pre maximálnu účinnosť by mal byť spúšťací obvod pripojený čo najbližšie k indukčnej záťaži.

Systémy korekcie účinníka znižujú jalovú zložku prúdu tečúceho elektrickou sieťou. Pri zmene charakteru záťaže je potrebné zodpovedajúcim spôsobom prekonfigurovať korekčné obvody. Na to sa zvyčajne používajú automatické korekčné systémy, ktoré vykonávajú postupné pripájanie alebo odpájanie jednotlivých korekčných kondenzátorov. Obrázok schematicky znázorňujúci princíp výskytu reaktívnych komponentov v sieťach.

Výhody korekcie účinníka:

• Doba návratnosti je od 8 do 24 mesiacov z dôvodu zníženia ceny elektriny. Korekcie znižujú jalový výkon v systéme. Znižuje sa spotreba elektriny a úmerne tomu sa znižuje aj jej cena.

• Efektívne využívanie sietí. Vysoký účinník znamená efektívnejšie využitie distribučných sietí (viac čistých tokov výkonu pri rovnakom celkovom výkone).

• Stabilizačné napätie.

• Menší pokles napätia.

• Znížením prúdu tečúceho, bočné prierez kábla… Alternatívne sa v existujúcich systémoch môže dodatočný výkon prenášať cez kábel s konštantným prierezom.

• Zníženie strát pri prenose elektriny. Prenosové a spínacie zariadenia pracujú s nižšou hodnotou prúdu. V súlade s tým sa tiež znižujú ohmické straty.

Kľúčové komponenty systémov kompenzácie jalového výkonu

Korekčné kondenzátory účinníka poskytujú potrebný fázový predstih pre pretekajúci prúd, ktorý kompenzuje fázové oneskorenie v obvodoch s indukčnou záťažou.Kondenzátory pre obvody korekcie účinníka musia odolať veľkým nábehovým prúdom (> 100 IR), ktoré vznikajú pri spínaní kondenzátorov. Pri paralelnom zapojení kondenzátorov v batérii sa nábehové prúdy ešte zvýšia (> 150 IR), pretože nábehový prúd tečie nielen z napájacích obvodov, ale aj z paralelne zapojených kondenzátorov.

EPCOS AG vyrába kondenzátory s napätím od 230 do 800V a výkonom od 0,25 do 100kVAr. Ponúkajú suché alebo olejom plnené kondenzátory v závislosti od prevádzkových podmienok.

Hlavné rozdiely medzi kondenzátormi tohto výrobcu sú:

-široký prevádzkový rozsah -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C pre kondenzátory série MKV);

— vydržia štartovacie prúdy do 200 * In menovitého prúdu (do 300 * In pre kompaktnú sériu PhaseCap a do 500 * In pre sériu MKV);

-životnosť kondenzátorov od 100 000 h do 300 000 h (pri teplotnej triede -40 / D podľa IEC 60831-1);

— pre sériu PhaseCap compact a MKV je povolený počet operácií 10 000 ročne a 20 000;

— pretlakový spínač je aktivovaný vo všetkých 3 fázach, čím sa úplne eliminuje možnosť potenciálneho nárazu do krytu kondenzátora;

— prevádzka je povolená do nadmorskej výšky 4000 m.

— samozrejme technológia samoliečenia, rezanie vĺn atď. sú prítomní

Ovládače

Moderné regulátory korekcie účinníka sú založené na mikroprocesoroch. Mikroprocesor analyzuje signál z prúdového transformátora a dáva príkazy na ovládanie kondenzátorových bánk pripojením alebo odpojením jednotlivých kondenzátorov alebo celých bánk.Inteligentné riadenie korekčných kondenzátorov umožňuje nielen zabezpečiť maximálne plné zaťaženie kondenzátorových bánk, ale aj minimalizovať počet spínacích operácií a tým optimalizovať životnosť kondenzátorovej banky.

V produktovom rade spoločnosti EPCOS AG sú 4x, 6 (7m), 12 (13) stupňové regulátory na ovládanie elektromechanických aj tyristorových stýkačov. Existujú aj kombinované verzie schopné spínať oba typy stýkačov súčasne. Na želanie zákazníka sú ovládače vybavené rozhraním pre pripojenie k počítaču alebo systému AMR.

Hlavné rozdiely medzi ovládačmi tohto výrobcu sú:

-textovo-digitálne menu v ruštine;

— displej z tekutých kryštálov funguje dobre pri nízkych teplotách;

— na displeji je podsvietenie;

— stanovenie a uloženie hlavných parametrov, ktoré ovplyvňujú životnosť kondenzátorov (prepätie, nárast teploty, harmonické prúdy a napätia do 19 vrátane, počet štartov a čas prevádzky každého stupňa)

— existujú funkcie na ochranu a vypnutie kompenzačného systému pri prekročení parametrov, ktoré ovplyvňujú životnosť kondenzátorov a mnohé ďalšie

Pre použitie v jednoduchších systémoch sú dostupné aj zjednodušené a lacnejšie modely.

Spínacie zariadenia

Elektromechanické alebo tyristorové stýkače sa používajú na spínanie kondenzátorov v štandardných usmerňovacích systémoch alebo kondenzátorov a tlmiviek v rozladených systémoch. Začlenenie do výkonových obvodov sa vykonáva buď pomocou mechanických kontaktov alebo pomocou polovodičových zariadení.Uprednostňuje sa elektronické spínanie, najmä ak sa vyžaduje rýchle spínanie v systémoch dynamickej korekcie. Napríklad, ak je hlavnou záťažou v elektrickej sieti zváracie stroje.

Elektromechanické stýkače vyrábané spoločnosťou EPCOS AG sú dostupné v kapacitách do 100 kvar. Tyristorové stýkače dnes majú najširší rozsah: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar pre 400V a 50 kvar a 200 kvar pre prevádzku v sieťach 690V.

Škrtiace klapky

Distribučné siete majú často harmonické skreslenia spôsobené používaním moderných elektronických zariadení, ktoré vytvárajú nelineárne zaťaženie. Takýmito zariadeniami môžu byť napríklad riadené elektrické pohony, zdroje neprerušiteľného napájania, elektronické predradníky, zváračky atď. Harmonické môžu byť nebezpečné pre kondenzátory v usmerňovacích obvodoch, najmä ak kondenzátory pracujú na rezonančnej frekvencii. Zaradenie tlmivky do série s korekčným kondenzátorom umožňuje trochu vyladiť rezonančnú frekvenciu v systéme a vyhnúť sa jej možnému poškodeniu.

Obzvlášť kritické sú 5. a 7. harmonická (250 a 350 Hz v 50 Hz sieti). Vychýlené kroky kondenzátora znižujú harmonické skreslenie vo výkonových obvodoch.

Sortiment tlmiviek od EPCOS AG má výkony od 10 do 200 kvar.

Príslušenstvo

Produktový rad EPCOS AG obsahuje aj príslušenstvo pre budovanie systémov korekcie jalového výkonu podľa špeciálnych požiadaviek:

— ochranné kryty a kryty na zvýšenie stupňa ochrany kondenzátorov na IP64;

— vybíjacie tlmivky umožňujúce dosiahnuť rýchlosť systému korekcie jalového výkonu asi 1 sekundu bez zníženia životnosti kondenzátorov a špeciálnych vybíjacích odporov a tlmiviek pre systémy s tyristorovými stýkačmi;

— zariadenia, ktoré umožňujú na rozdiel od sčítacieho transformátora ovládať systém 4 korekčných systémov naraz;

— adaptéry na pripojenie regulátora k sieťovému napätiu

13 hlavných faktorov pri budovaní korektora

Toto stojí za to venovať pozornosť pri navrhovaní alebo výbere správnej inštalácie pre seba:

1. Určte požadovaný efektívny výkon (kvar) kondenzátora pre korekciu účinníka.

2. Kondenzátorovú skupinu navrhnite tak, aby poskytovala kapacitu spínacieho kroku v rozsahu 15 … 20 % požadovaného výkonu. Nie je potrebné zabezpečiť, aby sa kondenzátory spínali v krokoch po 5 % alebo 10 %, pretože to bude mať za následok iba vysokú frekvenciu spínania, ale neovplyvní to výrazne hodnotu účinníka.

3. Skúste navrhnúť kondenzátorovú banku so štandardnými hodnotami rozlíšenia, najlepšie násobkami 25 kvar.

4. Nezabudnite dodržať minimálne povolené vzdialenosti medzi kondenzátormi (20 mm) a chrániť ich clonami alebo dostatočnou vzdialenosťou od ohrievania inými prvkami systému.

5. Teplota v oblasti inštalácie kondenzátorov by nemala presiahnuť 35? C. V opačnom prípade sa zníži ich životnosť.

Pamätajte, že dlhodobé zahrievanie kondenzátora iba o 7 ° C nad normu znižuje jeho životnosť 2 krát!

6.Merajte harmonické prúdy v napájacom kábli bez korekčného kondenzátora a pri rôznych zaťaženiach. Určite frekvenciu a maximálnu amplitúdu každej z prítomných harmonických. Vypočítajte celkové harmonické skreslenie prúdu: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Vypočítajte jednotlivé koeficienty každej z harmonických: THD-IR = 100 IR / I1

8. Zmerajte prítomnosť harmonických v napájacom napätí mimo systému. Ak je to možné, zmerajte ich na strane vysokého napätia. Vypočítajte celkové harmonické skreslenie napätia: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Harmonická úroveň (meraná bez kondenzátora) nad alebo pod THD-I> 10 % alebo THD-V> 3 %.

Ak ÁNO, použite nastavený filter a prejdite na krok 7.

Ak NIE, použite štandardný korektor a preskočte kroky 10, 11 a 12.

10. Úroveň 3. prúdovej harmonickej I3> 0,2 · I5

Ak ÁNO, použite filter s p = 14 % a preskočte krok 8.

Ak NIE, použite filter s p = 7 % alebo 5,67 % a prejdite na krok 8.

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

> 7 % — vyžaduje sa filter s p = 5,67 %.

> 10 % — vyžaduje sa špeciálny dizajn filtra. Kontaktujte prosím zastúpenie EPCOS AG v Rusku a krajinách SNŠ.

Pri výskyte harmonických v elektrickej sieti nešetrite tlmivkami! Ako ukazuje prax, táto «ekonomika» povedie k zlyhaniu kondenzátorov do 6-10 mesiacov! Výmena kondenzátorov, berúc do úvahy náklady na inštaláciu, bude stáť rovnaké peniaze, ktoré pôjdu na počiatočnú inštaláciu tlmiviek!

12.Vyberte vhodné komponenty pomocou tabuliek vyvinutých spoločnosťou EPCOS (alebo s pomocou zástupcu spoločnosti) pre nastavené filtračné korektory a štandardné hodnoty pre efektívny výkon, sieťové napätie, frekvenciu a vopred určený p-faktor.

Vždy používajte iba originálne komponenty EPCOS navrhnuté tak, aby vytvorili korigované účinníky filtra. Upozorňujeme, že tlmivky sú špecifikované pre ich efektívny výkon pre zvolené napájacie napätie a frekvenciu. Tento výkon je efektívny výkon LC obvodu pri základnej frekvencii.

Menovité napätie rozladených filtračných kondenzátorov musí byť vyššie ako napájacie napätie, pretože sériové zapojenie tlmivky spôsobí prepätie Stykače kondenzátorov sú špeciálne navrhnuté pre spoľahlivú prevádzku s kapacitnou záťažou a musia poskytovať znížený rozbehový prúd.

13. Ako ochranné zariadenia proti skratu možno použiť poistky alebo automatické elektromagnetické poistky. Poistky nechránia kondenzátory pred preťažením. Slúžia len na ochranu proti skratu. Vypínací prúd poistky musí prekročiť menovitý prúd kondenzátora o 1,6 ... 1,8 krát.