Kompenzace jalového výkonu v instalacích s plynovými výbojkami
Pokud v obvodu nejsou speciální kompenzační kondenzátory, pak je účiník zářivky - předřadníku nastavený při připojení do sítě velmi nízký a pohybuje se v rozmezí 0,5 - 0,55. V obvodech se sekvenčním zahrnutím dvou žárovek (například řídicí zařízení typu 2ABZ-40) dosahuje účiník 0,7 a v obvodech se dvěma žárovkami pracujícími na principu "rozdělené fáze" (například ovládací zařízení typu 2UBK-40 ) — 0,9 — 0,95.
Při nízkém účiníku se zvyšují proudy v síti, což může vyžadovat zvětšení průřezu vodičů, jmenovitých dat síťových zařízení a výkonu transformátorů. Ztráty v síti se také poněkud zvyšují. Z těchto důvodů PUE donedávna požadovalo zvýšení účiníku na 0,95 již v místech, kde jsou lampy instalovány.
V zásadě je však možná jak individuální kompenzace jalového výkonu — přímo na výbojkách — tak i skupinová kompenzace, kdy jsou kondenzátory namontovány na stínění a obsluhují celou skupinu výbojek.
Skupinová kompenzace má určité výhody: skupinové kondenzátory mohou být spolehlivější a odolnější než aktuálně používané samostatné náhodné kondenzátory, které nejsou speciálně navrženy pro danou aplikaci. Skupinová kompenzace je podle některých propočtů také ekonomičtější než individuální kompenzace.
Proveditelnost použití jednoho nebo druhého kompenzačního systému je předmětem dalšího studia a řešení problému bude záviset zejména na tom, jaké nové typy skupinových a individuálních kondenzátorů přijme průmysl.
Mezitím, když se v našich instalacích používají předřadníky téměř výhradně podle spouštěcího obvodu se dvěma žárovkami, je otázka kompenzace vyřešena takříkajíc automaticky: stejné kondenzátory, které slouží k vytvoření vedoucího proudu v obvodu žárovky, také poskytují zvýšení součinitele výkonu na cca 0,92.
U výbojek MGL a DRL se používá individuální i skupinová kompenzace jalového výkonu.
Sada lamp DRL — PRA má účiník asi 0,57, což, jak je uvedeno výše, může mít za následek těžší síť. Kompenzace jalového výkonu může síti ulevit, ale na druhou stranu zahrnuje instalaci relativně drahých jednotlivých nebo skupinových kondenzátorů.
Podle dostupných údajů je pro zvýšení účiníku na 0,9 — 0,95 v sítích 220 V, 50 Hz s obloukovými lampami nutné instalovat kondenzátory s následujícími výkony (na lampu):
Výkon lampy, W 1000 750 500 250 Kapacitní kondenzátory, μF 80 60 40 20
Kondenzátory této kapacity nejsou v současné době k dispozici, což omezuje použití individuální kompenzace.Z průmyslově vyráběných jsou nejvhodnější kovovo-papírové kondenzátory typu MBGO o kapacitě 10 μF, napětí 600 V. Tyto kondenzátory je nutné zapojit paralelně a instalovat do ocelových krabic (např. žárovka o výkonu 1000 W, je nutná krabice o rozměrech 380x300x200 mm) spolu s vybíjecími odpory, které zajistí rychlé vybití kondenzátorů po jejich vypnutí.
Vybíjecí odpor R je určen vzorcem, Ohm:
ve kterém se jalový výkon kondenzátoru Q, kvar, zjistí poměrem
kde C je kapacita kondenzátoru, μF; U — svorkové napětí kondenzátoru, kV.
Pro kondenzátor MBGO s kapacitou 10 μF je jalový výkon Q 0,15 kvar. Pro 1000 W žárovky lze akceptovat uhlíkový odpor 620 000 ohmů, pro 750 W žárovky odpor 825 000 ohmů.
U skupinově kompenzovaných instalací lze požadovaný výkon kondenzátoru Q určit podle vzorce
kde P – instalovaný výkon, kW, včetně ztrát předřadníku; φ1 a φ2 jsou úhly fázového posunu odpovídající požadovaným (φ2) a počátečním (φ1) hodnotám účiníku.
Pro zvýšení účiníku z 0,57 na 0,95 na každý 1 kW instalovaného výkonu jsou zapotřebí kondenzátory 1,1 kvar. Se skupinovou kompenzací lze použít třífázové papírové olejové kondenzátory typu KM-0,38-25, s kapacitou 25 kvar, ale i jiné s nižším výkonem např. 10 kvar.
Rýže. 1. Možné schéma zapojení skupinového vedení s kompenzací účiníku skupinového vedení
Rýže. 2. Schéma zahrnutí vybíjecích odporů s kondenzátorem KM-0,38-25
Každý 25 kvar kondenzátor je dostatečný pro 22 kW skupinu včetně předřadných ztrát. Skupiny mohou být rozvětvené za kondenzátorovou soustavou, jak je znázorněno na obr. 1. U vedení s kondenzátory KM-0,38-25 nepřesahuje nastavení strojního jističe 40 A a proud každého z paralelních vedení je 36 A.
Vybíjecí odpor pro kondenzátory KM-0,38-25, vypočtený podle prvního vzorce, by neměl překročit 87 000 ohmů. Každý kondenzátor může být vybaven jedním elektronkovým odporem typu U1 o výkonu 150 W, odporem 40 000 Ohm, se dvěma sekcemi po 20 000 Ohm zapojenými podle schématu na obr. 2.
Kondenzátory spolu s odpory jsou namontovány v blízkosti stínění v ocelových skříních, obvykle tři až pět ve skříni. Rozměry skříně pro pět kondenzátorů jsou 1250 x 1450 x 700 mm.
Skupinovou kompenzaci jalového výkonu v rozvodně lze provést pomocí stejných kondenzátorů KM sestavených v bateriích a pomocí vstupních skříní pro jejich připojení k přípojnicím rozvodny.
Srovnávací výpočty provedené "Tyazhpromelectroproject" ukázaly, že varianta s kompenzací jalového výkonu podél skupinových řad panelů je ekonomicky téměř ekvivalentní variantě bez kompenzace jalového výkonu. Určitou přednost však může být dána kompenzovaná možnost, která má další výhody na straně vysokého napětí. Navíc ve všech případech, kdy nedostatek kompenzace vede k potřebě zvýšit výkon transformátoru, je proveditelnost kompenzace nesporná.
Doporučuje se odmítnout kompenzaci jalového výkonu v případech, kdy je k transformátoru připojena překompenzovaná zátěž nebo kde dochází k nadměrné kompenzaci na vysokonapěťové straně síťového napájení.
Z výše uvedeného je zřejmé, že otázku kompenzace jalového výkonu v osvětlovacích sítích nelze řešit izolovaně od celého spektra problémů napájení a bez podrobného zohlednění místních podmínek.
Lze dodat, že pokud jsou napájecí osvětlovací sítě velmi krátké, instalace kondenzátorů v blízkosti skupinových stínění jen stěží snižuje spotřebu vodivého kovu, i když může vést ke snížení počtu skupin. V závislosti na velikosti dílny a požadavcích na ovládání osvětlení mohou, ale nemusí být významné.
Řešení otázky potřeby a způsobů kompenzace jalového výkonu v instalacích s DRL výbojkami je tak v řadě případů zcela v kompetenci dodavatelů elektřiny.
K otázce účelnosti individuální kompenzace jalového výkonu se bude možné vrátit po vývoji a průmyslovém vývoji speciálních spolehlivých kondenzátorů pro DRL lampy, odolných a levných; při použití kondenzátorů jako je MBGO apod. je individuální kompenzace zjevně nevhodná, ale vždy je třeba mít na paměti důležitou provozní výhodu instalace kondenzátorů v řídicí sestavě nebo obvykle v blízkosti lamp, kterou je vypínání kondenzátorů na ve stejnou dobu jako lampy.
Některé společnosti nyní dodávají předřadníky s kompenzačními kondenzátory.Se spolehlivým designem posledně jmenovaného je to samozřejmě velmi pohodlné.