Moderní technologie pro kompenzaci jalového výkonu

Pro racionální využití elektřiny je nutné zajistit hospodárné způsoby její výroby, přenosu a distribuce s minimálními ztrátami. K tomu je nutné vyloučit z elektrických sítí všechny faktory vedoucí ke vzniku ztrát. Jedním z nich je fázové zpoždění protékajícího proudu z napětí v přítomnosti indukční zátěže, protože zátěže v průmyslových a domácích energetických přenosových sítích mají obvykle aktivní indukční povahu.

Účel systémů kompenzace jalového výkonu spočívá v kompenzaci celkového fázového posunu zavedením fázového předstihu. To vede ke snížení proudu protékajícího sítěmi a tím i ke snížení parazitních aktivních ztrát ve vodičích a rozvodné síti. Potřebný náskok je vytvořen paralelním připojením kondenzátorů k napájecí síti. Pro maximální účinnost by měl být spouštěcí obvod zapojen co nejblíže k indukční zátěži.

Systémy korekce účiníku snižují jalovou složku proudu protékajícího elektrickou sítí. Při změně charakteru zátěže je nutné odpovídajícím způsobem překonfigurovat korekční obvody. K tomu se obvykle používají automatické korekční systémy, které provádějí stupňovité připojování nebo odpojování jednotlivých korekčních kondenzátorů. Obrázek schematicky znázorňující princip vzhledu reaktivních složek v sítích.

Výhody korekce účiníku:

• Doba návratnosti je od 8 do 24 měsíců z důvodu snížení ceny elektřiny. Korekce snižují jalový výkon v systému. Sníží se spotřeba elektřiny a úměrně tomu se sníží její cena.

• Efektivní využití sítí. Vysoký účiník znamená efektivnější využití distribučních sítí (více čistých toků výkonu při stejném celkovém výkonu).

• Stabilizační napětí.

• Menší pokles napětí.

• Snížením protékajícího proudu se boční průřez kabelu… Alternativně lze ve stávajících systémech přenášet přídavný výkon kabelem s konstantním průřezem.

• Snížení ztrát při přenosu elektřiny. Přenosová a spínací zařízení pracují s nižší hodnotou proudu. V souladu s tím také klesají ohmické ztráty.

Klíčové komponenty systémů kompenzace jalového výkonu

Korekční kondenzátory účiníku poskytují potřebný fázový předstih pro protékající proud, který kompenzuje fázové zpoždění v obvodech s indukční zátěží.Kondenzátory pro obvody korekce účiníku musí odolat velkým zapínacím proudům (> 100 IR), které vznikají při spínání kondenzátorů. Při paralelním zapojení kondenzátorů v baterii se zapínací proudy ještě zvýší (> 150 IR), protože zapínací proud teče nejen z napájecích obvodů, ale i z paralelně zapojených kondenzátorů.

EPCOS AG vyrábí kondenzátory s napětím od 230 do 800 V a výkonem od 0,25 do 100 kVAr. Nabízejí suché nebo olejové kondenzátory v závislosti na provozních podmínkách.

Hlavní rozdíly mezi kondenzátory tohoto výrobce jsou:

-široký provozní rozsah -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C pro kondenzátory řady MKV);

— vydrží rozběhové proudy až do 200 * In jmenovitého rozsahu (až 300 * In pro kompaktní řadu PhaseCap a až 500 * In pro řadu MKV);

-životnost kondenzátorů od 100 000 h do 300 000 h (při teplotní třídě -40 / D dle IEC 60831-1);

— pro řadu PhaseCap compact a MKV je přípustný počet operací 10 000 ročně a 20 000;

— přetlakový spínač je aktivován ve všech 3 fázích, čímž je zcela vyloučena možnost potenciálního nárazu do skříně kondenzátoru;

— provoz je povolen do nadmořské výšky 4000 m nad mořem.

— samozřejmostí je technologie samoléčení, řezání vln atp. jsou přítomni

Ovladače

Moderní regulátory korekce účiníku jsou založeny na mikroprocesorech. Mikroprocesor analyzuje signál z proudového transformátoru a dává příkazy k ovládání kondenzátorových baterií připojováním nebo odpojováním jednotlivých kondenzátorů nebo celých baterií.Inteligentní řízení korekčních kondenzátorů umožňuje nejen zajistit maximální plné zatížení kondenzátorových baterií, ale také minimalizovat počet spínacích operací a tím optimalizovat životnost kondenzátorové baterie.

V produktové řadě společnosti EPCOS AG jsou 4x, 6 (7m), 12 (13) stupňové regulátory pro ovládání elektromechanických i tyristorových stykačů. Existují také kombinované verze schopné spínat oba typy stykačů současně. Na přání zákazníka jsou ovladače vybaveny rozhraním pro připojení k počítači nebo systému AMR.

Hlavní rozdíly mezi ovladači tohoto výrobce jsou:

-text-digitální menu v ruštině;

— displej z tekutých krystalů funguje dobře při nízkých teplotách;

— na displeji je podsvícení;

— zafixování a uložení hlavních parametrů, které ovlivňují životnost kondenzátorů (přepětí, nárůst teploty, harmonické proudu a napětí do 19 včetně, počet startů a doba provozu každého stupně)

— existují funkce pro ochranu a vypnutí kompenzačního systému při překročení parametrů, které ovlivňují životnost kondenzátorů a mnoho dalších

Pro použití v jednodušších systémech jsou k dispozici i zjednodušené a levnější modely.

Spínací zařízení

Elektromechanické nebo tyristorové stykače se používají ke spínání kondenzátorů ve standardních usměrňovacích systémech nebo kondenzátorů a tlumivek v odladěných systémech. Zařazení do silových obvodů se provádí buď pomocí mechanických kontaktů nebo pomocí polovodičových součástek.Elektronické spínání je preferováno, zvláště když je požadováno rychlé spínání v systémech dynamických korekcí. Pokud jsou například hlavní zátěží v elektrické síti svařovací stroje.

Elektromechanické stykače vyráběné společností EPCOS AG jsou dostupné v kapacitách do 100 kvar. Tyristorové stykače mají dnes nejširší rozsah: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar pro 400V a 50 kvar a 200 kvar pro provoz v sítích 690V.

Škrticí klapky

Distribuční sítě mají často harmonická zkreslení způsobená používáním moderních elektronických zařízení, která vytvářejí nelineární zátěž. Takovými zařízeními mohou být např. řízené elektrické pohony, zdroje nepřerušitelného napájení, elektronické předřadníky, svářečky apod. Harmonické mohou být nebezpečné pro kondenzátory v usměrňovacích obvodech, zejména pokud kondenzátory pracují na rezonanční frekvenci. Zařazení tlumivky do série s korekčním kondenzátorem umožňuje poněkud vyladit rezonanční frekvenci v systému a vyhnout se možnému poškození.

Obzvláště kritické jsou 5. a 7. harmonická (250 a 350 Hz v síti 50 Hz). Vychýlené kroky kondenzátoru snižují harmonické zkreslení v silových obvodech.

Řada tlumivek od EPCOS AG má výkony od 10 do 200 kvar.

Příslušenství

Produktová řada EPCOS AG zahrnuje také příslušenství pro budování systémů korekce jalového výkonu podle speciálních požadavků:

— ochranné krytky a pouzdra pro zvýšení stupně ochrany kondenzátorů na IP64;

— vybíjecí tlumivky, které umožňují dosáhnout rychlosti systému korekce jalového výkonu asi 1 sekundu bez snížení životnosti kondenzátorů a speciálních vybíjecích odporů a tlumivek pro systémy s tyristorovými stykači;

— zařízení, která umožňují, na rozdíl od součtového transformátoru, ovládat systém 4 korekčních systémů najednou;

— adaptéry pro připojení regulátoru k síťovému napětí

13 hlavních faktorů při budování korektoru

Při navrhování nebo výběru správné instalace pro sebe stojí za to věnovat pozornost:

1. Určete požadovaný efektivní výkon (kvar) kondenzátoru pro korekci účiníku.

2. Kondenzátorovou banku navrhněte tak, aby poskytovala kapacitu spínacího kroku v rozmezí 15 … 20 % požadovaného výkonu. Není nutné zajistit, aby byly kondenzátory spínány v krocích 5% nebo 10%, protože to povede pouze k vysoké frekvenci spínání, ale neovlivní to znatelně hodnotu účiníku.

3. Zkuste navrhnout kondenzátorovou banku se standardními hodnotami rozlišení, nejlépe násobky 25 kvar.

4. Nezapomeňte dodržet minimální povolené vzdálenosti mezi kondenzátory (20 mm) a chránit je clonami nebo dostatečnou vzdáleností od zahřívání ostatními prvky systému.

5. Teplota v oblasti instalace kondenzátorů by neměla překročit 35? C. V opačném případě se zkrátí jejich životnost.

Pamatujte, že delší zahřívání kondenzátoru o pouhých 7 °C nad normu snižuje jeho životnost 2krát!

6.Změřte harmonické proudy v napájecím kabelu bez korekčního kondenzátoru a při různém zatížení. Určete frekvenci a maximální amplitudu každé z přítomných harmonických. Vypočítejte celkové harmonické zkreslení proudu: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Vypočítejte jednotlivé koeficienty každé z harmonických: THD-IR = 100 IR / I1

8. Změřte přítomnost harmonických v napájecím napětí mimo systém. Pokud je to možné, změřte je na straně vysokého napětí. Vypočítejte celkové harmonické zkreslení napětí: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Harmonická úroveň (měřeno bez kondenzátoru) nad nebo pod THD-I> 10 % nebo THD-V> 3 %.

Pokud ANO, použijte nastavený filtr a přejděte ke kroku 7.

Pokud NE, použijte standardní korektor a přeskočte kroky 10, 11 a 12.

10. Úroveň 3. harmonické proudu I3> 0,2 · I5

Pokud ANO, použijte filtr s p = 14 % a přeskočte krok 8.

Pokud NE, použijte filtr s p = 7 % nebo 5,67 % a přejděte ke kroku 8.

11. Pokud THD -V = 3 … 7 % — potřebujete filtr s p = 7 %

> 7 % — je vyžadován filtr s p = 5,67 %.

> 10 % — je vyžadována speciální konstrukce filtru. Kontaktujte prosím zastoupení EPCOS AG v Rusku a zemích SNS.

Při výskytu harmonických v elektrické síti nešetřete na tlumivkách! Jak ukazuje praxe, tato «ekonomika» povede k selhání kondenzátorů během 6-10 měsíců! Výměna kondenzátorů s přihlédnutím k nákladům na instalaci bude stát stejné peníze, jaké půjdou na prvotní instalaci tlumivek!

12.Vyberte vhodné komponenty pomocí tabulek vyvinutých společností EPCOS (nebo s pomocí zástupce společnosti) pro nastavené filtrační korektory a standardní hodnoty pro efektivní výkon, síťové napětí, frekvenci a předem stanovený p-faktor.

Vždy používejte pouze originální komponenty EPCOS navržené pro vytvoření korigovaných účiníků filtru. Vezměte prosím na vědomí, že tlumivky jsou určeny pro svůj efektivní výkon pro zvolené napájecí napětí a frekvenci. Tento výkon je efektivním výkonem LC obvodu na základní frekvenci.

Jmenovité napětí rozladěných filtračních kondenzátorů musí být vyšší než napájecí napětí, protože sériové zapojení tlumivky způsobí přepětí Stykače kondenzátorů jsou speciálně navrženy pro spolehlivý provoz s kapacitní zátěží a musí poskytovat snížený rozběhový proud.

13. Jako zařízení na ochranu proti zkratu lze použít pojistky nebo automatické elektromagnetické pojistky. Pojistky nechrání kondenzátory před přetížením. Jsou pouze pro ochranu proti zkratu. Vypínací proud pojistky musí překročit jmenovitý proud kondenzátoru 1,6 ... 1,8 krát.