Конденсаторные батареи для компенсации реактивной мощности: Статья на тему Установки компенсации реактивной мощности

Конденсаторы батарей компенсации реактивной мощности / Статьи и обзоры / Элек.ру

Со второй половины прошлого века в производстве батарей компенсации реактивной мощности сетей напряжением 6-10/0.4 кВ наметилась устойчивая тенденция перехода к использованию многослойных конденсаторов из металлической фольги, пропитанной маслом/парафином бумаги, полимерной пленки, металлизированной полимерной пленки (с покрытием вакуумным напылением толщиной 0.02-0.05 мкм) в их разном сочетании и с различным подключением отдельных конденсаторных элементов в общем корпусе-блоке конденсатора.

Со временем из-за ограниченной толщины чередующихся слоев диэлектрика и проводника (металлофольги или металлизированного покрытия) многослойные конденсаторы получили сленговое название «пленочные», что технически не вполне корректно, поскольку толщина фольги в металлофольговых конденсаторах на порядок больше, чем в металлизированных, в ряде конструктивных решений наряду или вместо полимерной пленки продолжают использовать пропитанную бумагу, а в конденсаторах со смешанным диэлектриком (Misch-Dielektrika) может использоваться фольга, металлизированная бумага и металлизированная полимерная пленка, покрытие на которые наносится с одной или двух сторон в зависимости от запатентованной производителем конструкции.

Для многослойных пленочных конденсаторов установлены международные названия и аббревиатуры:

  • металлофольговых с диэлектриком из бумаги — Metallfolie — Papier или «P»;
  • металлизированных на базе диэлектрика-бумаги — MetallisiertesPapierили «MP»;
  • металдлофольговых с диэлектриком-полимерной пленкой — Metallfolie — Kunststoffили «K»;
  • металлизированных на базе диэлектрика-полимерной пленки — MetallisierterKunststoff или «MK».

Пленочные металлофольговые/металлизированные конденсаторы на базе:

  • поликарбоната (Polycarbonat) имеют аббревиатуруKC/MKC
  • полипропилена (Polypropylen) имеют аббревиатуру KP/MKP;
  • полистирола (Polystyrol) имеют аббревиатуру KS/MKS;
  • полиэстера (Polyester) имеют аббревиатуру KT/MKT;
  • полиэтилен сульфида (Polyphenylen-Sulfid — PPS) имеют аббревиатуру KI/MKI;
  • ацетата целлюлозы, полиуретана (Celluloseacetat, Polyurethan) имеют аббревиатуру KU/MKU;
  • полипропилена и бумаги в Misch-Dielektrika — имеют аббревиатуру MKV (с бумагой/пленкой, металлизированной с двух сторон), MPK (с бумагой/пленкой, металлизированной с одной стороны).

Кроме того, ряд производителей выпускает пленочные комбинированные фольгово-металлизированные конденсаторы на базе полиэтилентерефталата или полиэстера с аббревиатурой MFT, а также комбинированные фольгово-металлизированные конденсаторы на базе полипропилена с аббревиатурой MFP.

Сегодня в более половины объема всех выпускаемых пленочных конденсаторов (металлофольговых, металлизированных, комбинированных и со смешанным диэлектриком) в качестве основного диэлектрика используется полипропилен (Polypropylen — PP), около 40% выпускаемых пленочных конденсаторов базируются на диэлектрике из полиэфира (PET), менее 3% пленочных конденсаторов — на диэлектрике изполифениленсульфида (PPS) или полиэтилена (PEN), незначительные доли объема рынка приходятся на пленочные конденсаторы с диэлектриком из политетрафторэтилена (PTFE), полифениленсульфида (PPS), поливинилденфторида (PVDF), а также полистирола, полиэстера, полиуретана, ацетилцеллюлозы (целлюлозы ацетата) и бумаги (Р — Papier), причем в большинстве случаев полимерная пленка сегодня имеет торговую марку, зарегистрированную производителем пленочного диэлектрика.

Таблица. Наиболее популярные диэлектрики для металлофольговых и металлизированных конденсаторов батарей устройств компенсации реактивной мощности.

Диэлектрик (русское название)

Диэлектрик (международное название)

Аббревиатура

Торговая марка/бренд

Полиэтилентерефталат (или полиэстер)

Polyethylenterephthalat, Polyester

PET

Hostaphan®, Mylar®

Полиэтиленнафталат

Polyethylennaphtalat

PEN

Kaladex®

Полифениленсульфид

Polyphenylensulfid

PPS

Torelina®, Sustatron®

Полипропилен

Polypropylen

РР

Treofan®

Политетрафторэтилен

Polytetrafluorethylen

PTFE

Teflon®

Полистирол

Polystyrol

PS

Styroflex

Поликарбонат

Polycarbonat

PC

Makrofol®

Ацетилцеллюлоза

Celluloseacetat

СА

Lackfolie®

Полиуретан

Polyurethan

PUR

--

Таблица. Электрические свойства некоторых диэлектриков пленочных конденсаторов.

Диэлектрик

Полиэстер
Polyester

Полипропилен
Polypropylen

Поликарбонат
Polycarbonat

Полистирол
Polystyrol

Полифениленсульфид
Polyphenylensulfid

Ацетат целлюлозы
Lackfilm

ԑ

3.3

2.2

2.8

2.5

3.0

4.7

Проходное сопротивление (MΩ)

>10*4

>10*5

>10*5

>10*6

>10*4

--

Электрическая прочность, V/µm

580

650

535

--

470

--

Тангенс угла диэлектрических потерь (× 10 -3 )

4

0.25

1

0.5

0.6

10

Температурный коэффициент

< +100 ppm

-350 ppm

0

-100 ppm

0

--

Диапазон рабочих температур, С

-55 — +100

-55 — +85

-55 — +100

-40 — +80

-55 — +140

-40 — +70

Диапазон емкости, nF

1 — 1000

0.1 — 1000

0.1 — 1000

0.01 — 10

0.1 — 100

--

Номинальное напряжение сети:
Постоянного тока
Переменного тока

63 — 1000

40 — 250

63 — 1000

63 — 1000

63 — 250

63 — 630

25 — 250

63 — 400

--

Прим.: Диэлектрическая проницаемость ԑ и другие параметры для температуры 25 C ичастоты 1 kHz
Нормативно-правовая база на пленочные конденсаторы для батарей компенсации реактивной мощности. 

На территории Евросоюза нормы для пленочных конденсаторов с бумажным диэлектриком устанавливают технические регламенты диапазона DIN 41 180 — DIN 41 199 и IEC 384-14 / EN 132 400, металлофольговые и металлизированные конденсаторы регламентируются соответственно DIN 41379 — DIN 41391 и DIN 44110 — DIN 44116, а также IEC 68-2-20 и IEC 384-2/6/16.

В России базовыми стандартами, регламентирующими изготовление, тестирование и использование металлофольговых, металлизированных и комбинированных многослойных пленочных конденсаторов для батарей компенсации реактивной мощности пока остаются ГОСТ 21415-75 «Конденсаторы. Термины и определения», ГОСТ 27390-87 (СТ СЭВ 5020-85) «Конденсаторы самовосстанавливающиеся для повышения коэффициента мощности», ГОСТ 1282-88 «Конденсаторы для повышения коэффициента мощности. Общие технические условия», ГОСТ Р МЭК 60252-1/2-2005/2008 «Конденсаторы для двигателей переменного тока», ГОСТ 18689-81 «Конденсаторы для электротермических установок на частоту от 0,5 до 10,0 кГц. Общие технические условия», ГОСТ 15581-80 «Конденсаторы связи и отбора мощности для линий электропередач. Технические условия», ГОСТ 25905-83 «Фольга алюминиевая для конденсаторов. Технические условия» и т.д.

Компания «Нюкон»

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности

Наверное, каждый из нас замечал, как с каждым днем увеличивается предложение разнообразных товаров и услуг. Это касается как легкой, так и тяжелой промышленности. Каждый день в мире производится все больше товаров, все больше сырья перерабатывается, производства расширяются, заводов становится больше. В конечном итоге все сталкиваются с определенными проблемами. На сегодняшний день одной из самых актуальных проблем на производстве является проблема энергосбережения.

Дело в том, что для работы устройствам, которые питаются электроэнергией, нужна не только активная энергия, а и реактивная. Активная энергия преобразуется в полезные действия, например, тепловые, механические или любые другие. В свою очередь реактивная энергия преобразуется в энергию магнитных полей и таким образом расходуется напрасно. Исходя из этого, часть электроэнергии остается неиспользованной, однако платить за нее все равно приходится. Однако это далеко не единственная причина для того чтобы задуматься об энергосбережении. Наличие реактивной энергии влияет на отклонение напряжения в сети, соответственно косвенно влияет на сечение проводников и мощность трансформаторов. Избавиться от такого рода проблемы помогают конденсаторы для компенсации реактивной мощности.

Данный вид устройств помогает минимизировать реактивную мощность, что в конечном итоге приводит к экономии средств на оплату электроэнергии, а также косвенно помогает сократить прочие, связанные с электроэнергией расходы. Однако следует учитывать, что в электрической сети должен быть соблюден определенный баланс мощности. Это означает, что энергии должно быть произведено столько, сколько потом будет потреблено. Важным элементом данного баланса является как раз реактивная энергия. Конденсаторы для компенсации реактивной мощности позволяют избежать потерь от действия реактивной энергии, не нарушая при этом баланса мощности.

Минимизация потерь энергии особенно важна для крупных предприятий, где объемы потребляемой электрической энергии весьма велики. Рациональное использование энергии означает, что каждый отрезок пути от производства до потребления должен быть оптимизирован для минимизации потерь. Одним из самых значимых факторов минимизации является компенсация реактивной энергии.

Компания Нюкон предлагает конденсаторы для компенсации реактивной мощности высокого качества и по самым приемлемым ценам. Именно этот вид конденсаторов поможет избежать неоправданно высоких затрат на электроэнергию. Однако следует понимать, что для инсталляции подобного рода оборудования в электрическую цепь необходимо провести соответствующие замеры и сделать нужные подсчеты. Специалисты компании, используя специализированное оборудование, проводят необходимые исследования и на основе показаний дают указания по внедрению конденсаторных систем для компенсации реактивной энергии.

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности выполнены из экологически безопасных материалов. Именно поэтому они не требуют специальной утилизации. В состав конденсатора входит безвредный газ и полиуретановая смола. Что касается корпуса, а также системы крепления, то следует сказать, что здесь также все сделано для максимального удобства монтажа и дальнейшего использования.

Кроме этого, конденсаторы оборудованы специальной системой защиты от короткого замыкания. В случае если срок годности конденсатора подходит к концу, для предотвращения всяческих неполадок он оборудован предохранителем, который срабатывает и разрывает соединение, как только нарушается электропроводность изделия. Таким образом, не стоит переживать за сохранность электрической цепи. Используя данные конденсаторы, заказчик всегда может быть спокоен за ее состояние.

Важным параметром при использовании конденсаторов является тепловой режим. Это один из основных факторов, влияющих на срок его службы. Так, конденсаторы должны быть установлены вдали от источников тепла, а также от элементов, которые в процессе работы излучают тепловую энергию. Важно помнить, что должно быть соблюдено минимальное расстояние между конденсаторами, установленными совместно. Если комплект был установлен в шкафу, то обязательно должны быть вентилируемые отверстия. При соблюдении всех норм эксплуатации конденсаторы будут работать без сбоев и в соответствии со сроками годности. Нарушение же подобного рода условий ведет к резкому сокращению срока службы конденсаторов.

Конечно, мы не всегда сразу задумываемся об экономии того или иного расходного материала. Особенно когда это что-то не осязаемое, как электроэнергия. Однако со временем приходит понимание того, что платить лишние деньги за пусть не осязаемую, но такую дорогую электроэнергию не хочется. Именно тогда мы и начинаем искать пути минимизации затрат. Компания Нюкон предлагает готовое решение для комплексной минимизации потерь электроэнергии, за счет компенсации реактивной мощности.

Используя конденсаторы для компенсации реактивной мощности, заказчик не только экономит средства за оплату неиспользованной энергии, а и повышает качество сети и самой электроэнергии. Это в свою очередь положительно сказывается на работе всего оборудования работающего от данной сети. Что в свою очередь косвенно влияет на минимизацию затрат на ремонт и замену оборудования в дальнейшем.

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?


Конденсаторная установка компенсирующая реактивную мощность: устройство и принцип действия

Генерация потребителями электрической энергии реактивной мощности вызывает значительные затраты ресурсов техники вхолостую. В связи с этим встает вопрос о том, как свести этот эффект к минимуму. Один из способов это сделать – устанавливать на предприятии, в цеху или хозяйстве частного дома конденсаторные установки компенсации реактивной мощности.

Установка с конденсаторными элементами

Установка с конденсаторными элементами

Содержание

Понятие об активной и реактивной мощностях

Когда электросеть включает в себя только активные нагрузочные компоненты, изменения фаз тока и напряжения совпадают друг с другом, и потребляемый ресурс ограничивается полезной мощностью (ее можно также называть активной). Но на практике сети часто включают в себя компоненты, несущие значительную индуктивную нагрузку. Продуцируемая ею реактивная мощностная компонента отличается отставанием одной из величин (напряжения либо тока) от другой. В итоге в периоды времени, когда величины имеют обратные друг другу знаки, мощность идет в сторону генератора, не выполняя полезную работу. Это приводит к тратам энергетических ресурсов вхолостую, при этом за эти траты платит потребитель.

Важно! Реактивная мощность создает избыточную нагрузку на кабельные элементы (для ее нивелирования требуется применение более толстых проводов), коммутационные и трансформаторные устройства, из-за чего они быстрее выходят из строя. Еще один побочный эффект – отклонение сетевого напряжения от номинального показателя.

Фазовый сдвиг между токовой силой и напряжением

Фазовый сдвиг между токовой силой и напряжением

Назначение устройства компенсации реактивной мощности

Назначение устройства компенсации реактивной мощности состоит в увеличении мощностного коэффициента и минимизации энергетических потерь. Основным компонентом данного устройства является батарея статических конденсаторов, чьей задачей выступает аккумуляция реактивного мощностного компонента. Их действие помогает разгрузке электросети от избытка индуктивной нагрузки. Происходящая при этом стабилизация показателя напряжения дает основание предназначить такие агрегаты к использованию в сетях, для которых характерны скачки, обусловленные значительными реактивными нагрузками.

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

Преимуществами конструкции на основе батарей статических конденсаторов являются:

  • использование предохранительных компонентов с обкладочными деталями из покрытого металлическим напылением пленочного материала с минеральной пропиткой;
  • экологически безопасные конденсаторные элементы, рассчитанные на 3 фазы;
  • возможность регуляции индуктивного мощностного показателя и коррекции настроек посредством дистанционного управления.

Особенности установки компенсационного оборудования

Привязка к индивидуальному потребителю эффективна с точки зрения КПД работы, но обслуживание агрегата в этом случае потребует больше денежных затрат. Если соединить установку с группой нагрузок, денежные затраты будут существенно меньше, но в сети будет наблюдаться уменьшение активных потерь.

Важно! Установку можно подключить как изолированный агрегат с собственным кабельным вводом либо в привязке к основному распредщиту.

Эффективность применения конденсаторных установок

То, насколько выгодным окажется использование агрегата, зависит от правильного выбора способа подключения и дальнейшего обслуживания.

Выбор режима компенсации

Существуют следующие схемы компенсации:

  1. Централизованная на одной из сторон – там, где присутствует максимальное для подстанции напряжение (6 и более киловатт) или минимальное (400 ватт). Такой принцип подключения обеспечивает разгрузку от индуктивной мощности сетей с высоким напряжением, во втором варианте – еще и трансформаторных устройств, относящихся к подстанции (поэтому этот вариант значительно выгоднее).
  2. Групповая – агрегат ставят в цеховом помещении, подсоединяют к распределительной точке или шинке на 400 ватт. Тогда без разгрузки обходятся только сети, ведущие к единичным приемникам.
  3. Индивидуальная – агрегат соединяют напрямую с оборудованием, нуждающимся в разгрузке от реактивной мощности. КПД разгрузки максимальный.
Режимы компенсации

Режимы компенсации

Выбор типа компенсации

Различные типы компенсации реактивной нагрузки отличаются схемами подключения и особенностями управления.

Нерегулируемая компенсация

Здесь к требующему разгрузки оборудованию напрямую или к питающей его шине подсоединяется батарея конденсаторов со стабильной емкостью. Управление реализуется посредством автоматического выключателя или контакторного механизма.

Автоматическая компенсация

Подразумевает поддержание мощностного коэффициента на определенном уровне через контроль продуцируемой индуктивной энергии сообразно с колебаниями нагрузки. Используются специальные батареи и электронное управление.

Динамическая компенсация

Применяется для работы с часто и резко меняющимися нагрузками. Помимо батареи конденсаторов, задействуется электронное устройство, нивелирующее реактивные потери.

Учет условий эксплуатации и содержания гармоник в сети

Установку нужно приобретать, принимая во внимание будущие условия обслуживания в течение всего периода использования.

Учет условий эксплуатации

При планировании использования агрегата нужно учитывать:

  • наибольшее годовое число коммутаций;
  • температуру воздуха;
  • возможные скачки электротока, обусловленные изменениями в кривой напряжения.
Учет воздействия гармоник

Если в сети нет нелинейных нагрузок, используются типовые конденсаторные элементы, при наличии слабовыраженных – детали с большим номиналом. Если нагрузок такого типа много, в ход идут высокоемкие конденсаторы с катушками, предотвращающими резонанс.

Защита конденсаторных установок

Чтобы обеспечить безопасность установки, применяются механизмы:

  • датчик температуры, инициирующий подогрев при ее понижении и охлаждение при излишнем нагреве батареи конденсаторов;
  • защита от инцидентов короткого замыкания, сильных скачков тока и напряжения;
  • блокиратор попыток прикосновения к токоведущим деталям;
  • контактный переключатель, отключающий агрегат при отпирании двери с работающим оборудованием.

Монтаж установки с конденсаторной батареей позволит разгрузить электродвигатели, генераторы и другое оборудование, несущее реактивную нагрузку. При подготовке к приобретению нужно рассчитать, куда целесообразнее всего будет подключить агрегат.

Видео

Расчет и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности
Разместить публикацию Мои публикации Написать
6 марта 2013 в 10:00

Расчет и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности

Наиболее распространенными видами компенсирующих устройств, которые выполняют роль местных генераторов реактивной мощности на предприятиях, являются батареи статических конденсаторов и синхронные двигатели. Конденсаторные батареи устанавливают на цеховых общезаводских трансформаторных подстанциях — со стороны низкого или высокого напряжения.

Чем ближе компенсирующее устройство к приемникам реактивной энергии, тем больше звеньев системы электроснабжения разгружается от реактивных токов. Однако при централизованной компенсации, т. е. при установке конденсаторов на трансформаторных подстанциях, конденсаторная мощность используется более полно.

Мощность конденсаторных батарей может быть определена по диаграмме рис. 1.

Расчет и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности

 

Qк = P1 х tgφ1 - P2 х tgφ2,

где P1 и P2 - нагрузка до и после компенсации, φ1 и φ2 - соответствующие углы сдвига фаз.

Реактивная мощность, отдаваемая компенсирующей установкой,

Q = Q1 - Q2,

где Q1 и Q2 — реактивная мощность до и после компенсации.

Активная мощность, потребляемая из сети компенсирующим устройством

Рк = Р2 - Р1.

Величину необходимой мощности конденсаторной батареи можно определить приближенно без учета потерь в конденсаторах, которые составляют 0,003 - 0,0045 кВт/квар

Qк = P (tgφ1 - tgφ2)

Пример расчета и выбор конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности

Необходимо определить номинальную мощность Qк конденсаторной батареи, необходимой для повышения коэффициента мощности до значения 0,95 на предприятии с трехсменным равномерным графиком нагрузки. Среднесуточный расход электроэнергии Аа = 9200 кВтч; Ар = 7400 кварч. Конденсаторы установлены на напряжение 380 В.

Среднесуточная нагрузка

Pср = Аа/24 = 9200/24 = 384 кВт.

Мощность конденсаторных батарей

Qк = P (tgφ1 - tgφ2) = 384 (0,8 - 0,32) = 185 квар,

где tgφ1 = Ар/Аа = 7400/9200 = 0,8, tgφ2 = (1 - 0,952)/0,95 = 0,32

Выбираем трехфазные конденсаторы типа KM1-0,38-13 каждый номинальной мощностью 13 квар на напряжение 380 В. Число конденсаторов в батарее

n = Q/13 = 185/13 = 14

Мощность различных конденсаторных установок для среднесуточной нагрузки можно найти в электротехнических справочниках и каталогах производителей.

4 июня 2012 в 11:00 120525

12 июля 2011 в 08:56 26477

28 ноября 2011 в 10:00 14313

14 ноября 2012 в 10:00 12708

21 июля 2011 в 10:00 11895

29 февраля 2012 в 10:00 10736

25 декабря 2012 в 10:00 10588

24 мая 2017 в 10:00 9920

16 августа 2012 в 16:00 9903

27 февраля 2013 в 10:00 8474

Ошибка 404. Страница не найдена!

Ошибка 404. Страница не найдена!

К сожалению, запрошенная вами страница не найдена на портале. Возможно, вы ошиблись при написании адреса в адресной строке браузера, либо страница была удалена или перемещена в другое место.

Парадоксы производства конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности

Несмотря на достаточно емкий сегмент средств компенсации реактивной мощности на отечественном рынке электротехнической продукции, в том числе конденсаторных установок (или батарей) для коррекции коэффициента мощности, а также использование российскими производителями в своих решениях комплектных конденсаторных установок современных типов конденсаторов, коммутационного оборудования, фильтров гармоник и т.д., следует признать очевидным факт некоторой статичности отечественных (и зарубежных) разработок и в аспекте вывода функциональности, контроля и управления на более высокий уровень, и в плане перехода на подтверждение технических параметров и качества по современным стандартам, актуализированным с международными техническими регламентами.

Так, в ассортименте даже крупных производителей средств компенсации реактивной мощности определенную долю готовых комплектных решений занимают нерегулируемые конденсаторные установки, как правило без фильтров гармоник, а также регулируемые КРМ, УКРМ и т.д. с низкоскоростной коммутацией отдельных секций конденсаторных батарей, что на текущий момент можно считать nonsense даже для схем индивидуальной компенсации. В свою очередь подавляющее большинство отечественных производителей для разработки и сертификации своих установок используют морально устаревшие ГОСТ 27389-87 «Установки конденсаторные для компенсации реактивной мощности. Термины и определения. Общие технические требования», ГОСТ 12.2.007.5-75 «Конденсаторы силовые. Установки конденсаторные. Требования безопасности», ГОСТ 1282-88 «Конденсаторы для повышения коэффициента мощности. Общие технические условия», хотя уже введены в действие современные ГОСТ IEC 61921-2013 «Конденсаторы силовые. Конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности при низком напряжении», ГОСТ Р 51321.1-2007 «Устройства комплектные низковольтные распределения и управления. Часть 1. Устройства, испытанные полностью или частично. Общие технические требования и методы испытаний» и т.д.

Возможно производственный и сертификационный парадоксы обусловлены малообъяснимой медлительностью Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт), которое до сих пор не актуализировало путем внесения современных стандартов «Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 27 декабря 2009 г. № 347-ФЗ „Технический регламент о безопасности низковольтного оборудования“», утвержденный приказом Росстандарта от 14.09.2010 № 3546 и распоряжением Правительства Российской Федерации от 29 июля 2010г. № 1284-р. Однако в большей степени ответственность за уровень предлагаемых средств компенсации реактивной мощности лежит на самих производителях, ведь продуктивно работать с новыми стандартами никто не запрещает, а концепция добровольной сертификации позволяет использовать для подтверждения соответствия, как внесенные в «Перечень» ГОСТ 27389-87 и ГОСТ 12.2.007.5-75, так и незаслуженно забытые ГОСТ IEC 61921-2013 и ГОСТ Р 51321.1-2007, по факту вполне достаточные для выхода на производство прогрессивных конденсаторных установок (батарей) для коррекции коэффициента мощности. Так, например, ГОСТ IEC 61921-2013 устанавливает более жесткие требования по перенапряжению конденсаторов установок (батарей) для коррекции коэффициента мощности, чем действующий ГОСТ 1282-88, а ГОСТ Р 51321.1-2007 регламентирует емкий пакет проверок и испытаний полностью или частично испытанных комплектных конденсаторных установок, что гарантирует высокое качество и долговечность предлагаемых на рынке средств компенсации реактивной мощности в готовых решениях.

Таблица. Различие требований по максимально допустимым перенапряжениям конденсаторов в нормах ГОСТ IEC 61921-2013 и ГОСТ 1282-88.

Перенапряжения

Максимальная длительность по ГОСТ IEC 61921-2013 Максимальная длительность по ГОСТ 1282-88
1,1 U 30 % длительности под нагрузкой в течение одного дня 12 ч в течение каждых 24 ч
1,15 U 30 мин в течение одного дня 30 мин в течение каждых 24 ч
1,2 U 5 мин в течение одного дня 5 мин не более 200 раз в течение срока службы
1,3 U 1 мин в течение одного дня 1 мин не более 200 раз в течение срока службы
1,5 U 30 мс не более 1000 раз в течение срока службы Не регламентировано

Таблица. Виды проверок и испытаний полностью или частично испытанных комплектных конденсаторных установок по ГОСТ Р 51321.1-2007

Виды проверки и испытания, проверяемые параметры

Полностью испытанные ККУ Частично испытанные ККУ
Предельные значения превышения температуры
Проверка предельных значений превышения температуры в процессе типовых испытаний Проверка предельных значений превышения температуры в процессе типовых испытания или методом экстраполяции
Электроизоляционные свойства
Проверка электроизоляционных свойств в процессе типовых испытаний Проверка электроизоляционных свойств или проверка сопротивления изоляции
Стойкость к токам короткого замыкания
Проверка стойкости к токам короткого замыкания в процессе типовых испытаний Проверка стойкости к токам короткого замыкания в процессе типовых испытаний или методом экстраполяции, или по результатам испытаний аналогичных устройств, прошедших типовые испытания
Надежность соединений открытых токопроводящих частей НКУ с цепью защиты
Проверка надежности соединения открытых токопроводящих частей НКУ с цепью защиты путем осмотра или измерения сопротивления в процессе типовых испытаний. Проверка надежности соединения между открытыми проводящими частями НКУ и цепью защиты
Эффективность срабатывания цепи защиты при коротком замыкании
Проверка эффективности срабатывания цепи защиты при коротком замыкании в процессе типовых испытаний Проверка надежности цепи защиты при коротком замыкании в процессе типовых испытаний или путем применения защитного проводника соответствующей конструкции и расположения
Воздушные зазоры и расстояния утечки
Проверка размеров воздушных зазоров и расстояний утечек в процессе типовых испытаний Проверка размеров воздушных зазоров и расстояний утечек
Механическая работоспособность
Проверка механической работоспособности в процессе типовых испытаний Проверка механической работоспособности
Степень защиты
Проверка степени защиты в процессе типовых испытаний Проверка степени защиты
Монтаж, опробование функционирования
Осмотр НКУ, включающий в себя проверку монтажа и, при необходимости, опробование функционирования в процессе приемо-сдаточных испытаний Осмотр НКУ, включающий в себя проверку монтажа и, при необходимости, испытание на работоспособность
Изоляция
Проверка электрической прочности изоляции в процессе приемо-сдаточных испытаний Проверка электрической прочности изоляции или сопротивления изоляции
Средства защиты
Проверка средств защиты и электрической непрерывности цепей защиты в процессе приемо-сдаточных испытаний Проверка средств защиты
Сопротивление изоляции
Проверка сопротивления изоляции, за исключением тех случаев, когда НКУ были испытаны
Емкостные батареи компенсации реактивной мощности в сетях с преобразовательными установками

Низковольтные и высоковольтные конденсаторные установки, как с автоматическим регулированием генерации реактивной мощности, так и с ручным отключением/включением ступеней на текущий момент остаются приоритетным средством превентивной защиты сетей от рисков дисбаланса мощности и связанных с ним снижением качества поставляемой электроэнергии.

Сравнительно малые объемы потерь активной мощности в КРМ 6,3 (10,5) кВ, УКЛ (П) 56, КРМ 0.4 кВ и др. (в среднем от 0.0025 до 0.005 кВт/кВАр), надежность и простота установки в практически любом сухом помещении или блок контейнере, внушительные резервы перегрузок по току и напряжению (до 30% и 10% от номинальных значений соответственно), несложность ремонта и замены отдельных секций и т.д. в совокупности с достаточно невысокой ценой делают низковольтные/высоковольтные конденсаторные установки оптимальными для компенсации реактивной мощности в сетях низкого (КРМ 0.4 кВ) и среднего напряжения (УКЛ (П) 56).

Вместе с тем, пока так и не решена полностью проблема компенсации реактивной мощности в промышленных сетях с несимметричными нагрузками, имеющими нелинейный характер – вентильными преобразователями, одно- и трехфазными дуговыми печами, установками электрошлакового переплава, индукционными и графитировочными печами, хлораторами и т.д.

Проблемы компенсации реактивной мощности в сетях несинусоидального напряжения.

Сети с несимметричными нагрузками нелинейного характера отличаются несинусоидальностью тока и напряжения, а также повышенным содержанием токов высших гармоник. Так, в сетях с мощными вентильными преобразователями отмечены случаи превышение нормы допустимой несинусоидальности напряжения на 20%, «стандартные» перегрузки по току в 150-180% от номинальных значений при возникновении резонансных явлений конденсаторной установки с индуктивностью сети в области токов высших гармоник, а при регулировке генерации реактивной мощности включением/отключением ступеней – возникновение ударных коммутационных токов, в 4-5 раз превышающих допустимые значения. И это при том, что IEEE Std 519-1992 регламентирует предельные значения нелинейных искажений тока THDI и напряжения THDU (см. таблицы ниже), а реальные перегрузки конденсаторных батарей по току и напряжению не могут превышать 30% и 10% от номинальных значений соответственно.

Предельно допустимые значения нелинейных искажений по току THDI, %

Iкз / I п. макс. <11 11≤h<17 17≤h<23< 23≤h<35 35≤h THDI, %
<20 4 2 1.5 0.6 0.3 5
20 - 50 7 3.5 2.5 1 0.5 8
50-100 10 4.5 4 1.5 0.7 12
100-1000 12 5.5 5 2 1 15
>1000 15 7 6 2.5 1.4 20

Примечание: Предельные значения искажений по току в % I п. макс. для первой гармоники (50 Гц) – первый столбец, а h – нечетные значения порядка гармоник.

Предельно допустимые значения нелинейных искажений по напряжению THDU, %

Напряжение на шинах Нелинейные искажения по гармоникам, % THDU, %
69 кВ и ниже 3 5
от 69,001 кВ до 161кВ 1.5 2.5
свыше 161,001 кВ 1 1.5

Второй проблемой использования конденсаторных установок является быстро изменяющаяся и знакопеременная величина реактивной мощности (недостаточность или избыточность) в сетях с нелинейными нагрузками, что требует оперативного регулирования объемов генерации реактивной мощности. Причем включаемые/отключаемые объемы генерации зависят от мощности нагрузки и могут лежать в пределах от 100 до 2000 МВАр/с, а это практически нереально в конденсаторных установках с ручным управлением и далеко не всегда доступно в регулируемых конденсаторных установках, оборудованных полной автоматикой.

Т.е. для обеспечения целостности и функциональности устройств компенсации реактивной мощности в сетях с нелинейными нагрузками необходимо не только применение конденсаторных установок с эффективными фильтрами токов высших гармоник, но и тщательная скрупулезная экспертиза поддерживаемой сети по совместимости КРМ 6,3 (10,5) кВ, УКРМ 6,3 (10,5) кВ, УКЛ (П) 56, КРМ 0.4 кВ, по реальным нелинейным искажениям тока THDI и напряжения THDU в спектре гармоник высшего порядка, а также самих низковольтных/высоковольтных конденсаторных установок по реальной скорости срабатывания каждой отдельно взятой ступени, в том числе скорости повторного срабатывания после отключения.

Основные требования к устройствам компенсации реактивной мощности в сетях с нелинейными, несимметричными, резкопеременными нагрузками.

В зависимости от специфики нагрузок промышленной сети - нелинейные, несимметричные и резкопеременные – устройства компенсации реактивной мощности должны:

  • обеспечивать эффективную и оперативную по скорости регулирования генерации компенсацию постоянной и переменной составляющей реактивной мощности, что позволит оптимизировать коэффициент мощности и снизить колебания сетевого напряжения;
  • иметь эффективную защиту от перегрузок по токам и напряжениям высших гармоник;
  • иметь максимально возможные резервы перегрузок по току и напряжению;
  • оборудоваться системами охлаждения, поддерживающими оптимальные температуры для работы конденсаторных блоков;
  • иметь конструкцию, обеспечивающую быструю и безопасную замену ступеней и/или конденсаторов в ступенях/модулях.

По материалам компании

Обеспечение емкостной реактивной компенсации с помощью батарей шунтирующих конденсаторов

Несколько слов о батареях шунтирующих конденсаторов

Шунтирующие конденсаторные батареи в основном установлены для обеспечения емкостной реактивной компенсации - коррекция коэффициента мощности . Использование SCB возросло, потому что они относительно недороги, просты и быстры в установке и могут быть развернуты практически в любом месте сети.

Providing capacitive reactive compensation with shunt capacitor banks Providing capacitive reactive compensation with shunt capacitor banks Обеспечение емкостной реактивной компенсации с помощью батарей шунтирующих конденсаторов (на фото: 275 кВ, 72 Мвар, фильтр 5-й гармоники; кредит: ее.co.za)

Его установка оказывает другие полезные эффекты на систему, такие как: улучшение напряжения на нагрузке, лучшее регулирование напряжения (если они были должным образом спроектированы), уменьшение потерь и уменьшение или отсрочка инвестиций в передачу.

Основным недостатком блоков шунтирующих конденсаторов является то, что его выходная реактивная мощность пропорциональна квадрату напряжения, и, следовательно, когда напряжение низкое и система нуждается в них больше всего, они наименее эффективны .


Единица конденсатора

Capacitor unit Capacitor unit Емкостное устройство

Конденсаторный блок является строительным блоком шунтирующих конденсаторных батарей . Конденсаторный блок состоит из отдельных конденсаторных элементов, расположенных параллельно / последовательно соединенными группами в стальном корпусе. Каждый конденсаторный блок снабжен разрядным резистором, который снижает остаточное напряжение блока до 50 В за 5 минут .

Емкостные конденсаторы доступны с переменным напряжением и размерами.

Конденсаторы

предназначены для работы при или ниже номинального напряжения и частоты, поскольку они очень чувствительны к этим значениям; реактивная мощность, генерируемая конденсатором, пропорциональна как напряжению, так и частоте ( кВАр = 2πfv 2 ).

IEEE Std 18-1992 и Std 1036-1992 определяют стандартные номиналы конденсаторов, предназначенных для шунтового подключения к системам переменного тока, а также предоставляют рекомендации по применению.

Эти стандарты предусматривают, что:

    Конденсаторные блоки
  1. должны быть способны к непрерывной работе до 110% от номинального среднеквадратичного напряжения на клеммах и напряжения на гребне , не превышающего 1.2 x √2 номинального среднеквадратичного напряжения , включая гармоники, но исключая переходные процессы. Конденсатор также должен выдерживать 135% номинального тока.
  2. Конденсаторы
  3. не должны давать менее 100%, или не более 115% номинальной реактивной мощности при номинальном синусоидальном напряжении и частоте.
  4. Конденсаторные блоки
  5. должны быть пригодны для непрерывной работы при до 135% номинальной реактивной мощности, вызванной сочетанным воздействием:
    1. Напряжение выше номинальной таблички с номинальной частотой, но не более 110% от номинального среднеквадратичного напряжения.
    2. Гармонические напряжения накладываются на основную частоту.
    3. Допуск на производство реактивной мощности до 115% от номинальной реактивной мощности.

Конденсаторная батарея, конфигурация

Использование предохранителей для защиты конденсаторных блоков и их расположения (внутри конденсаторных блоков на каждом элементе или снаружи блока) является важной темой при проектировании конденсаторных батарей. Они также влияют на режим отказа конденсаторного блока и влияют на конструкцию защиты банка.

  1. Емкостная конденсаторная батарея / блок
  2. Конденсатор с внутренним конденсатором / блок
  3. Батареи шунтирующих конденсаторов без предохранителей

1. Емкостный конденсаторный блок / Банк

Отдельный предохранитель, установленный снаружи между блоком конденсатора и шиной плавкого предохранителя блока конденсаторов, обычно защищает каждый блок конденсатора. Отказ элемента конденсатора сваривает фольгу вместе и замыкает накоротко другие элементы конденсатора, соединенные параллельно в той же группе.

Externally Fused Capacitor Unit/Bank Externally Fused Capacitor Unit/Bank Конденсаторный блок с внешним плавлением / банк

Остальные конденсаторные элементы в устройстве остаются в эксплуатации с более высоким напряжением на них, чем до отказа, и увеличенным током конденсаторного блока. Если второй элемент выходит из строя, процесс повторяется, что приводит к еще большему напряжению для остальных элементов.

Последовательные сбои в одном и том же блоке приведут к срабатыванию предохранителя, отсоединению конденсаторного блока и индикации неисправности.

Внешне предохранительные конденсаторные батареи сконфигурированы с использованием одной или нескольких последовательных групп параллельно соединенных конденсаторных блоков на фазу. Доступный уровень сигнала дисбаланса уменьшается по мере увеличения числа последовательных групп конденсаторов или по мере увеличения числа блоков конденсаторов, параллельных в последовательной группе.

Тем не менее, номинальная мощность в киловаратах отдельного конденсаторного блока, возможно, должна быть меньше, поскольку требуется минимум параллельных блоков, чтобы позволить банку оставаться в эксплуатации с одним предохранителем или блоком.

Вернуться к оглавлению №


2. Конденсатор с внутренним конденсатором / блок

Каждый элемент конденсатора плавлен внутри блока конденсатора. Предохранитель представляет собой простой кусок провода, достаточный для ограничения тока, и заключен в оболочку, способную противостоять теплу, выделяемому дугой. При выходе из строя элемента конденсатора предохранитель удаляет только поврежденный элемент.

Internally Fused Capacitor Unit/Bank Internally Fused Capacitor Unit/Bank Блок конденсаторов с внутренним конденсатором / блок

Другие элементы, соединенные параллельно в той же группе, остаются в эксплуатации, но с немного более высоким напряжением на них.

Как правило, банки, использующие конденсаторные блоки с внутренним плавким предохранителем, сконфигурированы с несколькими параллельными конденсаторными модулями и большим количеством последовательных групп блоков, чем в банках, использующих конденсаторные блоки с внешним плавким предохранителем. Единицы конденсатора, как правило, большие, потому что не ожидается, что полный блок выйдет из строя.

Вернуться к оглавлению №


3. Батареи конденсаторов без плавких предохранителей

Единицы конденсаторов для конденсаторных батарей без плавких предохранителей идентичны тем, которые используются для внешних предохранителей, описанных выше .Чтобы сформировать банк, конденсаторные блоки соединены последовательно между фазой и нейтралью.

Fuse-less Shunt Capacitor Banks Fuse-less Shunt Capacitor Banks Батареи конденсаторов с плавкими предохранителями
Защита основана на сбое конденсаторных элементов (в блоке) в коротком режиме и коротком замыкании группы.

Когда элемент конденсатора выходит из строя, он сваривается, и блок конденсатора остается в эксплуатации. Напряжение на неисправном конденсаторном элементе затем распределяется между всеми оставшимися конденсаторными элементами в серии.

ПРИМЕР //

Например, если имеется 7 конденсаторных блоков последовательно и каждый блок имеет 10 групп элементов последовательно, то в общей сложности насчитывается 70 групп элементов последовательно.

Если один конденсаторный элемент выходит из строя, он укорачивается, и напряжение на остальных элементах составляет 70/69 или увеличение напряжения примерно на 1,5%. Конденсаторная батарея продолжает работу; однако последовательные сбои элементов приведут к удалению банка.

Опыт производителя заключается в том, что для современных конденсаторных блоков все неисправности элементов приводят к сильным коротким замыканиям сварных элементов без газа.

Damaged Internally Fused Capacitor Units Damaged Internally Fused Capacitor Units Поврежденные конденсаторы с внутренним конденсатором

Вернуться к оглавлению №


Рекомендации:
  • Проектирование подстанции / Руководство по применению - V AYADURAI BSC, C.Eng, FIEE Engineering Expert
  • Шунт конденсаторный банк Основы и защита - Густаво Брунелло, докторБогдан Каштенный и Крейг Вестер (GE Multilin, Канада)
,
Емкостная компенсационная конденсаторная батарея

Емкостная батарея компенсации реактивной мощности

Емкостные конденсаторы с коэффициентом мощности экономят энергопотребление для конечного пользователя
Модель: GDAC0.4
Шаги: 4, 6, 8, 12, 16, 18,20,24
Номинальная мощность: 30 ~ 1200 кВА

1. Низкие потери, небольшое излучение, низкий рост температуры
2. Самовосстановление
3. Саморазряд
4. Металлизированная пленка

Серия GDAC0.4 Интеллектуальная компенсация реактивной мощности Установка - это революционный продукт, разработанный для экономии электроэнергии сами по себе на основании ссылки на структуру противников из мира.

Он оснащен микрокомпьютерной системой управления, которая может автоматически компенсировать реактивный компонент через интеллектуальную дорожку.

Основные принципы установки
Контроллер автоматической компенсации реактивной мощности измеряет активный ток линии электропередачи.

Затем микрокомпьютер в контроллере анализирует измеренный ток и передает управляющий сигнал
на выходное реле, которое управляет специальным контактором переключающего конденсатора типа CJ19 i

n в шкафу компенсации, чтобы управлять переключением BSMJ0 ,4 последовательных самовосстанавливающихся типа низковольтных
шунтирующих конденсаторов и уменьшают потери в линии и улучшают качество напряжения.

Основные принципы установки
1. Условия эксплуатации: высота ≤2000 м, температура окружающей среды -25 ° C,
~ 45 ° C, влажность ≤90% при 20 ° C и ≤50% при 40 ° C,
и монтажный уклон ≤5 °.
2. Номинальное напряжение: 400 В, 220 В, 50/60 Гц.
3. Номинальная мощность: 22,5, 36, 40, 60, 72, 90, 120, 140, 180, 220, 375 Квар.
4. Диапазон рабочего напряжения: (0,85 ~ 1.10) раз номинальное напряжение.
5. Максимально допустимый ток: в 1,30 раза больше номинального тока.
6. Количество контролируемых цепей: 4,6 /
7. Время переключения: 30 ~ 90 с / время, регулируемое.
8. Способ работы: автоматический, непрерывный.
9. Когда нагрузка изменяется от 5% до 100%, значение cosΦ остается более 0,95.

Общее описание
1. Небольшие размеры облегчают монтаж и техническое обслуживание оборудования. Он разработан специально для реактивной компенсации трехфазного трансформатора с номинальным напряжением 380 В и мощностью 50 ~ 1000 кВА.
2. Управляемый микрокомпьютером и использующий режим автоматической компенсации, он имеет полные функции и надежную работу. Цифровой светодиодный дисплей отображает коэффициент мощности линии электропередачи в диапазоне от запаздывания (0,00 ~ 0,99) до опережающего (0,00 ~ 0,99).
3. Установленные значения Cosφ, задержки и перенапряжения можно установить с помощью трех функциональных клавиш на клавиатуре панели и отобразить на цифровом дисплее. Краткий человеко-машинный диалог облегчает работу.
4. Когда контрольная лампа указывает на отставание, ведущее к срабатыванию и перенапряжению, светодиод указывает на ввод программы.
5. Благодаря функции защиты от перенапряжения она безопасна в работе. (Установленное значение перенапряжения на заводе-изготовителе установлено на 420 В. Пользователь может сбросить значение в диапазоне от 400 В до 450 В в соответствии со своими потребностями.)
При питании Напряжение в сети превышает установленное значение, цифровой измеритель Cosφ изменяется автоматически и показывает текущее значение напряжения линии электропередачи. В то же время он автоматически, быстро и пошагово отключает входные конденсаторы. Как только напряжение восстановится нормально, эта установка снова будет работать автоматически.
6. Обладая сильной способностью противодействовать заклиниванию, он может противостоять импульсам помех на входе 2000 В непосредственно через линию электропередачи. Индекс превышает национальный специальный стандарт.

Наши услуги сервис продаж.для того, чтобы создать систему обслуживания и контроля качества продукции и обеспечить, чтобы покупатель мог использовать ее в хорошем состоянии. Целью компании является: качество прежде всего, клиент в первую очередь, искренний, профессиональный и инновационный. Мы пострадаем от лучшего послепродажного обслуживания. Мы обещаем, что:

1. Продукция, которую мы поставляем, строго на основе международного стандарта, и каждый показатель соответствует стандартной спецификации и техническим требованиям для пользователей

2.теплый прием со звонками, посещениями и письмами, а также своевременное предоставление ответов и решений для клиентов по технической проблеме. в соответствии со стандартом

4. Гарантия на изделие составляет два года, и если у вас возникнут какие-либо проблемы, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нашему послепродажному персоналу. Мы дадим вам лучшее решение.

,
Как рассчитать количество ступеней и реактивную мощность конденсаторных батарей

Конденсаторные батареи и ступени

В зависимости от размера модуля компенсации, он собирается с конденсаторами одинакового размера (в больших единицах) или другого размера. Блок с общей реактивной мощностью, например, 300 кВар состоит из шести силовых конденсаторов по 50 кВАр каждый.

How to calculate number of steps & reactive power of the capacitor banks Как рассчитать количество шагов и реактивную мощность конденсаторных батарей (фоторепортаж: Janitza electronics)

Таким образом, количество конденсаторов идентично количеству ступеней: шесть конденсаторов, управляемых шестью ступенями .

Однако банки компенсации с неравными шагами, например 50 кВар и 25 кВар (см. Рис. 1), обеспечивают компенсацию в режиме «точного пошагового» . Меньшие блоки до 150 кВАр имеют экономичные комбинации конденсаторов разных размеров.

Reactor-protected compensation bank of 400 kvar, 400 V, 50 Hz, 16 × 25 kvar Reactor-protected compensation bank of 400 kvar, 400 V, 50 Hz, 16 × 25 kvar Рисунок 1 - Компенсационный банк с защитой от реактора 400 кВар, 400 В, 50 Гц, 16 × 25 кВар (фото предоставлено: Frako Kondensatoren und Anlagenbau GmbH, Германия)

Компенсационный блок с общей мощностью 110 кВар, например, , собран с четырьмя конденсаторами 10, 20 и 2 × 40 кВАр (соотношение 1: 2: 4: 4) для обеспечения управления в 11 шагах .Более старый коэффициент мощности передает управление с помощью фиксированной программы переключения, так называемой «геометрической последовательности переключения» (см. Рисунок 2).

Современные реле «выбирают» правильный размер конденсатора , обращаясь к фактической потребности в реактивной мощности непосредственно .

Fixed switching programs for equal- or unequal-sized capacitors Fixed switching programs for equal- or unequal-sized capacitors Рисунок 2 - Фиксированные программы переключения для конденсаторов одинакового или неравного размера

После определения общей потребности в реактивной мощности, подлежащей компенсации, затем определяется, какие типы единиц компенсации (см. Эту статью) следует использовать.Что касается их местоположения, следует иметь в виду, что выводы должны быть всегда освобождены от реактивной мощности.

Потери мощности (кВт · ч) вдоль выводов возрастают в квадрате с полной мощностью (I 2 × R) .

В небольших установках часто достаточно одной компенсации центрального типа. Коэффициент мощности, запрашиваемый поставщиком электроэнергии, должен сохраняться в среднем в течение одного расчетного периода. Краткие отклонения от целевого значения коэффициента мощности не должны контролироваться быстро.Таким образом, задержки переключения на шаг от 30 до 40 с вполне достаточны.

Необходимо учитывать, что более короткие задержки увеличивают количество операций переключения, которые часто подсчитываются современными реле коэффициента мощности.

Еще одним критерием выбора компенсационных банков является тип потребителя . Если есть только несколько потребителей с высокой номинальной мощностью, то применяется конденсаторная батарея с грубым пошаговым управлением. Установки со многими потребителями среднего или малого размера требуют компенсации с контролем точного шага.

Для этой цели доступны более дорогих компенсационных единиц с 12 или даже 14 ступенями (рисунок 3).

Schematic circuit diagram of a compensation unit ready for installation: Schematic circuit diagram of a compensation unit ready for installation: Рисунок 3 - Принципиальная электрическая схема блока компенсации, готового к установке:

Где:

  • (a) Блок управления, включая реле коэффициента мощности
  • (b) Базовая единица с шагами 1–6
  • (c) Удлинитель с шагами 7–12
  • F1 - главные предохранители
  • F2 - предохранители управления
  • F3 - предохранители конденсаторов
  • K1 – K12 - контакторы
  • P1 - реле коэффициента мощности
  • T1 - силовой трансформатор
  • T2 - трансформатор тока (устанавливается на распределительной панели)
  • X1 - терминал управления
  • X2 - штекерные соединения между модулями

В течение проектного периода следует учитывать возможное продление в будущем.Это должно спланировать достаточно места для модуля расширения и, кроме того, установить реле коэффициента мощности с дополнительными выходами управления.

Большинство электронных реле коэффициента мощности, имеющихся на рынке, способны автоматически распознавать незанятые шаги и выводить их из строя . Если модуль расширения установлен, существующая компенсация должна быть «без напряжения», включая реле коэффициента мощности.

После завершения установки модуль расширенной компенсации будет снова включен.Прежде всего, реле коэффициента мощности проверяет все выходы с самого начала и распознает шаги нового конденсатора (см. Рис. 4a и 4b).

Power factor controller: 30–525 V, 50/60 Hz; up to 12 control outputs - suitable for four-quadrant operation Power factor controller: 30–525 V, 50/60 Hz; up to 12 control outputs - suitable for four-quadrant operation Рисунок 4 - Контроллер коэффициента мощности: 30–525 В, 50/60 Гц; до 12 выходов управления - подходит для работы в четырех квадрантах (фото предоставлено: Condensator Dominit GmbH, Германия) Reactive power control relay: 400 V/230 V, 50 Hz; 12 control outputs; suitable for four-quadrant-operation Reactive power control relay: 400 V/230 V, 50 Hz; 12 control outputs; suitable for four-quadrant-operation Рисунок 5 - Реле контроля реактивной мощности: 400 В / 230 В, 50 Гц; 12 управляющих выходов; подходит для четырехквадрантной операции (фото предоставлено Frako Kondensatoren und Anlagenbau GmbH, Германия)

Старые реле коэффициента мощности, все еще работающие на многих станциях по всему миру, следуют строгой программе переключения, например, переключение с шага 1 на 6 или вниз с 6 на 1 или 0 (см. Рисунок 2, арифметическая последовательность).

Эта программа имеет существенный недостаток в отношении количества часов работы на шаг: В худшем случае на шаг 1 все время подается питание по сравнению с шагом 6, который никогда не переключался в !

Поэтому современные реле коэффициента мощности были заменены на так называемую программу вращения или круговой коммутации , как показано на рисунке 5. Эта программа распределяет часы работы равномерно по конденсаторам.

Circular or rotational switching program, illustrated as desired Circular or rotational switching program, illustrated as desired Рисунок 5 - Круговая или ротационная программа переключения, показанная по желанию

Конденсатор, находящийся под напряжением в течение самого длительного времени во время процедуры управления, будет сначала отключен, а затем будет подключен конденсатор, который был отключен дольше всего.Даже, например, во время окончания работы в пятницу (см. Секторы A и B), если все конденсаторы будут отключены, утром в понедельник тогда на конденсатор 7 или 3 будет подано напряжение в первую очередь, обращаясь к секторам C и D, при условии, что не было отключение при нулевом напряжении.

Как упоминалось выше, меньшие компенсационные блоки работают с конденсаторами разных размеров, например, 10 кВАр, 20 кВар и двумя конденсаторами по 40 кВар каждый. Благодаря соотношению мощностей 1: 2: 4: 4 , так называемая геометрическая последовательность (см. Рисунок 2) используется много раз.

Первый шаг в 10 квар символизирует размер шага компенсационного банка и имеет наибольшее количество операций переключения в течение срока его службы. Он будет включен и выключен четыре раза до последнего шага 7, строго следуя программе переключения.

Однако современные микропроцессорные реле коэффициента мощности всегда «выбирают» соответствующий конденсатор, в зависимости от фактического отклонения реактивной мощности .

Это экономит операции переключения, особенно для конденсаторов 10 и 20 кВАр; они будут включены в процедуру контроля, если фактическое отклонение реактивной мощности превышает две трети (66%) только 10 или 20 кВар.Это определяет так называемое значение «C / k» - значение, которое рассчитывается по размеру шага C, деленному на отношение k трансформатора тока .


Пороговый уровень C / k Значение

Большинство банков компенсации контролируются поэтапно. Для этого важно «знать» , когда разрешено (де) активировать ступень конденсатора с помощью реле коэффициента мощности.

Так называемое значение C / k рассчитывается на величиной шага C, деленной на отношение k трансформатора тока .

Ясно, что конденсатор с, например, 50 кВАр не может быть включен, если реле коэффициента мощности измеряет отклонение реактивной мощности всего 10 кВар относительно предварительно отрегулированного целевого коэффициента мощности. Если это так, 40 кВар «зависнет» на другой стороне линии, представляющей целевой коэффициент мощности (см. Рисунок 6).

Function between cos φd line and C/k line Function between cos φd line and C/k line Рисунок 6 - Функция между линией cos φ d и линией C / k

Реле отключится из-за уровня 10 кВАР. Эта процедура, называемая «охотой» (колеблющейся), будет повторяться постоянно.Эта опасность возникла в более старых реле коэффициента мощности с ручной регулировкой C / k, когда они были установлены неправильно или слишком низко . По крайней мере, две трети (66%) размера шага должны существовать как отклонение, чтобы войти в процедуру контроля. Процент может варьироваться от 65 до 85% в зависимости от реалистичных допусков конденсатора, трансформатора тока и самого реле коэффициента мощности.

Значение C / k символизирует пороговый уровень, проходящий параллельно обеим сторонам симметрично так называемой «обратной линии» , представляющей желаемый целевой коэффициент мощности cos φ d (см. Рисунок 6).Таким образом возникает полоса пропускания нечувствительной зоны.

  • Если обнаруженный вектор кажущегося тока находится в пределах полосы пропускания, любое управление реактивной мощностью должно быть остановлено.
  • Если вектор превышает пороговый уровень вправо, реле коэффициента мощности должно переключаться с шагом конденсатора.
  • Если вектор превышает пороговый уровень влево, ступени конденсатора должны быть отключены, чтобы вектор снова попал в полосу пропускания.

Все реле коэффициента мощности должны соответствовать математическому описанию, чтобы избежать «охоты»:

‘C/k’ value – value that is calculated by the step size C divided by the ratio k of the current transformer. ‘C/k’ value – value that is calculated by the step size C divided by the ratio k of the current transformer.

Где:

  • C / k - необходимый уровень реактивного тока для входа в процедуру управления (Ar = ампер реактивный)
  • Qc - ступень конденсатора (квар)
  • U - дельта-напряжение сети (кВ)
  • к - коэффициент трансформации трансформатора тока

В современных микропроцессорных реле правильная регулировка C / k происходит автоматически .Они также поддаются минимальной чувствительности в 1%; при более низких значениях реле не способны «распознавать» ступени конденсатора. Поэтому значение C / k и его значение очень важны для понимания.

Со временем реле коэффициента реактивной мощности с ручной настройкой C / k предназначены для выключения.

Ссылка // Компенсация реактивной мощности Вольфганга Хофмана, Юргена Шлаббаха и Вольфганга Джаста (Покупка печатной копии у Amazon)

,

Как защитить конденсаторные банки?

Введение

Конденсаторные батареи используются для компенсации реактивной энергии, поглощаемой нагрузками электрической системы, а иногда и для создания фильтров для снижения гармонического напряжения. Их роль заключается в улучшении качества электрической системы. Они могут быть подключены по схеме «звезда», «треугольник» и «двойная звезда», в зависимости от уровня напряжения и нагрузки системы.

How to Protect Capacitor Banks? How to Protect Capacitor Banks? Как защитить конденсаторные батареи?

Конденсатор поставляется в виде корпуса с изолирующими клеммами сверху.Он состоит из отдельных емкостей, которые имеют ограниченные максимально допустимые напряжения (, например, 2250 В, ) и последовательно устанавливаются группами для получения требуемого выдерживаемого напряжения и устанавливаются параллельно для получения требуемой номинальной мощности.

Capacitor bank Capacitor bank Конденсаторный банк

Существует два типа конденсаторов:

  1. без внутренней защиты,
  2. с внутренней защитой: предохранитель сочетается с каждой отдельной емкостью.

Типы неисправностей

Основные неисправности, которые могут повлиять на конденсаторные батареи:

  1. Перегрузка,
  2. Короткое замыкание,
  3. Ошибка рамы,
  4. Короткое замыкание компонентов конденсатора

1.Перегрузка

Перегрузка вызвана временным или постоянным сверхтоком:

Непрерывный сверхток, связанный с:

  • Повышение напряжения питания,
  • Поток гармонического тока из-за наличия нелинейных нагрузок, таких как статические преобразователи (выпрямители, приводы с регулируемой скоростью), дуговые печи и т. Д.,

Временный сверхток, связанный с возбуждением ступени конденсаторной батареи. Перегрузки приводят к перегреву, что отрицательно влияет на диэлектрическую стойкость и приводит к преждевременному старению конденсатора.


2. Короткое замыкание

Короткое замыкание - это внутреннее или внешнее повреждение между проводниками под напряжением, между фазами или между фазой и нейтралью, в зависимости от того, являются ли конденсаторы дельта или со звездой .

Появление газа в газонепроницаемой камере конденсатора создает избыточное давление, которое может привести к открытию корпуса и утечке диэлектрика.


3. Сбой рамы

Сбой в корпусе - это внутренний отказ между компонентом под напряжением конденсатора и корпусом, созданный металлической камерой.

Подобно внутренним коротким замыканиям, появление газа в газонепроницаемой камере конденсатора создает избыточное давление, которое может привести к открытию корпуса и утечке диэлектрика.


4. Короткое замыкание компонентов конденсатора

Короткое замыкание компонента конденсатора происходит из-за пробоя отдельной емкости.

Без внутренней защиты: Отдельные емкости с параллельной проводкой шунтируются неисправным устройством:

  • Сопротивление конденсатора изменено
  • Приложенное напряжение распределяется на одну меньшую группу в серии
  • Каждая группа подвергается большему напряжению, которое может привести к дальнейшим каскадным пробоям вплоть до полного короткого замыкания.

С внутренней защитой: плавление соответствующего внутреннего предохранителя устраняет неисправную индивидуальную емкость: конденсатор остается безошибочным, его полное сопротивление изменяется соответствующим образом.

Защитные устройства

Конденсаторы не должны находиться под напряжением, если они не были разряжены. Повторное включение должно быть задержано по времени, чтобы избежать переходного перенапряжения. 10-минутная задержка обеспечивает достаточную естественную разрядку.

Реакторы с быстрой разрядкой могут использоваться для сокращения времени разрядки.


перегрузки

Перегрузка по току большой длительности из-за повышения напряжения питания на может быть предотвращена защитой от перенапряжения, которая контролирует напряжение электрической системы. Этот тип защиты может быть назначен самому конденсатору, но обычно это тип общей защиты электрической системы.

Учитывая, что конденсатор обычно может выдерживать напряжение 110% от его номинального напряжения в течение 12 часов в день, такой тип защиты не всегда необходим.

Перегрузка по току большой длительности из-за протекания гармонического тока определяется защитой от перегрузки одного из следующих типов:
  • Тепловая перегрузка
  • МТЗ с задержкой по времени

при условии, что он принимает во внимание частоты гармоник.

Амплитуда сверхтока кратковременного действия из-за возбуждения ступеней конденсаторной батареи ограничена последовательными импульсными реакторами с каждым шагом.


Короткие замыкания

Короткие замыкания обнаруживаются устройством защиты от сверхтоков с временной задержкой .Настройки тока и задержки позволяют работать с максимально допустимым током нагрузки, а также замыкать и переключать ступени.


Неисправности рамы

Защита зависит от системы заземления. Если нейтраль заземлена, используется устройство защиты от замыкания на землю с выдержкой времени.

Короткие замыкания компонентов конденсатора: Обнаружение основано на изменении сопротивления, вызванном коротким замыканием компонента для конденсаторов без внутренней защиты путем устранения неисправной индивидуальной емкости для конденсаторов с внутренними предохранителями.

Когда конденсаторная батарея имеет с двойной звездой , дисбаланс, создаваемый изменением полного сопротивления в одной из звезд, вызывает ток в соединении между точками сетки. Этот дисбаланс обнаруживается чувствительным устройством защиты от перегрузки по току .

Примеры защиты конденсаторных батарей

конденсаторная батарея с двойной звездой для компенсации реактивной мощности

Double star connected capacitor bank Double star connected capacitor bank Конденсаторная батарея с двойной звездой для компенсации реактивной мощности

Фильтр

Filter Filter Фильтр

Информация о настройке

Тип ошибки Настройка
Перегрузка Настройка перенапряжения: ≤110% Vn
Тепловая перегрузка: Настройка
≤1.3 Настройка тока перегрузки по току
≤1,3 Время задержки прямого тока
или IDMT 10 с
Короткое замыкание Прямая установка максимального тока:
примерно 10 В с задержкой примерно 0,1 с
Рама неисправна Установка прямого времени короткого замыкания на землю:
≤20% максимального тока короткого замыкания на землю
и ≥10% номинального тока ТТ, если допускается выдержка времени 3 ТТ примерно 0,1 сек.
Короткое замыкание компонентов конденсатора Прямая установка максимального тока:
<1 ампер. Время задержки приблизительно 1 с

Ресурс: Руководство по защите - Schneider Electric

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о