Конденсаторы для компенсации реактивной мощности: Конденсаторы для компенсации реактивной мощности VMtec VMXD (Германия)

Теория компенсации реактивной мощности

В электрических цепях протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения, когда нагрузка имеет активный (резисторы) характер. Когда ток отстает от напряжения, нагрузка индуктивная (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), когда ток опережает напряжение, нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы).

Суммарный ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой 1. Iа — активный ток 2. Iри — реактивный ток индуктивного характера К этим токам привязаны мощности потребляемые двигателем. 1. Р – активная мощность привязана к Iа (по всем гармоникам суммарно) 2. Q – реактивная мощность привязана к Iри (по всем гармоникам суммарно) 3. A – полная мощность потребляемая двигателем. (по всем гармоникам суммарно)

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации.

Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметры определяющие потребление реактивной мощности называются POWER FACTOR или Cos (φ)

POWER FACTOR (PF) = P / A Cos (φ) = P1гарм / A1гарм P1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц А 1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц где, A = √P² + Q²

Таким образом, сos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению сos (φ), т.к. низкий сos (φ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности) 2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В, вместо 380 В) 3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Конденсаторы нужны чтобы скомпенсировать реактивную мощность двигателей.

Как компенсировать реактивную мощность?

Компенсация реактивной мощности производится путем подключения конденсаторных установок и конденсаторов. Подключая конденсаторы мы уменьшаем потребление реактивной мощности через силовые трансформаторы у энергоснабжающей организации и улучшаем сos (φ). Необходимо поддерживать сos (φ) = 0,9..0,95, для того, чтобы избежать платежей за потребление реактивной мощности, снизить нагрузку на кабели и трансформаторы, и в тоже время, застраховаться о перекомпенсации (работы с избыточным количеством конденсаторов), возможной при сos (φ)=0,97 и выше.

Более того, при повышении сos (φ) от 0,9 до 0,99 полный ток уменьшается всего на 3% а мощность конденсаторной установки необходимая для этого увеличивается в 2 раза, ее стоимость в 1,5 раза, что экономически нецелесообразно.

Компенсация реактивной мощности может быть ОБЩЕЙ (ЦЕНТРАЛИЗОВАНОЙ) и ИНДИВИДУАЛЬНОЙ.

Индивидуальная компенсация – компенсация реактивной мощности каждой нагрузки отдельно (например на клеммах двигателя).

Индивидуальная компенсация – это наиболее простое техническое решение. Конденсатор подбирается мо мощности и сos (φ) двигателя, поэтому реактивная мощность двигателя компенсируется постоянно в течение всего дня, сos (φ) достаточно высок. Дополнительное преимущество индивидуальной компенсации реактивной мощности, это то что затраты на нее невелики.

Общая (централизованная) компенсация – компенсация реактивной мощности с помощью одной конденсаторной установки устанавливаемой на КТП или в составе главного распределительного щита (ГРЩ).

Дневной тренд (характер изменения нагрузки), является основным фактором, влияющим на выбор наиболее подходящей схемы компенсации реактивной мощности. На многих предприятиях не все оборудование работает одновременно, многие станки задействованы всего несколько часов в день. Поэтому индивидуальная компенсация становится очень дорогим решением, при большом количестве оборудования и соответственно большом числе устанавливаемых конденсаторов. Большинство этих конденсаторов не будут задействованы долгий период времени. Индивидуальная компенсация наиболее эффективна, когда большая часть реактивной мощности генерируется небольшим числом нагрузок, потребляющих наибольшую мощность достаточно длительный период времени. Централизованная компенсация применяется там, где нагрузка флюктуирует (перемещается) между разными потребителями в течение дня. При этом потребление реактивной мощности в течение дня меняется, поэтому использование автоматических конденсаторных установок предпочтительнее, чем нерегулируемых.

конденсаторы для компенсации реактивной мощности HYDRA, КРМ

Компания Клансман — эксклюзивный дистрибьютор Hydra на территории Российской Федерации, Казахстана, Армении, Кыргызстана.
Hydra — европейский производитель конденсаторов, который работает в этом бизнесе более 100 лет.

Hydra производит более 20 миллионов конденсаторов в год на двух производственных площадках. Штаб-квартира и 50% производства находится в Чешской Республике, второе предприятие находится во Вьетнаме. Компания поставляет конденсаторы для крупнейших промышленных марок: Bosch, Miele, Electrolux, Danfoss, Grundfos, Whirlpool и др.

Продукция компании Hydra: 

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности (PFC)

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности (PFC) используются для снижения индуктивного тока путем компенсации реактивной мощности. Нагрузки в электросетях общего пользования обычно имеют активно-индуктивный характер. Установки компенсации реактивной мощности создают емкостную нагрузку в точках подключения, снижающую передачу индуктивной энергии по сети. Как следствие, снижаются потери на передачу энергии (I2R) и уменьшается падение напряжения в проводниках. Емкостная нагрузка для компенсации индуктивной мощности создается подключением конденсаторов параллельно питающей сети вблизи нагрузки. Таким образом, статическая компенсация коэффициента мощности снижает реактивную энергию, передаваемую по сети.

Применение:

• для индивидуальной компенсации двигателей, трансформаторов и т.д.;
• в автоматических конденсаторных установках;
• в фильтрокомпенсирующих устройствах.

При проектировании установок для компенсации реактивной мощности нужно учитывать:

• уровень реактивной мощности;
• реактивная мощность в определенный период времени;
• требуемый коэффициент мощности (cosφ) после компенсации;
• наличие в сети управляющих сигналов звуковой частоты;
• наличие гармоник в электросети;
• температура и климатические условия в месте установки.

Конструкция:

Конденсаторы HYDRA PRB DPM(g) состоят из трех секций из металлизированного полипропилена, размещенных в цилиндрическом алюминиевом стакане. Секции соединены между собой звездой или треугольником. Такая конструкция гарантирует низкие потери, оптимальный режим разряда и хороший теплоотвод. Высоковакуумная сушка секций обеспечивает длительную работу конденсатора с постоянной ёмкостью

Конденсаторы наполнены нетоксичным натуральным маслом, не содержащим PCB (PRB DPM) или газом (PRB DPMg).

Клеммы:

Клеммы сконструированы в виде двойного трехфазного блока, обеспечивающего подключение провода сечением до 35 мм².

Самовосстановление:

В электросетях могут возникать коммутационные импульсы перенапряжения, в 3 раза превышающие номинальное напряжение. Если это приводит к пробою диэлектрика, в конденсаторе включается механизм самовосстановления, после чего конденсатор продолжает функционировать в нормальном режиме с пренебрежимо малой потерей емкости.

Безопасность:

Конденсаторы HYDRA PRB DPM(g) оснащены защитой от повышения давления. Защита срабатывает, когда повторные пробои или другие нарушения нормальной работы вызывают рост внутреннего давления в конденсаторе сверх определенного предела. В этом случае крышка алюминиевого стакана приподнимается, и конденсатор вытягивается в осевом направлении. В результате внутренние проводники, соединенные с клеммами обрываются, и конденсатор отключается от сети.

Разряд:

Силовые конденсаторы должны разряжаться за 3 минуты до напряжения не более 75 В. Между разрядным элементом и конденсатором не допускается наличие предохранителя или иного изолирующего устройства. Конденсатор должен быть напрямую соединен с электрической цепью, обеспечивающей разряд за вышеуказанное время. Конденсаторы HYDRA PRB DPM(g) поставляются с разрядными резисторами.

Мотор конденсаторы

Большинство бытовых машин (таких как сушилки, посудомоечные машины), насосы, компрессоры, двигатели для роллетных дверей и многие другие применения во всем мире используют моторные конденсаторы в качестве пленочных конденсаторов с полипропиленовой пленкой.

Благодаря нашему высокому качеству, Hydra является одним из ведущих поставщиков этих моторных конденсаторов и поставляет всем основным поставщикам в Европе около 18 миллионов конденсаторов в год.  Это основная сфера деятельности Hydra, история которой насчитывает более 100 лет. Конденсаторы двигателя Hydra могут поставляться в 2 версиях: незащищенные (S0) и защищенные (S2).

Защищенные конденсаторы двигателя заполнены маслом и имеют предохранитель от избыточного давления, который отключает конденсатор при отказе, что обеспечивает высокий стандарт безопасности. Поэтому все больше производителей бытовой техники переключаются на конденсаторы S2 по соображениям безопасности.

Поскольку у каждого клиента свои требования, у Hydra есть возможность производить несколько тысяч различных типов, и все они специально разработаны для наших клиентов. Наши квалифицированные инженеры могут удовлетворить ваши точные требования к размеру, емкости, разъемам и упаковке и изготовить качественный конденсатор, от которого вы можете зависеть.

Конденсаторы DC Link

Конденсаторы DC-Link используются для всех видов инверторов, ИБП, ветроэнергетики, солнечной энергии, приводной техники и т. Д.

Hydra производит цилиндрические конденсаторы DC-Link, используя высочайшее качество и изготовленные в соответствии с потребностями наших клиентов.

Все конденсаторы Hydra DC-Link заполнены как полипропиленовой, так и эпоксидной смолой и отвечают самым высоким требованиям. Многие компании по всему миру с высокими техническими ожиданиями полагаются на конденсаторы Hydra.

Фильтрующие конденсаторы

Фильтрующие конденсаторы используются для фильтрации нежелательных частот. Они распространены в электрическом и электронном оборудовании и охватывают целый ряд областей применения, таких как: все виды инверторов, системы ИБП, энергия ветра, синусоидальный фильтр и т. Д.

Hydra производит цилиндрические фильтрующие конденсаторы, изготовленные в соответствии с точными требованиями и потребностями клиентов, с высоким качеством.

Все конденсаторы фильтра Hydra защищены предохранителем от избыточного давления и заполнены маслом для идеальной передачи тепла изнутри наружу.  Таким образом, Hydra избегает пиковых температур на фольге и может использоваться также при высоких температурах окружающей среды с полной нагрузкой.

Осветительные конденсаторы

Несмотря на то, что современным светодиодным светильникам больше не требуется конденсатор, во всем мире по-прежнему существуют миллионы HID-светильников, которым по-прежнему требуются конденсаторы. Таким образом, Hydra поставляет около 2 миллионов световых конденсаторов каждый год по всему миру, потому что HID-Lights все еще используются.

Маслонаполненные полипропиленовые осветительные конденсаторы Hydra с металлическим наполнителем рассчитаны на длительный срок службы в условиях высоких температур освещения с высокой интенсивностью разряда (HID). По соображениям безопасности масляные конденсаторы Hydra Lighting защищены предохранителем от избыточного давления для обеспечения высокого уровня безопасности.

Дефибрилляторные конденсаторы

Конденсаторы дефибриллятора Hydra специально разработаны для использования в общественных местах или в наружных дефибрилляторах первого реагирования.  Конденсаторы размещены в круглых металлических футлярах, наполненных эпоксидной смолой. Мы используем высококачественные материалы, а производство контролируется нашей системой управления качеством. Они доступны в диапазоне напряжений 1500 — 2300 В пост. Тока и при зарядке 500 Дж. Мы готовы разработать для вас конденсаторы в соответствии с вашими требованиями.

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности (КРМ)  имеет в настоящее время очень большое значение в вопросах энергосбережения и снижения нагрузок на электросеть. По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии, занимает значительную величину в себестоимости продукции. Это достаточно серьёзный аргумент для того, чтобы внимательно и скрупулезно подойти к анализу энергопотребления предприятия, выработке методики оценки всех потерь и поиску средств для компенсации реактивной мощности.

Компания ELECTRONICON и родственная ей SYSTEM ELECTRIC предлагают широкий спектр компонентов для компенсации реактивной мощности.

Одно- и трехфазные силовые конденсаторы.

Начиная от стандартной КРМ и заканчивая усиленным типом для фильтрации гармоник, ELECTRONICON производит одно и трех –фазные силовые конденсаторы специального типа и дизайна:

• MKPg 275 — газонаполненные;
• MKP 276 — одно и трех-фазные маслонаполненные, экономвариант;
• UHD 280 -для экстремальных условий работы;
• E62-3ph/3HF -АС-конденсаторы.

Фильтрующие дроссели.

Сегодня всё меньше и меньше установок для КРМ поставляются без дроссельной защиты. Дроссели типа FK-DR от ELECTRONICON оптимизированы для очень малой потери мощности и большой токовой линейности – всё для поддержания минимальных операционных затрат.

Разрядные дроссели.

Существует множество путей разрядки конденсаторов, но оптимальным решением по мнению специалистов ELECTRONICON является самая быстрая разрядка при минимальных потерях энергии с помощью разрядных дросселей типа EL-DR.

Тиристорные ключи.

Интеллектуальные тиристорные ключи, разработанные компанией SYSTEM ELECTRIC, дают возможность немедленного реагирования на стремительные изменения реактивной нагрузки, оберегая при этом дорогостоящие конденсаторы.

Получить консультацию по применению, а также купить компоненты для КРМ на самых выгодных условиях и без посредников можно в компании ЭЛКОМ. Каталог, а также цены на продукцию могут быть отправлены по Вашему запросу.

Назад

Схемы соединения конденсаторных установок | Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок | Архивы

Страница 5 из 20

Ввиду малой мощности конденсаторов в единице они обычно соединяются в группы, секции и целые установки. В принципе не существует каких-либо препятствий, ограничивающих получение конденсаторных установок на любую мощность и на любое напряжение, и они могут выполняться как однофазными, так и трехфазными с параллельным или параллельно-последовательным соединением конденсаторов. Соединение конденсаторов в установках выполняется в виде двух основных схем — треугольником или звездой. Выбор той или иной схемы соединений конденсаторов зависит от различных факторов технического и конструктивного характера.
Конденсаторы напряжением 220, 380, 500 и 600 В изготовляются в основном в трехфазном исполнении, но по отдельным заказам могут изготовляться и в однофазном. Трехфазные конденсаторы соединяются только треугольником (рис. 5,6,г), а однофазные могут Соединяться как звездой, так и треугольником рис. 5,а,в, д, ё).

Рис. 5. Схемы соединений конденсаторных установок.
а, в. е — звездой; б, г, д — треугольником.
Однофазные конденсаторы применяются в сетях для индивидуальных однофазных электроприемников (электрические печи и др.).
Б осветительных и силовых сетях напряжением 220 и 380 Б применяют главным образом трехфазные конденсаторные установки с параллельным соединением конденсаторов, соединенных по схеме треугольника. Б осветительных сетях трехфазные конденсаторные установки обычно подключаются непосредственно (без выключателя) к групповым линиям этих сетей после выключателя (рис. 6,а). В силовых сетях трехфазные конденсаторные установки могут подключаться как непосредственно под общий выключатель с электроприемником (рис. 6,6), так и через отдельный выключатель к шинам распределительных щитов напряжением 380 Б (рис. 6, в, г,д).
При необходимости комплектования конденсаторной установки напряжением 380 Б большой мощности применяются секционированные схемы, состоящие из нескольких отдельных секций конденсаторных установок, которые через свой выключатель подключаются к шинам распределительного щита напряжением 380 Б.

Схемы присоединения конденсаторных установок напряжением 380 В.
б — 1с общим выключателем; в — с рубильником и предохранителем: с предохранителем и контактором; а —с автоматическим выключателем.
Конденсаторы напряжением 1,05; 3,15; 6,3 и 10,5 кВ изготовляются только в однофазном исполнении и могут соединяться в схемах конденсаторных установок как по схеме треугольника (рис.

7,а) с предохранителями индивидуальной защиты конденсаторов, так и по схеме звезды и двойной звезды (рис. 7,б,в). Благодаря появлению высококачественных материалов, синтетических хлорированных пропитывающих жидкостей и совершенствованию технологии изготовления конденсаторов промышленностью разработана единая серия (I, II, III и IV) конденсаторов с улучшенными удельными характеристиками. Для всех серий эти конденсаторы изготовляются двух габаритов: для первого — с высотой бака без изолятора 325 мм; для второго — 640 мм. Размеры основания корпуса конденсатора составляют 380 X 120 мм для напряжений 0,22—10,5 кВ. Мощность конденсатора в единице 50—100 кВАр.

Рис. 7. Схемы присоединения конденсаторных установок напряжением 3—10 кВ.
а — с выключателем и конденсаторами со встроенными разрядными сопротивлениями; б — с выключателем и трансформаторами напряжения для разряда; в — в виде двойной звезды с выкатным выключателем.

Шкала напряжений и мощности конденсаторов имеет широкий диапазон, допускающий комплектовать конденсаторные установки на различные напряжения и мощности. Конденсаторы для повышения коэффициента мощности электроустановок переменного тока частоты 50 Гц выпускаются в соответствии с ГОСТ 1282-72. Основные технические данные конденсаторов напряжением до 1000 В, частотой 50 Гц приведены в табл. 2. Основные технические данные конденсаторов напряжением выше 1000 В, частотой 50 Гц приведены в табл. 3.
Основные технические данные конденсаторов до 1000 В, частотой 50 Гц

Тип конденсатора	Напряжение, кВ	Мощность, кВАр	Емкость, мкФ	Общая
Конденсаторы серии I
КМ 1 -0,22-4,5-ЗУЗ	0.22	4.5	296	404
КМ1-0. 38-13-ЗУЗ	0,38	13	286	404
КМ 1-0,5-13-ЗУЗ	0.5	13	165	404
КМ1-0.66-13-ЗУЗ	0,66	13	95	418
КМ2-0.22-9-ЗУ 3	0,22	9	592	719
КМ2-0.38-26-ЗУЗ	0,38	26	572	719
КМ2-0. 5-26-ЗУЗ	0,5	26	330	719
КМ2-0.66-26-ЗУЗ	0,66	26	190	733
Конденсаторы серии 11
КС1-0.22-6-ЗУЗ	0,22	6	395	410
КС1 -0,38-18-ЗУЗ	0,38	18	397	410
КС1-0,5-18-ЗУЗ	0,5	18	229	410
КС1-0. 66-20-ЗУЗ	0,66	20	146	424
КС1-0.22-6-ЗУЗ	0,22	6	395	472
КС1-0,38-14-ЗУ1	0,38	14	309	472
КС1-0,5-14-ЗУ1	0,5	14	178	472
КС1-0.66-16-ЗУ1	0,66	1С	117	472
КС2-0. 22-12-ЗУЗ	0,22	12	790	725
КС2-0.38-36-ЗУЗ	0,38	36	794	725
КС2-0.5-36-ЗУЗ	0,5	36	458	725
КС2-0.66-40-ЗУ 3	0,66	40	292	739
КС2-0.22-12-ЗУ1	0,22	12	790	787
КС2-0. 38-28-ЗУ1	0,38	28	618	787
КС2-0.5-28-ЗУ1	0.5	28	357	787
КС2-0.66-32-ЭУ 1	0,66	32	234	787
Конденсаторы серии III
КС1-0.22-8-ЗУЗ	0,22	8	526	410
КС1-0.38-25-ЗУЗ	0,38	25	551	410
КС1-0.66-25-ЗУЗ	0,66	25	183	418
КС1-0.22-8-ЗУ1	0,22	8	526	472
КС1-0.38-20-ЗУ1	0,38	20	442	472
КС1-0.66-20-ЗУ1	0,66	20	146	466
КС2-0.22-16-ЗУЗ	0,22	16	1052	725
КС2-0.38-50-ЗУЗ	0,38	50	1102	725
КС2-0.66-50-ЗУЗ	0,66	50	366	739
КС2-0.22-16-ЗУ1	0,22	16	ICi 2	787
КС2-0.38-40-ЗУ1	0,38	40	884	787
КС2-0.66-40-ЗУ1	0,66	40	292	787

Примечания: 1. ЗУЗ — конденсаторы трехфазные внутренней установки, ЗУ 1 — наружной установки.
2. Масса конденсаторов всех типов первого габарита (КС1) 30 кг, второго габарита (КС2) 60 кг.
Таблица 3
Основные технические данные конденсаторов выше 1000 В, частотой 50 Гц

Тип конденсатора	Напряжение, кВ	Мощность, кВар	Емкость, мкФ	Общая высота.
Конденсаторы серии I
КМ1-Э.15-13-2УЗ	3,15	13	4,2	441
КМ1-6.3-13-2УЗ	6,3	13	1,0	471
КМ1-10.5-13-2УЗ	10,5	13	0,4	526
КМ1-3.15-12-2У1	3,15	12	3,8	466
КМ1-6.3-12-2У1	6,3	12	1,0	506
КМ1-10.5 12-2У1	10,5	12	0,35	546
КМ 2-3.15-26-2УЭ	3,15	26	8,4	756
К М2-Б.З-26-2УЗ	6,3	26	2,1	786
КМ2-10.5-26-2УЗ	10,5	26	0,8	841
КМ2-3.15-24-2У1	3,15	24	7,7	781
КМ2-6.3-24-2У1	6,3	24	1,9	821
КМ2-10.5-24-2У1	10,5	24	0.7	861
Конденсаторы серии III
КС1-1,05-37,5-2УЗ	1,05	37,5	108	418
КС1-3,15-37,5-2УЗ	3,15	37,5	12	441
КС1-6.3-37.5-2УЗ	6,3	37,5	3	471 526
КС1-10,5-37,5-2УЗ	10,5	37,5	1
КС1-1,05-30-2У1	1,05	30	86,7	466
КС1-3.15-30-2У1	3,15	30	10	466
КС1-6.3-30-2У1	6,3	30	2	506
КС1-10.5-30-2У1	10,5	30	1	546
КС2-1,05-75-2У 3	1,05	75	217	739
КС2-ЗЛ5-75-2УЗ	3,15	75	24	756
КС2-6.3-75-2УЗ	6,3	75	6	786
КС2-10.5-75-2УЗ	10,5	75	2	841
КС2-1.05-60-2У1	1,05	60	173	787
КС2-3.15-60-2У1	3,15	60	19	787
КС2-6.3-60-2У1	6,3	60	5	821
КС2-10.5-60-2У1	10,5	60	2	861
Конденсаторы серии IV
КС1 -З,1г-.Г0-2УЗ	3,15	50	16	441
КС1-6.3-50-2УЗ	6,3	50	4	471
КС1-10.5-50-2УЗ	10,5	50	1.4	526
КС1-3,15-37,5 2У1	3,15	37,5	12	466
КС1-6.3-37.5-2У1	6,3	37,5	3	506
КС1 -10,5-37,5-2У1	10.5	37,5	1,1	546
КС2-3.15 100-2УЗ	3,15	100	32,7	756
КС2-6.3-1С0-2УЗ	6.3	100	8	786
КС2-10.5-1С0-2УЗ	10.5 |	100	2.9	841
КС2-3.15-75-2У1	3,15	75	24	781
КС2-6.3-75-2У1	6,3	75	16	821
КС2-10.5-75-2У1	10,5	75	2,2	861

Примечания: I. 2Уз — конденсаторы однофазные внутренней установки, 2У1 — наружной установки. 2. Масса конденсаторов всех типов первого габарита КС1 30 кг, второго габарита (КС2) 60 кг. 
Для конденсаторных установок напряжением выше 10 кВ применяются схемы соединений фаз в звезду с параллельно-последовательным соединением однофазных конденсаторов в фазе. При последовательном соединении однофазных конденсаторов напряжение, приходящееся на один конденсатор, равно напряжению фазы установки, деленному на число последовательно включенных конденсаторов. Обычно это напряжение не совпадает точно с номинальным напряжением конденсаторов, поэтому при подсчете реактивной мощности конденсаторной установки необходимо учитывать отклонение фактической мощности конденсаторов от номинальных значений.
Фактическая реактивная мощность конденсатора Q, включенная в сеть с напряжением UCl отличным от номинального напряжения конденсатора U,„ определяется следующим образом, кВАр:
где QH — номинальная мощность конденсатора, кВАр.
Если конденсатор типа КМ2-10.5 номинальной мощностью 26 кВАр подключить к шинам подстанции напряжением 10 кВ. то его фактическая мощность составит, кВАр:

или соответственно 90% номинальной мощности конденсатора.
Таким образом, при установке конденсаторов необходимо учитывать фактический уровень напряжения в сети, к которой будут присоединяться конденсаторы. В условиях эксплуатации конденсаторных установок может возникнуть необходимость использовать при параллельно-последовательном соединении конденсаторы с различными напряжениями и мощностью. В этом случае необходимо соблюдать два условия:
1- При различных напряжениях и одинаковой мощности следует комплектовать конденсаторы в группы таким образом, чтобы ток во всех группах при последовательном соединении был равным и мог быть определен по формуле
где <21,2,з — номинальная мощность одного конденсатора, кВАр; mi,2,з — количество конденсаторов, включенных в группе параллельно; С/1,2,3 — номинальное напряжение конденсаторов, кВ.

Рис. 8. Схемы соединений конденсаторных установок (одной фазы) при различном напряжении (о) или мощности (б) конденсаторов.

Например, необходимо скомплектовать конденсаторную установку для напряжения 6 кВ из имеющихся в наличии однофазных конденсаторов типа КМ-0,5 и КМ-1,05 мощностью по 25 кВАр в единице (рис 8,а). Проверяем ток, проходящий по группам:
2. При одинаковом напряжении, но различной мощности следует комплектовать конденсаторы в группы таким образом, чтобы мощность во всех группах была одинаковой и соответственно ток при последовательном соединении один и тот же. Количество параллельно соединенных конденсаторов в группе в зависимости от их мощности будет различно.
Например, необходимо скомплектовать конденсаторную установку для напряжения 6 кВ из имеющихся в наличии однофазных конденсаторов типа КМ-0,66 мощностью 25 и 50 кВАр в единице (рис. 8, б). Проверяем ток, проходящий по группам:

В зависимости от наличия конденсаторов и необходимой мощности конденсаторной установки могут быть и другие комбинации параллельно-последовательного соединения конденсаторов. При этом необходимо учитывать, что разнотипность в габаритах конденсаторов различной мощности и напряжения может привести к выполнению специальной нетиповой конструкции такой конденсаторной установки.
В процессе управления конденсаторной установки при отключении от сети в ней остается электрический заряд, напряжение которого примерно равно напряжению сети в момент разрыва тока. Для быстрого снижения напряжения на зажимах отключенной от сети конденсаторной установки предусматриваются специальные активные или индуктивные сопротивления, которые подключают параллельно конденсаторам. Разряд конденсаторной установки необходим также для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, так как естественный саморазряд происходит медленно.
Схемы соединений разрядных сопротивлений в трехфазных конденсаторных установках выполняются: треугольником, открытым треугольником и звездой. Наиболее надежной схемой для установки до 1000 В следует считать соединение треугольником, так как пои обрыве одной фазы будет происходить разряд по схеме открытого треугольника во всех трех фазах.
Для конденсаторных установок выше 1000 В в качестве разрядных сопротивлений рекомендуется применять два однофазных трансформатора напряжения, соединенных в открытый треугольник, причем если для конденсаторов до 1000 В «Правила устройства электроустановок» рекомендуют в целях экономии электроэнергии работу без постоянного присоединения сопротивлений с автоматическим присоединением последних в момент отключения конденсаторов, то для конденсаторов выше 1000 В разрядные сопротивления должны быть постоянно присоединены к конденсаторам. Поэтому в цепи между сопротивлениями и конденсаторами не должно быть каких-либо коммутационных аппаратов.
При разделении конденсаторных установок на несколько секций для многоступенчатого регулирования в схемах форсировки каждая секция с отдельным выключателем должна иметь свой комплект разрядных сопротивлений.
Для конденсаторной установки, присоединенной через общий с трансформатором или электродвигателем выключатель, разрядные сопротивления не требуются, так как разрядка конденсаторов происходит через обмотки этих электроприемников. Наилучший способ разряда конденсатора, а также надежное снижение напряжения на зажимах конденсаторов при внезапных разрывах электрической цепи дает применение конденсаторов со встроенными разрядными сопротивлениями. При этом исключается необходимость установки для разряда конденсаторов трансформаторов напряжения и другой аппаратуры.
У конденсаторов со встроенными разрядными сопротивлениями на напряжение 380 В сопротивления устанавливают снаружи между выводами конденсатора. У конденсаторов на напряжения 3—6—10 кВ ввиду отсутствия малогабаритных сопротивлений, рассчитанных на высокое напряжение, разрядное сопротивление устанавливают внутри верхней части бака конденсатора и присоединяют параллельно выводам.
Значение разрядного сопротивления R, Ом, определяется по формуле

где V<t — фазное напряжение сети, кВ; Q — мощность конденсаторной установки, кВАр.
Величина капитальных затрат на конденсаторную установку определяется мощностью, напряжением, наличием автоматического регулирования, типом распределительных устройств, используемых при подключении установки в электрической сети. С увеличением мощности конденсаторной установки удельные характеристики снижаются, так как стоимость и монтаж коммутационной, защитной, измерительной и разрядной аппаратуры, а также вводных ячеек и аппаратуры автоматического регулирования почти не зависят от мощности конденсаторной установки.
Для специальных конденсаторных установок различных напряжений стоимость их определяется в зависимости от конкретной схемы и конструкции установки.

Конденсаторы 5 кВАр для компенсации реактивной мощности от BM-capacitors

Компания BM-capacitors анонсировала выпуск конденсаторов мощностью от 5 кВАр и выше, основная функция которых – компенсация реактивной мощности (КРМ). Новые конденсаторы соответствуют одновременно стандартам GB/T12747-1, IEC60381-1 и IEC61071.

Силовые конденсаторы задействованы в нескольких технологиях компенсации реактивной мощности, с целью корректировки коэффициента мощности:

• регулируемая компенсация реактивной мощности, основанная на емкостной компенсации
• компенсация с коммутацией на тиристорах, используется емкостная и индуктивная нагрузка
• схемы пассивных фильтров (емкостные)
• активные электронные фильтры, как емкостные, так и индуктивные

Основные характеристики:

• стандарт: GB/T12747-1, IEC60381-1, IEC61071
• диапазон рабочих температур: -40…70℃
• диапазон температур хранения: -40…85℃
• диапазон рабочих напряжений: 230…850 В
• диапазон емкостей: 10…900 мкФ
• отклонение емкости: ± 5% (J) / ± 10% (К)
• tgδ: ≤2 × 10-3 (100 Гц, 1 В, 20 ± 5℃)
• максимальная высота : 2000 м

Главные достоинства конденсаторов производителя BM-capacitors:

• многократное самовосстановление
• стабильная работа при низких температурах – до -40°C
• разнообразие по типу выводов
• доступные цены
• короткие сроки производства и поставки (примерно 5-6 недель).

Производитель BM-capacitors имеет сертификаты TÜV Rheinland Group и UL Certification Mark, подтверждающие качество продукции.

Компания «Макро Групп» – является официальным дистрибьютором BM-capacitors.

Для получения ответов по всей продукции BM-capacitors, а также по вопросам получения образцов пишите нам на почту [email protected], через форму на сайте или позвоните по номеру 8-800-333-06-05 доб. 725.

Nokian Capacitors Ltd. — Низковольтное оборудование

ПРОДУКЦИЯ Низковольтное оборудование   НИЗКОВОЛЬТНЫЕ СИЛОВЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ Низковольтные силовые конденсаторы производятся с использованием новейших технологий. Элементы конденсаторов выполнены из металлизированной полипропиленовой пленки, а также являются самовосстанавливающимися и сухими элементами. Для каждого элемента конденсатора предусмотрена патентованная индивидуальная внутренняя защита.   Конденсаторы серия L1 (.pdf) Конденсаторы серия L2 (.pdf)   АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ MaxSine Активные фильтры — новое поколение устройств компенсации реактивной мощности и фильтрации ВГС. В настоящее время наблюдается тенденция увеличения количества оборудования, имеющего нелинейные вольтамперные характеристики, на промышленных предприятиях и в электрических сетях инфраструктуры. Наличие ВГС, генерируемых указанными нагрузками, приводит к существенному снижению качества электрической энергии, что искажает технологические характеристики высокоточного и чувствительного электронного оборудования и компьютерных систем измерения и управления. Назначением активных фильтров типа MaxSine является одновременное решение задач снижения уровня ВГС и компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками, в темпе процессов их изменения со скоростью реакции менее 1 мс. Активный фильтр MaxSine (.pdf) Вебсайт активного фильтра MaxSine   Автоматические конденсаторные установки настенного исполнения Автоматические конденсаторные установки настенного исполнения используются для компенсации коэффициента мощности на главных и групповых распределительных щитах. Компенсация коэффициента мощности означает, что можно избежать облагаемых поставщиками электроэнергии тарифов на реактивную мощность. Автоматические конденсаторные батареи состоят из регулятора коэффициента мощности, который обеспечивает соединение необходимой мощности конденсаторов с системой. Компоненты автоматических конденсаторных установок настенного исполнения (конденсаторные блоки, контакторы и предохранители) вмонтированы в компактные стальные корпусы. Это обеспечивает простоту установки, кроме того, конденсаторные установки, при необходимости можно легко расширить. Расширение допускается в соответствии с рекомендациями по прокладке кабеля.   Когда номинальная мощность превышает более чем 100 квар, необходимо использовать автоматические конденсаторные батареи напольного типа. Когда для системы, состоящей из генерирующей гармонической нагрузки, выбрана компенсация, то надо проверить пригодна ли автоматическая конденсаторная батарея для определенных целей. В случае тех систем, где присутствуют гармоники, компенсация должна быть средством автоматических конденсаторных батарей с блокирующими реакторами или фильтрами гармоник.   Автоматические конденсаторные установки настенного исполнения (.pdf)   НИЗКОВОЛЬТНЫЕ КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ С АВТОМАТИЧЕСКИМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Автоматические конденсаторные батареи используются для компенсации потребляемой реактивной мощности и коррекции коэффициента мощности на главных и групповых распределительных щитах. Коррекция коэффициента мощности позволяет избежать дополнительных финансовых расходов, связанных с потреблением реактивной мощности. Автоматические батареи конденсаторов состоят из требуемого набора ступеней, управляемых цифровым регулятором реактивной мощностей, что обеспечивает необходимую точность регулирования генерируемой мощности конденсаторной батареи.   Низковольтные конденсаторные батареи с автоматическим регулированием (.pdf)   БЛОКИРУЮЩИЕ РЕАКТОРЫ И БАТАРЕИ СО ВСТРОЕННЫМИ ШИРОКОПОЛОСНЫМИ ФИЛЬТРАМИ Системы передачи и распределения электроэнергии предназначены для работы с синусоидальным напряжением и током постоянной частоты. При подключении к системе нелинейных нагрузок таких, как тиристорноуправляемые приводы и преобразователи частоты, генерируются высшие гармонические составляющие, которые вызывают искажения напряжения и тока. Существенное снижение уровня ВГС может быть достигнуто при использовании широкополосных фильтров с автоматическим регулированием.   Батареи со встроенными широкополосными фильтрами (.pdf) Блокирующие реакторы (.pdf)   ФИЛЬТРЫ ГАРМОНИК Магистральные и распределительные сети предназначены для работы с синусоидальным напряжением и током детерминированной частоты. Однако при подключении нелинейных нагрузок таких, как тиристорные приводы, преобразователи частоты, сварочные аппараты, электродуговые сталеплавильные печи и др., генерируются высшие гармонические составляющие токов, что приводит к существенному снижению качества электроэнергии. Для устранения этой проблемы целесообразным является использование фильтров ВГС.   Фильтры гармоник (.pdf)   ФИЛЬТРЫ НА ТРЕТЬЮ ГАРМОНИКУ Однофазные нелинейные нагрузки, например, флуоресцентные лампы и компьютеры, соединенные между фазой и нулем, генерируют 3-ю гармонику и многократно вырабатывают ее. Этот ток гармонической составляющей является причиной искажения тока и напряжения. Кроме этого, ток 3-й гармоники в нуле увеличивает риск перегрузки и это является причиной появления магнитного поля частотой в 150 Гц. Вышеупомянутые проблемы могут быть решены, отфильтровав 3-ю гармонику от электросети.   В фильтре на третью гармонику есть элементы конденсатора, которые связаны последовательно с реакторами. Фильтр гармоники вырабатывает реактивную мощность на основной частоте для достижения желаемого коэффициента мощности. Индуктивность реактора выбирается так, чтобы получить очень низкую индуктивную резонансную проводку для 3-й гармоники, в результате чего большинство гармоник могут быть отфильтрованы. В корпусе фильтра находится контактор, тепловое реле, реактор, конденсатор и контрольное реле напряжения.   Фильтры гармоник 3-го порядка (.pdf)   КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ С ТИРИСТОРНЫМИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ Конденсаторные установки с тиристорными выключателями, отличающиеся быстродействующей коммутационной способностью, разработаны для поддержки напряжения питания в распределительных системах и коррекции коэффициента мощности подключенных нагрузок. Тиристорные  выключатели износоустойчивы, бесшумны в эксплуатации и переходного процесса при коммутации. Управляющие сигналы могут передаваться к конденсаторным установкам непосредственно от нагрузки, что обеспечивает коррекцию коэффициента мощности с минимальной задержкой. Минимальное время, необходимое устройству управления для включения или выключения всех групп конденсаторной установки равно всего лишь периоду одного колебания.   В состав каждой из групп конденсаторной установки входит конденсатор и индуктивность, соединенные последовательно. Они образуют последовательный резонансный контур, настроенный на частоту более низкую, чем самая низкая частота гармоники, имеющейся в системе. Конденсаторная установка выбирается в соответствии с требуемым способом управления, величиной коэффициента мощности, подлежащей компенсации, и подключаемыми нагрузками. Нагрузки могут быть как симметричными, так и асимметричными, и могут быть подсоединены к напряжению магистрали или к фазе.   Конденсаторные установки с тиристорными выключателями (.pdf)   БЛОКИРУЮЩИЕ РЕАКТОРЫ ФИКСИРОВАННОЙ МОЩНОСТИ Магистральные и распределительные сети предназначены для работы с синусоидальным напряжением и током постоянной частоты. Однако, существует немало нелинейных нагрузок таких, как тиристорные приводы и преобразователи, которые генерируют в сети гармонические составляющие. Это вызывает искажения формы волны напряжения и тока.   Частота настройки резонансного контура, образованного емкостью силового конденсатора и индуктивностью сети, может совпасть с частотой имеющейся гармоники. Если в сети имеется источник гармонических токов для определенной гармонической частоты, то гармонические токи этой частоты могут превышать нормальный уровень в 20 раз. Ввиду усиления гармоник, вызываемого резонансом, происходит искажение формы волны напряжения и тока, что в свою очередь, вызывает дальнейшее искажения тока и напряжения. Поэтому в системах подвергающихся воздействию гармоник, невозможна корректировка коэффициента мощности при помощи обычных конденсаторов.   В целях исключения возникновения явления резонанса, описанного выше, в электрических сетях, подверженных воздействию гармоник, необходимо последовательно соединить дроссель и силовой конденсатор. Это стало возможным в разработке устройства, компенсирующего реактивную мощность базовой частоты и не вызывающего при этом усиления гармоник.   Блокирующие реакторы фиксированной мощности (.pdf)

Разряд конденсаторных батарей компенсаторов реактивной мощности

Перед каждым повторным включением конденсаторной батареи необходимо разрядить ниже 10% ее номинального значения напряжения. Данное требование во многом регламентирует величину интервала переключения ступеней автоматизированных конденсаторных установок (АКУ) компенсации реактивной мощности. В то же время разряд до напряжения ≤75 В для косинусных силовых конденсаторов на номинальное напряжение — U_ном. — ниже 660 В должен продолжаться не более 180 с (стандарт IEC 831), а для косинусных силовых конденсаторов с U_{ном .}≥660 В не превышать 10 мин (стандарт IEC 871).

Как известно, суммарная величина активного разрядного сопротивления R (Ом), определяется по формуле [1]:

R ≤ 15× (U_ф/Q_КБ)x/10­­⁶,  (1)

где U_ф — фазное напряжение сети (кВ), а Q_КБ — номинальная мощность конденсаторной батареи (квар). Соответственно время разряда одно- или трехфазного косинусного силового конденсатора — t от U_ном. до максимально допустимого напряжения разряда — U_раз — составит [2]:

где С — емкость одной фазы трехфазного косинусного силового конденсатора и

где С — общая емкость однофазного косинусного силового конденсатора.

Разряд конденсаторной батареи должен производиться автоматически после каждого отключения от сети. Поэтому к косинусному силовому конденсатору постоянно и непосредственно (без промежуточных разъединителей и предохранителей) присоединяются специальные разрядные устройства (кроме случая подключения индивидуальной конденсаторной батареи компенсации реактивной мощности силового трансформатора или электродвигателя через общий выключатель, поскольку при данных условиях разряд силовых конденсаторов происходит через обмотки этих электроприемников).

Рис. 1. Установка разрядных резисторов на цилиндрическом косинусных силовых конденсаторах:
1 — модуль разрядных резисторов;
2 — корпус разъема клеммной колодки;
3 — подключаемый кабель;
4 — крепежный зажимной винт;
5 — контактная шина;
6 — изоляционная площадка разъема;
7 — корпус косинусного силового конденсатора

Композиционно разрядные сопротивления косинусного силового конденсатора могут:

• монтироваться снаружи между зажимами (рис. 1) — степень защиты IP00 [3];
• встраиваться в монтажный разъем выводов (рис. 2) — степень защиты IP20 (стандарт VDE0106, часть 100), что обеспечивает возможность заводского монтажа разрядного модуля и надежность подключения соединительного кабеля [4];
• устанавливаться непосредственно в объеме корпуса — внутри верхней части стального бака (рис. 3) — и подсоединяться (иногда последовательной цепочкой) параллельно выводам, что особенно характерно для высоковольтных косинусных силовых конденсаторов (3–10 кВ) ввиду отсутствия малогабаритных резисторов, рассчитанных на высокое напряжение. Это исключает необходимость использования для разряда высоковольтных конденсаторных батарей обмоток силовых трансформаторов напряжения или разрядных реакторов. Компоновка встроенными в корпус разрядными резисторами применяется и для низковольтных косинусных силовых конденсаторов, например типа КЭК производства ОАО СКЗ «КВАР».
  

  Рис. 2.
  1 — съемный разрядный резисторный модуль;
  2 — разрез корпуса разъема SIGUT с установленным разрядным резисторным модулем;
  3 — подключаемый кабель

Рис. 3. Разрез высоковольтного косинусного силового конденсатора типа All-film:
1 — разрядное сопротивление;
2 — внутренние предохранители;
3 — емкостные пакеты  активной части;
4 — корпус;
5 — выводы

У данного способа установки разрядных резисторов есть свои недостатки. Во-первых, выделение резисторами тепла внутрь корпуса, что ухудшает температурный режим активной части силового конденсатора. А во-вторых, невозможность измерения сопротивления изоляции между его выводами, предусмотренную нормами испытаний косинусного силового конденсатора (ПУЭ, гл. 1.8.27). Это особенно важно для контроля состояния изоляции металлопленочных косинусных силовых конденсаторов, обладающих свойством «самовосстановления», так как при частичных пробоях и последующем восстановлении электрической прочности диэлектрика [5], из-за выделения свободного углерода, содержащегося в полимерной пленке, сопротивление изоляции силового конденсатора постепенно снижается.

Схемные соединения разрядных сопротивлений R трехфазных косинусных силовых конденсаторах выполняются «треугольником», «открытым треугольником» и реже «звездой». Наиболее надежным для конденсаторной батареи до 1 кВ следует считать соединение «треугольником», поскольку в случае обрыва сопротивления одной из фаз разряд будет происходить по схеме «открытого треугольника» во всех трех фазах силового конденсатора [1]. Многие изготовители [2, 3] комплектуют низковольтные косинусные силовые конденсаторы модулями разрядных резисторов (табл. 1), адаптированными к типоразмерам силовых конденсаторов.

Таблица 1. Основные технические параметры модулей разрядных сопротивлений ELECTRONICON Kondensatoren GmbH

Тип КК, соединение разрядных сопротивлений	Сопротивление, R, Ом	Максимальное значение напряжения КК, Uмакс., В
Однофазные	180	600
	300	750
Трехфазные, схема соединения «открытый треугольник»	2×120	480
	2×180	600
	2×200	630
	2×300	750
Трехфазные, схема соединения «треугольник»	3×82	400
	3×120	480
	3×180	600
	2×300	760
При параллельном соединении КК общей мощностью > 40 квар	3×68	440
	3×82	480
	3×100	530
	3×120	600
	3×180	720

Хотя, учитывая величину сопротивления (1), мощность рассеяния модулей резисторов для низковольтных (до 1 кВ) косинусных силовых конденсаторов, при Q_ном. = 5–100 квар, составляет 2–8 Вт, потери в них активной энергии и высокая температура нагрева (до 200 °С при разряде) снижает удельные энергетические характеристики АКУ. Фактически наличие разрядных резисторов примерно вдвое увеличивает собственные удельные (Вт/квар) потери современных низковольтных металлопленочных косинусных силовых конденсаторов [2, 3].

С помощью подключения добавочными контактными блоками электромеханических конденсаторных контакторов [6], дополнительных разрядных резисторов параллельно стационарно установленному на конденсаторной батареи разрядному модулю, можно сократить время ее разряда и соответственно снизить интервал переключения ступеней регулирования АКУ. В таблицах 2 и 3 приводятся номинальные данные дополнительных разрядных резисторов для уменьшения времени разряда конденсаторной батареи приблизительно до 2 с [9].

Таблица 2. Резисторы для быстрого разряда косинусных силовых конденсаторов компании Lovato electric

Мощность КБ, квар	Напряжение 220/230 В		Напряжение 380/500 В
	Сопротивление, Ом	Мощность рассеяния, Вт	Сопротивление, Ом	Мощность рассеяния, Вт
2,5–5	3900	12	8200	12
10–15	1800	25	4300	25
20–50	1000	50	2200	50

Таблица 3. Сдвоенные резисторы для быстрого разряда косинусных силовых конденсаторов компании CIRCUTOR

Мощность КБ, квар	Тип	Сопротивление, Ом	Мощность рассеяния, Вт
5–25	RD-25	2×1500	20
40–60	RD-60	2×1000	20
60–100	RD-100	2×1000	37,5

С этой же целью в ступенях конденсаторной батареи, управляемых электромеханическими контакторами, допускается применение специальных разрядных дросселей [2, 3]. Потери в разрядных дросселях (табл. 4–6) значительно ниже, чем в резисторах (табл. 1), из-за большого (в основном индуктивного импеданса) внутреннего сопротивления Z переменному току при их подключении к компенсируемой сети, но при отключении ступеней АКУ разряд косинусного силового конденсатора будет происходить по цепи постоянного тока через небольшое активное сопротивление обмоток дросселя (табл. 4–6). Таким образом, значительно снизится время разряда t ступеней конденсаторной батареи до требуемого значения Uраз.

Таблица 4. Основные технические параметры разрядного дросселя типа 40Е.001-69000 производства ELECTRONICON Kondensatoren GmbH

Параметр	Номинальное значение
Номинальное напряжение, Uном.	230–690 В
Номинальная частота, f	50/60 Гц
Сопротивление постоянному току, R	4900 Ом
Время разряда (≤50 В)	при напряжении 230 В: до 25 квар < 10 с, до 50 квар < 20 с, до 100 квар < 40с; при напряжении 400 В: до 25 квар < 5 с, до 50 квар < 10 с, до 100 квар < 20 с; при напряжении 525 В: до 25 квар < 3 с, до 50 квар < 6 с, до 100 квар < 12 с; при напряжении 690 В: до 25 квар < 2 с, до 50 квар < 4 с, до 100 квар < 8 с.
Собственные потери, ΔР	< 1 Вт
Разрядный ток	при напряжении 230 В < 1,7 мА при напряжении 440 В < 3,3 мА при напряжении 525 В < 4,8 мА при напряжении 690 В < 9 мА
Допустимое число разрядов (при температуре 40 °С)	4/мин при QКБ = 12,5 квар 3/мин при QКБ = 25 квар 2/мин при QКБ = 50 квар 1/мин при QКБ = 100 квар
Степень защиты	IP20
Класс изоляции	B (соответствует VDE 0532)
Рабочая температура	–25…+55 °С (средняя за 24 часа)
Температура окружающей среды	макс. + 40 °С
Охлаждение	естественное
Размеры	36×60×90 мм
Масса	0,38 кг

Таблица 5. Основные технические параметры разрядного дросселя 40Е.003-60002 производства ELECTRONICON Kondensatoren GmbH

Параметр	Номинальное значение
Номинальное напряжение, Uном.	230–600 В
Номинальная частота, f	50/60 Гц
Сопротивление постоянному току, R	7600 Ом
Время разряда (≤50 В)	при напряжении 230 В: до 12,5 квар < 12 с, до 25 квар < 24 с; при напряжении 400 В: до 12,5 квар < 5 с, до 25 квар < 10 с, до 30 квар < 12 с, до 50 квар < 20 с; при напряжении 440 В: до 12,5 квар < 4 с, до 25 квар < 9 с, до 30 квар < 10 с, до 50 квар < 17 с; при напряжении 480 В: до 12,5 квар < 4 с, до 25 квар < 8 с, до 30 квар < 9 с, до 50 квар < 15 с; при напряжении 525 В: до 12,5 квар < 4 с, до 25 квар < 7 с, до 30 квар < 8 с, до 50 квар < 14 с; при напряжении 600 В: до 12,5 квар < 2,6 с, до 25 квар < 5 с, до 30 квар < 6 с, до 50 квар < 10,5 с.
Собственные потери, ΔР	< 1 Вт
Разрядный ток	при напряжении 230 В < 1,8 мА при напряжении 400 В < 3,2 мА при напряжении 525 В < 4,9 мА при напряжении 600 В < 6,8 мА
Допустимое число разрядов (при температуре 40 °С)	5/мин при QКБ = 12,5 квар 4/мин при QКБ = 25 квар 3/мин при QКБ = 30 квар 2/мин при QКБ = 50 квар
Степень защиты	IP20
Класс изоляции	B (соответствует VDE 0532)
Рабочая температура	–25…+55 °С (средняя за 24 часа)
Температура окружающей среды	макс. + 40 °С
Охлаждение	естественное
Размеры	58×49×39 мм
Масса	0,29 кг

Таблица 6. Основные технические параметры разрядного дросселя В44066Е9900S001 производства EPCOS AG

Параметр	Номинальное значение
Номинальное напряжение, Uном.	230–525 В
Номинальная частота, f	50/60 Гц
Сопротивление постоянному току, R	4900 Ом
Время разряда	при напряжении 230 В: до 25 квар < 10 с, до 50 квар < 20 с, до 100 квар < 40 с; при напряжении 400–525 В: до 25 квар < 5 с, до 50 квар < 10 с, до 100 квар < 20 с.
Индуктивность, L	при напряжении 230 В 730 Гн при напряжении 400 В 710 Гн при напряжении 525 В 670 Гн
Собственные потери, ΔР	< 1,8 Вт
Разрядный ток	< 4,5 мА
Допустимое число разрядов	4/мин при QКБ = 12,5 квар 3/мин при QКБ = 25 квар 2/мин при QКБ = 50 квар 1/мин при QКБ = 100 квар
Класс изоляции обмоток	Т 40/В
Рабочая температура	–25…+55 °С (средняя за 24 часа)
Охлаждение	естественное
Размеры	90×45×59 мм
Масса	0,5 кг

В общем случае разряда напряжение на силовом конденсаторе емкостью C (Ф) изменяется от его зарядного значения, равного напряжению сети U_с(В), до допустимого уровня U_раз., согласно соотношению [7]:

где τ = R×C — постоянная времени контура разряда конденсаторной батареи, с.

Из выражения (2) значение t составит:

t = τ×ln(U_раз/U_C) = tx (lnU_раз – lnU_C).  (3)

Сопоставим время разряда t (3) одинаковой по мощности конденсаторной батареи при использовании разрядного дросселя с двумя V-образными обмотками и модуля разрядных резисторов. Как указано выше, повторное включение ступени конденсаторной батареи возможно не ранее времени (3) ее разряда ниже 10% U_ном. Таким образом, на разряд резисторным модулем при 8-кратном снижении напряжения на косинусном силовом конденсаторе мощностью 25 квар (3×166 мкФ) с резисторным модулем 3×82 кОм (табл. 1) от 400 до 50 В потребуется 33 с; с модулем 3×120 кОм (табл. 1) — 50 с [8], что в 6,5-10 раза выше, чем у разрядных дросселей (табл. 4, 6), и в 3,3-5 раз выше, нежели у разрядного дросселя (табл. 5). При разряде конденсаторной батареи (3×332 мкФ) из двух параллельно соединенных косинусных силовых конденсаторов по 25 квар, резисторный модуль 3×68 кОм (табл. 1) обеспечит ее разряд до 50 В за 55 с [8]. Следовательно, подключение к аналогичной по мощности конденсаторной батареи вместо резисторного модуля 3×68 кОм разрядного дросселя (табл. 4-6) позволит за равные промежутки времени в 2-5 раз увеличить допустимое количество разрядов конденсаторной батареи, тем самым значительно повысив быстродействие АКУ [1]. Кроме того, собственные активные потери электроэнергии в разрядном дросселе примерно в 3 раза ниже потерь в резисторных модулях (табл. 1), что, например, при годовом числе часов максимума нагрузки предприятия, равном 5000, соответствующему времени наибольшей загрузки АКУ мощностью 400 квар, эквивалентно экономии ≈20-25 кВт·ч.

Рис. 4. Внешний вид разрядного дросселя В44066Е9900S001 производства EPCOS AG

Конструктивно разрядные дроссели (рис. 4) имеют литой, ударопрочный, пластиковый корпус, винтовые зажимы (U, V, W), допускающие верхнее или нижнее присоединение проводников сечением от 0,75 до 2,5 мм², связанных с клеммами силовых конденсаторов, и лапки для крепления на стандартной профильной шине TS 35 в соответствии с EN 50022. Разрядные дроссели (типа 40Е.003-60002) монтируются непосредственно на выводы цилиндрического косинусного силового конденсатора мощностью 5-50 квар (рис. 5) без дополнительных соединительных проводов.

 

Рис. 5. Разрядный дроссель 40Е.003-60002, установленный на выводах цилиндрического косинусного силового конденсатора

При коммутации конденсаторной батареи тиристорными контакторами различной модификации [2, 3, 10] разрядные дроссели применять нельзя, так как это приведет к короткому замыканию силовых электронных ключей по цепи постоянного тока. Поскольку в контакторах с электронными ключами отключение конденсаторной батареи происходит при переходе протекающего через них фазного тока через нулевое значение, разрядные сопротивления могут не устанавливаться [10]. В конденсаторных тиристорных контакторах с двумя электронными ключами типа TSM-C, TSM-LC [3] для разряда соединенных «треугольником» косинусных силовых конденсаторов компания EPCOS AG рекомендует использовать специальный высоковольтный резистор марки EW-22 (1200 В/100 Вт, рис. 6).

Рис. 6. Резистор EW-22 производства EPCOS AG для разряда конденсаторной батареи, управляемых тиристорными контакторами, установленный на монтажной панели

В целом рациональный выбор способа разряда конденсаторной батареи помогает оптимизировать технологические показатели работы и безопасной эксплуатации установок компенсации реактивной мощности.

Литература

1. Шишкин С. А. Разрядные дроссели конденсаторных батарей // Электрика. 2003. № 5.
2. Конденсаторы, дроссели, автоматические регуляторы для компенсации реактивной мощности. ELECTRONICON Kondensatoren GmbH Gera. Germany. 2003.
3. Power Factor Correction. Product Profile 2005. Published by EPCOS AG. Ordering No EPC: 26013-7600. Germany.
4. Easy-to-mount discharge resistor module // EPCOS COMPONENTS. 2005. № 1.
5. Шишкин С. А. Обеспечение функции самовосстановления силовых металлопленочных конденсаторов // Силовая электроника. 2005. № 4.
6. Шишкин С. А. Электромеханические контакторы для коммутации низковольтных конденсаторных батарей // Силовая электроника. 2005. № 1.
7. Кучинский Г. С., Назаров Н. И. Силовые электрические конденсаторы. М.: Энергоатомиздат. 1992.
8. Capacitors and reactors for power factor correction. //
9. Lovato electric. Компоненты для автоматизации в промышленности. Общий каталог 2003–2004. Italy. 2004.
10. CIRCUTOR. Power Factor Correction and harmonic filtering. General Catalogue 2002–2003. Cod.: 8012943120. Printed in Spain.

Введение в схемы коррекции коэффициента мощности на основе конденсаторов — Блог о пассивных компонентах

Источник: блог Capacitor Faks

Часть мощности переменного тока, потребляемой индуктивными нагрузками, используется для поддержания инверсии магнитного поля из-за фазового сдвига между током и напряжением. Эту энергию можно рассматривать как потерянную энергию, поскольку она не используется для выполнения полезной работы. Цепи коррекции коэффициента мощности используются для минимизации реактивной мощности и повышения эффективности, с которой индуктивные нагрузки потребляют мощность переменного тока.Конденсаторы являются важными компонентами в схемах компенсации коэффициента мощности, и в этой статье будут рассмотрены некоторые конструктивные особенности при использовании этих компонентов для коррекции коэффициента мощности.

Реактивная мощность в индуктивных нагрузках

Индуктивные нагрузки, такие как дроссели, двигатели, оборудование для индукционного нагрева, генераторы, трансформаторы и оборудование для дуговой сварки, создают электрическую задержку, которую обычно называют индуктивностью. Эта индуктивность вызывает разность фаз между током и напряжением. На рис. 1 показаны формы сигналов тока и напряжения для нагрузки с нулевым запаздыванием (чисто резистивная нагрузка).

Рисунок 1 Напряжение и ток для идеальной нагрузки

Из-за фазового сдвига из-за индуктивности бывают моменты, когда ток и напряжение имеют разные знаки. В это время генерируется отрицательная энергия, которая возвращается в сеть электроснабжения. Когда два возвращают одинаковый знак, для генерации магнитных полей требуется аналогичное количество энергии.Энергия, которая теряется из-за перемагничивания в индуктивных нагрузках, обычно называется реактивной мощностью.

Индуктивные нагрузки переменного тока подразделяются на линейные и нелинейные устройства. Для линейных нагрузок форма сигнала тока и форма сигнала напряжения имеют совпадающие синусоидальные профили. На рисунке 2 показаны кривые тока и напряжения для типичной линейной нагрузки. С другой стороны, поскольку нелинейные нагрузки потребляют ток на разных частотах, формы сигналов тока и напряжения различаются.Для большинства нелинейных нагрузок форма сигнала тока обычно несинусоидальная. На рис. 3 показаны кривые тока и напряжения для нелинейной нагрузки.

Рисунок 2 Напряжение и ток для линейной нагрузки

Рисунок 3 Напряжение и ток для нелинейной нагрузки

Некоторые примеры линейных электрических нагрузок включают нагревательное оборудование, двигатели и лампы накаливания. К нелинейным устройствам относятся частотно-регулируемые приводы, приводы постоянного тока, программируемые контроллеры, осветительные устройства дугового типа, индукционные печи, источники бесперебойного питания и персональные компьютеры.Известно, что нелинейные электрические нагрузки являются основной причиной гармонических искажений в системах распределения электроэнергии.

Коэффициент мощности

Эффективность, с которой электрические устройства или установки потребляют мощность переменного тока, варьируется. Некоторые нагрузки используют мощность эффективно, в то время как другие тратят значительную часть потребляемой мощности. Коэффициент мощности используется для описания эффективности, с которой нагрузки потребляют мощность переменного тока. Эта безразмерная величина находится в диапазоне от 0 до 1.

Как показано на рис. 4 и рис. 5 , общая мощность переменного тока, также известная как полная мощность, потребляемая электрическим устройством или оборудованием, зависит от двух компонентов: полезной мощности (активной мощности) и реактивной мощности. Под полезной мощностью понимается мощность, необходимая устройству для выполнения задачи. С другой стороны, реактивная мощность не дает полезной работы. Полезная мощность обычно измеряется в кВт, а реактивная мощность — в кВАр.

Рисунок 4 и 5, активная и реактивная мощности диаграммы полной полной мощности

Как показано в уравнении 1 , коэффициент мощности равен отношению активной мощности (полезной мощности) к общей мощности (полной мощности), потребляемой электрическим устройством или оборудованием.Математически можно показать, что коэффициент мощности равен косинусу угла θ (, уравнение 2, ). Чем ближе это отношение к 1,0, тем выше эффективность устройства или оборудования.

Для идеальной электрической нагрузки коэффициент мощности равен 1,0 (единичный коэффициент мощности). Это означает, что вся мощность, потребляемая нагрузкой, используется для полезной работы. Однако реальной электрической нагрузке добиться этого сложно. Импеданс для нагрузки, представленной , рис. 5, задается уравнением 3, где XL — индуктивное реактивное сопротивление, которое определяется уравнением 4 .

Почему электрической нагрузке трудно достичь единичного коэффициента мощности? Большинству электрических нагрузок присущи реактивные свойства, которые затрудняют достижение идеального коэффициента мощности. Чтобы преодолеть это ограничение, в сеть добавляются схемы коррекции коэффициента мощности для компенсации реактивных характеристик нагрузки.

Коррекция коэффициента мощности (компенсация)

Электрические нагрузки с низким коэффициентом мощности потребляют больше энергии, чем необходимо для выполнения задачи.Это может привести к значительным потерям мощности в сети и высоким потерям в трансформаторе. Такое увеличение потребления энергии увеличивает стоимость работающего оборудования или установок. Низкие коэффициенты мощности также вызывают повышенные падения напряжения в распределительной сети. Поставщики электроэнергии обычно наказывают отрасли, коэффициент мощности которых ниже установленного значения.

Поставщики электроэнергии побуждают промышленных потребителей повышать коэффициент мощности по разным причинам. Во-первых, повышение коэффициента мощности может помочь значительно сократить расходы на электроэнергию.Во-вторых, высокий коэффициент мощности помогает минимизировать потери КПД в трансформаторах потребителя. В-третьих, добавление системы коррекции коэффициента мощности помогает увеличить эффективную мощность электрической сети потребителя. Наконец, высокий коэффициент мощности способствует увеличению срока службы электрооборудования.

Сеть компенсации коэффициента мощности снижает мощность, потребляемую нагрузкой, тем самым улучшая общий коэффициент мощности. Компенсационная сеть позволяет электрическим нагрузкам достигать хорошего коэффициента мощности, обычно от 0.95 и 0,98. Коэффициент мощности 0,85 и ниже обычно рассматривается коммунальными предприятиями как плохой коэффициент мощности.

Цепи конденсаторной коррекции коэффициента мощности

Существуют различные методы повышения коэффициента мощности нагрузки или установки. Один из часто используемых методов включает добавление в сеть конденсаторов для коррекции коэффициента мощности. На рисунке 6 показана простая схема, состоящая из источника переменного тока и индуктивной нагрузки.

Рисунок 6 и 7, индуктивная нагрузка с конденсатором коррекции коэффициента мощности и без него

Как конденсатор помогает улучшить коэффициент мощности? В цепи переменного тока реверсирование магнитного поля из-за разности фаз между током и напряжением происходит 50 или 60 раз в секунду.Конденсатор помогает улучшить коэффициент мощности, освобождая линию питания от реактивной мощности. Конденсатор достигает этого за счет накопления энергии обратного магнитного поля.

На рисунке 7 показана индуктивная нагрузка с конденсатором коррекции коэффициента мощности. Рисунок 8 выше иллюстрирует улучшение коэффициента мощности при добавлении конденсатора в схему. Импеданс для цепи с конденсатором компенсации коэффициента мощности определяется уравнением , уравнение 5, , где XC — емкостное реактивное сопротивление, которое определяется уравнением , уравнением 6, .

В большинстве отраслей для компенсации реактивной мощности устанавливается система конденсаторов, управляемая контроллером коррекции коэффициента мощности. При проектировании системы коррекции коэффициента мощности важно избегать увеличения емкости сети. Добавление избыточной емкости к цепи может привести к чрезмерной коррекции, как показано на Рис. 9.

Полупроводниковые приборы также широко используются для коррекции коэффициента мощности. Использование полупроводниковых устройств в цепи для улучшения коэффициента мощности обычно называется активной компенсацией.Синхронные машины с перевозбуждением также обычно используются для улучшения коэффициента мощности сети.

Заключение

Индуктивные нагрузки, такие как трансформаторы, генераторы, двигатели, дроссели и оборудование для дуговой сварки, создают электрическую задержку, в результате чего ток и напряжение имеют разные знаки. Энергия, необходимая для поддержания разворота магнитного поля в индуктивных нагрузках, называется реактивной мощностью. Снижение реактивной мощности за счет повышения коэффициента мощности нагрузки переменного тока помогает минимизировать общие затраты на работу индуктивных нагрузок.Конденсаторы обычно используются в промышленности для повышения коэффициента мощности и минимизации потерь энергии.

предоставленное изображение: Hydra

оригинальная статья, которая впервые появилась на Capacitor Faks здесь, была отредактирована по объему и содержанию в EPCI

Пошаговое руководство по созданию конденсаторной батареи и панели компенсации реактивной мощности

Проект компенсации реактивной мощности

Дизайн панели компенсации реактивной мощности сильно отличается и не так прост, как стандартный распределительный щит.При работе с такими панелями необходимо указать множество параметров и другие вещи, о которых нужно позаботиться.

Пошаговое руководство по созданию конденсаторной батареи и панели компенсации реактивной мощности (фото предоставлено Elpro Križnič)

Эта статья является частью прекрасной дипломной работы г-на Якуба Кемпки по теме « Компенсация реактивной мощности ». Давно не читал такое хорошее произведение. Отлично.

Целью проекта под названием «Панель компенсации реактивной мощности» была разработка конденсаторной батареи номинальной мощностью 200 кВАр и номинальным напряжением 400 В , адаптированной для работы от сети, где присутствуют гармоники более высокого порядка.Конденсаторная батарея должна была представлять собой силовой конденсатор с автоматическим управлением регулятором коэффициента мощности.

Этот тип устройства был выбран в качестве компенсатора из-за его цены по сравнению с активными фильтрами. Конденсаторная батарея будет запущена как новый продукт компании, поэтому необходимо выполнить все требования стандарта в отношении элементов , размеров, соединений, сечения проводов, защиты конденсаторов , так как это необходимо. быть испытанным и принятым сертифицированной лабораторией.

Принимая во внимание вышеизложенное, первое, что нужно сделать, это изучить основные требования к конденсаторным батареям в соответствии с польскими стандартами. Наиболее важными стандартами, которые использовались в процессе проектирования, были:

• EN 61921: 2005
• EN 60439-1: 1999
• IEC 60831-2

EN 61921: 2005 описывает общие требования к конденсаторной батарее. Наиболее важные из них перечислены ниже:

• Доступ к определенным элементам внутри конденсаторной батареи должен быть легким, чтобы не было проблем с заменой элемента в случае отказа
• Индекс защиты зависит от место установки конденсаторной батареи.Если конденсаторная батарея должна быть размещена в том же месте, что и главное распределительное устройство, или подсобное помещение рядом с ней, достаточно IP 20.
• Конструкция секции — в устройстве компенсации реактивной мощности можно определять отдельные секции, размещая их в отдельных секциях или в одной ячейке.
• Маркировка — каждая конденсаторная батарея должна иметь паспортную табличку, на которой указаны: производитель, идентификационный номер, дата изготовления, номинальная мощность в [кВАр], номинальное напряжение в [В], минимальная и максимальная температура окружающей среды, индекс защита, стойкость к короткому замыканию, [A]

Состав:

1. Корпус
2. Расположение элементов
3. Силовые конденсаторы и дроссели отстройки
   1. Цепь приемника
   2. Количество и тип конденсаторов

Защита

Схема подключения

1. Главная цепь
2. Цепь управления

1.Корпус

Имея вышеуказанную информацию, можно найти монтажный шкаф для элементов конденсаторной батареи. Поскольку устройство будет работать от сети, где присутствуют гармоники более высокого порядка, силовые конденсаторы должны быть защищены реакторами. Каждый конденсатор излучает дополнительное количество тепла, а также реактор.

По этой причине в шкафу необходимо установить охлаждающий вентилятор, , чтобы создать поток воздуха внутри шкафа , который охладит элементы.

Максимальная температура вокруг силовых конденсаторов не может быть выше, чем указано в таблице ниже.

Таблица 1 — Температурные условия в соответствии с IEC 60831-2

Максимум	55 ° C
Максимальное среднее значение в течение 24 часов	45 ° C
Годовое максимальное среднее значение	C
Минимум	-25 ° C

Проблема охлаждения очень важна.Конденсаторы и реакторы, работающие в ненадлежащих тепловых условиях, подвергаются опасности перегрева, и их ожидаемый срок службы сокращается.

Чтобы этого избежать, нужно соблюдать несколько правил, которые предотвратят нежелательные эффекты. Они следующие (обычно для ячеек распределительного устройства):

1. Расстояние между входом и выходом воздуха должно быть возможно большим, чтобы обеспечить максимальную скорость воздушного потока.
2. Размер впускного отверстия должен быть как минимум на 10% больше выпускного
3. Вертикальный размер впускного / выпускного отверстия должен быть больше
4. Предотвращение воздушного потока под прямым углом или зигзагообразной линией
5. В случае принудительного охлаждения , вентиляторы должны быть размещены в нижней части шкафа для подачи холодного воздуха в распределительное устройство.
6. При выборе развлечения следует учитывать реальный воздушный поток, поскольку теоретический может быть выше с точки зрения противодавления

Поскольку известно, что вентилятор необходимо разместить, необходимо рассчитать эффективность охлаждения система. В общем, мы можем предположить, что потери мощности силового конденсатора (включая провода, разрядный резистор и контакторы) составляют примерно 7 Вт на / квар — для цепи приемника (конденсатор и реактор).

По формуле:

D = 0.3 × Ps [м ³ / ч]
D = 0,3 × (200 × 7) = 420 [м ³ / h]

Где:

• D — Минимальная эффективность вентиляторов
• Ps — Общая потеря мощности в цепи приемника

С учетом приведенных выше правил был выбран следующий шкаф:

Рисунок 1 — Размеры корпуса

Таблица 2 — Размеры корпуса

Высота [мм]	2000
Ширина [мм]	1050
Глубина [мм]	500

На фотографии ниже показано внутреннее пространство шкафа:

Рисунок 2 — Корпус для компенсации реактивной мощности

Как вы можете заметить , в этом вольере нет пола.Такая конструкция позволяет воздушному потоку легко подниматься к верхней части шкафа, которая слегка приподнята для лучшей вентиляции.

Вернуться к содержанию ↑

2. Расположение элементов

Расположение элементов внутри корпуса должно быть легко доступным для обслуживания и замены , и каждый элемент должен быть четко обозначен в соответствии с технической документацией.

В проекте, с точки зрения конструкции ограждения, было принято во внимание следующее решение (см. Рисунок 3 ниже).

• № элементов 1,2 (фиолетовый шрифт) — это металлические пластины, составляющие панели для контакторов и защитных устройств отдельных секций конденсаторной батареи.
• Элемент нет. 3 представляет собой барьер между конденсатором и реактором.

Все элементы 1,2,3 от одного производителя, взяты из одного каталога, чтобы упростить конструкцию следующего устройства аналогичного типа и уменьшить разнообразие деталей.

Рисунок 3 — Расположение элементов на панели реактивной мощности (чертеж CAD)

Следующее требование к реакторам должно быть размещено над конденсаторами, поскольку они выделяют гораздо больше тепла, чем конденсаторы, которые легче и могут повышаться, вызывая повышение температуры конденсатора. подъем.Если кто-то хочет разместить реакторы в одном шкафу, они должны быть физически разделены перегородкой.

Это то, что было упомянуто в EN 61921: 2005 Раздел «Строительство ».

В проекте барьер выполнен с помощью металлической пластины, помещенной между конденсаторами и реакторами .

Вернуться к содержанию ↑

3. Силовые конденсаторы и реакторы расстройки

Следующим шагом является выбор подходящих силовых конденсаторов.Значит, нужно обращать внимание на его номинальное напряжение и мощность. Поскольку конденсаторы будут работать последовательно с реакторами, что вызовет повышение напряжения на выводах конденсаторов.

Согласно паспорту, предоставленному производителями, большинство конденсаторов не выдерживают напряжения 1,1 × U _n дольше 8 часов в день. По этой причине возникает необходимость применения силовых конденсаторов с номинальным напряжением выше, чем напряжение сети.

По этой причине необходимо принять во внимание следующее утверждение:

При повышении или понижении напряжения реактивная мощность конденсатора также изменяется по формуле:

где:

• Q _R — расчетная мощность конденсатора
• Q _N — номинальная мощность при номинальном напряжении
• U _S — напряжение сети
• U _N — номинальное напряжение конденсатора

Проектом принята номинальная мощность конденсаторной батареи 400В .Проведем пример расчета. С учетом силового конденсатора номинальной мощностью 20 квар и номинальным напряжением 440В , питаемого от сети U _n = 400V .

Этот тип расчета верен, если нет дросселя, подключенного последовательно с конденсатором.

Как только мы узнаем общую реактивную мощность конденсаторов , мы можем выбрать серию конденсаторов для коррекции коэффициента мощности . Предусмотрено разделение 200кВАр. Принимая это во внимание, по его мнению, необходимо учитывать количество конденсаторов, которые будут использоваться.

Однако перед тем, как выбрать конденсаторы, необходимо внимательнее присмотреться к номеру выхода регуляторов коэффициента мощности и дросселю, который будет изменять общую мощность секции конденсаторной батареи.

Вернуться к содержанию ↑

3.1 Цепь приемника

Устройства на основе силовой электроники оказывают значительное негативное влияние на качество электроэнергии. Поскольку в настоящее время их количество увеличивается, это приводит к разработке все большего количества конденсаторных батарей, которые хорошо подготовлены к работе с искаженными напряжением и током.

Это достигается с помощью так называемых дросселей , которые соединены с конденсаторами внутри автоматического выключателя (CB). Конденсатор и реактор, соединенные последовательно, называются цепью приемника .

Это соединение изображено на рисунке ниже.

Рисунок 4 — Сечение отстроенной конденсаторной батареи

Емкость и индуктивность последовательно соединенных конденсатора и катушки индуктивности создают резонансный контур с собственной частотой f _r .Для частот ниже f _r , включая 50 Гц, схема имеет емкостное поведение, что делает возможной компенсацию индуктивной реактивной мощности. Для всех частот, превышающих собственную частоту, цепь акцептора имеет индуктивное поведение.

Это предотвращает явление резонанса между конденсаторной батареей и питающей сетью.

В фильтрах с расстройкой параметры L и C должны иметь такое значение, чтобы значение собственной частоты конденсаторной батареи было меньше частоты гармоники самого низкого порядка, присутствующей в питающей электрической сети.

В качестве примера, если было обнаружено, что в сетке присутствуют следующие гармоники: 5 ^-я , 7 ^-я , 11 ^-я , 13 ^-я , параметры LC должны быть выбраны так, чтобы резонанс частота входит в диапазон 174 — 210 Гц (обычно 189 Гц) . Этот тип фильтрации используется в автоматических конденсаторных батареях.

Если рассматривать работу конденсаторной батареи без резонансных реакторов, то источником гармоник более высокого порядка могут быть как приемники с места, где установлен выключатель, так и питающая сеть.

Перед принятием решения, устанавливать реакторы или нет, настоятельно рекомендуется провести измерения на месте установки выключателя, если в питающем токе и напряжении присутствуют гармоники более высокого порядка.

Как можно заметить, реакторы являются очень важной частью конденсаторной батареи, и их нельзя не учитывать в процессе проектирования. Они также вызывают повышение напряжения последовательно подключенного конденсатора. Повышенное напряжение изменяет мощность конденсатора.

Итак, есть ряд расчетов, которые необходимо провести в процессе проектирования.

Прежде всего, как упоминалось выше, на основе подробного анализа сети, зная содержание гармоник в питающем напряжении / токе, можно найти коэффициент расстройки . Поскольку конденсаторная батарея в проекте не имеет определенной конкретной сети для работы, но была построена для демонстрации компанией ELEKTROTIM, предполагалось, что она должна работать на резонансной частоте 189 Гц.

Обычно эта информация берется из сетевого анализа. Как только частота известна, первым шагом является вычисление коэффициента расстройки .

Коэффициент расстройки указывает на способность цепи приемника фильтровать гармоники более высокого порядка. Обозначается буквой p и выражается в процентах. Его можно определить как отношение реактивного сопротивления реактора к реактивному сопротивлению конденсатора.

Однако его можно рассчитать на основе сетевой частоты и собственной частоты цепи по формуле:

Типичный диапазон ограничения гармоник более высокого порядка включает 5-ю и 7-ю гармоники, которые обычно присутствуют в сети и имеют самую большую долю в подаче тока.

Таблица 3 — Коэффициент расстройки и соответствующая резонансная частота

Коэффициент расстройки p%

5%

5,76%

7%

12,5%

14%

Резонансная частота f R

≈224 Гц

≈210 Гц

≈189 Гц

≈141 Гц

≈134 Гц

Поскольку коэффициент расстройки для проекта был задан как p = 7% , конденсаторная батарея должна быть оборудована реакторами.По этой причине необходимо выполнить некоторые расчеты, чтобы подобрать мощность конденсаторов и их номинальное напряжение с учетом реактивной мощности расстраивающих реакторов. Эту мощность необходимо учитывать при определении результирующей мощности секции конденсаторной батареи.

Во-первых, емкость конденсатора определяется исходя из номинальной мощности и номинального напряжения конденсатора по формуле:

где:

• f — частота,
• Qcn — номинальная реактивная мощность конденсатора,
• Ucn — номинальное напряжение конденсатора,
• C — емкость конденсатора

В соответствии с проектными предположениями для p = 7% с учетом С учетом рассчитанного выше значения C можно определить емкостное и индуктивное реактивное сопротивление:

Результирующее реактивное сопротивление приемной цепи:

Рассчитав указанные выше значения, можно найти фазную индуктивность реактора:

, а также ток, создаваемый конденсатором:

Последовательно подключенный реактор будет изменять напряжение ge на выводах конденсатора вверх, что можно найти по следующей формуле:

Все приведенные выше расчеты позволяют узнать, какова реактивная мощность конденсаторной батареи при изменении напряжения на ее выводе:

В На следующем шаге будет рассчитана реактивная мощность отстроенного реактора :

Тогда результирующая мощность цепи приемника будет:

Таблица 4 — Результаты расчета

902 902

C	X C	X L	X CB	L R	I S	U C Q	Q RES
мкФ	Ом	Ом	Ом	мГн	A	В	квар	квар	квар
329	9,86	0,68	9	2,16	25,65	430	19,11 1,320	18

В таблице выше перечислены все результаты расчета.Поскольку, как упоминалось выше, конденсаторная батарея работает с сетью, в которой присутствуют гармоники более высокого порядка, необходимо оборудовать реакторами, которые влияют на общее значение реактивной мощности конденсаторной батареи .

Чтобы определить общую номинальную мощность конденсаторной батареи, включая реакторы, необходимо выполнить все вышеперечисленные расчеты. Данные, взятые для приведенных выше расчетов:

Таблица 5 — Данные для расчета

902 n 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 902 Коэффициент расстройки

Конденсатор
Номинальная мощность	Q cn	20 кВАр Частота	24
24
50 Гц
Номинальное напряжение	U cn	440 В
Другое
Номинальное напряжение сети	p	7%

Номинальное напряжение конденсатора, которое было взято для расчетов, не случайно, поскольку известно, что этот реактор увеличит напряжение на выводах конденсатора в соответствии с формулой выше U _c = U _s (1-p) .

Взяв результирующую реактивную мощность цепи приемника и обозначив ее как Q _RES и номинальную мощность конденсатора Q _cn , можно найти соотношение:

Идея определения коэффициента M предназначен для облегчения определения общей номинальной мощности конденсаторной батареи, оснащенной реакторами. Для проекта:

Суммируя, общая мощность конденсаторов, которые используются в конденсаторной батарее, будет на больше, чем предполагаемая номинальная мощность выключателя.Он возник из-за того, что реакторы соединены последовательно с конденсаторами. Поскольку напряжение на выводах конденсатора будет увеличиваться до 430 В, пришлось использовать перемощные конденсаторы с номинальным напряжением 440 В.

Однако номинальная мощность конденсатора достигается при его номинальном напряжении, т.е. 20кВАр при 440В . Если напряжение сети составляет 400 В, номинальное напряжение конденсатора 440 и реактор вызывает изменение напряжения на выводах конденсатора, а также запускает дополнительную реактивную мощность в схему, необходимо выполнить все расчеты, представленные в этой статье.

Вернуться к содержанию ↑

3.2 Количество и тип конденсаторов

После расчета коэффициента M, а также общей мощности конденсаторов, которые необходимо установить, можно подумать, сколько конденсаторов следует выбрать. На этом этапе важно выбрать конденсатор, который будет первым в серии. Однако, прежде чем это произойдет, необходимо объяснить «серию типов» .

Регуляторы коэффициента мощности выпускаются с 6 или 12 выходами.Это означает, что можно включить или выключить максимум 6 или 12 силовых конденсаторов.

Рассмотрим ряд подробнее:

1. 1: 1: 1: 1: 1: 1…
2. 1: 2: 2: 2: 2: 4…

1: 1: 1: 1: 1: 1… — Первая серия (случай а.) Говорит, что в конденсаторной батарее шесть конденсаторов с одинаковой номинальной мощностью . Такое равномерное каскадирование позволяет включать конденсатор, не дожидаясь его разрядки и готовности к повторному включению.Первое число в серии (представляющее собой произведение номинальной мощности конденсатора) следует выбирать очень осторожно.

Обычно это зависит от колебаний нагрузки в сети, с которой будет работать конденсаторная батарея. Это важный вопрос, так как следующий конденсатор в серии должен быть равен или целочисленному умножению первого конденсатора. Серия должна увеличиваться.

1: 2: 2: 2: 2: 4… — В случае b. можно заметить, что если номинальная мощность первого конденсатора в серии равна i.е. 10квар, значит, вторая 20квар и так далее.

После того, как общая мощность 220 квар, которая должна быть распределена между определенным количеством конденсаторов, следует выяснить, каковы типичные номиналы конденсаторов, предлагаемых на внутреннем и международном рынке.

Для целей проекта закупалась продукция компании ZEZ SILKO, поскольку она была конкурентоспособной по сравнению с другими поставщиками.

Характеристики выбранных конденсаторов

Компания производит конденсаторы для систем MKP и MKV.Обе диэлектрические системы самовосстанавливающиеся . Металлический слой испаряется при пробое напряжения. Образовавшаяся изолирующая поверхность очень мала и не влияет на работу конденсатора.

Обмотки конденсаторов вставлены в алюминиевый контейнер. Контейнер оборудован разъединителем избыточного давления . Сухой цилиндрический конденсатор

от ZEZ SILKO

MKP Конденсаторы изготовлены из односторонней металлизированной полипропиленовой пленки . Контакт обмотки осуществляется напылением цинка.Эта конфигурация является сухой без пропитки. Что касается конденсатора MKV, то электроды из металлизированной бумаги с обеих сторон, а фольга PP служит диэлектриком. Система пропитана минеральным маслом.

Конденсаторы

MKV подходят для более высоких нагрузок и более высоких температур окружающей среды. Пока же конденсаторы производятся в основном в системе МКП, МКВ ».

Таблица 6 — Конденсаторы, предлагаемые ZEZ Silko

Таблица 6 — Конденсаторы, предлагаемые ZEZ Silko

Имея в распоряжении список конденсаторов, можно вычислить их общее количество для конденсаторной батареи.

Первый конденсатор в серии будет иметь мощность 20 кВАр. Если разумно управлять оставшейся мощностью, можно будет снизить стоимость регулятора коэффициента мощности, выбрав тот, который имеет 6 выходов вместо 12.

Описание типа конденсатора

Каждый конденсатор на компания описывается конкретным именем, например CSADG или CSADP . В этом обозначении каждая буква обозначает особенность конденсатора:

Таблица 7 — Описание типа конденсатора

Применение Изолированный корпус 902

Последовательность буквы	Характеристика	Буква	Описание
1	C	Защита PF
2	Количество фаз с пропиткой	S	Трехфазный без пропитки
3	Конструкция охлаждающего корпуса	A	A	Степень защиты конфигурации	D	Встроенный разрядный резистор для использования внутри помещений IP20
5	Диэлектрическая система	G	MKP (металлизированная полипропиленовая пленка, сухая, заполненная газом)
		P		MKP (металлизированная полипропиленовая пленка, сухая, заполненная гелем)

In или Чтобы проверить, подходят ли конденсаторы для компенсации реактивной мощности и соответствуют ли они предположениям проекта, можно расшифровать описание типа конденсатора в соответствии с таблицей 7.

На основании двух приведенных выше таблиц были выбраны следующие конденсаторы:

• 1 конденсатор — CSADG 1-0,44 / 20
• 5 конденсаторов — CSADP 3-0,44 / 40

Вернуться к содержанию ↑

4. Контакторы

Последним шагом является выбор защиты конденсаторов , а также контакторов . Для этого необходимо просмотреть каталоги производителей.

Контакторы для конденсаторных батарей специально разработаны с учетом ожидаемого срока службы контактов, а также с дополнительным модулем, ограничивающим пусковой ток конденсатора.

Таблица 8 — Номинальные характеристики контакторов LG

Таблица 8 — Номинальные характеристики контакторов LG

В приведенной выше таблице перечислены контакторы компании LG. Чтобы выбрать подходящий контактор для каждого конденсатора, необходимо обратить внимание на номинальную мощность, с которой устройство может работать при заданном номинальном напряжении.

Таким образом, для проекта, где имеется конденсаторов номинальной мощностью 20кВАр и 40кВАр , были выбраны следующие контакторы: МС — 32 и МС — 50 .Последний столбец таблицы показывает, какой тип модуля следует использовать для конкретного контактора. Модуль продается отдельно.

Также необходимо запитать катушки контакторов напряжением 230В. Его можно получить, установив трансформатор с соотношением 400/230.

Вернуться к содержанию ↑

5. Защита

Защита конденсаторов от короткого замыкания обеспечивается выключателями нагрузки. Для конденсаторов номинальный ток плавкой вставки должен быть л.6 раз номинального реактивного тока конденсатора .

I _n = Q / (U _n × √3)

где:

• U _n — номинальное напряжение сети,
• Q — номинальная мощность конденсатора при номинальное сетевое напряжение.

От короткого замыкания должны быть защищены не только конденсаторы, но и вся конденсаторная батарея. Обычно в распределительном устройстве, от которого питается выключатель, есть дополнительный выключатель для конденсаторной батареи.

Его значение следует выбрать как:

• Стандартная конденсаторная батарея: 1,36 × I _n
• Завышенная конденсаторная батарея: 1,50 × I _n
• Конденсаторная батарея с реакторами (n = 4,3): 1,21 × I _n

Следующим важным вопросом является обеспечение надлежащего сечения проводов и проводников, которые должны выдерживать не менее 1,5 номинальной реактивной мощности. Текущий.

Необходимо помнить, , что цепи управления и охлаждения также нуждаются в защите .Обеспечивается плавкими вставками на номинальный ток 6А в соответствии с технической документацией PFR.

Вернуться к содержанию ↑

6. Схема соединений

6.1 Главная цепь

Следующая задача, которую должен решить разработчик, — создать схему соединений для всех элементов, которые были выбраны для использования в конденсаторная батарея. Конденсаторная батарея должна иметь два технических чертежа, а именно принципиальную принципиальную схему и схему цепи управления.

На главной принципиальной схеме должна быть представлена ​​информация о том, как подключить батарею конденсаторов к распределительному устройству питания:

Рисунок 5 — Сеть питания

Для питания конденсаторной батареи (распределительное устройство низкого напряжения) поступает трехфазная сеть. Входящая мощность от фидера распределяется по шинам, установленным в конденсаторной батарее. Сечение шин выбирается таким, чтобы они легко выдерживали ток, протекающий через устройство.

Кроме того, важно знать правильное количество изоляторов, удерживающих шины , так как это определяет стойкость устройства к короткому замыканию.В случае конденсаторной батареи есть три изолятора, которые обеспечивают стойкость к короткому замыканию около 20-30 кА.

Точки соединения (красные точки) L1, L2 и L3 представляют собой точки соединения конденсаторов и реакторов с шинами.

Рисунок 6 — Основная цепь выключателя (CB) — щелкните, чтобы развернуть схему

Три медных шины (сечение 30 × 10 мм) L1, L2 и L3 подключены проводами к выключателям нагрузки F1 — F6 . Все выключатели-разъединители имеют одинаковую силу тока 160А , единственное, что их отличает друг от друга, — это номинальный ток плавкой вставки.

Клеммы 2,4,6 каждого разъединителя подключены к трехфазному реактору (D1 — D6) . Каждый реактор имеет тепловую защиту ( контакт 11 и 14 ).

Далее реакторы подключаются последовательно через контакторы (К1 — К6) . Клеммы A1 и A2 (катушка контактора, питаемая от источника переменного тока 230 В) размыкают контакты контактора.

На втором рисунке «Схема управления » подробно объясняется, как соединить катушки контактора и тепловую защиту реакторов с регулятором коэффициента мощности.Процедура создания схемы цепи управления будет показана в несколько шагов в следующем подразделе.

Вернуться к содержанию ↑

6.2 Цепь управления

Для подключения всего управляющего оборудования и защиты необходима клеммная колодка . Клеммная полоса будет пересекать все необходимые провода, чтобы схема работала.

Рисунок 7 — Клеммная колодка конденсаторной батареи

Клеммная колодка должна быть предоставлена ​​вместе со схемой цепи управления для электромонтера, который собирался подключать оборудование.Нижняя часть клеммной колодки предназначена для проводов, идущих от:

1. Трансформатор тока l — CT и k — CT от распределительного устройства питания
2. Защита от короткого замыкания регулятора, вентиляторов (FS — 1… F2.4) , а также для реакторов (D1 — D6)

В верхней части клеммной колодки находятся выходы, соединенные проводами с аппаратурой управления, защиты и охлаждения.Буква «R» обозначает регулятор коэффициента мощности, т.е. «l — R» — это соединение вывода «l» трансформатора тока с выводом «l» на регуляторе коэффициента мощности и так далее. Клеммы W1 — W3 закреплены за вентиляторами.

Извлечение клеммной колодки

По клеммной колодке можно поэтапно подключать схему.

Рисунок 8 — Схема управления конденсаторной батареей (щелкните, чтобы развернуть схему)

Во-первых, необходимо использовать фазы L2 и L3 для питания трансформатора Tr 40 / 230V (250VA) .Трансформатор защищен от короткого замыкания двухполюсным выключателем нагрузки F1 с плавкой вставкой 6A . На выходе трансформатора получается фаза L (230 В) и нейтраль N.

Трансформатор питает оборудование, которому для работы необходим источник переменного тока 230 В, а именно:

• Вентиляторы
• Регулятор коэффициента мощности
• Катушки контакторов

Вентиляторы управляются термостатом T , который включает их, когда температура поднимается выше 35 градусов Цельсия.Фазы L2 и L3 подключены к регулятору коэффициента мощности через предохранитель FS2 .

Следующая картинка будет продолжена с точек 1, 2, 3, 4 и 5 в самом низу рисунка выше.

Рисунок 9 — Подключение цепи управления конденсаторной батареей (щелкните, чтобы развернуть схему)

Начиная с пунктов 1, 2, 3, 4 и 5, продолжайте проектирование схемы управления. На рисунке показана компоновка регулятора коэффициента мощности 10,6 юаней.

Регулятор коэффициента мощности RMB 10.6 — Миниатюрная версия регулятора, предназначенная для небольших недорогих конденсаторных батарей. Монтаж на DIN-рейку 35 мм. Имеет 6 выходов на контактных реле.

Регулятор имеет три клеммные колодки:

• l, k, сигнализация
• L1, L2, L3, N
• C, 1 — 6

Клеммы «l» и «k» обеспечивает подключение трансформатора тока, установленного на фазе L1 в главном распределительном устройстве. Вход сигнализации подключается последовательно с лампой «LA» , установленной на дверце конденсаторной батареи.Лампа загорается каждый раз, когда замыкается контакт «ТРЕВОГА» внутри регулятора коэффициента мощности.

Свет будет сигнализировать о каждой неправильной работе или ошибке в конденсаторной батарее. Благодаря установке на дверях, он будет виден с большого расстояния.

Вторая клеммная колодка содержит клеммы L1, L2, L3 и N. Клеммы L1 и N подключены к фазе L и нейтральному проводу N трансформатора соответственно. Таким образом, обеспечивается источник питания для регулятора коэффициента мощности.

Фазы L2 и L3 подключены к клеммам L2 и L3 соответственно. Эти клеммы отвечают за измерение напряжения. Кроме того, фазы L1, L2 и L3 проходят через коммутатор WL1 . Это решение позволяет отключать конденсаторную батарею, не отключая ее от главного распределительного устройства, то есть для обслуживания.

Последняя клеммная колодка будет управлять катушками контакторов . Клеммы с 1 по 6 подключены к катушкам контакторов, которые размыкают контакты, чтобы включить или выключить конденсатор.За ними следуют контактов D1 — D6 . Они отвечают за тепловую защиту реакторов .

В случае, если температура поднимется выше безопасного для реакторов предела, контакт «D» реактора отключит реактор конденсатора цепи.

Собирая все эти диаграммы вместе, получается полная схема цепи управления конденсаторной батареей .

Рисунок 10 — Заводская электрическая схема регулятора коэффициента мощности RMB 10.6 (щелкните, чтобы развернуть схему)

Вернуться к содержанию ↑

Ссылка // Магистерская диссертация: Компенсация реактивной мощности Якуба Кемпки и научного руководителя PhD. Збигнев Леонович из Вроцлавского технологического университета

(PDF) Методы компенсации реактивной мощности в контактной сети 25 кВ, 50 Гц

Методы компенсации реактивной мощности в… 67.

2. Может быть реализовано для исправления коэффициент мощности или компенсация статической или динамической реактивной мощности.

3. Уровень компенсированной реактивной мощности следует рассчитывать в соответствии со схемами импеданса нагрузки

и параметрами стороны сети 25 кВ.

4. При 25 кВ, 50 Гц средний коэффициент мощности фидерной системы контактной сети составляет cosφ = 0,8.

5. Из расчетов установлено, что для увеличения коэффициента мощности cosφ с 0,85 до 0,97 от

25 кВ, 50 Гц мощность питающей системы контактной сети cosφ в тяговой подстанции, 7.Необходимо установить 4 конденсатора реактивной мощности MVAR

.

6. Для увеличения коэффициента пропускной способности фидера контактной сети 25 кВ, 50 Гц cosφ можно использовать синхронные конденсаторы или батареи конденсаторов

.

7. Для компенсации реактивной мощности системы фидеров контактной сети 25 кВ, 50 Гц можно использовать синхронные конденсаторы

или конденсаторные батареи.

8. Конденсаторы синхронные — это электрические машины, работающие в генераторном режиме, и более

подходят для симметричных систем электроснабжения.

9. Система питания контактной сети 25 кВ, 50 Гц асимметрична, то есть нагрузка фаз не равна

, поэтому синхронные конденсаторы трудно использовать в контактной сети 25 кВ, 50 Гц для

компенсация реактивной мощности.

10. При установке на тяговой подстанции 110 / 27,5 / 10 кВ конденсатор реактивной мощности 7,4 МВАр

батареи, и с использованием авторской методики автоматического регулирования величины реактивной мощности cosφ1 =

0.85 увеличился до cosφ2 = 0,97.

11. Статические компенсаторы реактивной мощности дороже конденсаторов с механической коммутацией.

12. Статические компенсаторы реактивной мощности используются для поддержки быстрых изменений, а конденсаторы

с механической коммутацией — для обеспечения устойчивых VAR.

13. Оптимально спроектированные системы компенсации, учитывающие требования оборудования

, и системы, подлежащие компенсации, снижают затраты на электроэнергию за счет соблюдения договорного коэффициента мощности

, обеспечивающего плановое подключение потребителей с высоким уровнем нагрузки

колебания, снижение потерь в оборудовании в клиентских системах, таких как трансформаторы и кабели, как

, а также в передающей и распределительной сети оператора сети, стабилизация общественных и

промышленных сетей за счет снижения общих гармонических искажений и устойчивого сокращения выбросов CO2 .

Ссылки

1. IEC 61000-2-4 Ed. 2.0 Двуязычный, электромагнитная совместимость (ЭМС) — Часть 2-4: Окружающая среда —

Уровни совместимости на промышленных предприятиях для низкочастотных наведенных помех.

2. Энергоэффективность путем коррекции коэффициента мощности. Информация о силовых конденсаторах ZVEI

Division. Апрель 2008 г.

3. D-A-CH-CZ. Технические правила по оценке сетевых нарушений, основное руководство 2007

и дополнение по высоковольтной энергии 2012.

4. Масиокас, С. Электротехника. Каунас: Кандела. 1994. 431 с.

5. Weedy, B.M. Электроэнергетические системы второе издание. Джон Вили и сыновья, Лондон, 1972. 149 с.

6. Финк Д. и Бити У. (ред.) Стандартное руководство для инженеров-электриков, одиннадцатое издание,

McGraw Hill, 1978. 2144 с.

7. Hammad & Roesle, B. Новые роли статических компенсаторов Var в системах передачи. Коричневый

Бовери Ред. Июнь 1986 г.Vol. 73. С. 314–320.

8. Грюнбаум, Р., Халонен, М. и Рудин, С. Коэффициент мощности, статический компенсатор переменного тока АББ стабилизирует напряжение

Намибийской сети. АББ Ред. 2003. № 2. С. 43-48.

9. Боннар, Г. Проблемы, связанные с электроснабжением промышленных установок. Proc. IEE

Часть B. 1985. Vol. 132. № 6. С. 335–340.

10. Гюджи, Л., Отто, Р., Путман, Т. Принципы и применение статических шунтирующих компенсаторов

с тиристорным управлением.IEEE Trans. Power App. Syst. 1980. Vol. ПАС-97. № 5. С. 1935–1945.

Коррекция коэффициента мощности с конденсаторами

Коррекция коэффициента мощности с конденсаторами

Описание

Коэффициент мощности — это соотношение фаз тока и напряжения в распределительной сети переменного тока. системы. В идеальных условиях ток и напряжение совпадают по фазе, а коэффициент мощности равно «1.0». Если присутствуют индуктивные нагрузки, такие как двигатели, коэффициент мощности меньше 1.0 (обычно от 0,80 до 0,90 или ниже).

Низкий коэффициент мощности, с точки зрения электричества, вызывает больший ток в распределительной сети. линий, чтобы доставить заданное количество киловатт на электрическую нагрузку. Эффекты находятся:

• Системы распределения электроэнергии в здании или между зданиями могут быть перегружены избыточным током
• Избыточный ток вызывает большие потери в распределительных сетях и результат падения напряжения
• Затраты могут возникнуть, если коммунальное предприятие взимает штраф за низкую мощность фактор

Системы генерации и распределения электроэнергии, принадлежащие электроэнергетической компании, имеют свою мощность измеряется в кВА (киловольт-амперы).

При единичном коэффициенте мощности (1,0) потребуется 2000 кВА для генерации и распределения. мощность сети — 2000 кВт. Если же коэффициент мощности упадет до 0,85, то 2353 Потребуется мощность в кВА. Таким образом, мы видим, что низкий коэффициент мощности влияет на генерирующие и распределительные мощности.

Кроме того, обычные электросчетчики в жилых и небольших коммерческих зданиях. не регистрируют коэффициент мощности или кВА. Чистый результат для электроэнергетики:

• Низкий коэффициент мощности, перегрузка генерирующих и распределительных сетей с превышением кВА
• Избыточная нагрузка кВА может потребовать дополнительных генерирующих мощностей
• Повышенная нагрузка увеличивает потери в распределительной сети и снижает напряжение доступны для клиентов

Если у вас большое здание, подумайте о том, чтобы исправить низкий коэффициент мощности для любого или всех из них причины:

• Для снижения «штрафных» сборов за коэффициент мощности от электроэнергетики.
• Для восстановления текущей пропускной способности перегруженных проводов внутри здания или строительный комплекс
• Для уменьшения потерь в проводниках в здании
• Для уменьшения падения напряжения в здании

Наиболее распространенным устройством коррекции коэффициента мощности является конденсатор.Улучшает мощность фактор, потому что влияние емкости прямо противоположно влиянию индуктивности.

Вариант вар или кВАр конденсатора показывает, какую реактивную мощность будет иметь конденсатор. поставлять. Поскольку такая реактивная мощность обусловлена ​​индуктивностью, каждый киловар Емкость снижает потребность в чистой реактивной мощности на ту же величину. 15 кВАр Конденсатор, например, нейтрализует 15 кВА индуктивной реактивной мощности.

Конденсаторы могут быть установлены в нескольких точках электрической системы и улучшат коэффициент мощности между точкой приложения и источником питания.Тем не менее коэффициент мощности и повышенное потребление тока между нагрузкой и конденсатором будут оставаться без изменений. Конденсаторы обычно добавляются на каждую единицу неисправного оборудования, перед группами двигателей (перед центрами управления двигателями или распределительными щитами) или на основные услуги.

Применение конденсаторов зависит от того, где они должны быть подключены, типа монтажа, корпуса, напряжения и т. д. Электротехнический или электромеханический подрядчик. Инженер может помочь вам выбрать лучший способ коррекции коэффициента мощности.

Схема компенсации реактивной мощности MECC PHAYSE

Схема компенсации реактивной мощности

Использование шунтирующих конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Шунтирующие конденсаторы в силовой сети в основном используются для компенсации индуктивной реактивная мощность для улучшения коэффициента мощности.Большое количество шунтирующих конденсаторов работающие в энергосистеме с мощностью, достигающей примерно 40% — 50% мощности установки мощность электрогенератора. В качестве устройств компенсации реактивной мощности значительный Достоинством конденсаторов являются:

1, наиболее экономичное оборудование, его инвестиционные и эксплуатационные расходы относительно низкий и простой в установке.

2, его потеря низкая и высокая эффективность; потери современных конденсаторов составляют всего 0,02% от их вместимость.

3, стационарное оборудование, простое в эксплуатации и обслуживании, без шума.

4, широкий спектр приложений. Его можно установить на центральной подстанции, и также могут быть распределены по фабрикам, шахтам.

Шунтирующий конденсатор — это наиболее часто используемое оборудование для компенсации реактивной мощности в сети. До сих пор 90% устройств компенсации реактивной мощности в стране и за рубежом на основе шунтирующих конденсаторов поводом использования являются:

1, установлен на стороне пользователя, высоковольтных распределительных линиях или на подстанции для улучшения коэффициента мощности и качества напряжения.

2, установленный на концентраторе подстанции, с переключением вакуумного или элегазового выключателя, для поддержания напряжения сети и увеличения стабильности статического угла.

3, установлен в системе HVDC, для компенсации реактивной мощности, необходимой для преобразователя станция.

4, установлен в SVC, SVG и STATCOM и т. Д., и могут служить фильтрующими устройствами.

Схема компенсации реактивной мощности

Для пользователей с нагрузкой на стороне высокого напряжения 3 ~ 10 кВ рекомендуется после рассмотрения необходимость компенсации низкого напряжения, установите Серия высоковольтных устройств автоматической компенсации реактивной мощности HPAC, Высоковольтная реактивная мощность серии HPIC оборудование для интегративной компенсации или ВЭЖХ серия высоковольтного оборудования для оконечной компенсации реактивной мощности.

Где HPAC подходит для пользователя, чья нагрузка на стороне высокого напряжения большой и потребность в изменении реактивной мощности с течением времени, интеллектуальный Компенсационное управление и защита серии HPJK-A Устройство может автоматически переключать и защищать компенсационные конденсаторы, согласно комбинированному анализу коэффициента мощности и реактивной мощности, достижение цель оптимизации коэффициента мощности.

Где HPIC подходит для пользователя, чья нагрузка на стороне высокого напряжения большой и стабильный, это оборудование фиксированной компенсации, и защищен собственным доходным кабинетом. HPIC также может служить компенсацией на 35кВ.

Где подходит ВЭЖХ для пользователей, у которых двигатели на стороне высокого напряжения, интеллектуальные Устройство контроля и защиты компенсации серии HPJK-L может обеспечить всесторонний защита компенсационного конденсатора.

Для пользователей с огромной и постоянно меняющейся потребностью в реактивной мощности на стороне низкого напряжения (с много нагрузок и частое переключение), рекомендуется установить серию LPAC \ LPFC автоматической компенсации реактивной мощности низкого напряжения оборудование или LPLC серии низковольтных оборудование для оконечной компенсации реактивной мощности.

Где LPAC \ LPFC подходит для пользователей, которые имеет много нагрузок и часто переключается, интеллектуальный контроллер LPJK может автоматически переключать компенсационные конденсаторы в соответствии с к комбинированному анализу коэффициента мощности и реактивной мощности, достигая цели Оптимизация коэффициента мощности.

Для пользователей с небольшим количеством низковольтных двигателей LPLC можно использовать напрямую, подключив шунт к двигателю. что приводит к лучшему коэффициенту мощности.

наверх

Методы компенсации реактивной мощности в силовой электронике

Определение : Компенсация реактивной мощности цепи очень важна, поскольку она связана со значением коэффициента мощности.Компенсация реактивной мощности соответствует управлению реактивной мощностью для увеличения рабочих характеристик системы переменного тока. Есть несколько методов, с помощью которых можно улучшить коэффициент мощности системы, и поэтому они рассматриваются как методы компенсации реактивной мощности.

На практике говорят, что значение коэффициента мощности нагрузки должно быть почти равным единице, поскольку это значение экономически целесообразно.

Поскольку здесь мы имеем дело с методами компенсации реактивной мощности, давайте сначала вкратце разберемся, что такое реактивная мощность?

Реактивная мощность определяется как количество энергии, которое остается неиспользованным и генерируется в цепи или системе переменного тока реактивными компонентами.Это иногда называют мнимой степенью . Реактивная схема возвращает количество энергии к источнику, которое она потребила, поэтому средняя потребляемая мощность схемы будет равна нулю. Причина этого в том, что одинаковое количество энергии течет от источника к нагрузке туда и обратно.

Реактивная мощность считается основной частью общей мощности цепи.

Он выражается в единицах, называемых вольт-амперных реактивных (VAr) с символом « Q » и является произведением вольт и ампер, которые находятся в противофазе друг относительно друга.

Необходимость компенсации реактивной мощности

Мы недавно обсуждали, что существует возвратно-поступательное движение реактивной мощности от источника питания к реактору таким образом, что в первой четверти цикла сигнала переменного тока конденсатор сохраняет мощность, а во второй четверти цикла — сохраненная мощность. возвращается к источнику переменного тока. Это движение реактивной мощности между источником и нагрузкой туда и обратно должно контролироваться.

Также нагрузки в промышленном оборудовании, таком как асинхронные двигатели, индукционные печи, дуги и т. Д.это те, которые работают с низким коэффициентом мощности, в то время как люминесцентные лампы, вентиляторы и т. д., которые работают с низким коэффициентом мощности, требуют довольно большого количества реактивной мощности, поэтому уровень напряжения на клеммах нагрузки снижается. Однако такое низкое напряжение на клеммах нагрузки нежелательно, так как это приведет к снижению производительности их сетевых устройств.

По этой причине коэффициент мощности системы обязательно должен быть улучшен с помощью определенных методов.

Благодаря компенсации реактивной мощности эффективность передачи увеличивается.Наряду с этим можно регулировать установившиеся и временные перенапряжения, что позволяет избежать катастрофических отключений.

Компенсация реактивной мощности

Низкое значение коэффициента мощности требует большой реактивной мощности, что влияет на уровень напряжения. Следовательно, чтобы компенсировать реактивную мощность, необходимо улучшить коэффициент мощности системы.

Таким образом, методы компенсации реактивной мощности — это не что иное, как методы, с помощью которых можно улучшить низкие коэффициенты мощности.Методы следующие:

• Использование конденсаторных батарей
• Использование синхронных конденсаторов
• Использование статических компенсаторов VAr

Давайте теперь обсудим каждую отдельно.

1. Конденсаторные батареи: В этом методе батарея конденсаторов образует соединение через нагрузку. Поскольку мы знаем, что конденсатор принимает на себя ведущую реактивную мощность, это вызывает уменьшение мощности, потребляемой от источника. Это в результате улучшает значение коэффициента мощности системы.Это дополнительно классифицируется как последовательная и шунтовая компенсация.

Предположим, у нас есть схема, показанная здесь,

Как мы уже обсуждали в самом начале, значение коэффициента мощности должно быть равно единице, таким образом, чтобы достичь этого, здесь конденсатор на клеммах двигателя должен быть изменен в соответствии с изменением нагрузки асинхронного двигателя. Это известно как управление динамическим коэффициентом мощности , поскольку компенсация реактивной мощности выполняется путем включения или выключения конденсаторов при любых условиях нагрузки.

Для непрерывного контроля коэффициента мощности в системе требуются различные конденсаторы малой мощности. Раньше включение и выключение конденсатора производилось механическими переключателями, но теперь используются тиристоры, которые помогают регулировать поток реактивной мощности и контролировать напряжение реактивной мощности за счет быстрого переключения статических конденсаторов.

2. Синхронные конденсаторы : Возбуждение синхронного двигателя выше фиксированного уровня заставляет его работать как синхронный конденсатор или конденсатор.Он предназначен для обеспечения динамической коррекции коэффициентов мощности во всем диапазоне его возбуждения. Первоначально, когда синхронный двигатель находится в состоянии недостаточного возбуждения, он действует как отстающий коэффициент мощности, таким образом, поглощается реактивная мощность. В условиях перевозбуждения ведущий коэффициент мощности вступает в действие и начинает генерировать реактивную мощность, таким образом, действует как конденсатор.

Недавно мы обсуждали батарею статических конденсаторов, где мы увидели, что она предлагает дискретное управление коэффициентом мощности, в то время как в случае синхронного конденсатора повышение коэффициента мощности и поток реактивной мощности имеют непрерывный характер.

Однако потери в синхронных конденсаторах сравнительно больше, чем в конденсаторной батарее. Наряду с этим он предлагает установку оборудования в одном фиксированном месте, а конденсаторная батарея предлагает распределенную установку. Это увеличивает эффективность синхронного конденсатора. Время отклика синхронного конденсатора сравнительно больше, чем у конденсаторной батареи.

3. Статические компенсаторы VAr: В высоковольтной системе питания используется статический компенсатор VAr.Он сокращенно SVC и демонстрирует повышенную стабильность системы, снижение потерь в линии, поддержание отклонений в определенных пределах. Он имеет шунтирующие реакторы и шунтирующие конденсаторы. Шунтирующие реакторы и реакторы с тиристорным управлением используются для ограничения роста напряжения при отсутствии нагрузки или в условиях низкой нагрузки, в то время как статические конденсаторы и конденсаторы с тиристорной коммутацией используются для предотвращения падения напряжения в условиях пиковой нагрузки.

Он может быть сформирован двумя способами: один с параллельной комбинацией реактора с тиристорным управлением и конденсатора постоянной емкости, а другой — с параллельной комбинацией конденсатора с тиристорным управлением и реактора с тиристорным управлением.

SVC предназначен как для выработки, так и для поглощения реактивной мощности.

Как устранить повреждение конденсатора компенсации реактивной мощности?

1. Выход из строя внутренних компонентов конденсатора компенсации реактивной мощности в основном вызван некачественной технологией производства и перенапряжением.

Решение: выберите компенсационный конденсатор хорошего качества и добавьте устройство защиты от перенапряжения;

2. Повреждение изоляции конденсатора компенсации реактивной мощности на оболочке: вывод компенсационного конденсатора выполнен из тонкого медного листа.Если процесс изготовления некачественный, кромка неровная, есть заусенцы или изгибы, а наконечник подвержен коронному разряду, что приведет к разложению масла и корпуса. Поломка из-за набухания и падения уровня масла.

Решение: Вы можете выбрать компенсационные конденсаторы сухого типа с хорошей технологией производства. При выборе можно проверить внешний вид компенсационного конденсатора и протокол испытаний;

3. Если крышка закрыта, если время сварки слишком велико по углам, внутренняя изоляция сгорит и будут образовываться масло и газ, что значительно снизит уровень масла и вызовет повреждение компенсационного конденсатора.

Решение: При покупке вы можете проверить место сварки компенсационного конденсатора и выбрать сухой компенсационный конденсатор;

4. Плохое уплотнение и утечка масла: из-за плохого уплотнения монтажной втулки влага проникает внутрь, что снижает изоляцию, или уровень масла падает из-за утечки масла, что приводит к разряду полюсов на корпус или поломке компонентов.

Решение: Вы можете купить компенсационные конденсаторы хорошего качества и выбрать надежные марки;

5.Выпуклость и внутренняя диссоциация: из-за внутренней короны, пробивного разряда и внутренней диссоциации компенсационный конденсатор будет уменьшать начальное напряжение диссоциации компонента ниже напряженности рабочего поля под действием перенапряжения, которое вызывает физический, химический, электрический эффект ускоряет старение, разложение и газообразование изоляции, образуя порочный круг, увеличивая давление на оболочку резервуара, вызывая вздутие внешней стенки резервуара и взрыв.

Решение: Вы можете выбрать конденсатор сухой компенсации с защитой от избыточного давления и взрывозащитой.

6. Зарядное замыкание вызывает взрыв компенсационного конденсатора: когда силовой конденсатор отключается и снова замыкается без полной разрядки, максимальный генерируемый пусковой ток может в два раза превышать зарядный ток, а остаточное напряжение компенсационного конденсатора и системы Возможно наложение напряжения, что может привести к взрыву компенсационного конденсатора в момент замыкания.