Обзор
;
Для промышленных потребителей энергии запаздывающая реактивная мощность, генерируемая индуктивными нагрузками, является одной из основных причин энергетических и финансовых потерь, т.е. низкого коэффициента мощности. Включение устройств коррекции коэффициента мощности в электрическую сеть помогает генерировать опережающую реактивную мощность для компенсации запаздывающей реактивной мощности. помогает потребителю повысить коэффициент мощности (cos phi), близкий к единице.
;
Необходимое опережающее питание может быть получено с помощью конденсатора низкого напряжения, подключенного параллельно к сети питания вблизи запаздывающего источника питания (например, асинхронных двигателей, панелей MCC и т.д.).
Подключенные конденсаторы могут быть фиксированного типа для заданного значения запаздывания pf системы в определенной точке энергосистемы или поэтапно изменяться в зависимости от изменения подключенной нагрузки.
Что такое коэффициент гармоник и мощности?
.
В последние десятилетия значительно расширилось использование силовых нелинейных нагрузок, таких как VFD, SMPS, ИБП и т.д. Эти устройства искажают чистую синусоидальную форму сигнала источника питания. Эти искажения можно назвать гармониками. Когда для коррекции коэффициента мощности используется конденсатор, он может создавать резонансный контур с питающим трансформатором.Резонансная частота обычно составляет от 250 Гц до 350 Гц, что означает 5-7-ю гармоники.
Этот резонанс является нежелательным состоянием и может привести к перегрузке конденсаторов-уменьшению срока службы конденсатора; Перегрузка трансформатора, кабелей и других элементов распределительного устройства в цепи - уменьшению срока службы всех компонентов; Искажение напряжения, повышенные потери мощности, помехи срабатывание защитного оборудования.
;
Этого резонанса можно избежать, подключив отстроенный реактор последовательно с конденсатором. Реактор должен быть таким, чтобы частота настройки конденсатора была меньше доминирующих гармоник. Такое сочетание конденсатора для коррекции коэффициента мощности и отстроечных реакторов индуктивно воздействует на частоты, превышающие частоту настройки. Таким образом, обеспечивается высокий импеданс для гармоник, присутствующих в системе.
Коэффициент отстройки может быть определен по следующей формуле:
Где
XL= Индуктивное сопротивление
XC= Емкостное сопротивление, cp= коэффициент отстройки в процентах
Частоту настройки LC-фильтра можно рассчитать по следующей формуле:
;
Где
ft = частота настройки
, fs = частота питания
, p= коэффициент расстройки в процентах
Эта комбинация отстроенного LC-фильтра будет действовать емкостно для частоты ниже ft и индуктивно для частоты выше ft, таким образом, для базовой частоты 50 или 60 Гц этот отстроенный фильтр будет действовать как емкостной и улучшит коэффициент мощности. Этот LC-фильтр с расстройкой выбирается таким образом, чтобы частота настройки была намного меньше частоты доминирующей гармоники. Таким образом, гармоники всегда имеют более высокий импеданс и исключается возникновение резонанса с питающим трансформатором.Например, если доминирующей гармоникой является 5-я гармоника, а базовая частота составляет 50 Гц, следует выбрать реактор с 7%-ной настройкой. Частота настройки этого фильтра будет составлять 189 Гц, частота настройки в данном случае меньше 250 Гц, частоты гармоник.
Следовательно, не возникнет ситуации резонанса между питающим трансформатором и конденсатором.
Почему коррекция коэффициента мощности и фильтрация гармоник так важны?
В зависимости от требований к производительности и сложности управления следует применять различные типы коррекции PF: фиксированную, путем подключения конденсаторной батареи с фиксированным значением; автоматическую, путем подключения различного количества ступеней, позволяющих регулировать реактивную энергию до требуемого значения Гибридный, для высокоточной коррекции сильно колеблющихся нагрузок.
1-Фиксированная компенсация
В этом устройстве используется один или несколько конденсаторов для обеспечения постоянного уровня компенсации.Управление может быть:
Ручным: с помощью автоматического выключателя или выключателя нагрузки
Полуавтоматическим: с помощью контроллера с тиристорным переключателем
Прямое подключение к электроприбору и коммутация с его помощью.
Эти конденсаторы устанавливаются:
Для компенсации холостого хода распределительных преобразователей.На выводах индуктивных нагрузок (в основном, двигателей) На сборных шинах, питающих многочисленные небольшие двигатели и индуктивные приборы, для которых индивидуальная компенсация была бы слишком дорогостоящей. В случаях, когда коэффициент нагрузки достаточно постоянен.
2-Автоматическая компенсация
Этот вид коррекции PF обеспечивает автоматическое управление и адаптирует величину реактивной мощности к изменениям в установке для поддержания заданного значения cos p.
Управление обычно осуществляется электронным устройством (контроллером коэффициента мощности), которое отслеживает фактический коэффициент мощности и отдает команды на подключение или отключение конденсаторов для получения требуемого коэффициента мощности. Таким образом, реактивная энергия регулируется поэтапно.Кроме того, контроллер коэффициента мощности предоставляет информацию о характеристиках электрической сети (амплитуда напряжения и искажения, коэффициент мощности, фактическая активная и реактивная мощность...) и состоянии оборудования. В случае неисправности передаются тревожные сигналы.
Подключение обычно осуществляется с помощью контакторов. Для компенсации сильно колеблющихся нагрузок рекомендуется использовать активные фильтры или статические генераторы переменного тока (SVG), обратитесь в компанию Sinavar Power за решениями электронной компенсации SVG.
3-Гибридная компенсация
Этот вид компенсации необходим при наличии колебаний нагрузки и необходимости предотвращения колебаний напряжения. Принцип динамической компенсации заключается в объединении стационарной конденсаторной батареи и статического генератора переменного тока (SVG), обеспечивающего либо опережающий, либо запаздывающий реактивный ток.Результатом является постоянно меняющаяся система быстрой компенсации, идеально подходящая для таких нагрузок, как подъемники, дробилки, точечная сварка и т.д.
Оборудование устанавливается в местах установки, где колебания активной и/или реактивной мощности относительно велики, например:на сборных шинах главного распределительного щита; на клеммах высоконагруженного фидерного кабеля.
Если номинальная электрическая мощность конденсаторов меньше или равна 15% от номинальной мощности трансформатора источника питания, целесообразно использовать фиксированную величину компенсации.При уровне выше 15% рекомендуется устанавливать конденсаторную батарею с автоматическим управлением, чтобы избежать перенапряжения.
