Почему необходима компенсация реактивной мощности; Школа инженеров-электриков: электротехника и электроника - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

В электрических машинах переменный магнитный поток сцепляется с обмотками. Следовательно, при протекании переменного тока в обмотках индуцируется реактивная энергия, вызывающая сдвиг фаз (fi) между напряжением и током. Этот фазовый сдвиг обычно увеличивается, а косинус fi уменьшается при низкой нагрузке. Например, если косинус fi двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшается до 0,20-0,40.

Содержание

Зачем нужна компенсация реактивной мощности?

Реактивная мощность и энергия, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного поля в индуктивных нагрузках и не выполняет непосредственно никакой полезной работы. В то же время реактивная мощность оказывает значительное влияние на такие параметры энергосистемы, как потери мощности и энергии, пропускная способность и уровень напряжения в узлах сети.

Реактивная мощность и энергия ухудшают рабочие параметры энергосистемы, т.е. нагрузка реактивного тока на генераторы электростанций увеличивает расход топлива, увеличиваются потери в питающих сетях и нагрузках, падает напряжение в сети.

Реактивный ток дополнительно перегружает линии электропередач, что увеличивает сечение проводов и кабелей и, соответственно, инвестиционные затраты внешних и внутренних сетей.

Компенсация реактивной мощности в настоящее время является важным фактором, влияющим на энергоэффективность практически каждой электростанции.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных экспертов, на долю энергии, и в частности электроэнергии, приходится 30-40% производственных затрат. Это достаточно весомый аргумент для руководителя, чтобы серьезно проанализировать и контролировать потребление энергии, а также разработать методику компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности является ключом к экономии энергии.

Потребители реактивной мощности

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные электродвигатели, которые вместе с бытовыми и личными нуждами потребляют 40% всей мощности; электропечи 8%; преобразователи 10%; трансформаторы всех ступеней трансформации 35%; линии электропередачи 7%.

В электрических машинах переменный магнитный поток сцепляется с обмотками. Следовательно, при протекании переменного тока в обмотках индуцируется реактивная энергия. Сдвиг фаз (fi) между напряжением и током определяется сдвигом фаз (fi). Этот сдвиг фазы обычно увеличивается, а косинус fi уменьшается при низкой нагрузке. Например, если косинус fi двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшается до 0,20-0,40.

Трансформаторы с низкой нагрузкой также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, если применяется компенсация реактивной мощности, результирующий косинус фи энергосистемы будет низким, а ток электрической нагрузки, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться для того же количества активной мощности, взятой из сети. Таким образом, благодаря компенсации реактивной мощности (использование автоматических конденсаторных систем PFC), ток, потребляемый из сети, снижается, в зависимости от коэффициента мощности, на 30-50%, а нагрев кабелей и старение изоляции соответственно уменьшаются.

Кроме того, реактивная мощность, как и активная, оплачивается поставщиком электроэнергии, поэтому на нее распространяются действующие тарифы и, таким образом, она составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Структура потребителей реактивной мощности в энергосистеме (на основе установленной активной мощности):

Структура потребителей реактивной мощности в сетях энергосистем

Другие преобразователи: переменный ток в постоянный, промышленный ток в сверхток или ток пониженной частоты, печные нагрузки (индукционные печи, стальные дуговые печи), сварка (сварочные трансформаторы, генераторы, выпрямители, точечная сварка, контактная сварка).

Общие абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах электросети очень высоки и достигают до 50% от мощности, поступающей в сеть. Около 70 – 75% всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторе.

Например, в трехобмоточном трансформаторе TDTN-40000/220 при коэффициенте нагрузки 0,8 потери реактивной мощности составляют около 12%. На пути от электростанции происходит как минимум три трансформации напряжения, поэтому потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах достигают больших значений.

Способы снижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

Наиболее эффективным способом снижения потребления реактивной мощности является использование устройств компенсации реактивной мощности (конденсаторных батарей).

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет

разряжать линии электропередач, трансформаторы и распределительные устройства;
Снижение счетов за электроэнергию
Снижение гармоник
подавляет сетевые помехи, уменьшает перекос фаз;
Сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Компенсация реактивной мощности обеспечивает выполнение условия баланса реактивной мощности, снижает потери мощности и энергии в сети и обеспечивает регулирование напряжения за счет использования компенсирующих устройств.

Значительный экономический эффект от компенсации реактивной мощности может быть достигнут путем подходящего сочетания различных мер, которые должны быть технически и экономически обоснованы.

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, поделитесь ею в социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Шкаф в вертикальном положении устанавливается на бетонный фундамент (может быть выполнен из свай или железобетонных блоков) с кабельным каналом. Это необходимо для облегчения подключения кабеля питания. Допускается отклонение от требуемого положения всего на 5 градусов.

Преимущества конденсационного блока

Устройство компенсации реактивной мощности (PFC, UKRM, ACU и т.д.) используется для формирования уставки реактивной мощности и поддержания оптимального коэффициента мощности на объекте.

Установлены блоки реактивной мощности.

Для изготовления агрегатов используется нержавеющая сталь или черный лист толщиной от 1 до 3 мм. Оба эти материала имеют высокий индекс устойчивости и могут выдержать натиск вандалов или хулиганов. Они защищают внутренние компоненты от повреждений, пыли и влаги.

Корпус RBM собран в виде шкафа. Размеры зависят от требований заказчика, количества внутреннего оборудования и условий эксплуатации. Сначала, выслушав пожелания заказчика, составляется схема будущей установки. После утверждения начинается процесс сборки.

Необходимые детали вырезаются на листовом металле с помощью лазерных станков. Затем все детали отправляются на гибку. Для этого все детали формируются с помощью соответствующего оборудования, а затем свариваются вместе, образуя единую конструкцию. Если шкаф собран из обычных металлических профилей, то он отделывается порошковым покрытием. Это должно повысить его устойчивость к воздействию окружающей среды.

Наполнение модуля зависит от цели и может быть различным. Стандартные модели должны включать:

Шкафы конденсаторных установок являются односторонними и устанавливаются в стоячей модификации. Они могут содержать одну или две монтажные платы со всем необходимым оборудованием. Измерительные принадлежности могут быть добавлены к стандартному оборудованию для облегчения работы. Конструкция закрывается дверцей, на поверхности которой размещены контроллер, держатель выключателя и амперметр. Питающие кабели можно разместить внизу или вверху панели.

В некоторых случаях для работы устройства могут потребоваться внешние трансформаторы, которые подбираются индивидуально в зависимости от максимального тока в точке измерения.

Условия эксплуатации

Хотя устройства предназначены для использования в промышленной среде, они могут быть установлены как в помещении, так и на улице. Они могут работать при температуре окружающей среды от +1ºC до +35ºC при влажности ниже 75%.

Запрещается устанавливать оборудование в среде с риском взрыва, в среде с концентрацией пыли, агрессивных паров и газов, которые могут оказывать негативное воздействие на металлы и изоляцию и способствовать их разрушению. Допустимая высота установки – 1000 м над уровнем моря.

Транспортировка блоков РБКМ

Для доставки устройства к месту установки оно упаковывается в специальный транспортный контейнер из гофрированного картона, предварительно заполненный воздушно-пузырьковой пленкой. Для защиты органов управления и другого выступающего оборудования от повреждений внутрь помещаются прокладки из пенопласта. Они амортизируют все внешние силы и обеспечивают безопасность оборудования.

Эксплуатационная документация помещается в пакет и вкладывается в упаковку. Затем все швы закрепляются клейкой лентой или металлическими скобами для надежности. Затем продукт может быть доставлен заказчику. Обратите внимание, что транспортировка осуществляется в вертикальном положении, в отдельных картонных коробках и не подлежит штабелированию. Блоки могут транспортироваться автомобильным, железнодорожным или речным транспортом.

Установка конденсационных агрегатов

Для проведения монтажных работ необходимо получить детальный проект и разрешение соответствующих органов. Не выполняйте установку самостоятельно; лучше обратиться в электромонтажную компанию и поручить установку квалифицированному специалисту. Поскольку от правильной установки устройства зависит жизнь и имущество людей, рекомендуется проверить, имеет ли монтажная организация лицензию на выполнение работ.

Для комфортной работы важно соблюдать допустимые расстояния для сетевой связи внутри объекта. Силовые и управляющие кабели прокладываются снаружи устройства в закрытых кабельных каналах. Поперечное сечение должно быть адаптировано к номинальной токовой нагрузке.

Модуль необходимо переместить к месту установки, а затем установить на выбранную поверхность с помощью подъемных устройств. Это необходимо для предотвращения повреждения целостности изделия, его теплоизоляции и других повреждений поверхности, таких как царапины или вмятины.

Для безопасного использования модуль должен быть заземлен в соответствии с действующими правилами и нормами. Как правило, внутренний контур заземления выполняется с помощью стальной рамы контейнера агрегата. Также устанавливаются кронштейны со шпильками. Все точки подключения заземляющих проводников имеют соответствующую маркировку.

После установки панели в нужном месте необходимо проложить к ней кабели. Это можно сделать сверху или снизу, в зависимости от конструкции. На этом этапе важно не пересекать кабели. Чтобы избежать этого, используются специальные пластины.

По окончании работ следует снова проверить деформационный шов. Реактивный компенсатор тщательно проверяется и осматривается, чтобы убедиться, что все элементы соответствуют проектной документации. Если расхождений нет, установка считается завершенной.

Большинство потребителей переменного тока имеют индуктивность, что подразумевает потребление не только активной, но и реактивной мощности. Последний необходим для генерации электромагнитного поля. Циркулирующая мощность оказывает негативное влияние на работу энергосистемы, поскольку возникают потери из-за нагрева проводников. Для снижения циркулирующей мощности R используются системы PFC. В частности, автоматическая установка компенсации решает следующие проблемы:

Типы устройств компенсации мощности R

Устройства компенсации реактивной мощности можно разделить на следующие типы:

В зависимости от напряжения. Высокое, среднее и низкое напряжение. Часто конденсаторные системы используются в сетях 0,4-10 кВ.
В зависимости от типа соединения. Здесь проводится различие между индивидуальной, групповой и централизованной компенсацией. Это зависит от многих факторов, включая бюджет организации.
По типу регулирования. Это довольно обширная группа, включающая нерегулируемые, регулируемые и автоматические системы. Наиболее популярными на рынке являются автоматические системы с несколькими степенями регулирования.

Помимо прочего, существуют типы конденсаторных систем по схеме подключения, емкости и другим физическим свойствам.

В противном случае пусковые токи могут повредить (заклинить) силовую контактную группу и негативно повлиять на срок службы контактора. Ограничение пускового тока также позволяет избежать падения напряжения во время переходных процессов. Эта характеристика контактной группы гарантирует стабильную и эффективную работу в течение всего срока службы контактора.

Аксессуары для VKRM

Конденсаторы

Конденсаторы являются частью любой системы компенсации реактивной мощности (нерегулируемой или автоматической) и используются для коррекции коэффициента мощности индуктивных нагрузок (трансформаторов, электродвигателей, выпрямителей) в электрических сетях на напряжение до 660 В.

Дизайн

Подключение конденсатора

Наиболее распространенные трехфазные конденсаторы для компенсации реактивной мощности состоят из цилиндрического алюминиевого корпуса, содержащего три однофазных конденсатора, соединенных в треугольник (см. рис. вариант a). Подключение осуществляется через три клеммы. Существуют также модели (например. Legrand) с шестью клеммами (см. рис. вариант b), которые позволяют подключать контактор в треугольном расположении. Это, в свою очередь, позволяет использовать контактор меньшего номинала.

Конденсатор заключен в диэлектрик с тремя слоями полипропилена, металлизированного алюминием и цинком. Это покрытие обеспечивает низкие потери и высокую устойчивость к высоким импульсным токам, а также способствует самовосстановлению конденсатора в случае выхода из строя. В зависимости от рабочего напряжения толщина полипропиленовой пленки меняется. В этом случае слои металлизации выступают в качестве проводников тока (например, лента), а полипропилен является диэлектриком. После выполнения необходимых технологических операций и прохождения контроля качества емкостные элементы (ролики) помещаются в алюминиевые цилиндрические оболочки и заливаются полиуретановой смолой, которая нетоксична и обладает высокими экологическими свойствами.

Технология производства и самовосстановления конденсаторов

Исходным материалом для производства конденсаторов является полипропиленовая пленка. В начале процесса полипропиленовая пленка металлизируется для формирования проводящего слоя толщиной 10-50 нм из смеси цинка и алюминия. Использование материала с вышеуказанными свойствами позволяет обеспечить эффект самовосстановления в случае пробоя диэлектрика между катушками конденсатора. В этом процессе электрическая энергия испаряет металл вокруг поврежденного участка и тем самым предотвращает короткое замыкание конденсатора. Потери емкости при этом процессе довольно малы (около 100пФ). Способность к самовосстановлению гарантирует высокую эксплуатационную надежность и длительный срок службы конденсатора. Чтобы минимизировать тангенс диэлектрических потерь, на концы секции конденсатора в два слоя наносится цинковое покрытие, называемое цинковой кромкой. Это обеспечивает лучший контакт между клеммами конденсатора и его секцией.

Защита от избыточного давления

Для защиты внутренних компонентов конденсатора большинство производителей используют встроенное отключающее устройство, которое срабатывает при возникновении избыточного давления. Назначение устройства – прерывать ток короткого замыкания, когда конденсатор достигает конца своего срока службы и не может быть в дальнейшем отремонтирован. Это устройство разрывает электрическую цепь конденсатора за счет внутреннего давления, возникающего при разрушении пленки от перегрева, вызванного током короткого замыкания.

Использование конденсаторов с номинальным напряжением выше 400 В.

Поскольку напряжение напрямую влияет на реактивную мощность конденсатора, компании предлагают ряд конденсаторов с различными номинальными напряжениями Un – 400В, 440В, 460В, 480В, 525В.
В сетях 380В со стабильным напряжением питания рекомендуется использовать конденсаторы с Un – 400В, в этом случае конденсаторы с Un – 440В и выше не подойдут, так как номинальная мощность значительно снижается (примерные поправочные коэффициенты 230В – 1,74 / 440В – 0,91 / 480В – 0,83 / 525В – 0,76).
Согласно EN-60831.1-2, конденсаторы промышленной частоты должны выдерживать напряжение l.10*Un (1.10*400В = 440В) в течение не менее 8 часов в день. В случаях, когда повышенное сетевое напряжение поддерживается более 8 часов, необходимо использовать конденсаторы с напряжением Un – 440 В. Этот тип конденсатора обеспечивает надежную работу в случае перенапряжения и увеличивает срок службы конденсатора.

Предупреждение Остаточное напряжение

Когда конденсатор отключен от сети, остаточное напряжение, опасное для операторов, все еще присутствует на клеммах конденсатора. Чтобы устранить это, все трехфазные конденсаторы оснащены разрядными резисторами, которые снижают уровень напряжения до менее 75 В в течение 3 минут.

Предупреждение. Защита от перегрева

Для обеспечения надежного естественного охлаждения расстояние между батареями конденсаторов должно составлять 2,5 – 25 кВАр минимум 25 мм. 30 – 50 кВАр мин. 50 мм.

Предохранители

Предохранители являются частью любой системы компенсации реактивной мощности (нерегулируемой или автоматической) и используются для защиты от короткого замыкания. Наиболее распространенные предохранители имеют формат NH.

Стандарты IEC 60269 и VDE 0636 регламентируют выбор предохранителей для использования в электрических цепях с индуктивной нагрузкой. Настоящий стандарт не рассматривает случаи, когда коэффициент мощности cos φ меньше <0,1 или когда нагрузка является емкостной. В настоящее время стандарты, сертификационные испытания, касающиеся параметров и характеристик срабатывания предохранителей, применимы только к индуктивным нагрузкам и не действительны для емкостных нагрузок. Тем не менее, можно использовать предохранители с характеристикой срабатывания gG для защиты конденсаторов компенсации реактивной мощности, при условии соблюдения следующих правил.

Внимание!

Предохранители нельзя использовать для защиты конденсаторов от перегрузок. Защита от перегрузки должна обеспечиваться внутренним изолятором перегрузки, установленным в конденсаторе. Предохранители должны использоваться только для защиты от внешнего или внутреннего короткого замыкания конденсатора или системы конденсаторов. Игнорирование этого принципа может привести к повреждению системы компенсации реактивной мощности в результате разрушения корпуса предохранителя.
При выборе предохранителей для защиты конденсаторов необходимо соблюдать следующие правила:
– Предохранители должны выдерживать максимальный рабочий ток конденсаторов, который составляет 1,5 x In. Исходя из этого требования, рекомендуется выбирать предохранитель со значением 1,6 – 1,8 номинального тока конденсатора (с cos φ не менее 0,7).
– Предохранители должны выдерживать пусковые токи конденсатора. Во время переключения конденсатора возникает высокий пусковой ток, до 100 раз превышающий номинальное значение. Эти скачки тока постепенно сокращают срок службы предохранителя, что в конечном итоге может привести к перегреву и ложному срабатыванию. Правильно подобранные предохранители (1,6 -1,8 номинального тока конденсатора) с использованием электромеханических контакторов для коммутации трехфазных конденсаторов или твердотельных контакторов, которые активируются, когда напряжение превышает ноль, позволяют избежать негативного влияния пусковых токов.
– Непрерывная работа конденсаторов и предохранителей при наличии высших гармоник или резонанса в сети не допускается. При номинальной частоте сети конденсаторы имеют такое сопротивление, что перегрузка исключена. Устройства, генерирующие более высокие гармоники, создают дополнительную нагрузку на предохранители и конденсаторы. В промышленных сетях высшие гармоники могут достигать значений, сравнимых с первой гармоникой. В этом случае предохранители, выбранные на меньшие, чем необходимо, номиналы тока и напряжения, могут перегреться и выйти из строя, что приведет к повреждению корпуса плавкой вставки. При наличии высших гармоник единственным решением является использование дросселей фильтра для защиты системы компенсации реактивной мощности от недопустимых перегрузок.
– Выбор предохранителей должен быть сделан с учетом влияния компенсирующего (протекающего) тока, возникающего между близлежащими конденсаторами системы. Если конденсатор переключается или возникает неисправность, компенсационный ток начинает протекать между конденсаторами, находящимися рядом. В этой ситуации номинальный ток предохранителей, защищающих конденсаторы, должен быть выбран на несколько порядков выше. Общий номинальный ток группы предохранителей должен быть не менее чем в 2,5 раза больше номинального тока одного предохранителя.
– Предохранители должны выдерживать высокое напряжение восстановления. Резонанс и повторное соединение (зарядка) с разряженными конденсаторами способны создать обратное напряжение, превышающее значение сетевого напряжения и, соответственно, номинальное напряжение предохранителя. Когда ток уменьшается до нуля, напряжение питания Ue и напряжение конденсатора Un достигают своего максимального значения. При выключении, когда ток проходит через ноль, напряжение на конденсаторе остается неизменным, поскольку напряжение питания достигает своего максимального значения с противоположным знаком. Амплитуда восстанавливающего напряжения Uf, приложенного к предохранителю, увеличивается в 2 раза (максимум 2,5 в трехфазных сетях) в течение
5 мс. Когда происходит зарядка (включение), конденсатор немедленно меняет свою полярность, в то время как напряжение восстановления продолжает расти. Повторяющаяся быстрая зарядка конденсатора может привести к повреждению предохранителей и остальной электропроводки. Риск отказа предохранителя из-за слишком высокого напряжения восстановления можно минимизировать, выбрав предохранитель с более высоким параметром напряжения по отношению к рабочему напряжению системы и используя предохранители большего размера. Также следует учесть требование о времени разряда конденсатора при повторном включении (обычно это время составляет около 3 минут и устанавливается контроллером, управляющим установкой).

Для 3-фазного питания 400 В/50 Гц см. таблицу 1 для выбора размера предохранителя и сечения кабеля.

Внимание! Указанные в таблице (приблизительные) номинальные токи предохранителей и сечения подключенных проводников действительны для нормальных условий эксплуатации (температура окружающей среды не выше 30°C, отсутствие гармонических искажений в сети и соответствие требованиям к установке данного типа системы и т.д.) Во всех остальных случаях защитные элементы должны быть точно рассчитаны с учетом поправочных коэффициентов и условий эксплуатации.
Номинальный ток конденсатора при различных напряжениях может быть пересчитан с использованием соответствующих коэффициентов: (230 В – 1,74 / 440 В – 0,91 / 480 В – 0,83 / 525 В – 0,76). Однако следует помнить, что приведенные выше коэффициенты являются условными, поскольку на них влияют: температура внутри шкафа, качество кабеля, максимальная температура изоляции кабеля, использование одножильного или многожильного кабеля и длина кабеля.

Регуляторы реактивной мощности

Регуляторы реактивной мощности являются лишь частью систем автоматической компенсации реактивной мощности.

Контроллеры коррекции коэффициента мощности в низковольтных системах определяют фактическое значение cos φ и автоматически подключают или отключают каскады для достижения требуемого значения коэффициента мощности.
Принцип работы контроллера основан на системе FCP, которая позволяет мгновенно измерять значения напряжения и тока, обеспечивая оптимальное управление системой компенсации реактивной мощности. Если нет необходимости в автоматическом регулировании, все параметры можно установить вручную. Большинство контроллеров имеют возможность подключения и программирования внешнего вентилятора для охлаждения конденсаторной батареи, а также имеют сигнализацию о перегреве. Обычно измерения реактивной мощности производятся в 4 квадрантах для обеспечения максимальной компенсации потребляемой энергии.

Для компенсации мощности при различных нагрузках контроллеры отслеживают компоненты активной и реактивной мощности путем измерения мгновенных значений напряжения и тока сети. На основе этих измерений рассчитывается разность фаз между током и напряжением, а затем это значение сравнивается с заданным значением cos φ. В зависимости от фактического отклонения коэффициента мощности контроллер отдает приказ на управление ступенями батареи конденсаторов с минимальным временем реакции 4 секунды (программируется).

Методы контроля

Регулятор реактивной мощности преобразует в цифровую форму измеренное напряжение сети между двумя фазами и ток в третьей (наиболее распространенной) фазе. Затем на основе этих значений прибор рассчитывает: коэффициент мощности, среднеквадратичные значения напряжения и тока, гармонические искажения для напряжения и тока. Мощность, необходимая для компенсации, рассчитывается на основе установленного требуемого значения коэффициента реактивной мощности в устройстве. На основе этих значений контроллер включает или выключает соответствующие ступени конденсатора.

APFR (управление средним коэффициентом мощности) или мгновенное управление cos φ: Контроллер отслеживает средний коэффициент мощности на основе активной и кажущейся мощности в течение определенного периода времени. Этот метод гарантирует, что регулятор правильно отслеживает изменения нагрузки в зависимости от уровня нагрузки и cos φ. При использовании APFR регулятор компенсации реактивной мощности сокращает количество переключений без необходимости вносить изменения в настройки регулятора.
SHTDВ этом методе используется задержка времени реакции, зависящая от величины разницы между заданным коэффициентом мощности и измеренным мгновенным значением. За каждую секунду разница во времени относительно ответа уменьшается на квадрат этой разницы до 0 (момент ответа).
Мгновенное изменение коэффициента мощности: Этот метод реагирует на любое мгновенное изменение коэффициента мощности путем подключения или отключения необходимой конденсаторной ступени на основе наиболее подходящей ступени мощности этой ступени. Этот метод в основном используется в системе динамической коррекции коэффициента мощности на основе тиристорных коммутационных модулей.

Дополнительные функции контроллера

Контроль повышения температуры – контроллер обеспечивает возможность подачи сигнала тревоги в случае повышения температуры на двух уровнях. Первый уровень обеспечивает вентиляцию корпуса. Второй уровень отключает все ступени конденсаторного блока и выдает сигнал тревоги на дисплей. Многие типы контроллеров не имеют независимых аварийных выходов, но последняя ступень, может быть использована в качестве аварийного выхода. В этом случае он используется только как выход сигнализации и не используется для переключения ступеней контактора.
Многие контроллеры оснащены интерфейсами для передачи информации во внешние системы управления. Например, интерфейс RS485 с протоколом связи Modbus RTU.
Декомпенсация – контроллер может быть оснащен функцией применения декомпенсационных секций (индуктивных дросселей), где секция может быть индуктивной или емкостной по своей природе. Секции декомпенсирующих дросселей используются в двух случаях: в объектах с только емкостными нагрузками, тогда все секции регулятора будут работать как индуктивные, а в объектах как с индуктивными, так и с емкостными нагрузками, тогда одна секция может работать как индуктивная, а остальные секции будут емкостными.
Некоторые регуляторы компенсации реактивной мощности дают возможность работать в двух тарифных планах cos φ. Второй тариф cos φ может быть установлен в сервисном меню контроллера и активируется подачей питания на отдельный вход (например, Тариф).

Контакторы для коммутации трехфазных конденсаторов

Контакторы для коммутации трехфазных конденсаторов также являются частью оборудования для автоматической компенсации реактивной мощности.

Во время работы конденсаторных систем компенсации реактивной мощности конденсаторные батареи подвергаются частым переключениям во время ступенчатого регулирования. В отличие от других типов электрооборудования, при коммутации конденсаторных батарей, помимо номинального рабочего тока, возникает высокий пусковой ток, превышающий номинальное значение в 250 раз. Поэтому для коммутации конденсаторных батарей необходимо использовать специально разработанные быстродействующие контакторы. В отличие от обычных контакторов, они имеют набор вспомогательных контактов, установленных параллельно главному контакту. По обе стороны от вспомогательных контактов последовательно подключены сменные токоограничивающие элементы, состоящие из нескольких катушек высокоомного проводника. При переключении обе группы контактов срабатывают одновременно, но из-за меньшего остановочного пути вспомогательные контакты замыкаются на несколько миллисекунд раньше главных контактов, пропускают пусковой ток через токоограничивающие элементы, ограничивая тем самым ток конденсатора, и размыкаются через 5 миллисекунд после надежного замыкания главных контактов.

В противном случае пусковые токи могут повредить (заклинить) силовую контактную группу и негативно повлиять на срок службы контактора. Ограничение пускового тока также позволяет избежать падения напряжения во время переходных процессов. Эта особенность контактной группы гарантирует стабильную и эффективную работу в течение всего срока службы контактора.

Конденсаторные контакторы часто оснащаются вспомогательными контактами НО и/или НЗ.

Фильтрующие индукторы

Трехфазные дроссели предназначены для работы в составе конденсаторных систем, подключаются последовательно с конденсаторами и используются в качестве защитного устройства, фильтрующего от воздействия высших гармоник на сеть нагрузки и конденсаторы. С увеличением частоты напряжения, подаваемого на конденсатор, его сопротивление уменьшается, поэтому используются дроссели, которые вместе с конденсатором образуют цепь, сдерживающую и подавляющую гармонические частоты. Резонансная частота такой цепи должна быть равна
быть ниже частоты самых низких гармоник, присутствующих в сети. Если присутствуют гармоники с частотами выше частоты контура, образованного конденсатором и дросселем, резонанс не возникнет.
Типичные значения коэффициента настройки составляют 5,67%, 7% и 14% на резонансных частотах 210, 189 и 134 Гц в сетях с номинальной частотой 50 Гц. При таких стандартных значениях в трехфазной сети и симметричной нагрузке можно устранить 5-ю (250 Гц) и более высокие гармоники. Это позволяет избежать резонанса между индуктивным резистором и трехфазными конденсаторами, подключенными к корректору коэффициента мощности, и предотвратить перегрузку конденсаторной батареи.
Дроссели часто оснащаются биметаллическим тепловым реле, которое включается в центральную обмотку и выводится на отдельные клеммы. Датчик реле срабатывает при температуре выше 90°C.

Компенсация реактивной мощности особенно важна для промышленных предприятий, где основными потребителями электроэнергии являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без мер компенсации составляет 0,7 – 0,75. Внутренние меры по компенсации реактивной мощности позволяют

Значительная часть электрооборудования любого завода состоит из оборудования, нормальная работа которого требует создания в нем магнитных полей, а именно трансформаторов, асинхронных двигателей, индукционных печей и другого оборудования, которое в целом можно назвать “индуктивными нагрузками”. Поскольку одно из свойств индуктивности – поддерживать ток, протекающий через нее, постоянным, при протекании тока через нагрузку происходит сдвиг фаз между током и напряжением (ток “отстает” от напряжения на угол фазы). Разные знаки тока и напряжения в период сдвига фаз, соответственно, приводят к уменьшению энергии электромагнитного поля индукторов, которая восполняется из сети. Для большинства промышленных потребителей это означает следующее: в дополнение к полезной работе активной энергии, реактивная энергия протекает между источником энергии и нагрузкой в сети, не совершая никакой полезной работы, и используется только для создания магнитных полей в индуктивной нагрузке. Активная и реактивная энергия составляют полную энергию, причем доля активной энергии в общей энергии определяется косинусом фазового угла между током и напряжением, cosφ. Однако, протекая по кабелям и обмоткам трансформатора, реактивный ток уменьшает долю активного тока, протекающего по ним, что вызывает значительные дополнительные потери в проводниках за счет их нагрева, т.е. активные потери. Это означает, что в соответствии с современными правилами тарификации электроэнергии потребителю приходится платить как минимум дважды за одни и те же непроизводительные затраты. Один раз непосредственно за реактивную энергию, взятую из сети (согласно счетчику реактивной энергии), и второй раз за то же самое, но косвенно, оплачивая активные потери от потока реактивной энергии, которые учитываются счетчиком активной энергии. Эту ситуацию можно изменить, разместив источник реактивной энергии непосредственно у потребителей – это позволяет разгрузить сеть от реактивного тока и практически устранить все описанные выше недостатки – т.е. “компенсировать” индуктивную реактивную мощность. В качестве такого источника служат другие фазосдвигающие элементы, например, конденсаторы. В отличие от индуктивности, конденсаторы сохраняют напряжение на своих выводах постоянным, т.е. для них ток “обгоняет” напряжение. Поскольку количество потребляемой электроэнергии на любом предприятии никогда не бывает постоянным и может изменяться в значительных пределах в течение достаточно короткого периода времени, отношение потребления активной энергии к общему потреблению энергии, т.е. cosφ, может изменяться соответствующим образом. Чем меньше активная нагрузка любого индуктивного потребителя (асинхронный двигатель, трансформатор), тем меньше cosφ. Из этого следует, что компенсация реактивной мощности требует применения комплекса устройств, обеспечивающих соответствующую подстройку cosφ к изменяющимся условиям работы оборудования – т.е. установки компенсаторов реактивной мощности (КРЗР).

Привязка к отдельному потребителю эффективна с точки зрения операционной эффективности, но обслуживание устройства в этом случае повлечет за собой более высокие денежные затраты. Если установка подключена к группе потребителей, то денежные затраты будут значительно ниже, но при этом произойдет снижение активных потерь в сети.

Защита конденсационных установок

Для обеспечения безопасности установки используются следующие механизмы

Датчик температуры, который инициирует нагрев при понижении температуры и охлаждение, когда банк конденсатора становится слишком горячим;
Защита от воздействия короткого замыкания, высокого тока и скачков напряжения;
Блокировка контактов токоведущих частей;
Контактный выключатель для отключения устройства, когда дверь с работающим устройством разблокирована.

Установка блока с конденсаторной батареей снизит нагрузку на электродвигатели, генераторы и другое оборудование, несущее пассивные нагрузки. Готовясь к покупке, рассчитайте, где устройство будет наиболее уместно подключить.

Читайте далее: