Kondensatoru bloku funkcijas, darbības princips un jaudas aprēķins

1. Darba pamatprincips

Lielākā daļa elektrisko slodžu rūpnieciskajās energosistēmās ir induktīvās slodzes, piemēram, asinhronie motori, transformatori, metināšanas iekārtas, dienasgaismas spuldzes un elektromagnēti. Elektriski šīs slodzes var uzskatīt par virknē savienotu pretestības un induktivitātes kombināciju. Rezultātā slodzes strāva atpaliek no sprieguma, radot lielu daudzumu induktīvās reaktīvās strāvas un reaktīvās jaudas.

 

Kopējā strāva ķēdē sastāv no diviem komponentiem:

Aktīvā strāva, kas ir fāzē ar spriegumu un veic noderīgu darbu, piemēram, vada motorus un ražo siltumu;

 

Reaktīvā strāva, kas atpaliek no sprieguma par 90 grādiem un tiek izmantots tikai elektromagnētisko lauku izveidošanai un uzturēšanai, neradot efektīvu darbu.

Lai gan reaktīvā strāva nerada lietderīgu izejas jaudu, tā joprojām aizņem transformatora un līnijas jaudu, palielina sistēmas zudumus un samazina kopējo elektroenerģijas kvalitāti. Tas ir viens no galvenajiem enerģijas izšķērdēšanas cēloņiem rūpnieciskajās energosistēmās.

 

Turpretim kondensatora strāva vada spriegumu par 90 grādiem, kas fāzē ir pretējs induktīvajai reaktīvai strāvai. Ja kondensatori ir savienoti paralēli induktīvām slodzēm, kapacitatīvā reaktīvā strāva kompensē daļu vai visu induktīvo reaktīvo strāvu, tādējādi panākot reaktīvās jaudas kompensāciju. Tas ir kondensatoru bankas darbības pamatprincips.

2. Kondensatoru bloku pamatfunkcijas

Kondensatoru bankastiek plaši izmantotas zemsprieguma{0}}rūpnieciskās elektroenerģijas sadales sistēmās, lai uzlabotu jaudas koeficientu, samazinātu reaktīvās jaudas zudumus, uzlabotu elektroenerģijas kvalitāti un panāktu enerģijas ietaupījumu.

 

To galvenās funkcijas ietver:

• Jaudas koeficienta uzlabošana

Kondensatoru radītā kapacitatīvā reaktīvā jauda kompensē slodzes induktīvo reaktīvo jaudu, samazinot fāzes starpību starp spriegumu un strāvu un efektīvi uzlabojot sistēmas jaudas koeficientu.

 

• Līniju zudumu samazināšana un pārslodzes novēršana

Samazinot sistēmā nevajadzīgo reaktīvo strāvu, attiecīgi samazinās arī kopējā līnijas strāva, kas samazina jaudas zudumus kabeļos un transformatoros un palīdz novērst pārslodzi, ko rada pārmērīga reaktīvā jauda.

 

• Stabilizējošais tīkla spriegums

Smagas induktīvās slodzes bieži izraisa sprieguma kritumus un svārstības, kas var ietekmēt normālu elektroiekārtu darbību. Kondensatora kompensācija palīdz stabilizēt spailes spriegumu un uzlabot strāvas padeves uzticamību.

 

• Transformatora jaudas atbrīvošana

Reaktīvā jauda aizņem daļu no transformatora nominālās jaudas, ierobežojot tā spēju piegādāt aktīvo jaudu. Reaktīvās jaudas kompensācija atbrīvo transformatora jaudu un uzlabo iekārtu izmantošanas efektivitāti.

 

3. Kabineta uzbūve un darbība Raksturlielumi

3.1. Galvenās sastāvdaļas

Standarta zemsprieguma{0}}kondensatoru banka galvenokārt sastāv no:

• Skapja korpuss
• Kopnes
• Strāvas slēdži
• Izolējošie slēdži
• Maiņstrāvas kontaktori
• Siltuma releji
• Zibensuztvērēji
• Kompensācijas kondensatori
• Sērijas reaktori
• Automātiskie jaudas koeficienta kontrolieri
• Mērinstrumenti
• Primārās un sekundārās elektroinstalācijas sistēmas
• Termināla bloki

 

3.2. Darbības raksturlielumi

Kondensatoru banka normālos apstākļos darbojas automātiski, un parasti tai nav nepieciešama regulāra manuāla iejaukšanās. Tas ieslēdzas un apstājas kopā ar galveno barošanas sistēmu.

 

Iebūvēts{0}}inteliģentskontrolierisnepārtraukti uzrauga slodzes apstākļus un sistēmas jaudas koeficientu reāllaikā. Atbilstoši reaktīvās jaudas pieprasījumam tas automātiski ieslēdz vai izslēdz kondensatoru blokus, lai uzturētu optimālu kompensācijas stāvokli un samazinātu reaktīvās jaudas zudumus.

 

Lai veiktu kārtējo apkopi, regulāri jāveic pārbaudes, lai pārbaudītu, vai:

• Kondensatora eļļas noplūde vai pietūkums
• Neparasts troksnis vai pārkaršana
• Vaļīgi vadu savienojumi
• Novecojuši kabeļi vai bojātas sastāvdaļas

 

4. Zema jaudas faktora apdraudējumi (pārmērīga reaktīvā jauda)

Ja reaktīvās jaudas kompensācija nav uzstādīta sistēmās ar lielām induktīvām slodzēm, jaudas koeficients ievērojami samazināsies, izraisot šādas problēmas:

• Lielāka līnijas strāva palielina siltuma zudumus kabeļos un transformatoros, kā rezultātā palielinās enerģijas patēriņš un izšķērdēta elektroenerģija;
• Pārmērīgs sprieguma kritums rada nestabilu un pazeminātu tīkla spriegumu, kas var ietekmēt normālu elektroiekārtu darbību;
• Reaktīvā jauda aizņem transformatora jaudu un ierobežo pieejamo aktīvo jaudu, samazinot elektroenerģijas sadales iekārtu izmantošanas efektivitāti.

 

5. Nepieciešamās kompensācijas jaudas aprēķināšanas metode

Empīriskā izmēru noteikšanas metode rūpnieciskiem lietojumiem

Praktiskos inženiertehniskos lietojumos nepieciešamā kompensācijas jauda parasti tiek uzskatīta par aptuveni vienu{0}}trešdaļu no transformatora nominālās jaudas (vienība: kVAR).

Atkarībā no faktiskajiem slodzes raksturlielumiem un darbības apstākļiem kompensācijas jauda parasti ir diapazonā no 30% līdz 40% no transformatora nominālās jaudas.

 

Piemērs

200 kVA sadales transformatoram:

Ieteicamā kompensācijas jauda:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Tāpēc parasti ir ieteicams izmantot kondensatoru banku ar jaudu no 60 kVAR līdz 80 kVAR, lai izpildītu -reaktīvās jaudas kompensācijas prasības.