Kondensatorių blokų funkcijos, veikimo principas ir talpos skaičiavimas

1. Pagrindinis darbo principas

Dauguma pramoninių elektros energijos sistemų elektros apkrovų yra indukcinės apkrovos, tokios kaip asinchroniniai varikliai, transformatoriai, suvirinimo aparatai, fluorescencinės lempos ir elektromagnetai. Elektriškai šios apkrovos gali būti laikomos varžos ir induktyvumo deriniu, sujungtu nuosekliai. Dėl to apkrovos srovė atsilieka nuo įtampos, todėl susidaro daug indukcinės reaktyviosios srovės ir reaktyviosios galios.

 

Bendra srovė grandinėje susideda iš dviejų komponentų:

Aktyvi srovė, kuris yra fazėje su įtampa ir atlieka naudingus darbus, pavyzdžiui, varo variklius ir gamina šilumą;

 

Reaktyvioji srovė, kuris atsilieka nuo įtampos 90 laipsnių ir yra naudojamas tik elektromagnetiniams laukams sukurti ir palaikyti, nesukuriant efektyvaus darbo.

Nors reaktyvioji srovė nesukuria naudingos išėjimo galios, ji vis tiek užima transformatoriaus ir linijos talpą, padidina sistemos nuostolius ir sumažina bendrą elektros energijos kokybę. Tai viena iš pagrindinių energijos švaistymo priežasčių pramoninėse elektros energijos sistemose.

 

Priešingai, kondensatoriaus srovė nukreipia įtampą 90 laipsnių, kurios fazė yra priešinga indukcinei reaktyviajai srovei. Kai kondensatoriai yra prijungti lygiagrečiai su indukcinėmis apkrovomis, talpinė reaktyvioji srovė kompensuoja dalį arba visą indukcinę reaktyviąją srovę ir taip pasiekiama reaktyviosios galios kompensacija. Tai yra pagrindinis kondensatorių banko veikimo principas.

2. Pagrindinės kondensatorių blokų funkcijos

Kondensatorių bankaiyra plačiai naudojami žemos{0}}tampos pramoninėse elektros energijos paskirstymo sistemose, siekiant pagerinti galios koeficientą, sumažinti reaktyviosios galios nuostolius, pagerinti energijos kokybę ir sutaupyti energijos.

 

Jų pagrindinės funkcijos apima:

• Galios koeficiento gerinimas

Kondensatorių generuojama talpinė reaktyvioji galia kompensuoja apkrovos indukcinę reaktyviąją galią, sumažindama fazių skirtumą tarp įtampos ir srovės bei efektyviai pagerindama sistemos galios koeficientą.

 

• Linijos nuostolių mažinimas ir perkrovos prevencija

Sumažinus sistemoje nereikalingą reaktyviąją srovę, atitinkamai mažėja ir bendra linijos srovė, o tai sumažina galios nuostolius kabeliuose ir transformatoriuose bei padeda išvengti perkrovos dėl per didelės reaktyviosios galios.

 

• Stabilizuojanti tinklo įtampa

Didelės indukcinės apkrovos dažnai sukelia įtampos kritimą ir svyravimus, kurie gali turėti įtakos normaliam elektros įrangos veikimui. Kondensatoriaus kompensavimas padeda stabilizuoti gnybtų įtampą ir pagerinti maitinimo patikimumą.

 

• Transformatoriaus talpos atleidimas

Reaktyvioji galia užima dalį transformatoriaus vardinės galios, ribodama jo gebėjimą tiekti aktyviąją galią. Reaktyviosios galios kompensavimas atlaisvina transformatoriaus galią ir pagerina įrangos panaudojimo efektyvumą.

 

3. Kabineto struktūra ir veikimas Charakteristikos

3.1 Pagrindiniai komponentai

Standartinį žemos{0}}tampos kondensatorių bloką daugiausia sudaro:

• Spintelės korpusas
• Šynos
• Grandinės pertraukikliai
• Izoliaciniai jungikliai
• AC kontaktoriai
• Šiluminės relės
• Žaibo slopintuvai
• Kompensaciniai kondensatoriai
• Serijiniai reaktoriai
• Automatiniai galios koeficiento valdikliai
• Matavimo prietaisai
• Pirminės ir antrinės laidų sistemos
• Gnybtų blokai

 

3.2 Veikimo charakteristikos

Kondensatorių baterija normaliomis sąlygomis veikia automatiškai ir paprastai nereikalauja įprasto rankinio įsikišimo. Jis įsijungia ir sustoja kartu su pagrindine maitinimo sistema.

 

Integruotas{0}}išmanusisvaldiklisnuolat stebi apkrovos sąlygas ir sistemos galios koeficientą realiu laiku. Atsižvelgiant į reaktyviosios galios poreikį, jis automatiškai įjungia arba išjungia kondensatorių blokus, kad išlaikytų optimalią kompensavimo būseną ir sumažintų reaktyviosios galios nuostolius.

 

Atliekant įprastą techninę priežiūrą, reikia reguliariai tikrinti, ar nėra:

• Kondensatoriaus alyvos nutekėjimas arba patinimas
• Nenormalus triukšmas arba perkaitimas
• Atsilaisvinusios laidų jungtys
• Senstantys kabeliai arba pažeisti komponentai

 

4. Mažos galios faktoriaus pavojai (per didelė reaktyvioji galia)

Jei reaktyviosios galios kompensavimas neįdiegtas sistemose su didelėmis indukcinėmis apkrovomis, galios koeficientas žymiai sumažės, todėl gali kilti šių problemų:

• Didesnė linijos srovė padidina šilumos nuostolius kabeliuose ir transformatoriuose, todėl sunaudojama daugiau energijos ir eikvojama elektros energija;
• Per didelis įtampos kritimas sukelia nestabilią ir sumažėjusią tinklo įtampą, kuri gali turėti įtakos normaliam elektros įrenginių veikimui;
• Reaktyvioji galia užima transformatoriaus galią ir riboja turimą aktyviąją galią, sumažindama energijos paskirstymo įrangos panaudojimo efektyvumą.

 

5. Reikalingo kompensavimo pajėgumo apskaičiavimo metodas

Empirinis dydžio nustatymo metodas pramoninėms reikmėms

Praktinėse inžinerijos srityse reikalaujama kompensavimo galia paprastai laikoma maždaug vienu{0}}trečdaliu transformatoriaus vardinės galios (vienetas: kVAR).

Atsižvelgiant į faktines apkrovos charakteristikas ir veikimo sąlygas, kompensavimo galia paprastai yra 30–40 % transformatoriaus vardinės galios.

 

Pavyzdys

200 kVA paskirstymo transformatoriui:

Rekomenduojamas kompensavimo pajėgumas:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Todėl paprastai rekomenduojama naudoti kondensatorių, kurių talpa yra nuo 60 kVAR iki 80 kVAR, kad atitiktų -reaktyviosios galios kompensavimo reikalavimus.