Современные средства компенсации реактивной мощности

Отличительные особенности

Стандартное сваривание подразумевает эксплуатацию сложной аппаратуры, где используются специальные электроды. Их прикладывают к обрабатываемой поверхности, что создаёт воспламенение обмотки, приводящее к расплавке металлопроката. Далее расплавленный металл перетекает в ванну, где после застывания скрепляет элементы. С таким делом справиться лишь опытный человек, а выделяемый газ и ультрафиолет окажут негативное следствие на организм. Следует отметить, что этой системой невозможно приварить мелкие составляющие.

Конденсаторная сварка не вредит экологии, а после манипуляций на плоскости практически не остаётся следов внешнего воздействия. Также этот подход поможет сэкономить электричество, и для процесса требуется минимум средств индивидуальной защиты. Прибор не требует охлаждения, и на всё уйдёт минимум времени. Особенным моментом можно назвать высокую точность и аккуратность соединения. Оборудование компактное, а область его применения – микросварка и электросварка больших сечений.

Назначение и область применения

БСК применяются для увеличения коэффициента мощности в электрических сетях. Они позволяют производить реактивную мощность в узлах нагрузки, а не на удаленных электрических станциях, что снижает потери напряжения и мощности в системе электроснабжения. Применяются в непосредственной близости к крупным узлам нагрузки со стороны высокого напряжения. Индивидуальная и групповая компенсация реактивной мощности (КРМ) осуществляется различными устройствами на классе напряжения 0,4-6-10 кВ, на высоком напряжении при помощи БСК осуществляется, как правило, централизованная КРМ.

Основы компенсации реактивной мощности

Мощность P, забираемая от электрической сети, есть произведение напряжения сети на потребляемый ток:

Это выражение действительно для синусоидальных периодических величин только тогда, когда они находятся в одной фазе (рис. 1).

Рис. 1. Активная нагрузка

Это соответствует случаю активного потребления электроэнергии, такому как лампа накаливания или электродвигатель. При таком преобразовании мощности можно говорить об активной нагрузке.

Условием для работы электродвигателей и трансформаторов является наличие электромагнитного поля. Для таких устройств используется другая часть потребляемой электроэнергии, она называется реактивной энергией Q.

За счет индуктивного сопротивления катушек индуктивности происходит сдвиг тока относительно напряжения (рис. 2).

Рис. 2. Индуктивная нагрузка

Прохождение током точки «0» сдвинуто относительно напряжения на фазовый угол φ. Так как ток свое значение изменяет во времени после напряжения, то говорится об отставании тока от напряжения по фазе (рис. 3).

Для создания магнитного поля необходим реактивный ток, поэтому электрические производственные мощности (линии электропередач, генераторы, трансформаторы и т. д.) должны быть рассчитаны на эту дополнительную часть тока, то есть на геометрическую сумму активной и реактивной составляющих (рис. 3).

Рис. 3. Сумма активной и реактивной составляющих полной мощности

При передаче тока ненужная реактивная часть должна быть по возможности малой. С другой стороны, реактивную мощность использует потребитель, поэтому ее нужно пытаться подвести не через сеть общего электроснабжения, а другим путем. В этом помогают конденсаторы (емкостные потребители), имеющие опережающий реактивный ток (рис. 4).

Рис. 4. Емкостная нагрузка

Если емкостное сопротивление равно по величине индуктивному, то действия их токов взаимно уничтожаются. Таким образом, потребляемая от энергосетей (оплачиваемая) реактивная мощность может быть снижена или вообще удалена (рис. 5).

Рис. 5. Баланс мощности

Процесс уравнивания количества энергии электрического поля (конденсатора) и магнитного поля (индуктивности) называется компенсацией реактивной мощности.

Соотношение активной мощности Pиполной мощности S показывает cosφ:

Для компенсируемой реактивной мощности получаем:

Конденсатор равной мощности Q_c полностью компенсирует реактивную мощность и повысит коэффициент мощности до единицы (cosφ = 1).

На практике коэффициент мощности после компенсации в большинстве случаев находится в пределах от 0,9 до 0,99 (рис. 5).

Необходимая мощность конденсаторов определяется следующим образом:

Режимы передачи реактивной мощности по рас- пределительной линии.

Возможность компенсации потерь реактивной мощности рассматривается на примере типового фрагмента распределительной сети радиальной конфигурации, изображенной на рис. 1.

От шин центра питания (ЦП) с напряжением \( U_1 \) , потребляется полная мощность

\

Потребителям Н через распределительную линию РЛ и распределительный трансформатор Т отдается полная мощность

\

Разность активных мощностей, потребляемой от ЦП ( \(P_1\) ) и отдаваемой потребителям ( \(P_Н\) ), определяется суммой потерь активной мощности в распределительной линии \( \Delta P_Л \) и потерь короткого замыкания \( \Delta P_К \) распределительного трансформатора Т

\

Баланс реактивных мощностей в рассматриваемой распределительной сети отражает уравнение

\,

где:

\( Q_x \)— намагничивающая мощность распределительного трансформатора Т;

\( Q_{КУ} \)— мощность компенсирующего устройства (конденсаторной батареи) на шинах потребителей.

На рис. 2 представлены диаграммы передачи активной ( \( \alpha \) ) и реактивной ( \( \delta – \epsilon \) ) составляющих полной мощности через распределительную сеть при различных вариантах компенсации реактивной мощности.

Режим передачи активной мощности через распределительную линию РЛ практически не зависит от режимов компенсации реактивной мощности. Активная мощность \(P_1\) , потребляемая от ЦП, за исключением потерь \( \Delta P \) в распределительной линии РЛ и распределительном трансформаторе Т, передается потребителям Н (рис. 2, а). При постоянной величине энергопотребления, т.е. при \( P_Н = const \), от режима компенсации реактивной мощности будет зависеть только уровень потерь активной мощности \( \Delta P \) , изменение которых будет компенсироваться соответствующим изменением активной мощности \(P_1\) , потребляемой от ЦП.

Рис. 1. Фрагмент распределительной сети радиальной конфигурации

Рис. 2. Диаграммы передачи составляющих полной мощности через распределительную линию:а) активной мощности; б) реактивной мощности без компенсации РМ нагрузки; в) реактивной мощности с полной компенсацией РМ нагрузки; г) натуральный режим ЛЭП без компенсации РМ нагрузки; д) натуральный режим ЛЭП с компенсацией РМ нагрузки; з) режим генерации РМ распределительной линией.

При отсутствии компенсации реактивной мощности от ЦП потребляется реактивная мощность \( Q_1 \) , часть которой \( Q_Н \) передается потребителям Н, а другая часть \( (Q_М – Q_Л + Q_X ) \) расходуется на создание магнитного поля распределительной линии РЛ и распределительного трансформатора Т, т.е. потребляется распределительной линией и распределительным трансформатором (рис. 2, б).

При полной компенсации реактивной мощности потребителей, т.е. при \( Q_Н = Q_{КУ} \), от ЦП потребляется реактивная мощность \( Q_1 = (Q_М + Q_X – Q_Л ) \), которая расходуется только на создание магнитного поля распределительной линии РЛ и распределительного трансформатора Т (рис. 2, в).

При работе в натуральном режиме распределительная линия РЛ сбалансирована по реактивной мощности, т.е. \( Q_М = Q_Л \), а от ЦП потребляется только реактивная мощность нагрузки Н и намагничивающая мощность распределительного трансформатора Т, т. е. \( Q_1 = (Q_Н + Q_X ) \) (рис. 2, г). При работе распределительной линии РЛ в натуральном режиме \( (Q_М = Q_Л ) \) и полной компенсации реактивной мощности нагрузки \( (Q_Н = Q_{КУ} ) \) от ЦП потребляется реактивная мощность \( Q_1 = Q_X \) , равная намагничивающей мощности распределительного трансформатора Т (рис. 2, д).

Наконец, путем искусственного увеличения емкостной проводимости распределительной линии РЛ возможно соответственно и увеличение мощности электрического поля до уровня, достаточного и для создания натурального режима, и для компенсации реактивной мощности нагрузки, т. е. \( Q_{ЭЛ} = Q_М + Q_Н + Q_X \) (рис. 2, з). В этом случае реактивная мощность от ЦП не потребляется, т. е. \( Q_1 = 0 \), а распределительная линия РЛ выполняет одновременно и функции компенсирующего устройства. Таким образом, создание натурального режима работы распределительной линии является обязательным условием снижения потребляемой от ЦП полной мощности до уровня только активной составляющей, которое будет сопровождаться также снижением потерь активной мощности. Однако для этого потребуется искусственное увеличение натуральной мощности распределительной линии либо до значения

\
(7)

либо до значения

\
(8)

где:

\( Р_{(э)} \) — пропускная способность распределительной линии, ограниченная экономической плотностью тока;

\( Р_{(t)} \) — пропускная способность распределительной линии, ограниченная допустимой по нагреву плотностью тока.

БСК — общее

Проблематике эффективного использования топлива и энергии уделяется много внимания во многих странах мира. В стратегическом плане развития многих стран отдельный аспект отведен грамотному использованию имеющейся энергии. Чтобы достичь максимального эффекта требуется рассматривать все этапы: начиная от возникновения электрической энергии и заканчивая её конечным использованием. Подача электрической энергии на многие километры с задействованием линий электропередач в любом случае ведет к неизбежным потерям. В этом случае происходит увеличение загрузки оборудования, которое предназначено для перераспределения энергии. Так, происходит снижение надежности функционирования частей энергосетей. Бесплатная консультация Инженера по БСК

Литература

1. Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 22 февраля 2007 г. № 49 «О порядке расчёта значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)».

Обновление от 12 февраля 2021 г. (спасибо пользователю «Игорь» за комментарий)

Приказ № 49 от 22 февраля 2007 г. утратил силу с 07.08.2015 на основании приказа Минэнерго России от 23.06.2015 № 380:

Применительно к статье, в приказе № 380 убрали ограничение

а также изменилась таблица

(в старой редакции «Предельные значения коэффициента реактивной мощности»).

Аппарат для точечной сварки своими руками

Сварочный аппарат действует на принципах закона Ленца — Джуоля: электрический ток, проходя по проводнику, выделяет тепло, которое напрямую равно квадрату тока, времени и сопротивлению проводника. Это означает что при силе тока в 1000 А, на тонких проводах и плохо сделанных соединениях, потери будут в 10000 раз больше, чем при 10 А.

Трансформатор

Основной элемент любого оборудования для точечной сварки — силовой, с повышенным эффектом трансформации (для получения нормального сварочного тока). Его можно взять в мощной микроволновке (от 1 кВт и выше), он питает магнетрон. Удобен своей доступностью и хорошими характеристиками. Показателей трансформатора хватит для точечной сварки стальных листов в 1 мм. Для получения большей мощности используют 2 и более детали.

Показатели таких трансформаторов составляют до 2000 В (в микроволновке оно удваивается перед подачей на магнетрон), не стоит их подключать в сеть и измерять выходные характеристики. Из этой детали нам понадобится первичная обмотка (в которой толще провод и меньше витков) и магнитопровод.

Провода срезаются стамеской или ножовкой (если он сварен, а не склеен), или выковыривается и высверливается (при очень плотной набивки обмотки, когда выбивание всё разрушит). При удалении проводов вторичной обмотки старайтесь действовать аккуратно, чтобы не повредить первичную обмотку. В трансформаторе также бывают шунты, которые ограничивают ток, их тоже нужно срезать.

После аккуратного извлечения нужных элементов, вторичная обмотка трансформатора обновляется. Для достижения показателей тока в 1000 А нужно использовать медный кабель с толщиной сечения в 100 мм² и более. Это может быть пучок или многожильный провод. Если внешняя изоляция мешает получить нужное количество витков, то её удаляют и заменяют на тканевую изоленту. Провода должны быть как можно меньшей длины, чтобы не было ненужного сопротивления.

сделайте больше витков, так вы повысите показатели мощности

Например, если у вас есть 2 трансформатора мощностью 0,5 кВт, с входным напряжением 220 В, при номинальном токе 250 А и выходным напряжением 2В. Соединив выводы вторичных и первичных обмоток, получим прибор, в котором номинальное напряжении в 2 В, выходной ток — 500 А (ток сварки также удвоится).

При создании устройства, во вторичных цепях устройства должны использоваться электроды. То есть при задействовании трансформаторов по 0,5 кВт, их связывают вместе проводами с диаметром 1 см, а концы к электроду. Если допустить ошибку при подключении выводов вторичной и первичной обмотки, это приведёт к короткому замыканию.

Когда используете два мощных трансформатора и вам нужно увеличить напряжение, но размер окна магнетрона не позволяет добавить необходимое количество витков провода, для этого вторичные обмотки соединяются последовательно. Необходимо согласовывать направление витков, иначе можно получит противофазу, что приведёт к выходному напряжению равному нулю (чтобы правильно понять этот момент проведите эксперимент с тонкими поводами).

На первичные обмотки трансформаторов

Первый случай свидетельствует о том, что цепи первичной и вторичной обмотки соединены вместе разноимёнными выводами (напряжение на первичной обмотке равно половине входного, которое преобразуется во вторичной обмотке, где оно суммируется и даёт двойное значение). Нулевое значение вольтметра показывает, значение напряжения на вторичных обмотках противоположны, это значит что одна из пар обмоток соединена одноимённым выводом.

Чтобы увеличить показатели у своего аппарата точечной сварки, нужно соединить несколько трансформаторов, но они не должны превышать показатели сети, иначе при его использовании общее напряжение будет падать. Ограничитесь 1000–2000 А, для бытовых условий такой силы тока достаточно.

Электроды

Медные стержни используют в качестве электродов. Чем больше толщина тем лучше, но его диаметр не должен быть меньше показателей провода. Если у вас аппарат небольшой мощности, то подойдут жала от паяльника.

Чем меньше длина провода

При использовании обжима, площадь крепления получается гораздо меньше, что увеличивает потери.

Управление

На промышленных аппаратах она доходит до 100 кг

Выключатель подключается к цепи первичной обмотки, иначе он будет добавлять сопротивления, а его контакты при работе расплавятся.

Если вы используете рычажный механизм прижима, то кнопку выключения монтируйте на нём. Очень удобно одной рукой давить на рычаг и управлять работой. Вторая рука контролирует сварку деталей.

Расчет мощности УКРМ

Коэффициент реактивной мощности на стороне ВН определяется следующим образом:

(2)

Потребляемая активная мощность на шинах ВН складывается из активной мощности нагрузки и активных потерь мощности в трансформаторе:

(3)

Потребляемая реактивная мощность на шинах ВН складывается из реактивной мощности нагрузки и реактивных потерь мощности в трансформаторе за вычетом расчетной мощности компенсирующего устройства:

(4)

Выразим реактивную мощность нагрузки через известные величины (см. рис.1):

(5)

(6)

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторе зависят от передаваемой мощности и рассчитываются по формулам (7) и (8):

(7)

(8)

где ΔP_xx – потери активной мощности холостого хода трансформатора (паспортные данные), кВт;

ΔQ_μ – потери реактивной мощности холостого хода трансформатора, квар;

ΔP_нагр. (ΔQ_нагр.) – нагрузочные активные (реактивные) потери в трансформаторе, кВт (квар);

ΔP_к – потери активной мощности короткого замыкания трансформатора (паспортные данные), кВт;

S_НН – потребляемая полная мощность на шинах НН, кВ*А:

(9)

S_Т – номинальная полная мощность трансформатора, кВ*А;

I_хх – ток холостого хода трансформатора, %;

U_к – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Следует заметить, что расчеты по формулам (7) – (9) носят приближённый характер, так как на этом этапе нельзя определить значение Q_НН из-за того, что неизвестно расчетное значение реактивной мощности компенсирующего устройства Q_КУ.р, см. формулу (4). В этом случае можно:

• принять Q_КУ.р = 0 и выполнить расчет без компенсирующего устройства;
• принять Q_КУ.р = Q_р.нагр. и выполнить расчет при полной компенсации реактивной мощности на шинах НН (этот вариант рекомендуется использовать из-за меньшей расчетной погрешности первой итерации расчёта потерь в трансформаторе).

Подставляя в (2) выражения (3), (4) и (5), получим выражение для расчета коэффициента реактивной мощности на шинах ВН, где вторым неизвестным является значение реактивной мощности компенсирующего устройства Q_КУ:

(10)

Так как максимальное значение коэффициента реактивной мощности на шинах ВН нормировано, значит должно выполняться следующее условие:

(11)

Выполнение условия (11) необходимо по нормативным требованиям, но недостаточно, так как коэффициент реактивной мощности может быть отрицательной величиной. Действительно, если в (10) Q_КУ.р будет достаточно большой величиной, чтобы числитель дроби стал отрицательным, то получим перекомпенсацию реактивной мощности Q_ВН< 0 (генерацию в сеть высокого напряжения) и tgϕ_ВН < 0. Перекомпенсация реактивной мощности также нежелательна, как и недокомпенсация, так как в сети опять появляются дополнительные потери мощности и энергии в электрической сети и возрастают капитальные затраты на её строительство. Таким образом, наряду с максимальным значением коэффициента реактивной мощности должно задаваться его минимальное значение tgϕ_min. В отсутствие нормативных требований к величине tgϕ_min его значение может быть определено из следующих соображений:

• если генерация реактивной мощности в сеть ВН недопустима, то tgϕ_min = 0;
• если нельзя превышать заданный уровень потерь мощности и энергии в сети, а также обеспечить работу оборудования в номинальных режимах (перекомпенсация допустима), то tgϕ_min = -tgϕ_max.

Необходимое и достаточное условие для выбора УКРМ выглядит следующим образом:

(12)

Подставив (10) в (12), получим:

(13)

Рассмотрим отдельно левую и правую части выражения (13).

Очевидно, что tgϕ_max будет при наименьшем расчетном значении реактивной мощности компенсирующего устройства Q_КУ.р.min. Заменим в (13) Q_КУ.р на Q_КУ.р.min и подставим знак равенства между правой и средней частью выражения:

(14)

Выразив в (14) Q_КУ.р.min и выполнив необходимые преобразования (15), получим выражение для расчета минимально допустимой мощности компенсирующего устройства (16):

(15)

(16)

Аналогично для левой части (13), tgϕ_min будет при наибольшем расчетном значении реактивной мощности компенсирующего устройства Q_КУ.р.max. Соответственно, выражение для расчета максимально допустимой мощности КУ:

(17)

Номинальная мощность установки компенсации реактивной мощности выбирается из условия:

(18)

где Q_КУ.р.max и Q_КУ.р.min – граничные значения реактивной мощности УКРМ, определенные для расчётных значений P_р.нагр. и cosϕ_р.нагр..

Подставив (16) и (17) в (18), получаем окончательные выражения для выбора номинальной реактивной мощности УКРМ:

(19)

(20)

Выбрав УКРМ, проводим вторую итерацию расчетов по формулам (7) – (9), подставляя в формулы вместо Q_КУ.р значение Q_КУ.ном, и уточняем величину Q_КУ.ном по выражениям (19) и (20).

Как проверить деталь

Для проверки конденсаторов необходим прибор, тестер или иначе мультиметр. Существуют специальные приборы измеряющие емкость (С), но эти приборы стоят денег, и зачастую нет смысла их приобретать для домашней мастерской, тем более на рынке есть недорогие китайские мультиметры с функцией измерения емкости. Если на твоем тестере нет такой функции, ты можешь воспользоваться обычной функцией прозвонки – как прозванивать мультиметром, как и при проверке резисторов – что такое резистор.

Конденсатор можно проверить на “пробой” в этом случае сопротивление конденсатора очень большое, почти бесконечное (зависит от материала из которого изготовлен кондер). Необходимо включить тестер в режим прозвонки, подключить щупы прибора к электродам (ножкам) конденсатора и следить за показанием на индикаторе мультиметра, показание мультиметра будет изменяться в меньшую сторону, пока не остановится совсем.

После чего нужно щупы поменять местами, показания начнут уменьшаться почти до нуля. Если все произошло так как я описал, “кондер” исправен. Если нет изменений в показаниях или показания сразу становятся большими или прибор вовсе показывает ноль, конденсатор неисправен. Лично я предпочитаю проверять “кондюки” стрелочным прибором плавность движения стрелки легче отслеживать, чем мелькание цифр в окошке индикатора.

Технические характеристики УКРМ среднего напряжения

Параметр	Значение
Номинальное напряжение, кВ	6,3 / 10,5 / 35
Частота, Гц	50
Номинальная мощность, квар	100 … 10 000
Максимальная перегрузка по току	30%
Максимальная перегрузка по напряжению	10%
Регулирование мощности	Автоматическое / ручное
Нерегулируемые ступени, квар	Любые
Шаг регулирования, квар	50…500
Быстродействие ступеней, с	600
Прочность изоляции, кВ	70/170
Ток короткого замыкания, кА/с	до 40
Вводной аппарат	Разъединитель РВЗ-10/630 А / Вакуумный контактор*
Напряжение вторичных цепей	~ 220 В
Ошиновка	Алюминий / Медь*
Тип конденсаторов	Трехфазные со встроенными предохранителями, с быстроразрядными резисторами до 7,5 В/мин
Переключение ступеней	Микропроцессорный контроллер (блок управления)
Коммутация конденсаторов	7,2 кВ вакуумный контактор (Корея)
Токоограничивающие реакторы	7,2 кВ, 0,1 мГн (Россия)
Вид ввода	Снизу / Сверху*
Расположение вводной ячейки	Слева / Справа*
Тип ввода	Кабельный
Охлаждение	Воздушное — естественное, принудительное с вентилятором и термореле или с теплообменником
Климатическое исполнение	У3 / У1 / УХЛ1 (в контейнере)
Цвет по RAL	7032 / 7035*
Температурный режим эксплуатации	-60 С…+ 60 С
Относительная влажность	До 98%, при +25 С
Степень защиты	IP31 / IP54
Гарантийный срок	12 месяцев с даты ввода оборудования в эксплуатацию, но не более 18 месяцев с даты продажи

*) По требованию заказчика

Характеристики управляющего контроллера

• Цифровое программирование
• Раздельный вход напряжения
• Программная защита конденсаторов от перегрузки гармониками
• Встроенный датчик температуры с релейным выходом
• Интерфейс передачи данных RS-232*, RS-485*, Wi-Fi*, GPRS*
• Измерение и контроль напряжения, тока (фазные, линейные), косинуса, коэф. мощности и др.
• Регулирование по tg(φ), напряжению*
• Возможность работы с поддержанием в заданных пределах одного из трёх значений косинуса фи, выбираемого оператором дистанционно
• Регулируемое время задержки на включение
• Ведение журнала событий (возможность записи параметров тока, напряжения и др. для дальнейшего анализа причины аварии)

Защита

• Ограничение по току
• Ограничение по напряжению
• Контроль по гармоническим составляющим
• Защита от перенапряжений
• Защита от открытия дверей во время работы установки
• Защита от перегрева и переохлаждения
• Разрядные резисторы, встроенные в конденсаторы
• Принудительная вентиляция
• Блокировка двери конденсаторной установки (электромагнитный блок – замок на двери шкафа)
• Блокировка подачи напряжения на конденсаторную установку при открытых дверях
• Перегрузка по току, малый ток, несимметрия токов
• Потеря и превышение напряжения
• Высоковольтные предохранители на каждую ступень (защита от токов короткого замыкания)
• Токоограничивающий реактор на каждую ступень или защита от перегрузок гармониками (фильтры гармоник)
• Защита от грозовых импульсов и импульсных перенапряжений – ограничители перенапряжений ОПН

Скачать:

Выбор устройства КРМ

Что такое локомотив? какие бывают виды локомотивов?

Устройства КРМ выбираются по следующим техническим характеристикам:

• номинальная мощность;
• номинальное напряжение;
• номинальный ток;
• количество подключаемых ступеней;
• необходимость защиты от резонансных явлений с помощью реакторов.

Необходимая мощность набирается ступенями по 25 и 50 квар, при этом количество ступеней не должно превышать количество выходов контроллера, устанавливаемого в установку КРМ, так как к каждому выходу может быть подключена одна ступень.

Количество выходов контроллера обозначается цифрой, например, RVC6 (фирмы АББ) имеет 6 выходов.

В случае необходимости защиты от резонансных явлений требуется применение защитных реакторов (трехфазных дросселей), в таком случае должны выбираться установки, например типа MNS MCR и LK ACUL (фирмы АББ).

Пример выбора устройств КРМ

Ниже приведен пример выбора устройств КРМ для сети, показанной на рис.2.

Рис.2 – Однолинейная схема ГРЩ без УКРМ

Технические характеристики устройств, образующих сеть, следующие:

Питающая сеть:

• Номинальное напряжение 10 кВ;
• Частота 50 Гц;
• Коэффициент мощности cosϕ = 0,75;

Трансформаторы 1, 2:

• Номинальное напряжение первичной обмотки 10 кВ;
• Номинальное напряжение вторичной обмотки 400 В;
• Номинальная мощность S = 800 кВА;

Данные по кабелям и нагрузкам, подключаемым через вторичные распределительные щиты, представлены в таблице 1. Таблица 1

Выбор места установки устройства КРМ

В качестве места установки устройств КРМ приняты главные распределительные шины, как показано на рис. 3.

Рис.3 – Однолинейная схема ГРЩ с УКРМ

1. Требуемые мощности устройств определим по формуле:

2. Суммарные активные мощности нагрузок, получающих питание от каждого из двух трансформаторов, определим по формуле:

подставив значения из таблицы 1, получим:

суммарная нагрузка на первый трансформатор:

суммарная нагрузка на второй трансформатор:

3. Определяем средневзвешенный cosφ для первого трансформатора по формуле:

4. Определяем средневзвешенный cosφ для второго трансформатора по формуле:

5. Определим коэффициент Кс при помощи таблицы 2, учитывая, что требуемый cosφ2 = 0,95.

Получим:

• для первого устройства КРМ Кс1 = 0,474;
• для второго устройства КРМ Кс2 = 0,526.

6. Зная для каждого трансформатора Кс и P, определим требуемые мощности устройств КРМ:

для первого трансформатора:

для второго трансформатора:

Расчет мощности устройства КРМ на основе баланса мощности

7. Определим мощность устройства КРМ по формуле . • для первого трансформатора:

для второго трансформатора:

где:

• Р – суммарная нагрузка на трансформатор, кВт;
• tgϕ1 – фактический тангенс угла до применения установки КРМ;
• tgϕ2 – требуемый тангенс угла;

8. Определяем tgϕ1 и tgϕ2 зная cosϕ1 и cosϕ2:

для первого трансформатора tgϕ1:

для первого и второго трансформатора tgϕ2:

для второго трансформатора tgϕ1:

Как видно из двух вариантов расчета мощности КРМ, значения требуемой мощности практически не отличаются. Какой из вариантов выбора мощности устройства КРМ использовать, решайте сами. Я принимай мощность устройства КРМ по варианту с определением коэффициента Кс по таблице 2.

Соответственно принятая требуемая мощность устройства КРМ составляет 270 и 300 квар.

9. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для первого трансформатора:

10. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для второго трансформатора:

Защита УКРМ

При выборе автоматических выключателей для защиты устройства КРМ, нужно руководствоваться ПУЭ 7-издание пункт 5.6.15. Согласно которому аппараты и токоведущие части в цепи конденсаторной батареи должны допускать длительное прохождение тока, составляющего 130% номинального тока батареи.

Определяем уставку по защите от перегрузки:

• для УКРМ1: 390*1,3 = 507 А;
• для УКРМ2: 434*1,3 = 564 А

Уставка защиты от КЗ должна быть нечувствительна к броску тока. Уставка составляет 10 x In.

Определяем уставку защиты от КЗ:

• для УКРМ1: 390 x 10 = 3900 А;
• для УКРМ2: 434 x 10 = 4340 А

Проверка установки КРМ на отсутствие резонанса

В данном примере проверка установки КРМ на отсутствие резонанса не выполнялась, из-за отсутствия нелинейной нагрузки, а также отсутствия существенных искажений в сети 10 кВ.

В случае же, если у Вас преобладает нелинейная нагрузка, нужно выполнить проверку УКРМ на отсутствие резонанса, а также выполнить расчет качества электрической энергии после установки УКРМ и загрузку батарей статических конденсаторов (БСК).

Для удобства расчета по выбору устройства компенсации реактивной мощности, я к данной статье прикладываю архив со всей технической литературой, которую использовал при выборе УКРМ.

Литература:

Виды

Применение и принцип работы компрессорно-конденсаторных блоков зависит от вида оборудования. Существует несколько таких видов.

Техника на воздушном охлаждении оснащается зачастую лишь простым вентилятором осевого типа. Эти модели отлично подойдут для установки его на открытом воздухе. К тому же это максимально бюджетное решение. Ему необходимо много свободной площади, чтобы он мог справиться с эффективным охлаждением конденсатора.

Компрессорно-конденсаторный блок с вентилятором центробежного типа приобретают, если необходимо его монтировать в различных помещениях. Также эти комплексы присоединяются к сети воздуховодов, через которые холодный воздух будет поступать в помещения. Также здесь необходим воздушный приток для остывания конденсатора. Такие комплексы можно монтировать на крышах либо на стенах, на различных открытых площадках. Они уверенно справляются со своими функциями, как в режиме охлаждения, так и на обогрев. Среди преимуществ можно отметить низкую стоимость результата, простую установку. Такая техника отлично применяется как в помещениях, так и на улицах. В отличие от других видов климатической техники с другим типом охладителя, это оборудование с вентиляторами немного ограничено по мощности.

Еще существуют модели на водяном охлаждении. Их применяют для работы в технических помещениях. Для того чтобы такие устройства работали максимально стабильно, необходимо организовать для них специальную градирню. Вода из градирни сможет обеспечивать отличное остывание конденсатора. Такие модели имеют более компактные размеры, по сравнению с техникой на воздухе.

ККБ с водяным охлаждением более удобны. Здесь гораздо выше итоговая мощность. Расстояние между градирней и непосредственно компрессором не ограничивается. Если для остывания конденсатора используют проточную воду, тогда цена эксплуатации существенно снижается.

Еще существуют модели, где конденсатор выносной. Это удобное решение в тех случаях, когда блок монтируют внутри, а теплообменник устанавливают на улице. Так можно значительно минимизировать свободную площадь.

Заключение

Для энергосистем (особенно крупных предприятий) реактивная энергия всегда была и остается неизбежным атрибутом технологического оборота электроэнергии, влияющим на его экономическую эффективность. В последнее время, в связи со значительным ростом цен на энергоносители, повысился приоритет вопросов энергосбережения. Использование компонентов для компенсации реактивной мощности — один из наиболее простых и эффективных способов энергосбережения в промышленных и коммунально-бытовых распределительных сетях.

Применение компонентов производства ELECTRONICON (конденсаторов, дросселей, регуляторов, пускателей, разрядников) позволяет: