Funkcija, princip delovanja in izračun zmogljivosti kondenzatorskih baterij

1. Temeljno načelo delovanja

Večina električnih bremen v industrijskih energetskih sistemih je induktivnih bremen, kot so asinhroni motorji, transformatorji, varilni stroji, fluorescenčne sijalke in elektromagneti. Električno lahko te obremenitve obravnavamo kot kombinacijo zaporedno povezanih upora in induktivnosti. Posledično tok bremena zaostaja za napetostjo, kar ustvarja veliko količino induktivnega jalovega toka in jalove moči.

 

Skupni tok v vezju je sestavljen iz dveh komponent:

Aktivni tok, ki je v fazi z napetostjo in opravlja koristno delo, kot je pogon motorjev in proizvajanje toplote;

 

Reaktivni tok, ki zaostaja za napetostjo za 90 stopinj in se uporablja le za vzpostavitev in vzdrževanje elektromagnetnih polj, ne da bi pri tem povzročil učinkovito delovanje.

Čeprav reaktivni tok ne ustvarja uporabne izhodne moči, še vedno zaseda kapaciteto transformatorja in linije, povečuje sistemske izgube in zmanjšuje splošno kakovost električne energije. To je eden glavnih vzrokov za izgubo energije v industrijskih energetskih sistemih.

 

Nasprotno pa tok kondenzatorja poveča napetost za 90 stopinj, kar je v fazi nasprotno od induktivnega reaktivnega toka. Ko so kondenzatorji povezani vzporedno z induktivnimi obremenitvami, kapacitivni jalovi tok izravna del ali celoten induktivni jalovi tok, s čimer se doseže kompenzacija jalove moči. To je osnovni princip delovanja kondenzatorske baterije.

2. Osnovne funkcije kondenzatorskih bank

Kondenzatorske bankese široko uporabljajo v nizko{0}}napetostnih industrijskih distribucijskih sistemih za izboljšanje faktorja moči, zmanjšanje izgub jalove moči, izboljšanje kakovosti električne energije in doseganje prihrankov energije.

 

Njihove glavne funkcije vključujejo:

• Izboljšanje faktorja moči

Kapacitivna jalova moč, ki jo ustvarijo kondenzatorji, kompenzira induktivno reaktivno moč bremena, zmanjša fazno razliko med napetostjo in tokom ter učinkovito izboljša faktor moči sistema.

 

• Zmanjšanje izgub v liniji in preprečevanje preobremenitve

Z zmanjšanjem nepotrebnega jalovega toka v sistemu se ustrezno zmanjša skupni omrežni tok, kar zmanjša izgube moči v kablih in transformatorjih ter pomaga preprečiti preobremenitev, ki jo povzroča prekomerna jalova moč.

 

• Stabilizacijska omrežna napetost

Težke induktivne obremenitve pogosto povzročajo padce in nihanja napetosti, kar lahko vpliva na normalno delovanje električne opreme. Kondenzatorska kompenzacija pomaga stabilizirati napetost priključkov in izboljšati zanesljivost napajanja.

 

• Sprostitev zmogljivosti transformatorja

Jalova moč zavzema del nazivne zmogljivosti transformatorja in omejuje njegovo sposobnost oddajanja delovne moči. Kompenzacija jalove moči sprosti zmogljivost transformatorja in izboljša učinkovitost uporabe opreme.

 

3. Struktura kabineta in delovanje Značilnosti

3.1 Glavne komponente

Standardno nizko{0}}napetostno kondenzatorsko baterijo v glavnem sestavljajo:

• Ohišje omare
• Zbirke
• Odklopniki
• Izolacijska stikala
• AC kontaktorji
• Toplotni releji
• Odvodniki strele
• Kompenzacijski kondenzatorji
• Serijski reaktorji
• Avtomatski regulatorji faktorja moči
• Merilni instrumenti
• Primarni in sekundarni sistemi ožičenja
• Sponke

 

3.2 Značilnosti delovanja

Kondenzatorska baterija deluje samodejno v normalnih pogojih in na splošno ne zahteva rutinskega ročnega posega. Zažene in ustavi se skupaj z glavnim napajalnim sistemom.

 

Vgrajen-inteligentnikrmilniknenehno spremlja pogoje obremenitve in faktor moči sistema v realnem času. Glede na povpraševanje po jalovi moči samodejno vklopi ali izklopi kondenzatorske baterije, da ohrani optimalno stanje kompenzacije in zmanjša izgube jalove moči.

 

Za redno vzdrževanje je treba izvajati redne preglede, da preverite:

• Puščanje ali nabrekanje olja iz kondenzatorja
• Nenormalen hrup ali pregrevanje
• Zrahljane žične povezave
• Staranje kablov ali poškodovane komponente

 

4. Nevarnosti nizkega faktorja moči (prekomerna jalova moč)

Če kompenzacija jalove moči ni nameščena v sistemih z velikimi induktivnimi obremenitvami, se bo faktor moči znatno zmanjšal, kar bo povzročilo naslednje težave:

• Višji električni tok poveča toplotne izgube v kablih in transformatorjih, kar povzroči večjo porabo energije in izgubljeno električno energijo;
• Prevelik padec napetosti povzroči nestabilno in zmanjšano napetost omrežja, kar lahko vpliva na normalno delovanje električne opreme;
• Jalova moč zaseda kapaciteto transformatorja in omejuje razpoložljivo izhodno delovno moč, kar zmanjšuje učinkovitost uporabe opreme za distribucijo električne energije.

 

5. Metoda izračuna zahtevane kompenzacijske zmogljivosti

Empirična metoda določanja velikosti za industrijske aplikacije

V praktičnih inženirskih aplikacijah se zahtevana kompenzacijska zmogljivost običajno šteje za približno eno-tretjino nazivne zmogljivosti transformatorja (enota: kVAR).

Odvisno od dejanskih značilnosti obremenitve in delovnih pogojev je kompenzacijska zmogljivost na splošno v razponu od 30 % do 40 % nazivne zmogljivosti transformatorja.

 

Primer

Za razdelilni transformator 200 kVA:

Priporočena zmogljivost kompenzacije:

200 × (30 % ~ 40 %)=60 ~ 80 kVAR

Zato je na splošno priporočljiva kondenzatorska baterija z zmogljivostjo med 60 kVAR in 80 kVAR za izpolnitev-zahtev za kompenzacijo jalove moči na mestu.