Medsebojna povezava med faktorjem moči in kompenzacijo jalove moči

Ste že kdaj naleteli na to zagonetno težavo? Namestili ste dodatne kompenzacijske kondenzatorje za izboljšanje kakovosti električne energije -, vendar so se vaši stroški električne energije povečali, ne znižali. Kaj je skriti tehnični vzrok za tem nerazumljivim rezultatom? V tem delu razčlenimo temeljne osnove faktorja moči in kompenzacije jalove moči, vas popeljemo skozi izračune za kompenzacijsko zmogljivost in opišemo praktične ukrepe za ublažitev in preprečevanje nevarnosti resonance.

 

Faktor moči je-odvisen od obremenitve. V enosmernih tokokrogih je faktor moči vedno točno 1, zato je sam koncept funkcionalno nepomemben. Ko vstopimo v svet izmeničnega toka, pride v poštev faktor moči - in je skoraj vedno manjši od 1.

 

Faktor moči je formalno opredeljen kot razmerje med delovno in navidezno močjo.

Aktivna moč: Realna električna energija, ki jo porabi oprema za proizvodnjo dejanskega, koristnega dela.

Reaktivna moč: Tovor se nikoli ne porabi; namesto tega. To je energija, ki v električnem omrežju nenehno kroži in v prostem teku niha.

Geometrijsko razmerje med tremi količinami sledi tej formuli:

                                                     P²+Q²=S²(Aktivna moč² + jalova moč²=navidezna moč²)

2. Zakaj potrebujemo kompenzacijo jalove moči?

 

Faktor moči je v osnovi določen s kapacitivnim in induktivnim obnašanjem vaših električnih vodov in bremen.

Za razliko od tipične-uporabniške opreme kondenzatorji in induktorji črpajo in začasno shranjujejo električno energijo. V večini praktičnih scenarijev njihova poraba energije močno presega njihovo shranjeno zmogljivost. Vendar to še vedno ustvarja del toka, ki kroži po sistemu, vendar ne opravlja nobenega produktivnega dela.

 

lahko vpraša:Kaj me briga, če moč ne dela prav?

Čeprav se vam to morda zdi nepomembno, je kritična skrb za elektrarne in omrežna podjetja. Ko generator deluje v mejah varnega toka, nižji faktor moči neposredno zmanjša količino uporabne, produktivne moči, ki jo lahko zagotovi. Ker se električna energija obračunava izključno na podlagi porabe aktivne energije. Jalova moč zapravlja dragoceno proizvodno in omrežno infrastrukturno zmogljivost -, medtem ko ponudnikom električne energije ne prinaša prav nobenega prihodka.

 

Pomislite na to takole: to je natanko tako, kot bi se vozili s podzemno železnico. Potnik kupi eno vozovnico, gre od začetka do konca vrste, nato se obrne in se pelje takoj nazaj. Ves dan krožijo sem ter tja in nikoli ne zapustijo postaje. Plačajo le majhno vozovnico, vendar ves čas omejijo zmogljivost prevoza - ni čudno, da operater podzemne železnice na koncu izgubi!

 

Torej, kako naj to popravimo? Dobra novica je: reaktivna moč kapacitivnih obremenitev in induktivnih obremenitev se naravno med seboj izničijo. Tok skozi kondenzator poveča napetost za 90 stopinj, medtem ko tok skozi induktor zaostaja za napetostjo za 90 stopinj. Ko sta kapacitivna reaktanca in induktivna reaktanca popolno uravnotežena, lahko skupni faktor moči vezja doseže idealno vrednost 1.

 

Zdaj se pojavi ključno vprašanje: ali imamo v tipičnem-sistemu distribucije električne energije več induktivnih ali kapacitivnih bremen?

V najširši definiciji je kondenzator preprosto dve izolirani prevodni telesi in v večini primerov seveda predstavljata le zelo majhno količino kapacitivnosti. Nasprotno pa je induktivnost povsod: lastna je tuljavam, elektromotorjem in podobnim strojem. Vsak kos opreme z navitji tuljav šteje za induktivno obremenitev.

 

Zato induktivne obremenitve močno prevladujejo pri vsakodnevni porabi energije - in prav to je razlog, zakaj je kompenzacija jalove moči skoraj vedno potrebna. Standardni industrijski pristop je dimenzioniranje in namestitev ustreznih močnostnih kondenzatorjev v skladu z dejanskimi zahtevami po jalovi moči vašega objekta, da se zanesljivo poveča skupni faktor moči sistema.

 

Izbira kompenzacijskega pristopa

 

Lokalno nadomestilo-na mestu:Nizko-napetostno jalovo moč je treba kompenzirati na nizko-napetostnem nivoju z nizkonapetostnimi kondenzatorji, visoko-napetostno jalovo moč pa upravljajo visokonapetostni kondenzatorji. Shunt kondenzatorjev nikoli ne smete namestiti na visoko-napetostno stran, če ni visoko-napetostne obremenitve.

 

Preklopna shema:Ročno preklapljanje najbolje deluje pri statični osnovni reaktivni obremenitvi s stalnimi delovnimi pogoji. Samodejni preklop je idealen za preprečevanje prekomerne-kompenzacije in odpravljanje težav s prenapetostjo med delovanjem z majhno-obremenitvijo.

 

Nadzor in regulacija:Če je primarni cilj energetska učinkovitost, je najprimernejša rešitev krmiljenje parametrov-na podlagi jalove moči. Za nihajoča, udarna-hitro{3}}spremenljiva bremena tiristorsko-nadzorovana kompenzacija zagotavlja gladko preklapljanje-brez zagona in podpira neodvisno razdeljeno-fazno korekcijo.

 

Načelo združevanja bank:Združevanje kondenzatorjev mora biti ustrezno usklajeno s specifikacijami vse sistemske opreme, da se odpravi tveganje resonance med preklopnimi dogodki.

 

Zmanjšanje harmoničnih in prenapetostnih valov:Visoko{0}}napetostne kondenzatorske baterije morajo biti opremljene s serijskimi reaktorji. Pri nizko{2}}napetostnih sistemih lahko povečate velikost posameznih preklopnih stopenj ali uporabite namensko{3}}zgrajene kontaktorje/tiristorska stikala, da učinkovito zadušite preklopne zagonske tokove.

 

4. Kako določiti velikost zahtevane reaktivne kompenzacijske zmogljivosti

 

Pred določitvijo velikosti nadomestila je treba potrditi tri ključne parametre:

Začetni delovni faktor moči cosφ1​

Ciljni želeni faktor moči cosφ2​

Aktivna moč sistema P

 

Formula za izračun:

Primer praktične uporabe

 

Spletno mesto upravlja a630 kVAtransformatorja, ki trenutno deluje z začetnim faktorjem moči 0,6, in mora faktor moči izboljšati na cilj 0,9. Kakšna kompenzacijska sposobnost je potrebna?

 

Z uporabo zgornje formule dobimo izračunano reaktivno povpraševanje približno334 kvar. Za to aplikacijo je 334 kvar samodejno preklopna kondenzatorska banka optimalna in pravilno usklajena rešitev.

 

Hitra ocena za nov projekt

Za nove naprave, kjer obstoječi pretekli zapisi o faktorju moči niso na voljo, je standardna praksa v industriji ocena kompenzacijske zmogljivosti na30 % do 40 % nominalne nazivne zmogljivosti transformatorja.

 

5. Kakšna so tveganja previsoke-odškodnine?

 

Kapacitivna kompenzacija moči deluje tako, da se uporabijo shunt kondenzatorji, da se ohrani stabilnost napetosti omrežja in prepreči upad napetosti. Kljub temu ima prevelika velikost vaše kompenzacijske banke resne slabosti:

 

Nepotrebne izgube v omrežju:Z vidika električnega omrežja tako kapacitivni kot induktivni jalovi tok ustvarjata dodatne dejanske izgube moči. Kakršno koli nadomestilo, ki presega dejansko zahtevano, ne zagotavlja ničelne operativne prednosti.

 

Nevarnost resonance:Ko postane omrežje-na strani stranke preveč kapacitivno, medtem ko distribucijsko omrežje navzgor ostane inherentno induktivno, lahko neusklajene vrednosti reaktanse vzbudijo resonanco sistema. To sproži ekstremno prenapetost in pretokovne dogodke, ki lahko trajno uničijo povezano opremo - in v najslabšem-primeru celo povzročijo odklop lokalnega omrežja.

 

Iz tega razloga je treba vedno preprečiti prekomerno{0}}nadomestilo. Najboljša praksa v industriji zahteva samo vzdrževanje faktorja moči okoli 0,9. Pri tej nastavljeni točki je približno polovica pretoka delovne moči še vedno sestavljena iz jalovega toka, kar poveča izgube v liniji za 56 %. Tudi ko se poveča na PF 0,95, reaktivne komponente še vedno predstavljajo približno 31 % celotne moči.

 

V resničnem-delovanju na terenu so potrebni tudi dodatni ukrepi, kot je namestitev serijskih reaktorjev, da se odpravijo nevarni učinki ojačanja napetosti in toka.