Конденсаторные банки и этапы
В зависимости от размера блока компенсации он собирается с конденсаторами одинакового размера (в больших единицах) или разного размера. Единица с полной реактивной мощностью, например, 300 квар, состоит из шести конденсаторов мощности по 50 квар.
Как рассчитать количество шагов и реактивную мощность банков конденсаторов (фото кредит: Janitza electronics)
Таким образом, количество конденсаторов идентично количеству ступеней: шесть конденсаторов, управляемых шестью шагами.
Однако банки компенсации с неравными шагами, например 50 квар и 25 квар (см. Рис. 1), обеспечивают компенсацию в режиме «тонкого шага». Меньшие единицы до 150 квар примерно имеют комбинации конденсаторов разного размера по экономическим причинам.
Рисунок 1 - Банк компенсации с защитой от реактора 400 квар, 400 В, 50 Гц, 16 × 25 квар (фото: Frako Kondensatoren und Anlagenbau GmbH, Германия)
Например, блок компенсации с общим объемом 110 квар. Собран с четырьмя конденсаторами 10, 20 и 2 × 40 квар (соотношение 1: 2: 4: 4), чтобы обеспечить управление в 11 шагов. Старые реле реле коэффициента мощности с фиксированной программой коммутации, так называемой «геометрической последовательностью переключения» (см. Рис. 2).
Современные реле «выбирают» правильный размер конденсатора, обращаясь к фактическому требованию реактивной мощности напрямую.
Рисунок 2 - Фиксированные программы переключения для конденсаторов с одинаковым или неравным размером
После определения общего спроса на реактивную мощность, подлежащую компенсации, затем принимается решение о том, какие типы компенсационных единиц (см. Эту статью) следует использовать. Что касается их местоположения, следует иметь в виду, что выводы должны быть освобождены от реактивной мощности в любое время.
Потери мощности (кВтч) вдоль выводов увеличиваются квадратным образом с кажущейся мощностью (I 2 × R).
В небольших установках часто достаточно одной компенсации центрального типа. Коэффициент мощности, запрашиваемый поставщиком электроэнергии, должен храниться в среднем за один расчетный период. Кратковременные отклонения от цели фактора мощности не должны контролироваться быстро. Таким образом, задержки переключения на один шаг от 30 до 40 с вполне достаточны.
Необходимо учитывать, что более короткие задержки увеличивают количество переключений, которые часто подсчитываются современными реле коэффициента мощности.
Другим критерием выбора банков компенсации является тип потребителя. Если есть только несколько потребителей с высокой номинальной мощностью, применима конденсаторная банка с грубым ступенчатым управлением. Установки со многими потребителями среднего и малого размера требуют компенсации с помощью тонкой регулировки.
Для этого доступны более дорогие компенсационные блоки с до 12 или даже 14 ступенями (рис. 3).
Рисунок 3 - Схематическая схема компенсационного блока, готового к установке:
Где:
- (a) Блок управления, включающий реле коэффициента мощности
- (b) Базовая единица с шагами 1-6
- (c) Удлинитель с шагами 7-12
- F1 - основные предохранители
- F2 - предохранители
- F3 - предохранители конденсатора
- K1-K12 - контакторы
- P1 - реле коэффициента мощности
- T1 - силовой трансформатор
- T2 - трансформатор тока (устанавливается на распределительной панели)
- X1 - клемма управления
- X2 - штекерные соединения между модулями
В течение прогнозируемого периода необходимо учитывать возможное расширение в будущем. Это необходимо для планирования достаточного пространства для модуля расширения и, кроме того, для установки реле коэффициента мощности с дополнительными управляющими выходами.
Большинство электронных реле мощности на рынке способны автоматически распознавать незанятые шаги и вывести их из эксплуатации. Если модуль расширения установлен, существующая компенсация должна быть «без напряжения», включая реле коэффициента мощности.
По завершении установки увеличенный компенсационный блок будет включен. Прежде всего, реле коэффициента мощности проверяет все выходы с самого начала и распознает новые ступени конденсатора (см. Рис. 4а и 4b).
Рисунок 4 - Контроллер коэффициента мощности: 30-525 В, 50/60 Гц; до 12 управляющих выходов - подходит для работы с четырьмя квадрантами (фото: Condensator Dominit GmbH, Германия)
Рисунок 5 - Реле реактивной мощности: 400 В / 230 В, 50 Гц; 12 управляющих выходов; подходит для четырехквадрантных операций (фото: Frako Kondensatoren und Anlagenbau GmbH, Германия)
Более старые реле мощности, все еще работающие на многих заводах по всему миру, следуют строгой программе коммутации, например, шаг перехода 1 до 6 или вниз от 6 до 1 или 0 (см. Рисунок 2, арифметическая последовательность).
Эта программа содержит основной недостаток в отношении рабочих часов на каждый шаг: в худшем случае шаг 1 заряжается все время по сравнению с шагом 6, который никогда не включался !
Поэтому современные реле коэффициента мощности изменились на так называемую вращательную или круговую программу коммутации, как показано на рисунке 5. Эта программа распределяет часы работы в равной степени с конденсаторами.
Рисунок 5 - Циркулярная или вращательная программа переключения, проиллюстрированная по желанию
Конденсатор, активированный в течение самого длительного времени во время процедуры управления, сначала отключится, а конденсатор, который был выключен с наибольшим временем, будет подключен дальше. Даже, например, при завершении работы в пятницу (см. Разделы A & B), если все конденсаторы отключены, в понедельник утром, то конденсатор 7 или 3 будет подпитываться сначала, обращаясь к секторам C и D соответственно, при условии, что не было нулевого напряжения тем временем.
Как упоминалось выше, меньшие компенсационные блоки работают с конденсаторами разного размера, например, 10 квар, 20 квар и два конденсатора по 40 квар. Из-за соотношения мощности 1: 2: 4: 4 многократно используется так называемая геометрическая последовательность (см. Рис. 2).
Первый шаг 10 квар символизирует размер шага банка компенсации и имеет наибольшее количество переключений в течение его жизни. Он будет включаться и выходить в четыре раза до последнего шага 7, строго следуя программе переключения.
Тем не менее, современные микропроцессорные реле коэффициента мощности всегда «выбирают» соответствующий конденсатор, в зависимости от фактического отклонения реактивной мощности.
Это экономит операции переключения относительно конденсатора 10 и 20 квар. они будут приведены в процедуру контроля, если фактическое отклонение реактивной мощности превышает две трети (66%) только 10 или 20 квар. Это определяет так называемое значение значения «C / k», которое вычисляется размером шага C, деленным на отношение k трансформатора тока.
Уровень порога C / k Значение
Большинство банков компенсации контролируются поэтапно. Для этого важно «знать», когда разрешено (де) активировать шаг конденсатора реле мощности.
Так называемое значение C / k рассчитывается по размеру шага C, деленному на отношение k трансформатора тока.
Понятно, что конденсатор с, например, 50 квар не может быть включен, если реле коэффициента мощности измеряет отклонение реактивной мощности всего 10 квар в отношении предварительно настроенной мишени коэффициента мощности. Если это так, 40 квар «зависает» на другой стороне линии, представляющей цель коэффициента мощности (см. Рис. 6).
Рисунок 6 - Функция между строкой cos φ d и линией C / k
Реле отключилось бы из-за уровня 10 квар. Эта процедура, называемая «охотой» (осциллирующей), будет неуклонно повторяться. Эта опасность произошла в более старых реле коэффициента мощности с ручной настройкой C / k, если она была установлена неправильно или слишком низкая. По крайней мере две трети (66%) размера шага должны существовать как отклонение для входа в процедуру управления. Процент может варьироваться от 65 до 85% с учетом реалистичных допусков конденсатора, трансформатора тока и реле коэффициента мощности.
Значение C / k символизирует пороговый уровень, параллельный обеим сторонам симметрично так называемой «обратной линии», представляющий желаемый целевой коэффициент мощности cos φ d (см. Рис. 6). Таким образом, возникает полоса пропускания нечувствительной зоны.
- Если воспринимаемый видимый вектор тока лежит в пределах полосы пропускания, любое управление реактивной мощностью должно быть остановлено.
- Если вектор превышает пороговый уровень вправо, реле коэффициента мощности должно переключаться на ступени конденсатора.
- Если вектор превышает пороговый уровень влево, необходимо отключить шаги конденсатора, чтобы снова вернуть вектор в полосу пропускания.
Все реле коэффициента мощности должны соответственно следовать математическому описанию, чтобы избежать «охоты»:
Где:
- C / k - необходимый уровень реактивного тока для входа в процедуру управления (Ar = ампер реагирует)
- Qc - шаг конденсатора (квар)
- U - дельта-напряжение сетки (кВ)
- k - отношение трансформатора тока
В современных реле с микропроцессорным управлением правильная настройка C / k выполняется автоматически. Они поддаются минимальной чувствительности 1%; при более низких значениях реле не могут «распознавать» ступени конденсатора. Поэтому значение C / k и его значение очень важны для понимания.
Со временем реле реактивной мощности с ручной регулировкой C / k предназначены для вымирания.
Ссылка // Компенсация реактивной мощности Вольфгангом Хофманом, Юргеном Шлаббахом и Вольфгангом (покупка скорой помощи из Амазонки)