Конденсаторы обеспечивают огромные преимущества для производительности системы распределения. Наиболее заметно, что конденсаторы уменьшают потери, освобождают емкость и снижают падение напряжения. Пойдем немного в детали.
3 вещи, которые делают конденсаторы прекрасно
Потери и мощности //
Отменяя реактивную мощность на двигатели и другие нагрузки с низким коэффициентом мощности, конденсаторы уменьшают ток линии. Уменьшенный ток освобождает емкость; одна и та же схема может служить большей нагрузкой. Уменьшенный ток также значительно снижает потери линии I 2 R.
Падение напряжения //
Конденсаторы обеспечивают повышение напряжения, которое отменяет часть падения, вызванного нагрузкой системы. Коммутируемые конденсаторы могут регулировать напряжение на цепи.
При правильном применении и контроле конденсаторы могут значительно улучшить производительность распределительных цепей. Но если они не применяются должным образом или не контролируются, реактивная мощность от банков конденсаторов может создавать потери и высокие напряжения.
Наибольшая опасность перенапряжений возникает при малой нагрузке. Хорошее планирование помогает обеспечить правильное размещение конденсаторов.
Более сложные контроллеры (например, двухсторонние радиостанции с мониторингом) уменьшают риск неправильного управления конденсаторами по сравнению с простыми контроллерами (такими как часы).
Конденсаторы работают своей магией, сохраняя энергию. Конденсаторы - это простые устройства: две металлические пластины, зажатые вокруг изолирующего диэлектрика. При заряде на заданное напряжение противоположные заряды заполняют пластины по обеим сторонам диэлектрика. Сильное притяжение зарядов на очень коротком расстоянии, отделяющем их, создает запас энергии.
Конденсаторы выступают против изменений напряжения. Требуется время, чтобы заполнить планшеты зарядом, и после зарядки требуется время, чтобы разрядить напряжение.
Около 1963 год старинный столб с конденсаторным банком вместе с черными фарфоровыми изоляторами (фото: Astro Powerlines через Flickr)
В системах питания переменного тока конденсаторы не сохраняют свою энергию очень долго - всего лишь половину цикла. Каждый полуцикл, конденсатор заряжается, а затем разряжает накопленную энергию обратно в систему. Чистая реальная передача энергии равна нулю.
Конденсаторы обеспечивают питание только тогда, когда это необходимо для реактивных нагрузок. Просто, когда двигатель с низким коэффициентом мощности нуждается в мощности от системы, конденсатор должен его обеспечить. Затем в следующем полупериоде двигатель высвобождает свою избыточную энергию, и конденсатор должен его поглощать.
Конденсаторы и реактивные нагрузки обменивают эту реактивную мощность взад и вперед.
Это приносит пользу системе, потому что эта реактивная мощность (и дополнительный ток) не должна передаваться от генераторов полностью через множество трансформаторов и много миль линий; конденсаторы могут обеспечивать реактивную мощность локально. Это освобождает линии, чтобы нести реальную силу, и она действительно работает.
Устранение штрафов //
Высокий коэффициент мощности исключает штрафные доллары, налагаемые при работе с низким коэффициентом мощности. В течение многих лет большинство коммунальных предприятий требовали как минимум 85% коэффициента мощности в среднем для каждого ежемесячного биллинга.
Теперь многие из этих же утилит требуют 95%
,
или заплатить штраф!
Фактическая формулировка или формула в контракте на коммунальные услуги может указывать требуемый коэффициент мощности или может ссылаться на биллинг KVA или может ссылаться на биллинг спроса на KW с коэффициентами корректировки коэффициента мощности. Попросите вашего представителя коммунального предприятия объяснить конкретный контракт, используемый в вашем ежемесячном счете. Это гарантирует, что вы предпринимаете правильные шаги для получения максимальной экономии денег за счет поддержания надлежащего коэффициента мощности.
Первичные и вторичные конденсаторы мощности
Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности обычно подключаются в шунтах по линиям электропередач. Они могут включаться непрерывно или включаться и выключаться в зависимости от изменений нагрузки.
Два типа конденсаторов выполняют коррекцию коэффициента мощности: вторичное (низкое напряжение) и первичное (высокое напряжение). Эти конденсаторы рассчитаны на килобары.
Вторичные (низковольтные) конденсаторы
Низковольтные конденсаторы с металлизированными полипропиленовыми диэлектриками доступны с номинальными напряжениями от 240 до 600 В в диапазоне от 2, 5 до 100 квар, трехфазные. Эти конденсаторы обычно подключаются близко к запаздывающим реактивным нагрузкам на вторичных линиях. Низковольтные конденсаторы могут либо снизить требования кВА на близлежащих линиях и трансформаторах, либо обеспечить большую киловатт-нагрузку, не требуя линий или трансформаторов с более высоким рейтингом.
Низковольтные конденсаторы (на фото: конденсаторный конденсатор 150 кВАар, кредит: capacitor-banks.com)
Первичные (высоковольтные) конденсаторы
Высоковольтные конденсаторы для первичных высоковольтных линий имеют всепленочные диэлектрики и доступны с номиналами от 2, 4 до 25 кВ в диапазоне от 50 до 400 квар. Соединяя эти конденсаторы последовательно и параллельно, можно достичь более высоких значений квар. Поскольку современные высоковольтные конденсаторы потребляют более низкие ватты на квар, чем конденсаторы низкого напряжения, их можно эксплуатировать более эффективно.
Высоковольтные конденсаторы для первичных высоковольтных линий (на фото: 115-кВ Cap Bank, кредит: ece.mtu.edu)
Высоковольтные конденсаторы для распределительных систем могут устанавливаться на полюсах в банках от 300 до 3600 квар при практически любом первичном напряжении до 34, 5 кВ между фазами. Конденсаторы с подставкой для повышения коэффициента мощности в подземных распределительных системах доступны в том же диапазоне размеров и номинальных значений.
Высоковольтные конденсаторы для распределительных систем верхнего уровня
Растущее использование моторных приборов и оборудования для обслуживания зданий увеличивало общие энергетические нагрузки, а также индуктивный квар на большинстве энергосистем.
Желательно их отменить, потому что:
- Нагрузка на подстанцию и трансформаторную нагрузку может облагаться налогом до полных температурных ограничений.
- Высокие индуктивные требования к киловарам могут привести к чрезмерному падению напряжения.
- Местные коммунальные платежи взимают штраф за коэффициент мощности.
Размер корректировки коэффициента мощности (количество квар), который должен быть введен в систему электропитания, определяет способ, который будет использоваться. Если нагрузка меньше 500 квар, конденсаторы могут обеспечить емкостное реактивное сопротивление для отмены индуктивного реактивного сопротивления, но если нагрузка превышает 500 квар, обычно устанавливается синхронный конденсатор.
Кроме того, если в течение кварпа есть большие, быстрые и случайные колебания в кваре, предпочтительным является синхронный конденсатор. Однако, если изменения в кварном требовании малы и могут быть исправлены с помощью конденсаторов, банки с добавочными конденсаторами обеспечивают более практичное решение.
Рекомендации //
- Оборудование и системы распределения электроэнергии - TA Short (Получите его от Amazon)
- Справочник по электрическому дизайну - Нил Склатер, Джон Э. Трейстер (Получите его от Amazon)