Определение размера и расположения конденсатора в электрической системе (2)
Продолжение части 1: Определение размера и расположения конденсатора в электрической системе (2)
содержание
-
Размер выключателя (CB), плавкий предохранитель и проводник конденсаторной батареи:
- A. Термическая и магнитная установка автоматического выключателя
- B. Выбор предохранителя
- C. Размер проводника для подключения конденсатора
-
Размер конденсатора для компенсации нагрузки без трансформатора:
- Калибровка конденсатора для компенсации двигателя:
- Если ток холостого хода известен
- Если ток без нагрузки неизвестен
-
Размещение блока конденсаторов мощности для двигателя:
- Расположение 1 (сторона линии стартера)
- Расположение 2 (между реле перегрузки и стартером)
- Расположение 3 (сторона двигателя реле перегрузки)
-
Размещение конденсаторов в распределительной системе:
- A. Глобальная компенсация
- B. Компенсация по секторам
- C. Индивидуальная компенсация
- Общие номинальные значения реактивной мощности конденсатора
Исправлена
Размер CB, предохранитель и проводник конденсаторного банка
A. Термическая и магнитная установка автоматического выключателя
1. Размер автоматического выключателя
1, 3 - 1, 5 x Конденсаторный ток (In) для стандартных батарей с высокой потребляемой мощностью / энергии
- 1, 31 × In для тяжелых емкостей / энергетических конденсаторов с 5, 6% расцепленным реактором (Tuning Factor 4.3)
- 1, 19 × In для тяжелых емкостей / энергетических конденсаторов с 7% расщепленным реактором (Tuning Factor 3.8)
- 1.12 × In для сверхмощных / энергетических конденсаторов с 14% расщепленным реактором (Tuning Factor 2.7)
Примечание. Ограничения в термических настройках системы с расщепленными реакторами обусловлены ограничением IMP (Максимально допустимый ток) реактора Detuned.
2. Термическая установка автоматического выключателя
1.5x Конденсаторный ток (In) для стандартного заряда / сверхмощных / энергетических конденсаторов
3. Магнитная установка автоматического выключателя
От 5 до 10 x Конденсаторный ток (In) для стандартных и тяжелых / энергетических конденсаторов
Пример: 150 квар, 400 В, 50 Гц Конденсатор
- Us = 400V, Qs = 150kvar, Un = 400V, Qn = 150kvar
- In = 150000 / 400√3 = 216A
- Рейтинг автоматического выключателя = 216 x 1, 5 = 324A
- Выберите автоматический выключатель 400А.
- Тепловая настройка автоматического выключателя = 216 x 1, 5 = 324 Amp
Вывод: выберите автоматический выключатель 400А с тепловой настройкой при 324А и магнитной настройке (короткое замыкание) на 324А
Перейти к содержанию ↑
B. Выбор предохранителя
Для выбора термозащиты необходимо выбрать:
1, 5 до 2, 0 x Конденсаторный ток (In) для стандартных и тяжелых / энергетических конденсаторов.
- 1, 35 × In для сверхмощных / энергетических конденсаторов с 5, 7% расцепленным реактором (Tuning Factor 4.3)
- 1, 2 × In для сверхмощных / энергетических конденсаторов с 7% расцепленным реактором (Tuning Factor 3.8)
- 1, 15 × In для сверхмощных / энергетических конденсаторов с 14% расщепленным реактором (Tuning Factor 2.7)
Для звездно-заземленных систем:
Предохранитель> = 135% от номинального тока конденсатора (включает в себя перенапряжения, допуски конденсатора и гармоники).
Для звездных систем:
Предохранитель> = 125% от номинального тока конденсатора (включая перенапряжения, допустимые отклонения конденсатора и гармоники).
Следует соблюдать осторожность при использовании соединений NEMA Type T и K, которые оцениваются в 150%. В этом случае разделите номинал предохранителя на 1.50.
Пример 1. Конденсатор 150 квар, 400 В, 50 Гц
- Us = 400В; Qs = 150 квар, Un = 400 В; Qn = 150 квар.
- Ток конденсатора = 150 × 1000/400 = 375 ампер
Чтобы определить ток линии, мы должны делить 375 ампер на √ 3
- In (линейный ток) = 375 / √3 = 216A
- Предел плавкого предохранителя HRC = 216 x1, 65 = 356A
- HRC Fuse Rating = 216 x 2.0 = 432A, поэтому выберите Размер предохранителя 400 Amp
Перейти к содержанию ↑
Проблемы с предохранителями малых необоснованных банков
Пример: 12, 47 кВ, 1500 кв. М. Конденсаторный блок, состоящий из трех 3-х однофазных блоков 500 квар.
- Номинальный ток конденсатора = 1500 / 1, 732 × 12, 47 = 69, 44 ампер
- Размер предохранителя = 1, 5 × 69, 44 = 104 Amp = 100 Amp Fuse
Если конденсатор терпит неудачу, мы говорим, что он может приблизительно потреблять 3-кратный ток. (3 х 69, 44 А = 208, 32 А).
Для устранения этой неисправности потребуется 100 A предохранитель примерно на 500 секунд (3 x 69, 44 A = 208, 32 A). Корпус конденсатора будет разрываться задолго до того, как предохранитель очистит неисправность.
Решение использует меньшие единицы с индивидуальным слиянием. Рассмотрим 5 конденсаторов емкостью 100 кВАр на фазу, каждый с предохранителем 25 A. Ясное время для предохранителя 25 A @ 208, 32 A ниже опубликованной кривой разрыва конденсатора.
Перейти к содержанию ↑
C. Размер проводника для подключения конденсаторов
Размер проводников цепи конденсатора должен составлять не менее 135% от номинального тока конденсатора в соответствии со статьей 460.8 NEC (издание 2005 года).
Перейти к содержанию ↑
Размер конденсатора для компенсации без нагрузки трансформатора
Исправлена
Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Трансформатор будет потреблять реактивную мощность для намагничивания. Для уменьшения реактивной составляющей (без потерь нагрузки) трансформатора требуется следующий размер конденсаторной батареи.
| Выбор конденсатора для компенсации нагрузки без трансформатора | |
| KVA Рейтинг Трансформатора | Квар Требуется для компенсации |
| До 315 КВА включительно | 5% KVA Transformer Rating |
| От 315 до 1000 кВА | 6% KVA Transformer Rating |
| Выше 1000 кВА | 8% KVA Transformer Rating |
Перейти к содержанию ↑
Калибровка конденсатора для компенсации двигателя
Конденсатор обеспечивает локальный источник реактивного тока. Что касается индуктивной нагрузки двигателя, эта реактивная мощность представляет собой намагничивающий или « ток без нагрузки », который требуется двигателю.
Конденсатор имеет надлежащий размер, когда его номинальный ток полной нагрузки составляет 90% от тока холостого хода двигателя. Этот рейтинг на 90% позволяет избежать коррекции и сопутствующих проблем, таких как перенапряжения.
Перейти к содержанию ↑
1. Если ток холостого хода известен
Самый точный способ выбора конденсатора - принять ток нагрузки без нагрузки и умножить на 0, 90 (90%).
Пример:
Разместите конденсатор для трехфазного электродвигателя мощностью 100 л.с., 460 В, который имеет ток полной нагрузки 124 А и ток холостого хода 37 ампер.
Размер конденсатора = Нет усилителей нагрузки (37 ампер) X 90% = 33 Квар
Перейти к содержанию ↑
2. Если ток без нагрузки неизвестен
Если ток холостого хода неизвестен, разумная оценка для трехфазных двигателей заключается в том, чтобы взять на полную нагрузку усилители и умножить их на 30%. Затем умножьте его на 90%, чтобы избежать чрезмерной коррекции и перенапряжений.
Пример:
Разместите конденсатор для трехфазного электродвигателя мощностью 75 л.с., 460 В, который имеет ток полной нагрузки 92 А и неизвестный ток без нагрузки.
Ток холостого хода двигателя = Ток полной нагрузки (92 Amp) x 30% = 28 Amp расчетный ток холостого хода.
Размер конденсатора = без усилителей нагрузки (28 ампер) X 90% = 25 квар.
Правило большого пальца:
Широко распространено использование правила большого пальца, что компенсация двигателя, требуемая в кваре, равна 33% от номинала двигателя в HP.
Перейти к содержанию ↑
Размещение энергетического конденсаторного банка для двигателя
Конденсаторы, установленные для двигателей, основаны на числе двигателей для коррекции коэффициента мощности. Если только один двигатель или небольшое количество двигателей требуют коррекции коэффициента мощности, конденсатор может быть установлен на каждом двигателе таким образом, чтобы он включался и выключался с двигателем.
Перейти к содержанию ↑
Требуемая предосторожность при выборе Конденсатора для двигателя:
Следует обратить внимание на определение уровня кварца конденсатора по отношению к намагничиванию кВА машины.
Если рейтинг слишком высок, он может повредить как двигатель, так и конденсатор.
Как двигатель, находясь во включенном состоянии после отсоединения от источника питания, он может действовать как генератор самовозбуждением и производить напряжение выше напряжения питания. Если двигатель снова включается до того, как скорость опустится примерно до 80% от нормальной скорости движения, высокое напряжение будет наложено на цепи питания, и может возникнуть риск повреждения других типов оборудования.
Как правило, правильный размер конденсатора для индивидуальной коррекции двигателя должен иметь рейтинг квар, не превышающий 85% от нормальной нагрузки без намагничивания KVA машины. Если несколько двигателей подключены к одной шине и требуют коррекции коэффициента мощности, установите конденсатор (конденсаторы) на шину.
Перейти к содержанию ↑
Где не устанавливается конденсатор на двигателе:
Не устанавливайте конденсаторы непосредственно на цепь двигателя при следующих условиях:
- Если используются твердотельные стартеры.
- Если используется запуск с открытым переходом.
- Если двигатель подвергается повторному переключению, бегу, втулке или подключению.
- Если используется многоскоростной двигатель.
- Если используется реверсивный двигатель.
- Если к двигателю подключена высокая инерционная нагрузка.
Фиксированные конденсаторные батареи могут быть установлены в негармонизирующей электрической системе на входе фидера, нагрузки или обслуживания. Поскольку батареи энергетических конденсаторов являются генераторами реактивной мощности, наиболее логичным местом их установки является непосредственно нагрузка, в которой потребляется реактивная мощность.
Существуют три варианта установки емкости конденсатора мощности на двигателе.
Установка емкости конденсатора мощности на двигателе
Перейти к содержанию ↑
Расположение 1 (Линейная сторона стартера)
Установите между автоматическим выключателем и контактором.
Это место должно использоваться для нагрузок двигателя с высокой инерцией, где отключение двигателя с помощью конденсатора мощности может превратить двигатель в самовозбуждающийся генератор, двигатели, которые бегают, подключаются или реверсируются, часто двигаются двигатели, многоскоростные двигатели, стартеры, которые отсоединяют и присоединяют конденсаторные блоки во время езды на велосипеде и пусках с открытым переходом.
преимущество
Более крупные, более экономичные конденсаторные банки могут быть установлены, поскольку они подают квар на несколько двигателей. Это рекомендуется для толчковых двигателей, многоскоростных двигателей и реверсивных приложений.
Недостатки
- Поскольку конденсаторы не подключены к двигателям, может произойти перекоррекция, если все двигатели не работают.
- Поскольку реактивный ток должен проходить на большее расстояние, возникают более высокие потери в линии и большие падения напряжения.
Приложения
- Большие банки фиксированного kVAR с плавлением на каждой фазе.
- Автоматически переключаемые банки
Перейти к содержанию ↑
Расположение 2 (между реле перегрузки и стартером)
Установите между контактором и реле перегрузки.
- Это место может использоваться в существующих установках, когда значения перегрузки превышают требования Национального электрического кодекса.
- С помощью этой опции реле перегрузки может быть настроено на номинальный ток полной нагрузки двигателя. Иначе, как вариант 1.
- Никаких дополнительных переключателей или предохранителей не требуется.
- Контактор служит разъединителем конденсатора.
- Измените реле перегрузки, чтобы компенсировать снижение тока двигателя.
- Слишком много Квар может повредить двигатели.
Вычислите новый (уменьшенный) ток двигателя. Установите реле перегрузки для этого нового двигателя FLA.
FLA (новый) = PF (старый) / PF (новый) x FLA (именная табличка)
Заявка:
Обычно лучшее место для отдельных конденсаторов.
Перейти к содержанию ↑
Расположение 3 (сторона двигателя реле перегрузки)
Установите непосредственно на клеммы асинхронного двигателя с одной скоростью (на вторичной стороне реле перегрузки).
- Это место может использоваться в существующих установках, когда не требуется перегрузка и новые установки, в которых перегрузки могут быть заданы в соответствии с уменьшенным потреблением тока.
- При коррекции коэффициента мощности для всего объекта банки фиксированной мощности конденсаторов обычно устанавливаются на фидерных цепях или на служебном входе.
- Фиксированные банки конденсаторов мощности должны использоваться только тогда, когда нагрузка объекта достаточно постоянна. Когда блок конденсатора мощности подключен к фидеру или служебному входу, должен быть предусмотрен выключатель или предохранительный разъединитель.
- Новые двигательные установки, в которых перегрузки могут быть рассчитаны в соответствии с уменьшенной потребляемой мощностью
- Существующие двигатели, если не требуется перегрузка.
преимущество
- Могут быть включены или выключены двигателями, что исключает необходимость использования отдельных переключающих устройств или защиты по току. Также включается только при работе двигателя.
- Поскольку Kvar расположен там, где это необходимо, потери линии и падения напряжения минимизируются; в то время как пропускная способность системы максимальна.
Недостатки
- Стоимость установки выше, когда большое количество отдельных двигателей нуждается в коррекции.
- Настройки реле перегрузки должны быть изменены для учета нижнего тока двигателя.
заявка
Обычно лучшее место для отдельных конденсаторов.
Перейти к содержанию ↑
Размещение конденсаторов в распределительной системе
Расположение низковольтных конденсаторов в системе распределения влияет на режим компенсации, который может быть глобальным (одно место для всей установки), по секторам (по одному разделу), уровню нагрузки или некоторой комбинации последних двух, В принципе идеальная компенсация применяется в точке потребления и на уровне, требуемом в любой момент.
Размещение конденсаторов в распределительной системе
Перейти к содержанию ↑
A. Глобальная компенсация
Принцип
Конденсаторная банка подключается к шинам основной распределительной платы низкого напряжения для компенсации реактивной энергии всей установки и остается в эксплуатации в течение периода нормальной нагрузки.
преимущества
- Снижает тарифные штрафы за чрезмерное потребление квар.
- Снижает кажущуюся мощность кВА, на которую обычно устанавливаются постоянные заряды
- Сбрасывает реактивную энергию трансформатора, которая затем может при необходимости принимать больше нагрузки
ограничение
- Реактивный ток по-прежнему протекает во всех проводниках кабелей, выходящих (т.е. ниже по течению) на главный распределительный щит низкого напряжения. По этой причине калибровка этих кабелей и потери мощности в них не улучшаются глобальным режимом компенсации.
- Потери в кабелях (I 2 R) не уменьшаются.
заявка
- Если нагрузка непрерывна и стабильна, глобальная компенсация может быть применена
- Нет биллинга реактивной энергии.
- Это наиболее экономичное решение, так как вся мощность сосредоточена в одной точке, а коэффициент расширения позволяет оптимизировать банки конденсаторов
- Снижает требования к трансформатору.
Перейти к содержанию ↑
B. Компенсация по секторам
Принцип
Конденсаторные банки подключаются к шинам каждой локальной распределительной панели.
Большая часть системы установки может извлечь выгоду из этой компоновки, главным образом фидерных кабелей от основной распределительной панели к каждой локальной распределительной панели.
преимущества
- Снижает тарифные штрафы за чрезмерное потребление квара.
- Снижает кажущуюся мощность спроса Kva, на которой обычно основываются постоянные сборы.
- Размер кабелей, поставляющих местные распределительные щиты, может быть уменьшен или будет иметь дополнительную емкость для увеличения нагрузки.
- Потери в одних и тех же кабелях будут уменьшены.
- Нет биллинга реактивной энергии.
- Снижает требования к подающим питателям и уменьшает потери тепла в этих фидерах.
- Включает расширение каждого сектора.
- Снижает требования к трансформатору.
- Остается экономичным
Ограничения
- Реактивный ток по-прежнему протекает во всех кабелях ниже локальных распределительных щитов.
- По этой причине калибровка этих кабелей и потери мощности в них не улучшаются за счет компенсации по секторам
- Там, где происходят большие изменения в нагрузках, всегда существует риск перекомпенсации и последующих проблем с перенапряжением.
заявка
Компенсация по секторам рекомендуется, когда установка обширна, и где графики нагрузки / времени отличаются от одной части установки к другой.
Эта конфигурация удобна для очень распространенной фабричной зоны с цехами, имеющими разные коэффициенты нагрузки
Перейти к содержанию ↑
C. Индивидуальная компенсация
Принцип
- Конденсаторы подключаются непосредственно к клеммам индуктивного контура (рядом с двигателями). Индивидуальную компенсацию следует учитывать, когда мощность двигателя значительна в отношении заявленного требования к мощности (кВА) установки.
- Квар-рейтинг конденсаторной батареи составляет порядка 25% от номинальной мощности двигателя.
- Дополнительная компенсация в месте установки (трансформатора) также может быть выгодной.
- Непосредственно на клеммах нагрузки Ex. Двигатели, устойчивая нагрузка дает максимальную пользу пользователям.
- Конденсаторная батарея подключается прямо к клеммам индуктивной нагрузки (особенно большим моторам). Эта конфигурация хорошо адаптируется, когда мощность нагрузки значительна по сравнению с подписной мощностью. Это техническая идеальная конфигурация, так как реактивная энергия получается именно там, где она необходима, и корректируется по требованию.
преимущества
- Снижает тарифные штрафы за чрезмерное потребление квар
- Снижает кажущуюся мощность кВА
- Уменьшает размер всех кабелей, а также потери кабеля.
- Без биллинга реактивной энергии
- С технической точки зрения это идеальное решение, так как реактивная энергия получается в том месте, где она потребляется. Поэтому потери тепла (RI 2) снижаются во всех линиях.
- Снижает требования к трансформатору.
Ограничения
- Значительные реактивные токи больше не существуют в установке.
- Не рекомендуется для электроники.
- Самое дорогое решение из-за большого количества установок.
- Тот факт, что коэффициент расширения не включен.
заявка
Индивидуальная компенсация должна учитываться, когда мощность двигателя значительна в отношении мощности установки.
Перейти к содержанию ↑
Общие номинальные значения реактивной мощности конденсатора
| напряжение | Рейтинг Kvar | Количество фаз |
| 216 | 5, 7, 5, 131/3, 20, 25 | 1 или 3 |
| 240 | 2, 5, 5, 7, 5, 10, 25, 20, 25, 50 | 1 или 3 |
| 480 | 5, 10, 15, 20 25, 35, 50, 60, 100 | 1 или 3 |
| 600 | 5, 10, 15, 20 25, 35, 50, 60, 100 | 1 или 3 |
| +2400 | 50, 100, 150, 200 | 1 |
| 2770 | 50, 100, 150, 200 | 1 |
| +7200 | 50, 100, 150, 200 300 400 | 1 |
| 12470 | 50, 100, 150, 200 300 400 | 1 |
| 13800 | 50, 100, 150, 200 300 400 |
Перейти к содержанию ↑