Динамическая компенсация реактивной мощности
Во многих случаях промышленные установки характеризуются, в частности, применением высокодинамичных приводных технологий. В дополнение к неоспоримым преимуществам этих современных технологий существует недостаток, заключающийся в том, что электрические сети напряжены из-за частых изменений нагрузки и гармоник.
Улучшение качества электроэнергии с помощью динамических систем компенсации реактивной мощности (фото: Janitza)
Это вызывает неустойчивые условия напряжения, мерцание, чрезмерные токовые нагрузки и увеличение потерь в распределении электроэнергии. Это, в свою очередь, не только снижает полезную мощность сети, но также влияет на функции чувствительных электронных контроллеров.
Обычные системы коррекции коэффициента мощности предназначены для чистой оптимизации коэффициента мощности, а также для снижения уровня гармоник, но не могут идти в ногу с быстрыми изменениями нагрузки и не обеспечивают удовлетворительного решения.
Областью применения этих систем является компенсация статических или медленно меняющихся нагрузок с циклами переключения в диапазоне минут.
Динамические (без задержки) системы компенсации реактивной мощности (т. Е. С конденсаторами с тиристорной коммутацией) могут предотвращать или уменьшать сетевые возмущения, такие как кратковременные падения напряжения и мерцания. В международном техническом языке иногда используются следующие термины: « быстрая динамическая коррекция коэффициента мощности », « динамическая компенсация » или « система коррекции динамического коэффициента мощности ».
Другим положительным эффектом системы динамической реактивной мощности является «мягкое» переключение конденсаторов.
Обычное оборудование с воздушными контакторами создает временные пусковые токи, которые не только влияют на компоненты компенсации, но также могут приводить к повреждениям и возмущениям (или искажениям) потребителей. Средство компенсации коэффициента мощности в режиме реального времени, как правило, включается и выключается при пересечении нулевого тока, поэтому полностью избегайте переходных помех.
Кроме того, кратковременные колебания напряжения и связанное с этим мерцание лампы в лампах все чаще становятся проблемами для электротехнической технологии. Другими словами, колебания напряжения могут привести к изменениям световых токов в лампе накаливания. Мерцание - это субъективное впечатление об изменениях плотности освещения.
Как улучшить качество электроэнергии?
Потребность в динамической системе компенсации реактивной мощности сегодня - это на самом деле стремление к высокоскоростному контролю. Эффективный доступ к условиям питания внутри фракций сетевого цикла возможен только при использовании мощных полупроводниковых компонентов.
Тот факт, что « реакции » возможны с силовыми полупроводниками в сетевом цикле, увеличивает область применения системы компенсации динамической реактивной мощности, включая также стабилизацию напряжения или «поддержку качества электроэнергии» (т. Е. Во время сильных эффективных скачков мощности энергия, хранящаяся в конденсаторы мощности могут переключаться в течение нескольких миллисекунд, чтобы поддерживать качество электроэнергии).
Одним из примеров потребителя электроэнергии, который имеет сильные колебания требований к эффективной и реактивной мощности в сетях низкого напряжения, а также в сетях МВ и, таким образом, может вызвать беспокойные возмущения, является относительно большое сопротивление сварочных машин (импульсный первичный). Эти машины часто предназначены для использования переменного тока, который обеспечивает высокий индуктивный процент двухфазного несбалансированного напряжения в трехфазной сети тока.
Фундаментальный частотный коэффициент мощности (базовый коэффициент реактивной мощности гармоник cos φ1) находится здесь посередине около 0, 7.
С современными машинами количество сварочного тока обычно устанавливается тиристорами, так что для коммутаторов с коммутацией линии возникают следующие сетевые возмущения:
- Гармонические токи из-за несинусоидальных сетевых токов. Напряжение сети падает.
- Особенно в сетях с относительно низкой мощностью короткого замыкания возрастают возмущения сети.
Для полноты, здесь следует упомянуть, что падение напряжения также является причиной мерцания.
С динамической компенсацией в реальном времени вместо обычных компонентов (контроллер реактивной мощности и контактор конденсатора) сочетается высокоскоростной контроллер и тиристорные силовые модули.
Рисунок 1 - Тиристорные силовые модули для низковольтных конденсаторов
Эта система реагирует с минимальной задержкой одного сетевого цикла на изменение нагрузки и, таким образом, предотвращает быстрое изменение реактивной мощности в электрической сети. Фундаментальный частотный коэффициент мощности (базовая гармоническая реактивная мощность cos φ1) оптимизируется в любое время, а сетевая нагрузка снижается до минимума.
Чтобы полностью устранить время реакции, управление шагами компенсации может выполняться непосредственно электроникой контроллера крупных одиночных потребителей.
На рисунке 1 выше показан принцип динамической системы компенсации реактивной мощности тиристорами. Тиристоры подходят для переключения емкостных нагрузок (например, конденсаторы с защитой реактора и конденсаторы без реакторов).
Параллельная работа тиристоров вместе с конденсаторными контакторами при распределении НН возможна только с реакторными блоками из-за высоких токов перезарядки.
Принцип функционирования, как видно из рисунка 1, выглядит следующим образом:
Устройство состоит из двух тиристорных модулей, которые переключают фазные проводники L1 и L3. Фазовый проводник L2 не переключается. Для тиристорных модулей возможно однофазное управление. Если к управляющему входу тиристора подается сигнал «ON», встроенная управляющая электроника переключает тиристоры на следующий отрицательный отрицательный ток, проходящий отдельно для каждого фазного проводника. Выключение также происходит во время текущего пересечения нуля.
Этот принцип устраняет переходные помехи (переходные эффекты) и сетевые возмущения.
Тиристорные силовые модули, показанные на рис. 2, могут использоваться вместе с:
- Программируемые логические контроллеры (ПЛК).
- Контроллеры реактивной мощности или контроллеры процессов.
- Компьютерные системы или технологические процессы.
И особенно для:
- Высокоскоростное переключение.
- Без возмущений сети из-за переходного режима во время пересечения нулевого нуля.
Рисунок 2 - Коррекция коэффициента мощности с тиристорным переключением
Примерами типичных приложений являются:
- Краны.
- Лифты.
- Точечные сварочные аппараты (первичные импульсные).
- Чувствительные процессы производства (например, полупроводниковая промышленность).
При составлении выводов из предыдущих объяснений: система компенсации динамической реактивной мощности является подходящим оборудованием для быстрой коррекции динамического коэффициента мощности. Конденсаторы конденсатора заменяются тиристорными модулями; и тиристорные модули подходят для почти неограниченного числа операций переключения.
Ниже перечислены некоторые преимущества компенсации динамической реактивной мощности:
- Улучшение качества электроэнергии.
- Увеличение доступной мощности (т. Е. Улучшение использования сети).
- Снижение потерь при передаче.
Преимущества переключения с тиристорами:
- Нет высоких токов включения. Беспереходное переключение.
- Переключение в течение одного синусоидального полупериода.
- Неограниченное количество операций переключения.
- Избегание падения напряжения.
Ссылка // Регенеративная компенсация мощности Вольфгангом Хофманом, Юргеном Шлаббахом и Вольфгангом (Покупка твердой обложки из Амазонки)