Автоматические банки компенсации
В течение предыдущих десятилетий производители автоматических компенсационных банков сталкивались с растущей конкуренцией во всем мире. Они были вынуждены производить как можно более экономически. Теперь новые технологии были разработаны по сравнению с прошлым, когда конденсаторы были больше и тяжелее.
Установка и установка в эксплуатацию автоматически контролируемого банка компенсации
Минимизация конденсаторов позволила разработать этапы (модули, содержащие конденсаторы) с разрядными сопротивлениями, предохранителями, контакторами и реакторами (если требуется), собранными в стандартизированных промышленных шкафах.
В дверях обычно устанавливаются реле коэффициента мощности. Из-за уменьшения потерь активной мощности внутри конденсаторов, сегодня возможно собрать компенсационные банки до 400 квар или более в пределах одной ячейки (B × H × W) = 600 мм × 2000 мм × 400 мм (без реакторов).
Давайте обсудим теперь установку и настройку в эксплуатацию автоматизированных банков компенсации LV:
- Требования к установке
- Включение банков автоматических компенсаций
- Выбор CT и определение кабеля CT
- Пример расчета максимального потребления энергии
- Предустановленная временная задержка переключения на шаг конденсатора
1. Требования к установке
Прежде всего, необходимо проверить национальные указания относительно установки электростанций мощностью до 1000 В. Например, европейские стандарты, описанные в EN 60931-1 и 3, предписывают правила для установки банков конденсаторов, действующих во многих странах мира.
Правильный подбор и установка электрических компонентов отвечает за заказчика, при содействии технических специалистов.
Перед установкой нового автоматически контролируемого банка компенсации необходимо проверить технические данные, чтобы убедиться, что банк соответствует требованиям, указанным в отдельных заказах, например:
- Является ли номинальное напряжение идентичным или выше по сравнению с номинальным напряжением сетки?
- Является ли номинальная реактивная мощность достаточной для применения и даже расширяемой, если требуется?
- Соответствует ли допустимая температура окружающей среды реальной?
- Если реактор защищен, скорость реактора идентична заказу?
- Контроллер интегрированного коэффициента мощности выполняет входные данные со ссылкой на внешний трансформатор тока? Доступны ли дополнительные возможности для расширения?
- Является ли место для размещения банка достаточным, сухим и не слишком близко к теплоизлучающим устройствам?
- Является ли место свободным от вибраций (если нет, банк должен быть установлен на буферах жевательной резинки)?
- Всегда ли видны технические данные банка компенсации?
При определении силовых кабелей в плате компенсации их поперечное сечение не должно зависеть от номинального тока, но более высокого значения. В соответствии с европейскими стандартами EN 60831-1 для конденсаторов низкого напряжения и EN 60871-1 для конденсаторов MV они должны быть сконструированы таким образом, чтобы обеспечить постоянный номинальный ток в 1, 3 раза.
Кроме того, необходимо учитывать дополнительный плюс емкости емкости конденсатора в диапазоне до 10%. Эти факторы (1, 3 × 1, 1) приводят к сверхтоку I o = 1.43 × In. Приблизительно определяется, что поперечное сечение кабелей и проводников должно выбираться в соответствии с номинальным током в 1, 5 раза.
При проектировании защитных устройств и поперечных сечений кабелей необходимо учитывать эту возможность перегрузки вместе с высоким пусковым током на конденсаторы.
В таблице 1 (нажмите, чтобы открыть) перечислены номинальные токи, поперечные сечения кабелей и предохранители, принадлежащие конденсаторам или берегам различной номинальной реактивной мощности, применимые для номинальных уровней напряжения в сетях 230, 400 и 525 В.
Таким образом, банк компенсации с номинальной реактивной мощностью 100 квар при номинальном напряжении 400 В, например, имеет номинальный ток 144 А, который при умножении на 1, 43 приводит к приблизительно 200 А. В соответствии с Таблицей 1, тогда необходимо поперечное сечение 3 × 95/50 мм 2.
Рисунок 1 - Принципиальная схема автоматически контролируемого банка компенсации (NSP = Низковольтная распределительная панель)
Вернуться к содержанию ↑
2. Ввод в действие автоматических банков компенсации
На рисунке 1 показана принципиальная схема автоматического банка компенсации. Сам банк, поставленный производителем, полностью подключен и готов к подключению.
Основная работа электриков заключается в подключении банка к выбранным силовым кабелям к распределительной установке. Предоставляемые предохранители или автоматический выключатель нагрузки должны соответствовать спецификациям, описанным выше.
Кроме того, кабель с поперечным сечением не менее 2 × 2, 5 мм 2 должен быть уложен из измерительного трансформатора тока в контроллер коэффициента мощности в банке автоматической компенсации. Поперечное сечение, конечно, зависит от расстояния между ними и иллюстрируется графически на рис. 2а, b для трансформаторов тока как с номинальными вторичными выходами 5 A, так и 1 A.
Вернуться к содержанию ↑
Выбор CT и определение кабеля CT
В большинстве существующих электрораспределительных установок уже установлены трансформаторы тока. Прежде всего, необходимо проверить коэффициент трансформации, а затем, во-вторых, номинальную нагрузку. Эти два критерия необходимы для правильного контроля реактивной мощности.
Допустимый минимум чувствительности контроллера коэффициента мощности не должен уменьшать 1% от номинального вторичного тока КТ. Это приводит к 0, 05 А или 0, 01 А, реактивному относительно номинального вторичного тока СТ, либо 5 А, либо 1 А соответственно.
Предполагая, что КТ с отношением 1000 А / 5 А, что означает k = 200, измеряют первичный ток входящего источника, а новый банк компенсации управляется с шагом по 25 квар, значение C / k приводит к 0, 083 Реактивный, когда номинальное напряжение сетки составляет 400 В. Это значительно выше требуемого минимума уровня чувствительности и обеспечивает надлежащий контроль.
Кстати, если размер шага составляет, например, 10 квар, правильное управление контроллером коэффициента мощности больше невозможно. В этом случае должен быть установлен отдельный трансформатор с меньшим коэффициентом трансформации.
С учетом размера шага 10 квар допускается максимальное отношение k = 120, что означает установку CT 600 A / 5 A.
Однако следует проверить, что кажущиеся токи выше, чем приблизительно 700 А, могут не произойти, потому что ТТ определены в 1, 2 раза выше номинального тока, не набегая на магнитное насыщение.
Рисунок 2 - Потери мощности по кабелям CT (a) для вторичного токового тракта 5 A и (b) для 1 A
При заказе нового КТ требуются следующие технические данные:
- Тип КТ для установки либо на кабеле, либо на сборной шине.
- Диэлектрическая прочность, стандартизованная либо Ur = 0, 66 кВ, либо 0, 8 кВ.
- Номинальное коэффициент трансформации (например, 600 А / 5 А).
- Номинальная кажущаяся мощность (обычно 10 ВА).
- Точность (класс 1-3).
Что касается номинальной мощности, например, 10 ВА, необходимо обеспечить, чтобы КТ никогда не перегружалась. Потребляемая мощность тока на контроллерах коэффициента мощности находится в диапазоне от 0, 5 до 1, 0 ВА. Если установлен дополнительный амперметр, учитывается еще 1, 5 ВА.
В таблице 2 приведены типичные показатели потребления некоторых измерительных приборов, которые необходимо учитывать при выборе КТ.
Таблица 2 - Некоторые типичные значения кажущейся мощности, относящиеся к разным измерительным устройствам, обременяющим КТ (вторичное 5 А). Подробные значения доступны от отдельных производителей.
| Электрические устройства | Потребление по текущему пути | |
| Амперметр | ||
| Передвижной чугун | 0, 7-1, 5 | В. А. |
| Амперметр двигательной катушки с выпрямителем | 0.001-0.25 | В. А. |
| Биметаллический амперметр | 2, 5-3, 0 | В. А. |
| Сил-о-Метр | 0, 2-5 | В. А. |
| Коэффициент мощности | 2-6 | В. А. |
| Счетчик энергии | ||
| Однофазный | 1, 1-2, 5 | В. А. |
| AC три фазы | 0, 4-1, 0 | В. А. |
| Реле | ||
| Реле реактивного тока | 0, 5 | В. А. |
| Реле максимального тока | 0.2-6.0 | В. А. |
| Биметаллическое реле | 7.0-11 | В. А. |
| Контроллер мощности, электронный | 1, 5-3, 5 | В. А. |
Тем не менее, наибольшее потребление энергии дается ведущими, как указано в следующем расчете.
Пример:
- Длина кабеля l = 20 м (от PFC до CT)
- Сечение 4 мм 2 (медь)
- Сопротивление пути тока регулятора 0, 2 Ом
R = 2 × l / κ × A
где:
- l - Длина кабеля (от PFC до CT)
- κ - Взаимное удельное сопротивление (медь)
- A - поперечное сечение
R = 2 × 20 м × мм 2 × В / 4 мм 2 × 56 А × м = 0, 178
Бремя амперметра рассчитывается по формуле:
P = I 2 × R
R = P / I 2 = 1, 5 ВА / (5 А) 2 = 0, 06 Ом
Таким образом, общая нагрузка кабеля ТТ плюс нагрузка контроллера плюс нагрузка амперметра составляет
R t = 0, 178 Ом + 0, 2 Ом + 0, 06 Ом = 0, 438 Ом
При номинальном вторичном токе 5 А КТ будет обременена:
S = I 2 × R = 5 2 A 2 × 0, 438 = 10, 95 ≈ 11 VA
Затем КТ с номинальной мощностью 10 ВА будет перегружена. Необходимо либо выбрать СТ с более высокой номинальной мощностью, либо увеличить поперечное сечение кабеля ТТ до 6 мм 2 или даже снять амперметр.
Затем его необходимо проверить так же, как описано выше, можно ли последовательно подключать амперметр к токовому пути одного из основных ТТ с отношением 1000 А / 5 А.
На рис. 2a, b показаны потери мощности по кабелям CT в зависимости от их выбранных поперечных сечений. На рисунке 2а представлены потери в соответствии с ТТ с номинальным выходным током 5 А, а на рис. 2б - 1 А номинального вторичного тока.
Как видно, трансформаторы с номинальной мощностью 1 А позволяют увеличить дальность передачи с относительно небольшими поперечными сечениями и потерями мощности.
Все КТ обозначены прописными буквами «K» и «L» на их корпусе, а их выходные терминалы - строчными буквами «k» и «l». Таким образом, каждый КТ должен быть установлен, показывая сторону «K» против входящего питания (точка общей связи (PCC)) и «L» против потребителей.
Как показано на рисунке 1, положение CT должно быть локально близко к счетчикам энергии для достижения желаемого коэффициента мощности в месяц. Обычно большинство контроллеров коэффициента мощности измеряют электрическую нагрузку через одну КТ, обычно установленную на фазе L1.
Однако путь напряжения для контроллера берется из двух других фаз L2 и L3. Поэтому вектор L1-N сдвигается на 90 ° электрически до L2 и L3, позволяя захватывать реактивную мощность.
В инструкциях производителей эта схема показана в качестве стандарта. Если CT в фазе L1 недоступен, но, например, находится в L3, путь напряжения должен быть взят из двух других фаз все время, здесь L1 и L2, и так далее.
Обратите внимание, что каждый контроллер коэффициента мощности способен достичь заданного целевого коэффициента мощности в точке, где должен быть установлен только КТ.
Рисунок 3 - Пример подключения Контроллер коэффициента мощности Janitza Prophi 12RS с измерением напряжения L2-L3, 12 релейных выходов, смена целевого cos (phi), выход тревоги и интерфейс RS485
Другим важным моментом для обеспечения является то, что CT захватывает реактивный ток банка компенсации. Если КТ была установлена по ошибке между банком компенсации и потребителями, любое управление реактивной мощностью невозможно, потому что контроллер коэффициента мощности измеряет в некомпенсированной части электрической установки. Он будет переключаться на все стадии конденсатора без каких-либо компенсационных эффектов от конденсаторов.
Выключение конденсаторов при завершении времени становится невозможным, и даже ток опускается до нуля, потому что КТ больше не может измерить ведущий реактивный ток банка компенсации.
В больших электростанциях обычно используется расход энергии на стороне МВ. В этом случае очень важно, чтобы целевой коэффициент мощности на контроллере был задан немного выше (например, вместо 0, 92, до 0, 95 запаздывания), поскольку его КТ воспринимает на стороне низкого напряжения и потребление реактивной энергии силовым трансформатором (ы) не должны быть изъяты.
Вернуться к содержанию ↑
Предустановленная временная задержка переключения на шаг конденсатора
Производители поставляют банкам компенсации с заранее установленными задержками времени переключения, обычно в диапазоне от 20 до 30 с. Заказчик может изменить его в соответствии с ожидаемыми колебаниями отстающих потребностей реактивной мощности потребителей.
Если ожидается небольшое количество колебаний, задержки переключения между 40 и 60 с вполне достаточны. Более частые изменения реактивной мощности требуют времени задержки переключения между 20 и 40 с.
Основная цель компенсации реактивной мощности - следовать желаемому коэффициенту мощности, например 0, 95 в среднем за один расчетный период. Поэтому рекомендуется проверять первые два или три счета-фактуры энергораспределительной компании.
Коррекция может потребоваться в любое время при изменении либо временной задержки переключения, либо заданной цели коэффициента мощности.
Не рекомендуется использовать задержку времени задержки менее 20 с. Обратите внимание, что более короткие задержки времени переключения увеличивают частоту переключения. Более длительные задержки переключения сохраняют как переключающие устройства, такие как воздушные контакторы, так и конденсаторы в зависимости от срока службы.
Кроме того, это гарантирует, что любой шаг конденсатора, готовый к повторному включению, будет выгружен с последнего периода работы. Следует подчеркнуть, что рекомендуемые задержки времени переключения относятся исключительно к кредитным банкам LV.
Для банков компенсации MV существуют совершенно разные аспекты для рассмотрения. MV конденсаторы изготавливаются с номинальной реактивной мощностью свыше 100 кВА до нескольких тысяч квар. Огромная запасенная энергия при обесточивании конденсатора должна быть преобразована в тепло независимо от того, какая технология разгрузки используется.
Рисунок 4 - Конденсаторы среднего напряжения
Это можно сделать классически с помощью сопротивлений или более дорогих реакторов, а иногда и трансформаторов напряжения.
Эти разрядные устройства должны быть охлаждены, что может занять приблизительно 15 минут. Поэтому контроллеры коэффициента мощности для применения компенсаций MV должны иметь возможность предустановить задержки времени переключения в диапазоне от 15 до 30 минут или более.
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Компенсация реактивной мощности Вольфгангом Хофманом, Юргеном Шлаббахом и Вольфгангом (Покупка твердой обложки из Амазонки)