Функция, принцип на работа и изчисляване на капацитета на кондензаторни батерии

1. Основен принцип на работа

Повечето електрически товари в индустриалните енергийни системи са индуктивни товари, като асинхронни двигатели, трансформатори, заваръчни машини, флуоресцентни лампи и електромагнити. Електрически, тези товари могат да се разглеждат като комбинация от съпротивление и индуктивност, свързани последователно. В резултат на това токът на натоварване изостава от напрежението, генерирайки голямо количество индуктивен реактивен ток и реактивна мощност.

 

Общият ток във веригата се състои от два компонента:

Активен ток, който е във фаза с напрежението и извършва полезна работа като задвижване на двигатели и производство на топлина;

 

Реактивен ток, който забавя напрежението с 90 градуса и се използва само за установяване и поддържане на електромагнитни полета, без да произвежда ефективна работа.

Въпреки че реактивният ток не генерира полезна изходна мощност, той все още заема капацитета на трансформатора и линията, увеличава загубите в системата и намалява общото качество на електроенергията. Това е една от основните причини за загуба на енергия в промишлените енергийни системи.

 

Обратно, токът на кондензатор води напрежението с 90 градуса, което е противоположно по фаза на индуктивния реактивен ток. Когато кондензаторите са свързани паралелно с индуктивни товари, капацитивният реактивен ток компенсира част или целия индуктивен реактивен ток, като по този начин се постига компенсация на реактивната мощност. Това е основният принцип на работа на кондензаторната батерия.

2. Основни функции на кондензаторните банки

Кондензаторни батериисе използват широко в-промишлени електроразпределителни системи с ниско напрежение за подобряване на фактора на мощността, намаляване на загубите на реактивна мощност, подобряване на качеството на електроенергията и постигане на икономии на енергия.

 

Основните им функции включват:

• Подобряване на фактора на мощността

Капацитивната реактивна мощност, генерирана от кондензаторите, компенсира индуктивната реактивна мощност на товара, намалявайки фазовата разлика между напрежението и тока и ефективно подобрявайки фактора на мощността на системата.

 

• Намаляване на загубите в линията и предотвратяване на претоварване

Чрез намаляване на ненужния реактивен ток в системата, общият мрежов ток намалява съответно, което намалява загубите на мощност в кабелите и трансформаторите и помага за предотвратяване на претоварване, причинено от прекомерна реактивна мощност.

 

• Стабилизиращо напрежение на мрежата

Тежките индуктивни товари често причиняват спадове и колебания на напрежението, което може да повлияе на нормалната работа на електрическото оборудване. Кондензаторната компенсация спомага за стабилизиране на напрежението на клемите и подобряване на надеждността на захранването.

 

• Освобождаване на капацитета на трансформатора

Реактивната мощност заема част от номиналния капацитет на трансформатора, ограничавайки способността му да доставя активна мощност. Компенсацията на реактивната мощност освобождава капацитета на трансформатора и подобрява ефективността на използване на оборудването.

 

3. Структура и работа на кабинета Характеристики

3.1 Основни компоненти

Стандартната кондензаторна-банка за ниско напрежение се състои главно от:

• Корпус на шкафа
• Шинопроводи
• Автоматични прекъсвачи
• Изолиращи превключватели
• AC контактори
• Термични релета
• Мълниеприемници
• Компенсационни кондензатори
• Серийни реактори
• Автоматични регулатори на фактора на мощността
• Измервателни инструменти
• Първични и вторични системи за окабеляване
• Клемни блокове

 

3.2 Работни характеристики

Кондензаторната банка работи автоматично при нормални условия и обикновено не изисква рутинна ръчна намеса. Пуска и спира заедно с основната захранваща система.

 

Вграденият-интелигентенконтролернепрекъснато следи условията на натоварване и фактора на мощността на системата в реално време. Според търсенето на реактивна мощност, той автоматично включва или изключва кондензаторни батерии, за да поддържа оптимално състояние на компенсация и минимизиране на загубите на реактивна мощност.

 

За рутинна поддръжка трябва да се извършват редовни инспекции, за да се провери за:

• Изтичане или подуване на масло от кондензатор
• Ненормален шум или прегряване
• Разхлабени кабелни връзки
• Стареят кабели или повредени компоненти

 

4. Опасности от нисък фактор на мощността (прекомерна реактивна мощност)

Ако компенсацията на реактивната мощност не е инсталирана в системи с големи индуктивни товари, факторът на мощността ще намалее значително, което ще доведе до следните проблеми:

• По-високият мрежов ток увеличава топлинните загуби в кабелите и трансформаторите, което води до по-голяма консумация на енергия и загуба на електроенергия;
• Прекомерният спад на напрежението причинява нестабилно и намалено напрежение на мрежата, което може да повлияе на нормалната работа на електрическото оборудване;
• Реактивната мощност заема капацитета на трансформатора и ограничава наличната изходна активна мощност, намалявайки ефективността на използване на оборудването за разпределение на енергия.

 

5. Метод за изчисляване на необходимия компенсационен капацитет

Емпиричен метод за оразмеряване за индустриални приложения

В практическите инженерни приложения необходимият компенсационен капацитет обикновено се приема като приблизително една-трета от номиналния капацитет на трансформатора (единица: kVAR).

В зависимост от характеристиките на действителното натоварване и условията на работа, компенсационният капацитет обикновено е в диапазона от 30% до 40% от номиналния капацитет на трансформатора.

 

Пример

За разпределителен трансформатор 200 kVA:

Препоръчителен компенсационен капацитет:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Поради това обикновено се препоръчва кондензаторна батерия с капацитет между 60 kVAR и 80 kVAR, за да отговори на -изискванията за компенсация на реактивната мощност на място.