Компенсация реактивной мощности
Принципы коррекции коэффициента мощности
Для рационального использования электроэнергии требуется
обеспечить экономичные способы ее генерации, передачи и распределения с
минимальными потерями. Для этого необходимо исключить из электрических сетей
все факторы, приводящие к возникновению потерь. Одним из таких факторов
является запаздывание фазы протекающего тока при наличии индуктивной нагрузки,
поскольку нагрузки в промышленных и бытовых электросетях носят обычно активно
индуктивный характер. Назначение систем коррекции коэффициента мощности состоит
в компенсации суммарного фазового сдвига путем внесения опережения по фазе в
некоторых узлах сети. Это приводит к уменьшению протекающего по сетям тока и
соответственно к снижению паразитных активных потерь в проводниках и
распределительном оборудовании. Необходимое опережение по фазе создается за
счет подключения параллельно питающей сети специальных корректирующих
конденсаторов. Для максимальной эффективности цепи коррекции она должна
подключаться как можно ближе к индуктивной нагрузке. Системы коррекции
коэффициента мощности уменьшают реактивную составляющую тока, протекающего по
сетям питания. При изменении характера нагрузки необходимо соответствующим
образом перенастроить и цепи коррекции. Для этого обычно используются системы
автоматической коррекции, которые осуществляют ступенчатое подключение или
отключение отдельных корректирующих конденсаторов.
Преимущества коррекции коэффициента мощности
- Период окупаемости от 8 до 24 месяцев за счет снижения стоимости электроэнергии. Коррекция уменьшают реактивную мощность в системе. Уменьшается потребление электроэнергии и пропорциональ но снижается ее стоимость.
- Эффективное использование сетей. Высокий коэффициент мощности означает более эффективное использование распределительных сетей (большая полезная мощность протекает при той же суммарной мощности).
- Повышенная стабильность напряжения.
- Меньшее падение напряжения.
- Оптимальная конструкция кабеля. За счет снижения протекающего тока может быть уменьшено поперечное сечение кабеля. Либо в существующих системах по кабелю неизменного сечения может быть передана дополнительная мощность.
- Снижение потерь при передаче электроэнергии. Передающие и коммутирующие приборы работают с
меньшим значением тока. Соответственно снижаются и омические потери.
Ключевые компоненты
Конденсатор
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности создают необходимое
опережение по фазе протекающего тока, которое компенсирует отставание по фазе в
цепях с индуктивной нагрузкой. Конденсаторы для цепей коррекции коэффициента
мощности должны выдерживать большие пусковые токи (> 100·IR),
возникающие при коммутации конденсаторов. При параллельном подключении
конденсаторов в батарее пусковые токи становятся еще выше (> 150·IR),
поскольку пусковой ток протекает не только от цепей питания, но и от
подключенных параллельно конденсаторов.
Контроллер
Современные контроллеры коррекции коэффициента мощности строятся
на основе микропроцессоров. Микропроцессор анализирует сигнал от трансформатора
тока и подает команды на управление батареями конденсаторов, подключая или
отключая отдельные конденсаторы или целые батареи. Интеллектуальное управление
корректирующими конденсаторами позволяет не только обеспечить максимально
полную загрузку батарей конденсаторов, но и минимизировать количество операций
по коммутации и таким образом оптимизировать срок службы батареи конденсаторов.
Коммутирующее устройство
Электромеханическое или электронное коммутирующее устройство
используется для коммутации конденсаторов в стандартных системах коррекции или
конденсаторов и дросселей в расстроенных системах. Коммутация в силовых цепях
осуществляется либо при помощи механических контактов либо за счет
использования полупроводниковых приборов. Электронная коммутация
предпочтительнее, особенно при необходимости осуществления быстрой коммутации в
системах динамической коррекции.
Дроссель (компенсационный или фильтрующий)
В сетях распределения электроэнергии часто присутствуют
гармонические искажения, вызванные использованием современных электронных приборов,
создающих нелинейную нагрузку. Такими приборами могут быть, например,
управляемые электроприводы, источники бесперебойного питания, электронные
балласты и т. д. Гармоники могут быть опасны для конденсаторов в цепях
коррекции, особенно если конденсаторы работают на резонансной частоте.
Включение дросселя последовательно с корректирующим конденсатором позволяет
несколько отстроить частоту последовательного резонанса в системе и избежать её
возможного повреждения. Особенно критичными являются 5&я и 7&я
гармоники (250 и 350 Гц в сети 50 Гц). Расстроенные банки конденсаторов
позволяют снизить гармонические искажения в цепях питания.
Предохранитель
В качестве устройств защиты от короткого замыкания могут
использоваться плавкие или автоматические электромагнитные предохранители.
- Плавкие предохранители не защищают конденсаторы от перегрузки. Они служат только для защиты от короткого замыкания.
- Ток срабатывания плавкого
предохранителя должен превышать номинальный ток конденсатора в 1.6...1.8 раза.
СХЕМА КОРРЕКЦИИ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ
