Tecnologies modernes per a la compensació de la potència reactiva

Per a l'ús racional de l'electricitat, cal proporcionar mètodes econòmics per a la seva producció, transmissió i distribució amb pèrdues mínimes. Per fer-ho, cal excloure de les xarxes elèctriques tots els factors que condueixen a l'aparició de pèrdues. Un d'ells és el retard de fase del corrent que flueix de la tensió en presència d'una càrrega inductiva, ja que les càrregues a les xarxes de transmissió d'energia industrial i domèstica solen tenir un caràcter actiu-inductiu.

Finalitat dels sistemes compensació de la potència reactiva consisteix a compensar el canvi de fase total introduint un avanç de fase. Això comporta una reducció del corrent que circula per les xarxes i, en conseqüència, una reducció de les pèrdues actives paràsites en els cables i la xarxa de distribució. El pas necessari es crea connectant condensadors en paral·lel amb la xarxa de subministrament. Per obtenir la màxima eficiència, el circuit d'activació s'ha de connectar el més a prop possible de la càrrega inductiva.

Els sistemes de correcció del factor de potència redueixen el component reactiu del corrent que circula per la xarxa elèctrica. Quan la naturalesa de la càrrega canvia, cal reconfigurar els circuits de correcció en conseqüència. Per a això, s'acostumen a utilitzar sistemes de correcció automàtica, que realitzen la connexió o desconnexió gradual de condensadors de correcció individuals. Imatge que mostra esquemàticament el principi de l'aparició de components reactius a les xarxes.

Beneficis de la correcció del factor de potència:

• El període d'amortització és de 8 a 24 mesos a causa de la reducció del preu de l'electricitat. Les correccions redueixen la potència reactiva del sistema. Es redueix el consum d'electricitat i el seu preu es redueix proporcionalment.

• Ús efectiu de les xarxes. Un factor de potència elevat significa un ús més eficient de les xarxes de distribució (més fluxos de potència neta per la mateixa potència total).

• Tensió estabilitzadora.

• Menor caiguda de tensió.

• En reduir el corrent que flueix, el costat secció transversal del cable… Alternativament, en els sistemes existents, es pot transmetre potència addicional a través d'un cable de secció transversal constant.

• Reducció de pèrdues en el transport elèctric. Els dispositius de transmissió i commutació funcionen amb un valor de corrent inferior. En conseqüència, les pèrdues òhmiques també disminueixen.

Components clau dels sistemes de compensació de potència reactiva

Els condensadors de correcció del factor de potència proporcionen l'avanç de fase necessari per al corrent que flueix, que compensa el retard de fase en circuits amb càrregues inductives.Els condensadors dels circuits de correcció del factor de potència han de suportar els grans corrents d'irrupció (> 100 IR) que es produeixen en canviar els condensadors. Quan els condensadors estan connectats en paral·lel a la bateria, els corrents d'entrada són encara més grans (> 150 IR), perquè el corrent d'entrada flueix no només dels circuits d'alimentació, sinó també dels condensadors connectats en paral·lel.

EPCOS AG fabrica condensadors amb tensions de 230 a 800V i potència de 0,25 a 100kVAr. Ofereixen condensadors secs o plens d'oli segons les condicions de funcionament.

Les principals diferències entre els condensadors d'aquest fabricant són:

-ampli rang de funcionament -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C per a condensadors de la sèrie MKV);

— suportar corrents d'arrencada de fins a 200 * In del nominal (fins a 300 * In per a la sèrie compacta PhaseCap i fins a 500 * In per a la sèrie MKV);

-Vida útil dels condensadors de 100.000 h a 300.000 h (a classe de temperatura -40 / D segons IEC 60831-1);

— per a les sèries PhaseCap compact i MKV, el nombre d'operacions permesos és de 10.000 i 20.000 per any, respectivament;

— l'interruptor de sobrepressió s'activa en les 3 fases, eliminant completament la possibilitat d'un possible xoc a la carcassa del condensador;

— Es permet l'explotació fins a 4000 m sobre el nivell del mar.

— per descomptat, la tecnologia d'autocuració, tallar ones, etc. estan presents

Controladors

Els controladors moderns de correcció del factor de potència es basen en microprocessadors. El microprocessador analitza el senyal del transformador de corrent i dóna ordres per controlar els bancs de condensadors connectant o desconnectant condensadors individuals o bancs sencers.La gestió intel·ligent dels condensadors de correcció permet no només assegurar la màxima càrrega completa dels bancs de condensadors, sinó també minimitzar el nombre d'operacions de commutació i, per tant, optimitzar la vida útil del banc de condensadors.

A la línia de productes de l'empresa EPCOS AG hi ha controladors de 4x, 6 (7m), 12 (13) passos per controlar tant contactors electromecànics com de tiristors. També hi ha versions combinades capaços de canviar els dos tipus de contactors simultàniament. A petició del client, els controladors estan equipats amb una interfície per connectar-se a un ordinador o un sistema AMR.

Les principals diferències entre els controladors d'aquest fabricant són:

-menú de text digital en rus;

— la pantalla de cristall líquid funciona bé a baixes temperatures;

— hi ha una llum de fons a la pantalla;

— fixació i emmagatzematge dels principals paràmetres que afecten la vida útil dels condensadors (sobretensió, augment de temperatura, harmònics de corrent i tensió fins a 19 inclosos, el nombre d'encesaments i el temps de funcionament de cada etapa).

— Hi ha funcions de protecció i apagada del sistema de compensació quan es superen els paràmetres, que afecten la vida útil dels condensadors i molts altres

També estan disponibles models simplificats i més barats per utilitzar-los en sistemes més senzills.

Dispositius de commutació

Els contactors electromecànics o de tiristor s'utilitzen per canviar condensadors en sistemes de rectificació estàndard o condensadors i bobines en sistemes desajustats. La inclusió en circuits de potència es fa amb l'ajuda de contactes mecànics o utilitzant dispositius semiconductors.Es prefereix la commutació electrònica, especialment quan es requereix una commutació ràpida en sistemes de correcció dinàmica. Per exemple, si la càrrega principal a la xarxa elèctrica són les màquines de soldadura.

Els contactors electromecànics fabricats per EPCOS AG estan disponibles en capacitats de fins a 100 kvar. Els contactors de tiristors tenen avui el rang més ampli: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar per a 400V i 50 kvar i 200kvar per al funcionament en xarxes de 690V.

Aceleradors

Les xarxes de distribució sovint tenen distorsions harmòniques causades per l'ús de dispositius electrònics moderns que creen una càrrega no lineal. Aquests dispositius poden ser, per exemple, accionaments elèctrics controlats, fonts d'alimentació ininterrompuda, balasts electrònics, màquines de soldadura, etc. Els harmònics poden ser perillosos per als condensadors dels circuits rectificadors, especialment si els condensadors funcionen a una freqüència de ressonància. Incloure un estrany en sèrie amb un condensador de correcció us permet ajustar una mica la freqüència de ressonància del sistema i evitar possibles danys.

Els harmònics 5è i 7è són especialment crítics (250 i 350 Hz en una xarxa de 50 Hz). Els passos alterats del condensador redueixen la distorsió harmònica en els circuits de potència.

La gamma de choke d'EPCOS AG té capacitats de 10 a 200 kvar.

Accessoris

La línia de productes EPCOS AG també inclou accessoris per construir sistemes de correcció de potència reactiva segons requisits especials:

— Tapes i carcasses protectores per augmentar el grau de protecció dels condensadors a IP64;

- boques de descàrrega, que permeten fer que la velocitat del sistema de correcció de potència reactiva sigui d'aproximadament 1 segon sense reduir la vida útil dels condensadors i resistències de descàrrega especials i bobines per a sistemes amb contactors de tiristors;

— dispositius que permeten, a diferència del transformador sumador, controlar un sistema de 4 sistemes de correcció alhora;

— Adaptadors per connectar el controlador a la tensió de xarxa

Els 13 factors principals per construir un corrector

Això val la pena parar atenció a l'hora de dissenyar o triar la instal·lació adequada per a vosaltres mateixos:

1. Determineu la potència rms requerida (kvar) del condensador per a la correcció del factor de potència.

2. Dissenyeu el banc de condensadors de manera que proporcioni la capacitat de pas de commutació dins del 15 ... 20% de la potència requerida. No cal assegurar-se que els condensadors es canviïn en increments del 5% o del 10%, ja que això només donarà lloc a una freqüència de commutació elevada, però no afectarà de manera apreciable el valor del factor de potència.

3. Intenteu dissenyar un banc de condensadors amb valors de resolució estàndard, preferiblement múltiples de 25 kvar.

4. No oblideu observar les distàncies mínimes permeses entre els condensadors (20 mm) i protegir-los amb pantalles o una distància suficient de la calefacció per altres elements del sistema.

5. La temperatura a l'àrea d'instal·lació dels condensadors no ha de superar els 35? C. En cas contrari, es reduirà la seva vida útil.

Recordeu que l'escalfament prolongat d'un condensador només 7 ° C per sobre de la norma redueix la seva vida útil 2 vegades!

6.Mesureu els corrents harmònics en el cable d'alimentació sense condensador de correcció i a diferents càrregues. Determineu la freqüència i l'amplitud màxima de cadascun dels harmònics presents. Calcula la distorsió harmònica total del corrent: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Calcula els coeficients individuals de cadascun dels harmònics: THD-IR = 100 IR / I1

8. Mesurar la presència d'harmònics en la tensió d'alimentació fora del sistema. Si és possible, mesura-los pel costat d'alta tensió. Calcula la distorsió harmònica total de la tensió: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Nivell harmònic (mesurat sense condensador) per sobre o per sota de THD-I> 10% o THD-V> 3%.

En cas afirmatiu, utilitzeu un filtre definit i aneu al pas 7.

Si NO, utilitzeu un corrector estàndard i salteu els passos 10, 11 i 12.

10. Nivell de 3r harmònic de corrent I3> 0,2 · I5

En cas afirmatiu, utilitzeu un filtre amb p = 14% i salteu el pas 8.

Si NO, utilitzeu un filtre amb p = 7% o 5,67% i aneu al pas 8.

11. Si THD -V = 3 … 7%, necessiteu un filtre amb p = 7%

> 7% — es requereix un filtre amb p = 5,67%.

> 10%: cal un disseny especial de filtre. Poseu-vos en contacte amb l'oficina de representació d'EPCOS AG a Rússia i als països de la CEI.

No escatimeu en les estrangulacions en presència d'harmònics a la xarxa elèctrica! Com mostra la pràctica, aquesta "economia" portarà a la fallada dels condensadors en 6-10 mesos! La substitució dels condensadors, tenint en compte el cost de la instal·lació, costarà els mateixos diners que es destinaran a la instal·lació inicial de les boques!

12.Seleccioneu els components adequats utilitzant les taules desenvolupades per EPCOS (o l'assistència del representant de l'empresa) per als correctors de filtre ajustats i els valors estàndard de potència efectiva, tensió de línia, freqüència i un factor p predeterminat.

Utilitzeu sempre només components EPCOS genuïns dissenyats per crear factors de potència de filtre corregits. Tingueu en compte que les bobines s'especifiquen per la seva potència efectiva per a la tensió i freqüència d'alimentació seleccionades. Aquesta potència és la potència efectiva del circuit LC a la freqüència fonamental.

La tensió nominal dels condensadors del filtre desajustat ha de ser superior a la tensió d'alimentació, ja que la connexió en sèrie de l'inductor provocarà sobretensió.Els contactors del condensador estan especialment dissenyats per a un funcionament fiable amb càrregues capacitives i han de proporcionar un corrent d'arrencada reduït.

13. Com a dispositius de protecció contra curtcircuits es poden utilitzar fusibles o fusibles electromagnètics automàtics. Els fusibles no protegeixen els condensadors de la sobrecàrrega. Són només per a la protecció contra curtcircuits. El corrent d'activació del fusible ha de superar el corrent nominal del condensador en 1,6 ... 1,8 vegades.