Compensazione della potenza reattiva negli impianti con lampade a scarica di gas

Se nel circuito non sono presenti speciali condensatori di compensazione, il fattore di potenza della lampada fluorescente - reattore impostato quando è collegato alla rete è molto basso ed è compreso tra 0,5 e 0,55. Nei circuiti con l'inclusione sequenziale di due lampade (ad esempio, un dispositivo di controllo del tipo 2ABZ-40), il fattore di potenza raggiunge 0,7, e nei circuiti con due lampade che funzionano secondo il principio della "fase divisa" (ad esempio, un dispositivo di controllo del tipo 2UBK-40 ) — 0,9 — 0,95.

Con un basso fattore di potenza aumentano le correnti nella rete, il che può richiedere un aumento della sezione dei cavi, dei dati nominali dei dispositivi di rete e della potenza dei trasformatori. Anche le perdite di rete aumentano leggermente. Per questi motivi, il PUE fino a poco tempo fa richiedeva che il fattore di potenza fosse aumentato a 0,95 già nei luoghi in cui sono installate le lampade.

In linea di principio, tuttavia, sono possibili sia la compensazione della potenza reattiva individuale — direttamente sulle lampade — sia la compensazione di gruppo, quando i condensatori sono montati sugli schermi e servono un intero gruppo di lampade.

La compensazione di gruppo presenta alcuni vantaggi: i condensatori di gruppo possono essere più affidabili e più durevoli rispetto ai singoli condensatori casuali attualmente utilizzati che non sono progettati specificamente per una data applicazione. Secondo alcuni calcoli, l'indennizzo di gruppo è anche più economico dell'indennizzo individuale.

La fattibilità dell'utilizzo dell'uno o dell'altro sistema di compensazione è oggetto di ulteriori studi e la soluzione del problema dipenderà in particolare da quali nuovi tipi di condensatori di gruppo e singoli verranno adottati dall'industria.

Nel frattempo, quando i reattori vengono utilizzati quasi esclusivamente nei nostri impianti secondo un circuito di avviamento a due lampade, la questione della compensazione viene risolta, per così dire, automaticamente: gli stessi condensatori che servono a creare una corrente di anticipo nel circuito della lampada forniscono anche un aumento del coefficiente di potenza a circa 0,92.

La compensazione della potenza reattiva individuale e di gruppo viene utilizzata per le lampade MGL e DRL.

Il set di lampade DRL - PRA ha un fattore di potenza di circa 0,57, che, come notato sopra, può comportare una griglia più pesante. La compensazione della potenza reattiva può alleggerire la rete, ma a sua volta comporta l'installazione di condensatori singoli o di gruppo relativamente costosi.

Secondo i dati disponibili, per aumentare il fattore di potenza a 0,9 - 0,95 nelle reti 220 V, 50 Hz con lampade ad arco, è necessario installare condensatori con le seguenti potenze (per lampada):

Potenza lampada, W 1000 750 500 250 Condensatori di capacità, μF 80 60 40 20

I condensatori di questa capacità non sono attualmente disponibili, il che limita l'uso della compensazione individuale.Di quelli prodotti dall'industria, i più adatti sono i condensatori di carta metallica del tipo MBGO con una capacità di 10 μF, una tensione di 600 V. Questi condensatori devono essere collegati in parallelo e installati in scatole di acciaio (ad esempio, per un lampada con una potenza di 1000 W, è necessaria una scatola con dimensioni di 380x300x200 mm) insieme a resistenze di scarica che garantiscano una rapida scarica dei condensatori dopo che sono stati spenti.

La resistenza di scarica R è determinata dalla formula Ohm:

in cui la potenza reattiva del condensatore Q, kvar, si trova dal rapporto

dove C è la capacità del condensatore, μF; U — tensione del terminale del condensatore, kV.

Per un condensatore MBGO con una capacità di 10 μF, la potenza reattiva Q è 0,15 kvar. Per lampade da 1000 W può essere accettata una resistenza rivestita in carbonio di 620.000 ohm, per lampade da 750 watt una resistenza di 825.000 ohm.

Nelle installazioni con compensazione di gruppo, la potenza richiesta del condensatore Q può essere determinata dalla formula

dove P — potenza installata, kW, comprese le perdite di zavorra; φ1 e φ2 sono gli angoli di sfasamento corrispondenti ai valori del fattore di potenza desiderato (φ2) e iniziale (φ1).

Per aumentare il fattore di potenza da 0,57 a 0,95 per ogni 1 kW di potenza installata sono necessari condensatori da 1,1 kvar. Con la compensazione di gruppo, è possibile utilizzare condensatori trifase in olio di carta del tipo KM-0,38-25, con una capacità di 25 kvar, nonché altri con una potenza inferiore, ad esempio 10 kvar.

Riso. 1. Un possibile schema di collegamento della linea di gruppo con compensazione del fattore di potenza della linea di gruppo

Riso. 2. Schema di inclusione delle resistenze di scarica con condensatore KM-0.38-25

Ogni condensatore da 25 kvar è sufficiente per un gruppo da 22 kW comprese le perdite di zavorra. I gruppi possono essere derivati ​​dietro l'impianto di condensatori come mostrato in fig. 1. Per le linee con condensatori KM-0,38-25, l'impostazione dell'interruttore della macchina non supera i 40 A e la corrente di ciascuna delle linee parallele è di 36 A.

La resistenza di scarica per i condensatori KM-0,38-25, calcolata dalla prima formula, non deve superare gli 87.000 ohm. Ciascun condensatore può essere dotato di una resistenza valvolare di tipo U1 con potenza 150 W, resistenza 40.000 Ohm, con due sezioni da 20.000 Ohm collegate secondo lo schema di fig. 2.

I condensatori insieme ai resistori sono montati vicino agli schermi negli armadi in acciaio, di solito da tre a cinque in un armadio. Le dimensioni dell'armadio per cinque condensatori sono 1250 x 1450 x 700 mm.

La compensazione di gruppo della potenza reattiva in una sottostazione può essere effettuata con gli stessi condensatori KM assemblati in batterie e utilizzando gli armadi in ingresso per collegarli alle sbarre della sottostazione.

I calcoli comparativi effettuati da "Tyazhpromelectroproject" hanno mostrato che l'opzione con compensazione della potenza reattiva lungo le linee di gruppo dei pannelli è economicamente quasi equivalente all'opzione senza compensazione della potenza reattiva. Tuttavia, una certa preferenza può essere data all'opzione compensata, che presenta ulteriori vantaggi sul lato ad alta tensione dell'alimentazione. Inoltre, in tutti i casi in cui la mancata compensazione comporti la necessità di aumentare la potenza del trasformatore, la fattibilità della compensazione è indiscutibile.

Si raccomanda di rifiutare la compensazione della potenza reattiva nei casi in cui un carico sovracompensato sia collegato al trasformatore o vi sia una sovracompensazione sul lato ad alta tensione dell'alimentazione di rete.

Da quanto precede è chiaro che la questione della compensazione della potenza reattiva nelle reti di illuminazione non può essere risolta isolatamente dall'intero spettro dei problemi di alimentazione e senza una considerazione dettagliata delle condizioni locali.

Si aggiunga che se le reti di illuminazione di alimentazione sono molto corte, l'installazione di condensatori in prossimità degli schermi dei gruppi difficilmente riduce il consumo di metallo conduttore, anche se può portare ad una riduzione del numero dei gruppi. A seconda delle dimensioni dell'officina e dei requisiti di controllo dell'illuminazione, questi ultimi possono o meno essere significativi.

Pertanto, in un certo numero di casi, la soluzione alla questione della necessità e dei metodi di compensazione della potenza reattiva negli impianti con lampade DRL è interamente di competenza dei fornitori di energia elettrica.

Sarà possibile tornare alla questione dell'opportunità della compensazione della potenza reattiva individuale dopo lo sviluppo e lo sviluppo da parte dell'industria di speciali condensatori affidabili per lampade DRL, durevoli ed economici; quando si usano condensatori come MBGO o simili, la compensazione individuale è ovviamente inappropriata, tuttavia, bisogna sempre tenere presente l'importante vantaggio operativo dell'installazione di condensatori nel gruppo di controllo o solitamente vicino alle lampade, che è quello di spegnere i condensatori al stesso tempo delle lampade.

Alcune aziende ora forniscono reattori con condensatori di compensazione.Con un design affidabile di quest'ultimo, questo è, ovviamente, molto conveniente.