Tecnologie moderne per la compensazione della potenza reattiva

Per un uso razionale dell'energia elettrica, è necessario fornire metodi economici per la sua produzione, trasmissione e distribuzione con perdite minime. Per fare ciò, è necessario escludere dalle reti elettriche tutti i fattori che portano al verificarsi di perdite. Uno di questi è il ritardo di fase della corrente che scorre dalla tensione in presenza di un carico induttivo, poiché i carichi nelle reti di trasmissione di potenza industriali e domestiche hanno solitamente una natura attivo-induttiva.

Finalità dei sistemi compensazione della potenza reattiva consiste nel compensare lo sfasamento totale introducendo un anticipo di fase. Ciò comporta una riduzione della corrente circolante nelle reti e, di conseguenza, una riduzione delle perdite attive parassite nei cavi e nella rete di distribuzione. Il necessario avanzamento viene creato collegando i condensatori in parallelo con la rete di alimentazione. Per la massima efficienza, il circuito di attivazione deve essere collegato il più vicino possibile al carico induttivo.

I sistemi di rifasamento riducono la componente reattiva della corrente che attraversa la rete elettrica. Quando la natura del carico cambia, è necessario riconfigurare di conseguenza i circuiti di correzione. Per questo vengono solitamente utilizzati sistemi di correzione automatica, che eseguono la connessione o la disconnessione graduale dei singoli condensatori di correzione. Immagine che mostra schematicamente il principio dell'aspetto dei componenti reattivi nelle reti.

Vantaggi della correzione del fattore di potenza:

• Il periodo di ammortamento va da 8 a 24 mesi a causa della riduzione del prezzo dell'elettricità. Le correzioni riducono la potenza reattiva nel sistema. Il consumo di elettricità è ridotto e il suo prezzo è ridotto proporzionalmente.

• Uso efficace delle reti. Un fattore di potenza elevato significa un uso più efficiente delle reti di distribuzione (più flussi di potenza netta a parità di potenza totale).

• Tensione di stabilizzazione.

• Meno caduta di tensione.

• Riducendo la corrente che scorre, il lato sezione trasversale del cavo… In alternativa, nei sistemi esistenti, è possibile trasmettere potenza aggiuntiva su un cavo di sezione costante.

• Riduzione delle perdite nella trasmissione dell'energia elettrica. I dispositivi di trasmissione e commutazione funzionano con un valore di corrente inferiore. Di conseguenza, anche le perdite ohmiche diminuiscono.

Componenti chiave dei sistemi di compensazione della potenza reattiva

I condensatori di correzione del fattore di potenza forniscono l'anticipo di fase necessario per il flusso di corrente, che compensa il ritardo di fase nei circuiti con carichi induttivi.I condensatori per i circuiti di correzione del fattore di potenza devono resistere alle grandi correnti di spunto (> 100 IR) che si verificano durante la commutazione dei condensatori. Quando i condensatori sono collegati in parallelo nella batteria, le correnti di spunto diventano ancora più elevate (> 150 IR), perché la corrente di spunto fluisce non solo dai circuiti di alimentazione, ma anche dai condensatori collegati in parallelo.

EPCOS AG produce condensatori con tensioni da 230 a 800V e potenza da 0,25 a 100kVAr. Offrono condensatori a secco oa bagno d'olio a seconda delle condizioni operative.

Le principali differenze tra i condensatori di questo produttore sono:

-ampio range di funzionamento -40...+55°C (-40...+70°C per condensatori serie MKV);

— sopportare correnti di spunto fino a 200*In del nominale (fino a 300*In per la serie PhaseCap compact e fino a 500*In per la serie MKV);

-vita utile dei condensatori da 100.000 h a 300.000 h (alla classe di temperatura -40/D secondo IEC 60831-1);

— per le serie PhaseCap compact e MKV, il numero consentito di operazioni è rispettivamente di 10.000 e 20.000 all'anno;

— l'interruttore di sovrapressione è attivato in tutte e 3 le fasi, eliminando completamente la possibilità di un potenziale urto all'alloggiamento del condensatore;

— l'esercizio è consentito fino a 4000 m sul livello del mare.

- ovviamente, la tecnologia dell'auto-guarigione, delle onde taglienti, ecc. sono presenti

Controllori

I moderni controllori di correzione del fattore di potenza sono basati su microprocessori. Il microprocessore analizza il segnale proveniente dal trasformatore di corrente e impartisce i comandi per controllare le batterie di condensatori collegando o scollegando singoli condensatori o intere batterie.La gestione intelligente dei condensatori di correzione consente non solo di garantire il massimo pieno carico delle batterie di condensatori, ma anche di minimizzare il numero di manovre di manovra e quindi di ottimizzare la vita della batteria di condensatori.

Nella linea di prodotti dell'azienda EPCOS AG ci sono controller 4x, 6 (7m), 12 (13) step per il controllo di contattori sia elettromeccanici che tiristori. Esistono anche versioni combinate in grado di commutare contemporaneamente entrambi i tipi di contattori. Su richiesta del cliente, i controllori sono dotati di un'interfaccia per il collegamento a un computer oa un sistema AMR.

Le principali differenze tra i controller di questo produttore sono:

-menu testo-digitale in russo;

— il display a cristalli liquidi funziona bene alle basse temperature;

— c'è una retroilluminazione sul display;

— fissazione e memorizzazione dei principali parametri che influenzano la durata dei condensatori (sovratensione, aumento di temperatura, armoniche di corrente e tensione fino a 19 incluse, numero di avviamenti e tempo di funzionamento di ogni stadio)

— ci sono funzioni per la protezione e l'arresto del sistema di compensazione quando vengono superati i parametri, che influenzano la durata dei condensatori e molti altri

Sono disponibili anche modelli semplificati ed economici per l'utilizzo in sistemi più semplici.

Dispositivi di commutazione

I contattori elettromeccanici oa tiristori vengono utilizzati per commutare condensatori in sistemi di rettifica standard o condensatori e induttanze in sistemi detuned. L'inclusione nei circuiti di potenza viene effettuata con l'ausilio di contatti meccanici o utilizzando dispositivi a semiconduttore.La commutazione elettronica è preferita, specialmente quando è richiesta una commutazione rapida nei sistemi di correzione dinamica. Ad esempio, se il carico principale nella rete elettrica sono le saldatrici.

I contattori elettromeccanici prodotti da EPCOS AG sono disponibili con capacità fino a 100 kvar. I contattori a tiristori oggi hanno la gamma più ampia: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar per 400 V e 50 kvar e 200 kvar per il funzionamento in reti a 690 V.

Acceleratori

Le reti di distribuzione presentano spesso distorsioni armoniche causate dall'utilizzo di moderni dispositivi elettronici che creano un carico non lineare. Tali dispositivi possono essere, ad esempio, azionamenti elettrici controllati, gruppi di continuità, reattori elettronici, saldatrici, ecc. Le armoniche possono essere pericolose per i condensatori nei circuiti raddrizzatori, specialmente se i condensatori funzionano a una frequenza di risonanza. Includere uno starter in serie con un condensatore di correzione consente di sintonizzare in qualche modo la frequenza di risonanza nel sistema ed evitare possibili danni ad esso.

La quinta e la settima armonica sono particolarmente critiche (250 e 350 Hz in una rete a 50 Hz). I gradini del condensatore squilibrati riducono la distorsione armonica nei circuiti di potenza.

La gamma di induttanze di EPCOS AG ha capacità da 10 a 200 kvar.

Accessori

La linea di prodotti EPCOS AG comprende anche accessori per la realizzazione di sistemi di correzione della potenza reattiva secondo requisiti speciali:

— cappucci e custodie protettive per aumentare il grado di protezione dei condensatori a IP64;

— induttanze di scarica, che consentono di rendere la velocità del sistema di correzione della potenza reattiva di circa 1 secondo senza ridurre la durata dei condensatori e resistenze e induttanze di scarica speciali per sistemi con contattori a tiristori;

— dispositivi che consentono, a differenza del trasformatore sommatore, di controllare un sistema di 4 sistemi di correzione contemporaneamente;

— adattatori per il collegamento del controller alla tensione di rete

I 13 principali fattori nella costruzione di un correttore

Vale la pena prestare attenzione quando si progetta o si sceglie l'installazione giusta per se stessi:

1. Determinare la potenza rms richiesta (kvar) del condensatore per la correzione del fattore di potenza.

2. Progettare la batteria di condensatori in modo tale da fornire la capacità del gradino di commutazione entro il 15 … 20% della potenza richiesta. Non è necessario garantire che i condensatori vengano commutati con incrementi del 5% o del 10%, poiché ciò comporterà solo un'elevata frequenza di commutazione, ma non influirà in modo apprezzabile sul valore del fattore di potenza.

3. Provare a progettare una batteria di condensatori con valori di risoluzione standard, preferibilmente multipli di 25 kvar.

4. Non dimenticare di rispettare le distanze minime consentite tra i condensatori (20 mm) e proteggerli con schermi o una distanza sufficiente dal riscaldamento di altri elementi del sistema.

5. La temperatura nell'area di installazione dei condensatori non deve superare i 35? C. In caso contrario, la loro durata sarà ridotta.

Ricorda che il riscaldamento prolungato di un condensatore di soli 7 ° C al di sopra della norma ne riduce la durata di 2 volte!

6.Misurare le correnti armoniche nel cavo di alimentazione senza condensatore di correzione ea diversi carichi. Determinare la frequenza e l'ampiezza massima di ciascuna delle armoniche presenti. Calcolare la distorsione armonica totale della corrente: THD-I = 100 · SQR · [(I3) 2 + (I5) 2 + … + (IR) 2] / I1

7. Calcola i singoli coefficienti di ciascuna delle armoniche: THD-IR = 100 IR / I1

8. Misurare la presenza di armoniche nella tensione di alimentazione esterna al sistema. Se possibile, misurarli sul lato dell'alta tensione. Calcolare la distorsione armonica totale della tensione: THD-V = 100 · SQR · [(V3) 2 + (V5) 2 + … + (VN) 2] / V1

9. Livello armonico (misurato senza condensatore) sopra o sotto THD-I> 10% o THD-V> 3%.

Se SÌ, usa un filtro impostato e vai al passaggio 7.

Se NO, usa un correttore standard e salta i passaggi 10, 11 e 12.

10. Livello di 3a armonica di corrente I3> 0,2 · I5

Se SÌ, utilizzare un filtro con p = 14% e saltare il passaggio 8.

Se NO, utilizzare un filtro con p = 7% o 5,67% e andare al passaggio 8.

11. Se THD -V = 3 … 7% — è necessario un filtro con p = 7%

> 7% — è richiesto un filtro con p = 5,67%.

> 10% — è richiesto un design speciale del filtro. Si prega di contattare l'ufficio di rappresentanza di EPCOS AG in Russia e nei paesi della CSI.

Non lesinare sulle strozzature in presenza di armoniche nella rete elettrica! Come dimostra la pratica, questa «economia» porterà al guasto dei condensatori entro 6-10 mesi! La sostituzione dei condensatori, tenendo conto del costo dell'installazione, costerà gli stessi soldi che andranno all'installazione iniziale delle strozzature!

12.Selezionare i componenti appropriati utilizzando le tabelle sviluppate da EPCOS (o l'assistenza del rappresentante dell'azienda) per i correttori di filtro regolati e i valori standard per potenza effettiva, tensione di linea, frequenza e un fattore p predeterminato.

Utilizzare sempre solo componenti EPCOS originali progettati per costruire fattori di potenza del filtro corretti. Si noti che le induttanze sono specificate per la loro potenza effettiva per la tensione e la frequenza di alimentazione selezionate. Questa potenza è la potenza effettiva del circuito LC alla frequenza fondamentale.

La tensione nominale dei condensatori del filtro detuned deve essere superiore alla tensione di alimentazione, poiché il collegamento in serie dell'induttore causerà sovratensione.I contattori del condensatore sono appositamente progettati per un funzionamento affidabile con carichi capacitivi e devono fornire una corrente di avviamento ridotta.

13. I fusibili oi fusibili elettromagnetici automatici possono essere utilizzati come dispositivi di protezione da cortocircuito. I fusibili non proteggono i condensatori dal sovraccarico. Sono solo per la protezione da cortocircuito. La corrente di intervento del fusibile deve superare la corrente nominale del condensatore di 1,6 ... 1,8 volte.