Функция, принцип работы и расчет емкости батарей конденсаторов

1. Основной принцип работы

Большинство электрических нагрузок в промышленных энергосистемах являются индуктивными, например, асинхронные двигатели, трансформаторы, сварочные аппараты, люминесцентные лампы и электромагниты. С электрической точки зрения эти нагрузки можно рассматривать как комбинацию сопротивления и индуктивности, соединенных последовательно. В результате ток нагрузки отстает от напряжения, генерируя большое количество индуктивного реактивного тока и реактивной мощности.

 

Полный ток в цепи состоит из двух составляющих:

Активный ток, который находится в фазе с напряжением и выполняет полезную работу, например приводит в движение двигатели и выделяет тепло;

 

Реактивный ток, который отстает от напряжения на 90 градусов и используется только для создания и поддержания электромагнитных полей, не производя эффективной работы.

Хотя реактивный ток не генерирует полезную выходную мощность, он по-прежнему занимает мощность трансформатора и линии, увеличивает потери в системе и снижает общее качество электроэнергии. Это одна из основных причин потерь энергии в промышленных энергосистемах.

 

Напротив, ток конденсатора опережает напряжение на 90 градусов, что по фазе противоположно индуктивному реактивному току. Когда конденсаторы подключаются параллельно с индуктивной нагрузкой, емкостной реактивный ток компенсирует часть или весь индуктивный реактивный ток, тем самым достигая компенсации реактивной мощности. Это основной принцип работы конденсаторной батареи.

2. Основные функции батарей конденсаторов

Банки конденсаторовшироко используются в промышленных распределительных системах низкого-напряжения для повышения коэффициента мощности, снижения потерь реактивной мощности, повышения качества электроэнергии и достижения экономии энергии.

 

К их основным функциям относятся:

• Улучшение коэффициента мощности

Емкостная реактивная мощность, генерируемая конденсаторами, компенсирует индуктивную реактивную мощность нагрузки, уменьшая разность фаз между напряжением и током и эффективно улучшая коэффициент мощности системы.

 

• Снижение потерь в линии и предотвращение перегрузок.

За счет уменьшения ненужного реактивного тока в системе общий ток линии соответственно снижается, что снижает потери мощности в кабелях и трансформаторах и помогает предотвратить перегрузку, вызванную чрезмерной реактивной мощностью.

 

• Стабилизация напряжения сети

Тяжелые индуктивные нагрузки часто вызывают падения и колебания напряжения, которые могут повлиять на нормальную работу электрооборудования. Компенсация конденсаторов помогает стабилизировать напряжение на клеммах и повысить надежность источника питания.

 

• Высвобождение мощности трансформатора

Реактивная мощность занимает часть номинальной мощности трансформатора, ограничивая его способность выдавать активную мощность. Компенсация реактивной мощности высвобождает мощность трансформатора и повышает эффективность использования оборудования.

 

3. Структура кабинета и функционирование Характеристики

3.1 Основные компоненты

Стандартная низковольтная конденсаторная батарея низкого-в основном состоит из:

• Корпус шкафа
• Шинопроводы
• Автоматические выключатели
• Изолирующие выключатели
• Контакторы переменного тока
• Тепловые реле
• Грозозащитные разрядники
• Компенсационные конденсаторы
• Серийные реакторы
• Автоматические регуляторы коэффициента мощности
• Измерительные инструменты
• Первичные и вторичные системы электропроводки
• Клеммные колодки

 

3.2 Рабочие характеристики

Батарея конденсаторов работает автоматически при нормальных условиях и, как правило, не требует регулярного ручного вмешательства. Он запускается и останавливается вместе с основной системой электропитания.

 

Встроенный-интеллектуальныйконтроллернепрерывно контролирует условия нагрузки и коэффициент мощности системы в режиме реального времени. В зависимости от потребности в реактивной мощности он автоматически включает или выключает батареи конденсаторов, чтобы поддерживать оптимальное состояние компенсации и минимизировать потери реактивной мощности.

 

В ходе планового технического обслуживания следует проводить регулярные проверки для проверки:

• Утечка или вздутие конденсаторного масла
• Ненормальный шум или перегрев
• Ослабленные соединения проводов
• Стареющие кабели или поврежденные компоненты

 

4. Опасности низкого коэффициента мощности (чрезмерной реактивной мощности)

Если в системах с большими индуктивными нагрузками не установлена ​​компенсация реактивной мощности, коэффициент мощности значительно снизится, что приведет к следующим проблемам:

• Более высокий линейный ток увеличивает тепловые потери в кабелях и трансформаторах, что приводит к увеличению потребления энергии и ее потерям;
• Чрезмерное падение напряжения вызывает нестабильность и снижение напряжения в сети, что может повлиять на нормальную работу электрооборудования;
• Реактивная мощность занимает мощность трансформатора и ограничивает доступную выходную активную мощность, снижая эффективность использования оборудования распределения электроэнергии.

 

5. Метод расчета требуемой компенсационной мощности

Эмпирический метод определения размеров для промышленного применения

В практических инженерных приложениях требуемая компенсационная мощность обычно принимается примерно за одну-треть номинальной мощности трансформатора (единица измерения: квар).

В зависимости от фактических характеристик нагрузки и условий эксплуатации компенсационная мощность обычно находится в диапазоне от 30% до 40% номинальной мощности трансформатора.

 

Пример

Для распределительного трансформатора мощностью 200 кВА:

Рекомендуемая компенсационная способность:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 квар

Поэтому обычно рекомендуется использовать батарею конденсаторов мощностью от 60 до 80 кВАр для удовлетворения-требований по компенсации реактивной мощности на объекте.