Способы переключения для компенсации реактивной мощности конденсаторов

Метод переключения для компенсации реактивной мощности конденсатора является ключевой технологией, которая определяет эффективность компенсации, срок службы оборудования и качество электроэнергии в сети. Основная цель — быстро, точно и плавно включать и выключать батареи конденсаторов в соответствии с изменениями потребности в реактивной мощности нагрузки, избегая "чрезмерной-компенсации" или "недостаточной-компенсации".

 

Ниже приведены основные методы переключения и их подробное сравнение:

1. Классификация по принципу управления.

(1) Переключение-по напряжению

● Принцип: контролирует напряжение шины. Конденсаторы включаются поэтапно-за-ступенчато, когда напряжение падает ниже установленного нижнего предела, и выключаются поэтапно-за-ступенчато, когда оно превышает установленный верхний предел.

● Преимущества: Простое управление, низкая стоимость.

● Недостатки: Косвенное регулирование реактивной мощности. Это может вызвать сбои в работе,-например, включение конденсаторов при небольшой нагрузке, низкой реактивной нагрузке и низком напряжении (в конце длинной линии), что приводит к чрезмерной-компенсации и повышению напряжения, и наоборот. Подходит для ситуаций, когда уровень напряжения является основной проблемой.

● Применение: ранние простые устройства или специальные пользовательские подстанции со строгими требованиями к напряжению.

(2) Переключение на основе-коэффициента мощности

● Принцип: контролирует коэффициент мощности системы (PF). Конденсаторы включаются, когда коэффициент мощности падает ниже установленного нижнего предела (например, запаздывание 0,92), и выключаются, когда он превышает установленный верхний предел (запаздывание 0,98).

● Преимущества: Непосредственно контролирует целевой параметр (PF). В настоящее время это наиболее часто используемый метод управления, эффективно обеспечивающий результаты компенсации и отвечающий требованиям коммунальных предприятий.

● Недостатки: Может вызвать колебания при переключении. Например, при небольшой нагрузке включение даже самой маленькой конденсаторной батареи может мгновенно изменить коэффициент мощности с «отстающего» на «опережающий», что приведет к немедленному отключению контроллера, что приведет к повторным циклам работы.

● Применение: Шкафы компенсации реактивной мощности для подавляющего большинства промышленных пользователей.

(3) Переключение на основе реактивной мощности-

● Принцип: контролирует реактивную мощность системы (Q) в режиме реального-времени. Батарея конденсаторов включается, когда требуемая реактивная мощность превышает мощность одной батареи, и выключается в противном случае.

● Преимущества: наиболее точное управление, хорошая динамическая реакция, эффективное предотвращение колебаний переключения, достижение «компенсации только того, что необходимо».

● Недостатки: Алгоритм контроллера относительно сложен, а стоимость немного выше.

● Применение: ситуации, требующие высокой точности компенсации и частых изменений нагрузки. Часто используется в сочетании с «переключением на основе-коэффициента мощности» (можно установить приоритет).

(4) Составное/интегрированное переключение

● Принцип: Сочетает две или более из вышеперечисленных стратегий управления с другими ограничениями (пределы напряжения, ограничения тока, пределы гармоник). Например, использование реактивной мощности в качестве основного критерия, а также мониторинг коэффициента мощности и напряжения, выполнение переключения только при соблюдении всех условий.

● Преимущества: высокий интеллект, высокая адаптируемость, наиболее стабильная и надежная работа.

● Недостатки: Сложный контроллер, требует тщательной настройки параметров.

● Применение: современные интеллектуальные компенсационные устройства, скоординированное управление с помощью фильтров активной мощности (APF)/генераторов статической реактивной мощности (SVG).

 

2. Классификация по коммутационному устройству (определяет скорость и срок службы)

(1) Контакторный переключатель(Механический переключатель) Переключение

● Метод: в качестве переключающих устройств используются контакторы переменного тока.

● Преимущества: Самая низкая стоимость, отработанная технология, простота обслуживания.

● Недостатки:

Медленный отклик (от сотен миллисекунд до секунд), не позволяет отслеживать быстро меняющиеся нагрузки.

Высокий пусковой ток: может генерировать пусковые токи, в десятки раз превышающие номинальный ток во время замыкания, воздействуя на конденсаторы и сеть.

Ограниченный срок службы: Механические контакты легко изнашиваются и сгорают при частом переключении, создавая перенапряжения.

Не подходит для частой эксплуатации.

● Применение: Ситуации с медленным изменением нагрузки (ежедневное изменение) и отсутствием требований к динамическим характеристикам (большинство коммерческих и общепромышленных применений).

Наши модели контакторов переменного тока следующие:

Номер модели	Номинальное напряжение изоляции (В)	Номинальное напряжение (В)	Номинальный ток (А)	Под AC-6b Рабочий ток (А)	Долгосрочная-срочная перспектива Номинальный ток (А)	Номинальная мощность управления (квар)
CJ19-25	690	230/400	25	17	25	12
CJ19-32			32	23	32	16
CJ19-43			46	29	43	20
CJ19-63			63	46	63	30
CJ19-95			95	63	95	44
CJ19-115			115	95	115	60
CJ19-150			150	115	150	80

 

(2) Тиристорный переключатель(Твердотельное-реле) Переключение

● Метод: используются анти-параллельные тиристоры (SCR) в качестве бесконтактных электронных переключателей.

● Преимущества:

Переключение-перехода через ноль: включается при переходе напряжения через ноль-и выключается при переходе тока через ноль-, что приводит к минимальному пусковому току и отсутствию коммутационного перенапряжения.

Чрезвычайно быстрый отклик (миллисекундный уровень,<20ms), enabling dynamic compensation.

Длительный срок службы позволяет работать на высоких-частотах.

● Недостатки:

Высокая стоимость.

Собственные потери (приблизительно. 1Вт/А), требуются радиаторы и, возможно, охлаждающие вентиляторы.

Чувствителен к скачкам напряжения и тока.

● Применение: Устройства динамической компенсации быстроизменяющихся нагрузок (сварочные аппараты, краны, прокатные станы).

(3) Композитный переключатель

● Метод: параллельное использование тиристоров и контакторов. Тиристоры выполняют переключение-перехода через ноль в момент работы, и после стабилизации проводимости контактор замыкается, пропуская установившийся ток-состояния, и тиристоры выключаются.

● Преимущества: сочетает в себе преимущества обоих:-отсутствие пускового тока, низкие потери (очень низкое падение напряжения на контакторе в установившемся режиме), а также стоимость обоих вариантов.

● Недостатки: Сложная структура, надежность зависит от координации между двумя компонентами.

● Применение: ситуации между статической и динамической компенсацией. В настоящее время это широко используемое и экономичное-решение.

 

3. Классификация по скорости реакции компенсации.

● Статическая компенсация: используется переключение контактора с медленным откликом (секунды и более), используемое для компенсации медленно меняющейся базовой реактивной нагрузки.

● Динамическая компенсация: используется тиристорное или гибридное переключение, быстрый отклик (от миллисекунд до сотен миллисекунд), используемый для компенсации быстро меняющихся реактивных нагрузок ударного-типа.

 

Резюме и рекомендации по выбору

Особенность	Переключение контактора	Тиристорное переключение	Коммутация композитного переключателя
Скорость переключения	Медленно (секунды)	Очень быстро (миллисекунды)	Быстро (десятки миллисекунд)
Пуск/перенапряжение	Высокий	Минимальный	Минимальный
Потери	Низкий	Относительно высокий	Низкий
Расходы	Низкий	Высокий	Середина
Продолжительность жизни	Короткий (механический)	Длинный	Относительно длинный
Сценарий применения	Статическая компенсация, стабильные нагрузки	Динамическая компенсация, быстро меняющиеся нагрузки	Квази-динамическое вознаграждение, экономически-эффективный выбор

 

4. Руководство по выбору:

● Определить характеристики нагрузки. Проанализируйте, является ли характер изменения реактивной мощности нагрузки медленным, ступенчатым- или сильно нестабильным.

● Определите цели компенсации: является ли основной целью соблюдение требований к коэффициенту мощности, стабилизация напряжения или фильтрация гармоник.

● Оценка бюджета: сбалансируйте производительность и стоимость.

● Общий выбор: для большинства промышленных пользователей используйте раствор jinneng.Контроллер компенсации реактивной мощности JKWF-32по коэффициенту мощности/реактивной мощности +Композитный переключатель«Метод переключения» является основным выбором, позволяющим сбалансировать эффективность, скорость и стоимость. Для экстремальных условий, таких как прокатка стали или сварка, используются чисто тиристорные-устройства динамической компенсации или более совершенные устройства.SVGсистемы необходимы.