Функција, принцип рада и прорачун капацитета батерија кондензатора

1. Основни принцип рада

Већина електричних оптерећења у индустријским енергетским системима су индуктивна оптерећења, као што су асинхрони мотори, трансформатори, машине за заваривање, флуоресцентне сијалице и електромагнети. Електрично, ова оптерећења се могу посматрати као комбинација отпора и индуктивности повезаних у серију. Као резултат, струја оптерећења заостаје за напоном, стварајући велику количину индуктивне реактивне струје и реактивне снаге.

 

Укупна струја у колу састоји се од две компоненте:

Активна струја, који је у фази са напоном и обавља корисне послове као што су погон мотора и производња топлоте;

 

Реактивна струја, који заостаје за напоном за 90 степени и користи се само за успостављање и одржавање електромагнетних поља без ефикасног рада.

Иако реактивна струја не генерише корисну излазну снагу, она и даље заузима капацитет трансформатора и линије, повећава губитке у систему и смањује укупни квалитет електричне енергије. Ово је један од главних узрока расипања енергије у индустријским електроенергетским системима.

 

Насупрот томе, струја кондензатора води напон за 90 степени, што је у фази супротно индуктивној реактивној струји. Када су кондензатори повезани паралелно са индуктивним оптерећењима, капацитивна реактивна струја помера део или целу индуктивну реактивну струју, чиме се постиже компензација реактивне снаге. Ово је основни принцип рада кондензаторске банке.

2. Основне функције кондензаторских банака

Кондензаторске банкесе широко користе у нисконапонским{0}}индустријским системима дистрибуције електричне енергије за побољшање фактора снаге, смањење губитака реактивне снаге, побољшање квалитета електричне енергије и постизање уштеде енергије.

 

Њихове главне функције укључују:

• Побољшање фактора снаге

Капацитивна реактивна снага коју стварају кондензатори компензује индуктивну реактивну снагу оптерећења, смањујући фазну разлику између напона и струје и ефективно побољшавајући фактор снаге система.

 

• Смањење губитака у линији и спречавање преоптерећења

Смањењем непотребне реактивне струје у систему, укупна линијска струја се сходно томе смањује, што смањује губитке снаге у кабловима и трансформаторима и помаже у спречавању преоптерећења изазваног прекомерном реактивном снагом.

 

• Стабилизирајући напон мреже

Тешка индуктивна оптерећења често узрокују пад напона и флуктуације, што може утицати на нормалан рад електричне опреме. Компензација кондензатора помаже у стабилизацији напона терминала и побољшању поузданости напајања.

 

• Ослобађање капацитета трансформатора

Реактивна снага заузима део називног капацитета трансформатора, ограничавајући његову способност да испоручи активну снагу. Компензација реактивне снаге ослобађа капацитет трансформатора и побољшава ефикасност коришћења опреме.

 

3. Структура и рад кабинета Карактеристике

3.1 Главне компоненте

Стандардна нисконапонска{0}}банка кондензатора углавном се састоји од:

• Кућиште кабинета
• Сабирнице
• Прекидачи
• Изолациони прекидачи
• АЦ контактори
• Термички релеји
• Одводници грома
• Компензациони кондензатори
• Серијски реактори
• Аутоматски регулатори фактора снаге
• Мерни инструменти
• Примарни и секундарни системи ожичења
• Терминални блокови

 

3.2 Радне карактеристике

Кондензаторска банка ради аутоматски у нормалним условима и генерално не захтева рутинску ручну интервенцију. Покреће се и зауставља заједно са главним системом напајања.

 

Уграђени{0}}интелигентниконтролорконтинуирано прати услове оптерећења и фактор снаге система у реалном времену. У складу са потражњом за реактивном снагом, он аутоматски укључује или искључује банке кондензатора како би одржао оптимално стање компензације и минимизирао губитке реактивне снаге.

 

За рутинско одржавање, треба вршити редовне инспекције како би се проверило:

• Цурење или оток кондензаторског уља
• Ненормална бука или прегревање
• Лабаве везе ожичења
• Старели каблови или оштећене компоненте

 

4. Опасности од фактора ниске снаге (прекомерне реактивне снаге)

Ако компензација реактивне снаге није инсталирана у системима са великим индуктивним оптерећењем, фактор снаге ће се значајно смањити, што доводи до следећих проблема:

• Већа струја у линији повећава топлотне губитке у кабловима и трансформаторима, што резултира већом потрошњом енергије и губитком електричне енергије;
• Прекомерни пад напона изазива нестабилан и смањен напон мреже, што може утицати на нормалан рад електричне опреме;
• Реактивна снага заузима капацитет трансформатора и ограничава доступну излазну активну снагу, смањујући ефикасност коришћења опреме за дистрибуцију енергије.

 

5. Метода израчунавања потребног компензационог капацитета

Емпиријска метода одређивања величине за индустријску примену

У практичним инжењерским апликацијама, потребни компензациони капацитет се обично узима као отприлике једна-трећина називног капацитета трансформатора (јединица: кВАР).

У зависности од стварних карактеристика оптерећења и радних услова, капацитет компензације је генерално у опсегу од 30% до 40% називног капацитета трансформатора.

 

Пример

За дистрибутивни трансформатор од 200 кВА:

Препоручени капацитет компензације:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 кВАР

Због тога се генерално препоручује кондензаторска батерија капацитета између 60 кВАР и 80 кВАР како би се испунили-захтеви за компензацију реактивне снаге на локацији.