Công nghệ bù công suất phản kháng hiện đại

Để sử dụng điện hợp lý, cần phải cung cấp các phương pháp kinh tế để sản xuất, truyền tải và phân phối điện với tổn thất tối thiểu. Để làm điều này, cần phải loại trừ tất cả các yếu tố dẫn đến tổn thất khỏi mạng điện. Một trong số đó là độ trễ pha của dòng điện chạy từ điện áp khi có tải cảm ứng, do tải trong mạng truyền tải điện công nghiệp và hộ gia đình thường có bản chất cảm ứng chủ động.

Mục đích của hệ thống bù công suất phản kháng bao gồm việc bù tổng số dịch pha bằng cách giới thiệu một pha sớm. Điều này dẫn đến việc giảm dòng điện chạy qua các mạng và theo đó, giảm tổn thất hoạt động ký sinh trong dây dẫn và mạng phân phối. Khoảng cách cần thiết được tạo ra bằng cách kết nối các tụ điện song song với mạng lưới cung cấp. Để đạt hiệu quả tối đa, mạch kích hoạt phải được kết nối càng gần tải cảm ứng càng tốt.

Hệ thống hiệu chỉnh hệ số công suất làm giảm thành phần phản kháng của dòng điện chạy qua mạng điện. Khi bản chất của tải thay đổi, cần cấu hình lại các mạch hiệu chỉnh cho phù hợp. Đối với điều này, các hệ thống hiệu chỉnh tự động thường được sử dụng, thực hiện kết nối hoặc ngắt kết nối từng bước của các tụ điện hiệu chỉnh riêng lẻ. Hình ảnh sơ đồ cho thấy nguyên tắc xuất hiện của các thành phần phản ứng trong mạng.

Lợi ích hiệu chỉnh hệ số công suất:

• Thời gian hoàn vốn từ 8 đến 24 tháng do giá điện giảm. Hiệu chỉnh làm giảm công suất phản kháng trong hệ thống. Tiêu thụ điện giảm và giá của nó giảm tương ứng.

• Sử dụng mạng hiệu quả. Hệ số công suất cao có nghĩa là sử dụng mạng lưới phân phối hiệu quả hơn (nhiều dòng điện thực hơn cho cùng một tổng công suất).

• Ổn định điện áp.

• Giảm điện áp ít hơn.

• Bằng cách giảm dòng điện chạy qua, phía mặt cắt ngang của cáp… Ngoài ra, trong các hệ thống hiện có, nguồn điện bổ sung có thể được truyền qua cáp có tiết diện không đổi.

• Giảm tổn thất trong truyền tải điện. Các thiết bị truyền dẫn và chuyển mạch hoạt động với giá trị dòng điện thấp hơn. Theo đó, tổn thất điện trở cũng giảm.

Các thành phần chính của hệ thống bù công suất phản kháng

Tụ điện hiệu chỉnh hệ số công suất cung cấp sự tăng pha cần thiết cho dòng điện chạy qua, giúp bù cho độ trễ pha trong mạch có tải cảm ứng.Tụ điện dùng cho mạch hiệu chỉnh hệ số công suất phải chịu được dòng điện khởi động lớn (> 100 IR) xuất hiện khi chuyển đổi tụ điện. Khi các tụ điện được kết nối song song trong pin, dòng điện khởi động thậm chí còn cao hơn (> 150 IR), bởi vì dòng điện khởi động không chỉ chạy từ các mạch cung cấp mà còn từ các tụ điện được kết nối song song.

EPCOS AG sản xuất tụ điện có điện áp từ 230 đến 800V và công suất từ ​​0,25 đến 100kVAr. Họ cung cấp các tụ điện khô hoặc đầy dầu tùy thuộc vào điều kiện hoạt động.

Sự khác biệt chính giữa các tụ điện của nhà sản xuất này là:

-phạm vi hoạt động rộng -40 ... + 55 ° C (-40 ... + 70 ° C đối với tụ dòng MKV);

— chịu được dòng điện khởi động lên đến 200 * In danh nghĩa (lên đến 300 * In đối với sê-ri nhỏ gọn PhaseCap và lên đến 500 * In đối với sê-ri MKV);

-tuổi thọ của tụ điện từ 100.000 h đến 300.000 h (ở nhiệt độ loại -40 / D theo IEC 60831-1);

— đối với dòng PhaseCap compact và MKV, số lượng hoạt động cho phép lần lượt là 10.000 mỗi năm và 20.000;

— công tắc quá áp được kích hoạt ở cả 3 pha, loại bỏ hoàn toàn khả năng gây điện giật cho vỏ bình ngưng;

- hoạt động được phép lên đến 4000 m so với mực nước biển.

— tất nhiên, công nghệ tự phục hồi, cắt sóng, v.v. có mặt

Bộ điều khiển

Bộ điều khiển hiệu chỉnh hệ số công suất hiện đại dựa trên bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý phân tích tín hiệu từ máy biến dòng và đưa ra các lệnh để điều khiển các tụ điện bằng cách kết nối hoặc ngắt kết nối các tụ điện riêng lẻ hoặc toàn bộ các tụ điện.Việc quản lý thông minh các tụ hiệu chỉnh không chỉ cho phép đảm bảo tải đầy tối đa của các tụ bù mà còn giảm thiểu số lần thao tác chuyển đổi và do đó tối ưu hóa tuổi thọ của tụ bù.

Trong dòng sản phẩm của công ty EPCOS AG có bộ điều khiển bước 4x, 6 (7m), 12 (13) để điều khiển cả công tắc tơ cơ điện và thyristor. Ngoài ra còn có các phiên bản kết hợp có khả năng chuyển đổi đồng thời cả hai loại công tắc tơ. Theo yêu cầu của khách hàng, bộ điều khiển được trang bị giao diện để kết nối với máy tính hoặc hệ thống AMR.

Sự khác biệt chính giữa các bộ điều khiển của nhà sản xuất này là:

-menu văn bản-kỹ thuật số bằng tiếng Nga;

— màn hình tinh thể lỏng hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp;

— có đèn nền trên màn hình;

- sửa chữa và lưu trữ các thông số chính ảnh hưởng đến tuổi thọ của tụ điện (quá điện áp, tăng nhiệt độ, sóng hài của dòng điện và điện áp lên đến 19 bao gồm, số lần khởi động và thời gian hoạt động của từng giai đoạn)

— có các chức năng bảo vệ và tắt hệ thống bù khi vượt quá các thông số ảnh hưởng đến tuổi thọ của tụ điện và nhiều thứ khác

Các mô hình đơn giản hóa và rẻ hơn cũng có sẵn để sử dụng trong các hệ thống đơn giản hơn.

thiết bị chuyển mạch

Công tắc tơ cơ điện hoặc thyristor được sử dụng để chuyển đổi tụ điện trong hệ thống chỉnh lưu tiêu chuẩn hoặc tụ điện và cuộn cảm trong hệ thống bị lệch. Việc đưa vào các mạch nguồn được thực hiện với sự trợ giúp của các tiếp điểm cơ học hoặc bằng cách sử dụng các thiết bị bán dẫn.Chuyển đổi điện tử được ưu tiên hơn, đặc biệt khi cần chuyển đổi nhanh trong các hệ thống hiệu chỉnh động. Ví dụ, nếu tải chính trong mạng điện là máy hàn.

Công tắc tơ cơ điện do EPCOS AG sản xuất có công suất lên đến 100 kvar. Công tắc tơ thyristor ngày nay có phạm vi rộng nhất: 10 kvar, 25 kvar, 50 kvar, 100 kvar, 200 kvar cho 400V và 50 kvar và 200kvar để hoạt động trong mạng 690V.

bướm ga

Mạng phân phối thường có méo hài do sử dụng các thiết bị điện tử hiện đại tạo ra tải phi tuyến tính. Các thiết bị như vậy có thể là ổ điện điều khiển, nguồn điện liên tục, chấn lưu điện tử, máy hàn, v.v. Sóng hài có thể gây nguy hiểm cho tụ điện trong mạch chỉnh lưu, đặc biệt nếu tụ điện hoạt động ở tần số cộng hưởng. Bao gồm một cuộn cảm mắc nối tiếp với một tụ điện hiệu chỉnh cho phép bạn điều chỉnh phần nào tần số cộng hưởng trong hệ thống và tránh những hư hỏng có thể xảy ra với nó.

Sóng hài bậc 5 và bậc 7 đặc biệt quan trọng (250 và 350 Hz trong mạng 50 Hz). Các bước tụ điện loạn trí làm giảm méo hài trong mạch điện.

Dòng cuộn cảm từ EPCOS AG có công suất từ ​​10 đến 200 kvar.

Phụ kiện

Dòng sản phẩm EPCOS AG cũng bao gồm các phụ kiện để xây dựng hệ thống hiệu chỉnh công suất phản kháng theo các yêu cầu đặc biệt:

- nắp và vỏ bảo vệ để tăng cấp độ bảo vệ của tụ điện lên IP64;

- cuộn cảm phóng điện, cho phép tăng tốc độ của hệ thống hiệu chỉnh công suất phản kháng khoảng 1 giây mà không làm giảm tuổi thọ của tụ điện và điện trở phóng điện đặc biệt và cuộn cảm cho các hệ thống có công tắc tơ thyristor;

- các thiết bị cho phép, không giống như máy biến áp tổng hợp, điều khiển hệ thống gồm 4 hệ thống hiệu chỉnh cùng một lúc;

- bộ điều hợp để kết nối bộ điều khiển với điện áp nguồn

13 yếu tố chính trong việc xây dựng kem che khuyết điểm

Điều này đáng chú ý khi thiết kế hoặc chọn cài đặt phù hợp cho chính bạn:

1. Xác định công suất hiệu dụng cần thiết (kvar) của tụ điện để hiệu chỉnh hệ số công suất.

2. Thiết kế dàn tụ điện sao cho cung cấp công suất bước chuyển mạch trong khoảng 15…20% công suất yêu cầu. Không cần thiết phải đảm bảo rằng các tụ điện được đóng cắt theo mức tăng 5% hoặc 10%, vì điều này sẽ chỉ dẫn đến tần số đóng cắt cao, nhưng sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến giá trị hệ số công suất.

3. Cố gắng thiết kế một dàn tụ điện với các giá trị độ phân giải tiêu chuẩn, tốt nhất là bội số của 25 kvar.

4. Đừng quên quan sát khoảng cách tối thiểu cho phép giữa các tụ điện (20 mm) và bảo vệ chúng bằng màn chắn hoặc một khoảng cách vừa đủ để không bị các phần tử khác của hệ thống làm nóng.

5. Nhiệt độ khu vực lắp đặt tụ điện không được vượt quá 35? C. Nếu không, tuổi thọ của chúng sẽ bị giảm.

Hãy nhớ rằng việc làm nóng tụ điện kéo dài chỉ 7 ° C so với định mức sẽ làm giảm tuổi thọ của nó xuống 2 lần!

6.Đo dòng điện hài trong cáp nguồn không có tụ hiệu chỉnh và ở các tải khác nhau. Xác định tần số và biên độ cực đại của mỗi sóng hài. Tính độ méo hài tổng của dòng điện: THD-I = 100 · SQR · [(I3)2 + (I5)2 + … + (IR)2]/I1

7. Tính các hệ số riêng của từng sóng hài: THD-IR = 100 IR/I1

8. Đo sự hiện diện của sóng hài trong điện áp cung cấp bên ngoài hệ thống. Nếu có thể, hãy đo chúng ở phía điện áp cao. Tính độ méo hài tổng của điện áp: THD-V = 100 · SQR · [(V3)2 + (V5)2 + … + (VN)2]/V1

9. Mức sóng hài (đo không có tụ điện) trên hoặc dưới THD-I > 10% hoặc THD-V > 3%.

Nếu CÓ, hãy sử dụng bộ lọc đã đặt và chuyển sang bước 7.

Nếu KHÔNG, hãy sử dụng kem che khuyết điểm tiêu chuẩn và bỏ qua các bước 10, 11 và 12.

10. Cấp sóng hài bậc 3 I3 > 0.2 · I5

Nếu CÓ, hãy sử dụng bộ lọc có p = 14% và bỏ qua bước 8.

Nếu KHÔNG, hãy sử dụng bộ lọc có p = 7% hoặc 5,67% và chuyển sang bước 8.

11. Nếu THD -V = 3 … 7% — bạn cần bộ lọc có p = 7%

> 7% — bắt buộc phải có bộ lọc có p = 5,67%

> 10% — yêu cầu thiết kế bộ lọc đặc biệt. Vui lòng liên hệ với văn phòng đại diện của EPCOS AG tại Nga và các nước CIS.

Đừng tiết kiệm cuộn cảm khi có sóng hài trong mạng điện! Như thực tế cho thấy, «tiết kiệm» này sẽ dẫn đến hỏng tụ điện trong vòng 6-10 tháng! Việc thay thế các tụ điện, có tính đến chi phí lắp đặt, sẽ tiêu tốn số tiền tương đương với chi phí lắp đặt cuộn cảm ban đầu!

12.Chọn các thành phần thích hợp bằng cách sử dụng các bảng do EPCOS phát triển (hoặc sự hỗ trợ của đại diện công ty) cho các bộ hiệu chỉnh bộ lọc đã điều chỉnh và các giá trị tiêu chuẩn cho công suất hiệu dụng, điện áp đường dây, tần số và hệ số p xác định trước.

Luôn chỉ sử dụng các bộ phận EPCOS chính hãng được thiết kế để xây dựng các hệ số công suất bộ lọc đã hiệu chỉnh. Xin lưu ý rằng cuộn cảm được chỉ định cho công suất hiệu dụng của chúng đối với điện áp và tần số nguồn đã chọn. Công suất này là công suất hiệu dụng của mạch LC ở tần số cơ bản.

Định mức điện áp của các tụ lọc bị tách sóng phải cao hơn điện áp nguồn, vì nối nối tiếp cuộn cảm sẽ gây ra quá áp.Các công tắc tơ của tụ điện được thiết kế đặc biệt để hoạt động đáng tin cậy với tải điện dung và phải cung cấp dòng khởi động giảm.

13. Cầu chì hoặc cầu chì điện từ tự động có thể được sử dụng làm thiết bị bảo vệ ngắn mạch. Cầu chì không bảo vệ tụ điện khỏi quá tải. Chúng chỉ dùng để bảo vệ ngắn mạch. Dòng điện cắt của cầu chì phải vượt quá dòng điện định mức của tụ điện 1,6 ... 1,8 lần.