Hệ thống bù công suất phản kháng
Bài viết mô tả mục đích và các yếu tố cấu trúc của các đơn vị bù cho điện phản ứng.
Bù năng lượng điện phản ứng là một trong những cách hiệu quả nhất để tiết kiệm tài nguyên năng lượng. Sản xuất hiện đại đã bão hòa với một số lượng lớn động cơ, thiết bị hàn, máy biến áp. Điều này tiêu tốn một lượng đáng kể công suất phản kháng để tạo ra từ trường trong thiết bị điện. Để giảm mức tiêu thụ loại năng lượng này từ các mạng bên ngoài, các đơn vị bù cho năng lượng điện phản ứng được sử dụng. Thiết kế, nguyên tắc hoạt động và tính năng sử dụng của chúng sẽ được thảo luận trong bài viết này.
Việc sử dụng tụ bù để giảm tải phản kháng đã được biết đến từ lâu. Nhưng việc bao gồm các tụ điện riêng biệt song song với động cơ chỉ hợp lý về mặt kinh tế với công suất đáng kể của cái sau. Thông thường, dàn tụ điện được kết nối với động cơ có công suất lớn hơn 20-30 kW.
Làm thế nào để giải quyết vấn đề giảm tải phản kháng trong một nhà máy may nơi sử dụng hàng trăm động cơ công suất thấp? Cho đến gần đây, trong các trạm biến áp của doanh nghiệp, một bộ tụ điện cố định đã được kết nối, được tắt thủ công sau khi kết thúc ca làm việc. Với một sự bất tiện rõ ràng, các bộ như vậy không thể theo dõi sự dao động về sức mạnh của tải trong giờ làm việc và không hiệu quả. Các đơn vị ngưng tụ hiện đại có thể cải thiện đáng kể hiệu quả.
Tình hình đã thay đổi với sự ra đời của các bộ điều khiển vi xử lý chuyên dụng đo giá trị công suất phản kháng do tải tiêu thụ, tính toán giá trị công suất yêu cầu của tụ điện và kết nối (hoặc ngắt kết nối) nó khỏi mạng. Dựa trên các bộ điều khiển như vậy, một loạt các đơn vị tụ bù tự động để bù năng lượng phản kháng. Công suất của chúng nằm trong khoảng từ 30 đến 1200 kVar (công suất phản kháng được đo bằng kVars).
Khả năng của bộ điều khiển không giới hạn ở việc đo lường và chuyển mạch tụ điện. Họ đo nhiệt độ trong khoang thiết bị, đo các giá trị dòng điện và điện áp, theo dõi trình tự kết nối của pin và tình trạng của chúng. Bộ điều khiển có thể lưu trữ thông tin về các tình huống khẩn cấp và cũng thực hiện hàng chục chức năng cụ thể, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của hệ thống bù.
Một vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế các đơn vị bù công suất phản kháng được thực hiện bởi các công tắc tơ đặc biệt kết nối và ngắt kết nối các tụ điện theo tín hiệu từ bộ điều khiển.Bề ngoài, chúng khác một chút so với các bộ khởi động từ thông thường được sử dụng để chuyển đổi động cơ.
Nhưng điểm đặc biệt của việc kết nối các tụ điện là tại thời điểm đặt điện áp vào các tiếp điểm của nó, điện trở của tụ điện thực tế bằng không. Tại điện tích một dòng điện xâm nhập xảy ra thường vượt quá 10 kA. Quá điện áp như vậy có tác động bất lợi đối với cả tụ điện, thiết bị chuyển mạch và mạng bên ngoài, gây xói mòn các tiếp điểm nguồn và tạo ra nhiễu có hại trong hệ thống dây điện.
Để khắc phục những vấn đề này, một thiết kế công tắc tơ đặc biệt đã được phát triển, trong đó, sau khi đặt điện áp vào tụ điện, điện tích của nó đi qua các mạch giới hạn dòng điện phụ, và chỉ khi đó các tiếp điểm nguồn chính mới được bật. Thiết kế này cho phép bạn tránh được những bước nhảy đáng kể trong dòng sạc của các tụ điện, để kéo dài tuổi thọ của cả dàn tụ điện và chính công tắc tơ đặc biệt.
Cuối cùng, yếu tố chính và đắt nhất của hệ thống bù là tụ bù... Các yêu cầu đặt ra đối với chúng khá khắt khe và trái ngược nhau. Mặt khác, chúng phải nhỏ gọn và tổn thất bên trong thấp. Chúng phải có khả năng chống lại quá trình sạc và xả thường xuyên và có tuổi thọ lâu dài. Nhưng sự nhỏ gọn và tổn hao nội tại thấp dẫn đến hiện tượng dòng sạc tăng đột biến, nhiệt độ bên trong hộp sản phẩm tăng.
Tụ điện hiện đại được chế tạo bằng công nghệ màng mỏng.Họ sử dụng màng kim loại và chất bịt kín kín mà không cần ngâm tẩm dầu. Thiết kế này cho phép thu được các sản phẩm có kích thước nhỏ nhưng có sức mạnh đáng kể. Ví dụ, tụ điện hình trụ có công suất 50 kVar có kích thước: đường kính 120 mm và chiều cao 250 mm.
Pin tụ điện kiểu cũ tương tự nặng hơn 40 kg và lớn hơn 30 lần so với các sản phẩm hiện đại. Nhưng việc thu nhỏ này đòi hỏi phải áp dụng các biện pháp làm mát khu vực lắp đặt các tụ điện. Do đó, trong các cài đặt tự động, việc thổi cưỡng bức bằng quạt của ngăn ngưng tụ là bắt buộc.
Nói chung, việc tạo ra các đơn vị tụ điện đòi hỏi phải tính đến một số lượng lớn các thông số vận hành: trạng thái của mạng điện của người dùng, độ bụi, bản chất của tải động cơ và nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống bù.