Funkcija, princip rada i proračun kapaciteta kondenzatorskih baterija

1. Osnovni princip rada

Većina električnih opterećenja u industrijskim energetskim sistemima su induktivna opterećenja, kao što su asinhroni motori, transformatori, aparati za zavarivanje, fluorescentne lampe i elektromagneti. Električno, ova opterećenja se mogu smatrati kombinacijom otpora i induktivnosti povezanih u seriju. Kao rezultat toga, struja opterećenja zaostaje za naponom, stvarajući veliku količinu induktivne reaktivne struje i reaktivne snage.

 

Ukupna struja u kolu sastoji se od dvije komponente:

Aktivna struja, koji je u fazi sa naponom i obavlja koristan rad kao što je pokretanje motora i proizvodnja toplote;

 

Reaktivna struja, koji zaostaje za naponom za 90 stepeni i koristi se samo za uspostavljanje i održavanje elektromagnetnih polja bez efikasnog rada.

Iako reaktivna struja ne stvara korisnu izlaznu snagu, ona i dalje zauzima kapacitet transformatora i linije, povećava gubitke u sistemu i smanjuje ukupni kvalitet električne energije. Ovo je jedan od glavnih uzroka rasipanja energije u industrijskim elektroenergetskim sistemima.

 

Nasuprot tome, struja kondenzatora vodi napon za 90 stepeni, što je u fazi suprotno induktivnoj reaktivnoj struji. Kada su kondenzatori povezani paralelno s induktivnim opterećenjima, kapacitivna reaktivna struja kompenzira dio ili cijelu induktivnu reaktivnu struju, čime se postiže kompenzacija jalove snage. Ovo je osnovni princip rada kondenzatorske banke.

2. Osnovne funkcije kondenzatorskih banaka

Kondenzatorske bankese široko koriste u niskonaponskim industrijskim sistemima distribucije električne energije za poboljšanje faktora snage, smanjenje gubitaka reaktivne snage, poboljšanje kvaliteta električne energije i postizanje uštede energije.

 

Njihove glavne funkcije uključuju:

• Poboljšanje faktora snage

Kapacitivna reaktivna snaga koju stvaraju kondenzatori kompenzuje induktivnu reaktivnu snagu opterećenja, smanjujući faznu razliku između napona i struje i efektivno poboljšavajući faktor snage sistema.

 

• Smanjenje gubitaka u liniji i sprečavanje preopterećenja

Smanjenjem nepotrebne reaktivne struje u sistemu, ukupna linijska struja se shodno tome smanjuje, što smanjuje gubitke snage u kablovima i transformatorima i pomaže u sprečavanju preopterećenja uzrokovanog prekomernom reaktivnom snagom.

 

• Stabilizirajući napon mreže

Teška induktivna opterećenja često uzrokuju pad napona i fluktuacije, što može utjecati na normalan rad električne opreme. Kompenzacija kondenzatora pomaže u stabilizaciji napona terminala i poboljšanju pouzdanosti napajanja.

 

• Oslobađanje kapaciteta transformatora

Reaktivna snaga zauzima dio nazivnog kapaciteta transformatora, ograničavajući njegovu sposobnost da isporuči aktivnu snagu. Kompenzacija reaktivne snage oslobađa kapacitet transformatora i poboljšava efikasnost korišćenja opreme.

 

3. Struktura kabineta i rad Karakteristike

3.1 Glavne komponente

Standardna niskonaponska{0}}banka kondenzatora uglavnom se sastoji od:

• Kućište kabineta
• Sabirnice
• Prekidači
• Izolacijski prekidači
• AC kontaktori
• Termički releji
• Odvodnici groma
• Kompenzacijski kondenzatori
• Serijski reaktori
• Automatski regulatori faktora snage
• Merni instrumenti
• Primarni i sekundarni sistemi ožičenja
• Terminalni blokovi

 

3.2 Radne karakteristike

Kondenzatorska banka radi automatski u normalnim uslovima i generalno ne zahteva rutinsku ručnu intervenciju. Pokreće se i zaustavlja zajedno sa glavnim sistemom napajanja.

 

Ugrađeni-inteligentnikontrolerkontinuirano prati uslove opterećenja i faktor snage sistema u realnom vremenu. U skladu sa potražnjom za reaktivnom snagom, on automatski uključuje ili isključuje banke kondenzatora kako bi održao optimalno stanje kompenzacije i minimizirao gubitke reaktivne snage.

 

Za rutinsko održavanje potrebno je obavljati redovne inspekcije kako bi se provjerilo ima li:

• Curenje ili oticanje kondenzatorskog ulja
• Nenormalna buka ili pregrijavanje
• Labave veze ožičenja
• Starjeli kablovi ili oštećene komponente

 

4. Opasnosti od faktora niske snage (prekomerne reaktivne snage)

Ako kompenzacija jalove snage nije instalirana u sistemima s velikim induktivnim opterećenjem, faktor snage će se značajno smanjiti, što će dovesti do sljedećih problema:

• Veća struja u liniji povećava toplinske gubitke u kablovima i transformatorima, što rezultira većom potrošnjom energije i gubitkom električne energije;
• Prekomjerni pad napona uzrokuje nestabilan i smanjen napon mreže, što može utjecati na normalan rad električne opreme;
• Reaktivna snaga zauzima kapacitet transformatora i ograničava dostupnu izlaznu aktivnu snagu, smanjujući efikasnost korištenja opreme za distribuciju energije.

 

5. Metoda izračunavanja potrebnog kapaciteta kompenzacije

Empirijska metoda dimenzioniranja za industrijsku primjenu

U praktičnim inženjerskim aplikacijama, potrebni kapacitet kompenzacije se općenito uzima kao otprilike jedna-trećina nazivnog kapaciteta transformatora (jedinica: kVAR).

U zavisnosti od stvarnih karakteristika opterećenja i radnih uslova, kapacitet kompenzacije je generalno u rasponu od 30% do 40% nazivnog kapaciteta transformatora.

 

Primjer

Za distributivni transformator od 200 kVA:

Preporučeni kapacitet kompenzacije:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Stoga se generalno preporučuje kondenzatorska baterija kapaciteta između 60 kVAR i 80 kVAR za ispunjavanje zahtjeva za kompenzaciju reaktivne snage na lokaciji.