Funkcija, princip rada i proračun kapaciteta kondenzatorskih baterija

1. Temeljni princip rada

Većina električnih opterećenja u industrijskim energetskim sustavima su induktivna opterećenja, kao što su asinkroni motori, transformatori, strojevi za zavarivanje, fluorescentne svjetiljke i elektromagneti. Električno gledano, ta se opterećenja mogu smatrati kombinacijom otpora i induktiviteta povezanih u seriju. Kao rezultat toga, struja opterećenja zaostaje za naponom, generirajući veliku količinu induktivne jalove struje i jalove snage.

 

Ukupna struja u krugu sastoji se od dvije komponente:

Aktivna struja, koji je u fazi s naponom i obavlja koristan rad kao što je pogon motora i proizvodnja topline;

 

Jalova struja, koji zaostaje za naponom za 90 stupnjeva i koristi se samo za uspostavljanje i održavanje elektromagnetskih polja bez stvaranja učinkovitog rada.

Iako jalova struja ne stvara korisnu izlaznu snagu, ona i dalje zauzima kapacitet transformatora i vodova, povećava gubitke u sustavu i smanjuje ukupnu kvalitetu električne energije. Ovo je jedan od glavnih uzroka rasipanja energije u industrijskim energetskim sustavima.

 

Nasuprot tome, struja kondenzatora vodi napon za 90 stupnjeva, što je suprotno u fazi od induktivne reaktivne struje. Kada su kondenzatori spojeni paralelno s induktivnim opterećenjima, kapacitivna jalova struja kompenzira dio ili cijelu induktivnu jalovu struju, čime se postiže kompenzacija jalove snage. Ovo je osnovni princip rada kondenzatorske baterije.

2. Osnovne funkcije kondenzatorskih baterija

Kondenzatorske baterijenaširoko se koriste u-industrijskim distribucijskim sustavima električne energije niskog napona za poboljšanje faktora snage, smanjenje gubitaka jalove snage, poboljšanje kvalitete električne energije i postizanje uštede energije.

 

Njihove glavne funkcije uključuju:

• Poboljšanje faktora snage

Kapacitivna jalova snaga koju stvaraju kondenzatori kompenzira induktivnu jalovu snagu opterećenja, smanjujući faznu razliku između napona i struje i učinkovito poboljšavajući faktor snage sustava.

 

• Smanjenje gubitaka u liniji i sprječavanje preopterećenja

Smanjenjem nepotrebne reaktivne struje u sustavu, ukupna linijska struja se u skladu s tim smanjuje, što smanjuje gubitke snage u kabelima i transformatorima i pomaže u sprječavanju preopterećenja uzrokovanog prekomjernom reaktivnom snagom.

 

• Stabilizirajući mrežni napon

Teška induktivna opterećenja često uzrokuju padove i fluktuacije napona, što može utjecati na normalan rad električne opreme. Kondenzatorska kompenzacija pomaže stabilizirati napon terminala i poboljšati pouzdanost napajanja.

 

• Oslobađanje kapaciteta transformatora

Jalova snaga zauzima dio nazivnog kapaciteta transformatora, ograničavajući njegovu sposobnost isporuke aktivne snage. Kompenzacija jalove snage oslobađa kapacitet transformatora i poboljšava učinkovitost iskorištenja opreme.

 

3. Struktura kabineta i rad Karakteristike

3.1 Glavne komponente

Standardna baterija kondenzatora niskog{0}}napona uglavnom se sastoji od:

• Kućište ormara
• Sabirnice
• Prekidači strujnog kruga
• Izolacijske sklopke
• AC kontaktori
• Toplinski releji
• Odvodnici munje
• Kompenzacijski kondenzatori
• Serijski reaktori
• Automatski regulatori faktora snage
• Mjerni instrumenti
• Primarni i sekundarni sustavi ožičenja
• Terminalni blokovi

 

3.2 Radne karakteristike

Kondenzatorska baterija radi automatski u normalnim uvjetima i općenito ne zahtijeva rutinsku ručnu intervenciju. Pokreće se i gasi zajedno s glavnim sustavom napajanja.

 

Ugrađen-inteligentkontrolorkontinuirano prati uvjete opterećenja i faktor snage sustava u stvarnom vremenu. U skladu s potražnjom jalove snage, automatski uključuje ili isključuje baterije kondenzatora kako bi održao optimalno stanje kompenzacije i minimizirao gubitke jalove snage.

 

Za rutinsko održavanje treba provoditi redovite preglede kako bi se provjerilo:

• Curenje ili oticanje ulja kondenzatora
• Nenormalna buka ili pregrijavanje
• Labavi spojevi ožičenja
• Zastarjeli kabeli ili oštećene komponente

 

4. Opasnosti niskog faktora snage (prekomjerna jalova snaga)

Ako kompenzacija jalove snage nije instalirana u sustavima s velikim induktivnim opterećenjima, faktor snage će se značajno smanjiti, što dovodi do sljedećih problema:

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

 

5. Metoda izračuna za potrebni kompenzacijski kapacitet

Empirijska metoda određivanja veličine za industrijske primjene

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

Ovisno o stvarnim karakteristikama opterećenja i radnim uvjetima, kompenzacijski kapacitet općenito je unutar raspona od 30% do 40% nazivnog kapaciteta transformatora.

 

Primjer

Za distribucijski transformator od 200 kVA:

Preporučeni kapacitet kompenzacije:

200 × (30% ~ 40%)=60 ~ 80 kVAR

Stoga se kondenzatorska baterija s kapacitetom između 60 kVAR i 80 kVAR općenito preporučuje za ispunjavanje-zahtjeva kompenzacije jalove snage na licu mjesta.