Решение по компенсации реактивной мощности от компании ETI

Большинство электрических установок наряду с активной мощностью потребляют и реактивную мощность, которая расходуется на создание электромагнитных полей и является бесполезной для потребителя, снижает качество электроэнергии, увеличивает плату за электроэнергию, создает перегрев проводов, перегрузку подстанций.

В электрических цепях с чисто активной нагрузкой протекающий ток не опережает напряжение и не запаздывает по отношению к нему. При индуктивной нагрузке ток отстает от напряжения, при емкостной — опережает напряжение. Индуктивный характер нагрузка имеет при работе электродвигателей, компрессоров, электромагнитов и др., что наиболее типично для большинства потребителей. В этом случае снижается коэффициент мощности и для его повышения необходимо подключать емкостную нагрузку, которая компенсирует индуктивную составляющую. В результате это приводит к тому, что суммарная нагрузка становится чисто активной и коэффициент мощности приобретает максимальное значение. Применение конденсаторных установок, работающих в автоматическом режиме, позволяет компенсировать реактивную мощность и, тем самым, снизить общие потери потребителя. В частности, при повышении косинуса φ с 0,5 до 0,9 снижение общей потребляемой мощности составляет около 44%.

Компенсация реактивной мощности

особенно необходима для потребителей, имеющих низкий косинус φ. В первую очередь, это касается потребителей с большим числом эксплуатируемых асинхронных двигателей (косинус φ ~ 0,7), особенно в режиме их недозагрузки (косинус φ ~ 0,5), подъемных механизмов (косинус φ ~0,5).

Режим компенсации реактивной мощности на предприятии позволяет:

• уменьшить нагрузку на трансформаторы, увеличить срок их службы;
• уменьшить нагрузку на провода, кабели, уменьшить их сечение;
• улучшить качество электроэнергии для потребителей;
• уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях;
• избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности;
• снизить расходы на электроэнергию;
• уменьшить уровень высших гармоник в сети.

Компания ETI предлагает простое и выгодное решение — компоненты систем компенсации реактивной мощности с  новым контроллером PFC.

Данное устройство при разных нагрузках отслеживает активную и реактивную составляющую мощности путем измерения мгновенных значений напряжений и тока электрической сети.

Принцип работы данного устройства основан на системе FCP (Fast Computerized Program), которая позволяет контроллеру производить мгновенное изменение значений напряжения и тока (тем самым, предоставляя точную информацию о состоянии системы) и осуществлять оптимальное управление компенсацией. Система FCP также позволяет минимизировать количество операций, увеличивая ресурс конденсаторных батарей, а также увеличить скорость реакции, уменьшая энергетические затраты. Контроллер является полностью автоматическим устройством для управления компенсацией реактивной мощности. Высокая точность определения тока и коэффициента мощности достигается благодаря цифровой обработке измеренных значений тока и напряжения. Особенностью нового контроллера являются специализированные функции автоматической настройки ступеней установки без участия персонала.

При отсутствии необходимости автоматизированной настройки все параметры могут быть заданы вручную. Клеммы питания 230V АС используются также и для измерения напряжения. Вход для измерения тока разработан для номинального вторичного тока трансформатора тока (ТТ) 5 А. Измерительные входы могут подключаться к контроллеру в любых комбинациях, т.е. при любом напряжении и любой фазе тока 3×230/415V АС сети.

Преимущества контроллеров компенсации реактивной мощности:

• малые потери (до 0,5 Вт на 1 кВар мощности);
• простой монтаж и эксплуатация;
• возможность подключения в любой точке электросети;
• небольшие эксплуатационные затраты;
• возможность компенсации практически любой реактивной мощности;
• быстрая окупаемость (до одного года).

Необходимыми компонентами для системы компенсации реактивной мощности с помощью контроллера являются конденсаторные банки и контакторы к ним. Конденсаторы состоят из цилиндрического алюминиевого корпуса, внутри которого установлен диэлектрик с тремя пропиленовыми металлизированными слоями, что позволяет обеспечить низкий уровень потерь, высокую устойчивость к большим импульсным токам. Полипропиленовая пленка производится из смеси цинка и алюминия, толщиной 10...50 нм. Применение данного материала позволяет добиться эффекта самовосстановления в случае возникновения пробоя диэлектрика между обкладками конденсатора.

Компания ETI предлагает конденсаторы KNK (для внутренней установки) следующих типов:

• KNK 5065, KNK 9053, KNK 1053 (сухие) — трехфазные в цилиндрическом корпусе;
• KNK 9103 — трехфазный в корпусе, имеющем форму призмы.

В процессе эксплуатации конденсаторных установок компенсации реактивной мощности при регулировании ступеней конденсаторные батареи подвергаются частым переключениям. В отличие от других видов электрооборудования при коммутации конденсаторных батарей, кроме обычного номинального рабочего тока, возникает большой пусковой ток, значительно (до 250 раз) превышающий номинальное значение.

В связи с этим для коммутации конденсаторов необходимо использовать специальные пускатели. В отличие от обычных контакторов, пускатели типов СЕМ25С, СЕМ32С, СЕМ50С и СЕМ65С производства компании ETI снабжены дополнительной контактной группой, установленной параллельно основной.

К вспомогательным контактам с двух сторон последовательно подключены съемные токоограничивающие элементы, состоящие из нескольких витков проводника с высоким удельным сопротивлением. При коммутациях обе группы контактов приводятся в действие одновременно, но из-за меньшего расстояния, лимитируемого упором, вспомогательные контакты замыкаются на несколько миллисекунд раньше основных и пропускают пусковой ток через токоограничивающие элементы, таким образом ограничивая ток конденсаторной батареи, а размыкаются они только после уверенного замыкания основных силовых контактов. Это предотвращает возникновение бросков, которые, в свою очередь, могут привести к повреждению (свариванию) силовой контактной группы и негативно повлиять на срок службы конденсатора. Ограничение пускового тока позволяет также избежать просадок напряжения во время переходных процессов. Контактная группа пускателей устойчива к свариванию при пиковых пусковых токах до 250 кА. Все контакторы для конденсаторов снабжены нормально разомкнутыми вспомогательными контактами.