Щиты компенсации реактивной мощности

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Вопросы улучшения качества электроэнергии, снижения потерь, уменьшения расходов электроэнергии являются очень важным фактором при проектировании и модернизации систем электроснабжения жилищных комплексов, промышленных предприятий и объектов непроизводственной сферы. 

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива, увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях. Кроме того, дополнительно нагружаются линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей, а последние, в свою очередь, ведут к увеличению капитальных затрат на внешние и внутренние сети предприятий. 

Основные потребители реактивной мощности — асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40% всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; вторая категория, потребляющая 35% это трансформаторы всех ступеней. Суммарные абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах питающей сети могут достигать 50% мощности, поступающей в сеть. Примерно 70 — 75% всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах.

Основное назначение устройств КУ для компенсации реактивной мощности это: 

  • Разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
  • Снизить расходы на оплату электроэнергии;
  • При использовании определенного типа установок, снизить уровень высших гармоник;
  • Подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
  • Сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Применение устройств КУ рекомендуется на всех типах предприятий и объектах инфраструктуры. Мощность требуемой установки для компенсации реактивной мощности может рассчитываться проектом (при вновь строящихся или реконструируемых объектах) или определяться опытным путем (специальными замерами электрической сети), при решении задач связанных с экономией расходов за потребленную электроэнергию.

РЕШЕНИЯ ОТ «КОНЦЕРН «КСИМЕКС»

Существует несколько вариантов исполнения щитов компенсации реактивной мощности. Выбор их зависит от характеристик оборудования предприятия, которое генерирует в сеть реактивную мощность, подлежащую компенсации. Специалистами нашей компании осуществляется глубокий анализ внутренней электросети предприятия, изучается гармонический состав потребляемого тока и питающего напряжения для выбора оптимальных характеристик проектируемых щитов КУ.

При разработке и производстве КУ мы учитываем множество параметров, среди которых:

  • Фактическое напряжение сети и степень загрязнения гармоническими составляющими;
  • Температурный баланс (влияние температуры внутри помещения на разрабатываемый щит и обратный эффект, связанный с теплоотводом от разрабатываемого электрощита КУ в существующее помещение). В случае необходимости, выносятся рекомендации корректировке системы внешней вентиляции и кондиционирования;
  • Параметры установки - подбираем степень защиты и исполнение шкафа по категории применения У1, У3 в зависимости от местонахождения щита (внутри помещения или шкаф уличного исполнения);
  • Суммарная мощность КУ и мощность наименьшей ступени.

Имея многолетний опыт по созданию данных изделий, наличие всей необходимой аппаратной базы для проведения анализа электросети на предмет наличия вредных гармоник и точного построения графиков протекания реактивных составляющих в исследуемой сети, наша компания со всей уверенностью может гарантировать высокие показатели:

Качество и надежность выпускаемых КУ

  • Непрерывность работы благодаря высоким характеристикам и длительному сроку службы конденсаторов;
  • Технический контроль в процессе сборки и заводские испытания 100% продукции;
  • Разработка и конструирование в соответствии со строгими стандартами и требованиями компании Schneider Electric.

Безопасность

  • Защитные устройства, встроенные в каждую фазу каждого конденсатора;
  • Предохранитель с мембраной избыточного давления для безопасного отсоединения конденсатора в конце срока службы;
  • Все используемые материалы и компоненты не содержат полихлорированных бифенилов (ПХБ).

Эффективность и высокая производительность изготавливаемых КУ

  • Инновационная и продуманная до мелочей конструкция, обеспечивающая удобство установки, подключения и дальнейшего обслуживания каждого элемента конструкции;
  • Специальная конструкция компонентов, сокращающая время монтажа и скорость обслуживания;
  • Все компоненты и модули всегда доступны на оперативных складах компании, что сводит простой оборудования и потерю финансовой выгоды к минимуму.

ВИДЫ ВОЗМОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ИСПОЛНЕНИЙ

Весь перечень устройств компенсации реактивной мощности, независимо от производителя и внутрищитовой начинки, может иметь всего четыре основных вида, разделенные по таким принципам действия:

Нерегулируемые КУ

Это наиболее бюджетное решение. Изготавливаются в металлических корпусах навесного исполнения, с естественной вентиляцией, имеют небольшую фиксированную мощность, улучшают cos φ путем ручного включения постоянной мощности конденсаторов. Иногда данное решение реализуют путем параллельного подключения к нагрузке, которую требуется компенсировать, после общего коммутационного аппарата или контактора. В таком бюджетном варианте добиваются компенсации отдельно выделенной нагрузки.

Решения такого характера нами были реализованы на некоторых объектах гражданского строительства.

КУ с автоматическим регулированием

Щиты компенсации реактивной мощности с автоматическим регулированием находят самое широкое применение в сетях с отсутствием высокого содержания гармонических составляющих.

Основной особенностью такого рода КУ является:

  • автоматическое поддержание заданного коэффициента мощности;
  • широкий диапазон мощностей ступеней и установки в целом;
  • автоматический контроль температуры внутри шкафа и возможная принудительная вентиляция;
  • оптимальная стоимость внедрения и избавление потребителя от лишних финансовых расходов за пере или недокомпенсированное значение реактива

КУ с фильтрами высших гармоник

Внедрение современной силовой полупроводниковой техники, выпрямителей, частотных преобразователей приводит к искажению гармонического состава тока и напряжения. Наличие высших гармоник приводит к увеличению токов, протекающих через конденсаторы, и как следствие, к их перегреву и преждевременному выходу из строя. Кроме этого, конденсаторы и индуктивная нагрузка создают колебательные контуры с частотой резонанса, которая может быть близка к одной из высших гармоник сети. Возникающие при резонансе перенапряжения могут привести к пробою изоляции.

 

Решением этих проблем является применение схемы последовательного включения трехфазных дросселей (реакторов) каждому конденсатору. Индуктивность дросселя подбирается таким образом, чтобы резонансная частота конденсатора с реактором была ниже наименьшей частоты гармоники, присутствующей в сети. В результате этого конденсатор с дросселем будет работать как емкость на основной частоте 50Гц, на частотах высших гармоник (3, 5, 7 …) будет работать как индуктивность, тем самым не вступая в резонанс с индуктивностью нагрузки на этих частотах.

Особенностью такого рода КУ является то, что для эффективной борьбы с искажениями гармонического состава напряжения и тока является проведение точного предварительного анализа электросети исследуемого оборудования на объекте для дальнейшего расчёта КУ. Подобное решение мы реализовали на маслоэкстракционном заводе в г. Ильичевск.

Быстродействующие КУ

Для компенсации резко меняющейся реактивной мощности находят свое применение конденсаторные установки с использованием тиристорных модулей вместо контакторов для включения ступеней компенсации. К таким видам нагрузки можно отнести подъемно-транспортное оборудование, лифты, сварочные аппараты, компрессора, штамповочное оборудование, пресса и другое промышленное оборудование.

Главной особенностью такого рода КУ является:

  • высокое быстродействие установки;
  • минимальное время повторного включения;
  • увеличение срока службы конденсаторов, за счет «умного управления банками конденсатора»;
  • увеличенные, по сравнению с классическими КУ, регламентные интервалы.