какое назначение антирезонансных дросселей в укрм
Защитные антирезонансные дроссели низковольтных конденсаторных батарей
Порядковый номер кратной по отношению к промышленной частоте (f1 = 50 Гц) резонансной гармоники — nр, определяется по выражению [3]:
где SКЗ — мощность короткого замыкания сети в месте установки КБ с реактивной мощностью (РМ) — QКБ. Для наиболее часто встречающегося варианта централизованного присоединения батарей КРМ низковольтных сетей (до 1 кВ) непосредственно на сборные шины ТП νр (1) можно рассчитать через номинальную мощность — SНОМ и напряжение короткого замыкания — uк (%) силового трансформатора [2]:
При ступенчатом регулировании QКБ (1, 2) автоматизированных конденсаторных установок (КУ) на меняющихся частотах резонанса переключаемых КБ [2] полное сопротивление (импеданс) компенсируемой сети Z будет близким к активному (точка ƒs, рис. 1). Обусловленный резонансом 5–6-кратный рост амплитуды тока гармоник (в первую очередь канонического порядка — 5-й, 7-й, 11-й, 13-й, характерного для несогласованной работы 6- и 12-пульсных схем выпрямителей низковольтных преобразователей [3]), существенно повысит коэффициент искажения синусоидальности THDI (Total Harmonic Distortion [1]), отношение геометрической суммы токов высших гармоник действующему значению тока основной гармоники — I1, а также протекающий в сети среднеквадратичный ток:
В свою очередь, снижение сопротивления конденсаторов xКБ = 1/(ωС) циркулирующим в сети токам гармоник νn и частотно зависимый рост угла диэлектрических потерь tgδ увеличит собственные (внутренние) потери, определяющие температуру их активной части. Например, для конденсаторов серии PhaseCap® [4], имеющих, в соответствии с IEC 60831-1 «LV-PFC Capacitor Standard», температурный класс D [4, 5], разность температур наиболее нагретой точки (hot spot) обмотки Tth и окружающей среды (ambient) dTth-a (K) составит:
где 0,45 (Вт/квар) — каталожная величина удельных внутренних потерь [4]; Rth (2…3 К/Вт [5]) — тепловое сопротивление; Q (квар) — РМ конденсатора. Повышение Tth MKK (Metallized Kunststoff Kompakt [4])-конденсаторов более 70 °С [5] способствует ускоренной деградации полимерной пленки диэлектрика. Принято считать, что длительное превышение Tth на 7 °С вдвое сократит нормативный срок службы (рабочий ресурс) конденсатора [6].
Последовательное включение с КБ специального дросселя (реакторного фильтра) позволяет обеспечить защиту конденсаторов и избежать появления резонанса за счет смещения собственной частоты ƒr контура «дроссель–КБ» (рис. 1) ниже диапазона частот наиболее мощных присутствующих в сети гармоник (спектр гармоник тока — рис. 1). Вносимый дросселем коэффициент частотной расстройки р, образованный с КБ последовательного резонансного контура, равен [4]:
а его принятые VDEW (Association of German Power Supply Companies) стандартные величины — 14, 7, 5,67% (см. табл.) соответствуют резонансным частотам — 135, 189, 210 Гц. Причем в отличие от антирезонансной защитной функции, реализуемой с помощью аварийного отключения части QКБ (1) КУ регулятором РМ (например, BR6000 [4]), опосредованной тождественным снижением коэффициента мощности системы электроснабжения (режим «недокомпенсации»), оборудованные дросселями КБ способны поддерживать требуемый уровень КРМ.
Поскольку правильно выбранное значение ƒr (4) расположено ниже частоты наименьшей гармоники νmin, для присутствующей в сети гармоники тока с частотой выше резонансной индуктивный характер Z исключает возможность резонанса на этих частотах, а на основной частоте ƒ1 расстроенная система будет функционировать как емкостная, обеспечивая КРМ нагрузки (рис. 1). Так как приложенное к КБ напряжение UКБ складывается из напряжения сети UС и падения напряжения на дросселе UL:
то в зависимости от значения р (5) UНОМ соединенных «треугольником» низковольтных конденсаторов батареи необходимо увеличить на 10…20% относительно UС, а индуктивный характер РМ дросселя уравновесить коррекцией UКБ (5) и емкости КБ, увеличивающих на 10…24% РМ специально подобранных (нестандартных) конденсаторов [4].
Сухие трехфазные защитные антирезонансные дроссели компании EPCOS AG (рис. 2а, таблица) собираются на стыковом магнитопроводе из холоднокатаных, толщиной 0,25–0,5 мм, листов электротехнической стали с ориентированной зернистой структурой. Воздушные зазоры стержней магнитопровода (рис. 2б) за счет постоянства магнитного сопротивления обеспечивают линейность нагрузочной характеристики (кривой индуктивности) дросселя, ограниченной максимальным значением тока I1, при котором снижение индуктивности L не превысит 5% LНОМ (табл.), и одновременно являются вентиляционными каналами отвода тепла. Цилиндрические обмотки выполнены алюминиевым или медным проводом с классом изоляции В (130 °С) для дросселей небольшой (до 20 квар включительно) РМ и Н (180 °С) — для бульших типоразмеров. Расположенный внутри средней обмотки (рис. 2б) температурный датчик (биметаллическое тепловое реле) своим нормально замкнутым контактом [4] отключает дроссель в случае превышения температуры, отвечающей классу изоляции.
Искажение, вносимое каждой из гармоник, определяет процентное соотношение их амплитуд и сигнала основной частоты. Степень подавления рассогласованным LC-звеном мощности отдельно взятой гармоники зависит от ее близости к ƒr (рис. 1), а снижение в сети синусоидальности напряжения, регламентируемое ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения», практически находится в пределах 1…3 дБ. Отметим, что при значительной (свыше 50% [1]) нелинейной нагрузке требуемая (≥10) степень фильтрации гармоник и КРМ возможна только с помощью пассивных резонансных LC-цепей (passive tuned filter circuits) или системы активной фильтрации (active restoring system) — управляемого источника тока, в противофазе генерирующего гармоники, эквивалентные по частоте и мощности присутствующим в сети.
Суммарные потери звена «дроссель–КБ» ΔР рассчитывают как [3]:
где rдр и хдр — активное и индуктивное сопротивление дросселя;
Из формулы (6) видно, что основная часть потерь приходится на дроссель. Соответственно их допустимая тепловая нагрузка на порядок выше, чем у конденсаторов эквивалентной РМ [4]. В результате температура поверхности магнитопровода дросселя может достигать 260 °С, в то время как нагрев корпуса конденсаторов PhaseCap® не должен превышать 55 °С [4, 5]. Это необходимо учитывать при компоновке модулей расстроенных систем (detuned systems): дроссели монтируются сверху КБ, а поток охлаждающего воздуха принудительной вентиляции не перекрывается элементами конструкции КУ (рис. 3).
Наряду с защитой КБ, предотвращением резонансных явлений и частичным подавлением гармоник индуктивность дросселей сглаживает броски пускового тока КБ. Отметим, что, хотя IEC 60831 ограничивает число включений косинусных конденсаторов до 5000 в год, при коммутации расстроенных ступеней КУ за год было зафиксировано более 150 000 операций переключения, не ухудшивших технические параметры КБ PhaseCap® [6]. Многолетний зарубежный опыт эксплуатации показал высокую эффективность применения в установках КРМ низковольтных сетей электроснабжения частотно-расстроенных звеньев «дроссель–КБ». Сегодня доля таких установок в системах промышленного электроснабжения Центральной Европы составляет около 90% [6].
Антирезонансные дроссели
Антирезонансные дроссели защищают конденсаторы в УКРМ (устройствах компенсации реактивной мощности) от повышенного уровня гармоник сети. Изготавливаются по ГОСТ 16772–77 и ТУ 3411-001-60848601-2009 на напряжения до 10кВ.
На все реакторы устанавливается гарантия три года. Реакторы изготавливаются с медными обмотками, пропитанными кремнийорганическим лаком. Класс нагревостойкости изделий F (155°С) или H (180°С). Реакторы изготавливаются в открытом исполнении — для установки в шкафах или щитах — и в закрытом исполнении различной степени защиты для отдельной установки.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
| Материал обмоток | Медь | Сертификат: Декларация соответствия |
| Класс изоляции | F или H | |
| Класс напряжения | до 10 кВ* | Срок изготовления: по запросу |
| Степень защиты | до IP54* | |
| Частота | 50 — 60Гц | Гарантия: 3 года |
*Изготавливаются специальные реакторы по техническому заданию, либо чертежам заказчика.
| ТИП | Напряжение, В | Q, кВАр | Порядок настройки | Ток номинальный, А | Индуктивность, мГн | Чертежи |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ДРА-0,4 12/4,73 | 400 | 6,5 | 5,6%(210 Гц) | 12 | 4,73 | |
| ДРА-0,4 11/5,78 | 400 | 6,5 | 7% (189 Гц) | 11 | 5,78 | |
| ДРА-0,4 10/11,44 | 400 | 6,5 | 14% (134 Гц) | 10 | 11,44 | |
| ДРА-0,4 24/2,45 | 400 | 12,5 | 5,6%(210 Гц) | 24 | 2,45 | |
| ДРА-0,4 22/2,99 | 400 | 12,5 | 7% (189 Гц) | 22 | 2,99 | |
| ДРА-0,4 20/6,49 | 400 | 12,5 | 14% (134 Гц) | 20 | 6,49 | |
| ДРА-0,4 47/1,23 | 400 | 25 | 5,6%(210 Гц) | 47 | 1,23 | |
| ДРА-0,4 43/1,5 | 400 | 25 | 7% (189 Гц) | 43 | 1,5 | |
| ДРА-0,4 40/3,2 | 400 | 25 | 14% (134 Гц) | 40 | 3,2 | |
| ДРА-0,4 95/0,61 | 400 | 50 | 5,6%(210 Гц) | 95 | 0,61 | |
| ДРА-0,4 86/0,75 | 400 | 50 | 7% (189 Гц) | 86 | 0,75 | |
| ДРА-0,4 80/1,6 | 400 | 50 | 14% (134 Гц) | 80 | 1,6 | |
| ДРА-0,4 190/0,31 | 400 | 100 | 5,6%(210 Гц) | 190 | 0,31 | |
| ДРА-0,4 172/0,38 | 400 | 100 | 7% (189 Гц) | 172 | 0,38 | |
| ДРА-0,4 160/0,8 | 400 | 100 | 14% (134 Гц) | 160 | 0,8 |
Структура условного обозначения реакторов ДРА – Х1 X2/X3 У3:
ДРА — дроссель антирезонансный;
Х1 – номинальное линейное напряжение, кВ; X2 — Номинальный ток, А; Х3 – индуктивность, мГн;
У3 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69
Дроссельные УКРМ – УКРМФ 134 Гц, 189 Гц
Анонс: Дроссельные УКРМФ 134 Гц, 189 Гц. Коэффициенты частотной расстройки, перенапряжения, дросселирования в УКРМФ 134 Гц, 189 Гц и формализованная терминология фильтрации гармоник. Выбор резонансной частоты контура дроссель-конденсаторы в УКРМФ.
УКРМФ 134 Гц, 189 Гц – Установки Конденсаторные с регулированием генерации по Реактивной Мощности, оснащенные Фильтрами высших гармоник – дросселями – для защиты конденсаторов в ступенях от гармонических токов.
Дроссели в УКРМФ 134 Гц, 189 Гц устанавливаются последовательно конденсаторным батареям и на практике (упрощенно) подбираются по кВАр мощности конденсаторной ступени и расстройке относительно основной фундаментальной частоты 50 Гц (fрез/f1), что дает для fрез 134, 189, 210 Гц значения расстройки 2.68, 3.78, 4.2, и внесено рядом производителей в маркировку УКРМФ 2.7, УКРМФ 3.8, УКРМФ 4.2.
Дроссельные УКРМФ 2.7, УКРМФ 3.8, УКРМФ 4.2 (УКРМФ 134 Гц, 189 Гц, 210 Гц) часто заявленные, как фильтро-компенсирующие устройства, de facto:
Коэффициенты частотной расстройки, перенапряжения, дросселирования в УКРМФ 134 Гц, 189 Гц и формализованная терминология фильтрации гармоник.
Выбор резонансной частоты контура дроссель-конденсаторы в УКРМФ 134 Гц, 189 Гц.
IEC 61642 в расчетах параметров при параллельном включении конденсаторов с индуктивностью сети показывает, что даже на относительно «слабой» по интенсивности гармонических искажений 11 гармонике напряжение изменяется на 8.3%, а через конденсаторы идет ток, более чем на 90% превышающий номинальный, а среднеквадратичное значение гармонического тока в 1.45 раз выше номинального. Для решения проблемы стандарт предписывает формирование параллельного или последовательного резонансного колебательного контура, наиболее простым решением которого является включение дросселя последовательно с емкостным сопротивлением каждой ступени установки.
Резонансные частоты для L-C фильтров высших гармоник в УКРМФ 2.7, УКРМФ 3.8, УКРМФ 4.2.
Согласно IEC 61642 колебательный L-C контур нужно настраивать:
Справка: С учетом влияния последовательных контуров на частоты управляющих сигналов IEC (International Electrotechnical Commission) определила безопасные частоты резонанса для промышленных (и аналогичных им по характеру нагрузок) сетей (см. таблицу ниже). Однако в идеале fрез должна быть частотой, близкой к частоте, искажающей сетевые параметры канонической (характеристической) гармоники, но «свободной» от искажений и не мешающей прохождению сигналов управления, поскольку импеданс контура с ростом частоты быстро увеличивается и зависит от характеристического сопротивления реактивной нагрузки р. На практике «доступные» и оптимальные частоты определяются по данным спектрального анализа гармонических искажений для конкретной сети (участка сети).
Установки компенсации реактивной мощности
Выбрать конденсаторную установку (Калькулятор)
Содержание
Предисловие
Одной из причин возникновения дополнительных потерь в электрических сетях является вынужденная передача реактивной мощности, генерируемая основными индуктивными потребителями электрической энергии (электродвигателями, трансформаторами, реакторами и т.д.). Потребление реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности (cos φ). Чем больше значение коэффициента мощности, тем меньше дополнительных потерь в сетях. Таким образом, возникает проблема повышения коэффициента мощности как одно из важных мероприятий по уменьшению потерь в сетях, связанная с уменьшением потребления реактивной мощности электроприемниками.
Понятие об активной и реактивной мощностях
В электрический цепях, содержащих комбинированную нагрузку, полная мощность, потребляемая от сети, складывается из активной мощности, совершающей полезную работу, и реактивной мощности, расходуемой на создание магнитных полей и создающей дополнительную на грузку на силовые линии питания. Соотношение между полной и активной мощностью, выраженное через косинус угла между их векторами (cosφ), называется коэффициентом мощности.
В электрических сетях, содержащих только активную нагрузку (лампы накаливания, электронагреватели и др.) ток и напряжение изменяются синфазно, и из сети потребляется только полезная активная мощность.
Но в реальной жизни это бывает достаточно редко. Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка в процессе работы является источником реактивной электроэнергии (реактивной мощности), которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором).
Реактивная мощность характеризуется задержкой (в индуктивных элементах ток по фазе отстает от напряжения) между синусоидами фаз напряжения и тока сети.
Отставание тока по фазе от напряжения в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени, когда напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен и наоборот. В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а подается обратно по сети в сторону генератора. При этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктивном элементе, распространяется по сети, не рассеиваясь в активных элементах, а совершает колебательные движения (от нагрузки к генератору и обратно).
Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинусу угла (φ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е. cos(φ)=P/S.
Появление реактивной составляющей в сети можно отобразить на векторных диаграммах следующим образом:
Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом.
Чем ближе значение cos(φ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности
Таким образом, наличие реактивной мощности является паразитирующим фактором, неблагоприятным для сети в целом. В результате этого:
Конденсаторные установки
Для уменьшения реактивной мощности в сетях промышленных предприятий получили распространение конденсаторные установки.
Выбор режима компенсации
По месту установки КУ различают следующие виды компенсации: централизованная на высокой стороне (а), централизованная на низкой стороне (б), групповая (в) и индивидуальная (г) (см. рисунок ниже).
Практически распространенными способами компенсации реактивной мощности электроснабжения промышленных предприятий является групповая компенсация, возможны также варианты комбинированного размещения конденсаторных установок.
Определение наивыгоднейших решений выбора способа компенсации реактивной мощности производится на основании технико-экономических расчетов тщательных исследований производственных условий, факторов конструктивного характера и т. д..
При выборе места размещения конденсаторной установки в распределительной сети необходимо учитывать ее влияние на режим напряжения и величину потерь энергии в сети. Как правило, компенсация реактивной мощности должна производиться в той же сети (на том же напряжении), где она потребляется, при этом будут минимальные потери энергии, а следовательно, и меньшие мощности трансформаторов.
Выбор типа компенсации
В зависимости от требований к характеристикам оборудования и сложности управления, КРМ может быть следующих типов:
Нерегулируемая компенсация
В схеме используется один или несколько конденсаторов, обеспечивающих постоянный уровень компенсации. Управление может быть:
Автоматическая компенсация
Данный тип компенсации предусматривает автоматическое поддержание заданного cos φ путем регулирования количества вырабатываемой реактивной энергии в соответствии с изменениями нагрузки.
Оборудование КРМ устанавливается и подключается к тем местам электроустановки, где изменения активной и реактивной мощности относительно велики, например:
Нерегулируемая компенсация применяется там, где требуется компенсировать реактивную мощность, не превышающую 15% номинальной мощности трансформаторного источника питания. Если требуется компенсировать более 15%, рекомендуется устанавливать конденсаторную батарею с автоматическим регулированием.
Управление обычно осуществляется электронным устройством (контроллером реактивной мощности), которое отслеживает фактический коэффициент мощности и выдает команды на подключение или отключение конденсаторов для достижения заданного коэффициента. Таким образом, реактивная энергия регулируется ступенчато. Кроме того, регулятор реактивной мощности выдает информацию о характеристиках электросети (амплитуда напряжения, уровень искажений, коэффициент мощности, фактическая активная и реактивная мощность) и состоянии оборудования.
В случае неисправности подаются аварийные сигналы. Подключение обычно обеспечивается контакторами. Для быстрой и частой коммутации конденсаторов при компенсации сильно изменяющихся нагрузок следует использовать полупроводниковые ключи.
Динамическая компенсация
Данный тип КРМ используется для предотвращения колебаний напряжения в сетях с изменяющимися нагрузками. Принцип динамической компенсации заключается в том, что вместе с нерегулируемой конденсаторной батареей используется электронный компенсатор реактивной мощности, обеспечивающий опережение или запаздывание реактивных токов относительно напряжения. В результате получается быстродействующая изменяющаяся компенсация, хорошо подходящая для таких нагрузок, как лифты, дробилки, аппараты точечной сварки и т. д.
Учет условий эксплуатации и содержания гармоник в сети
Конденсаторные установки следует выбирать с учетом условий эксплуатации на протяжении всего срока службы комплектующих, в первую очередь конденсаторов и контакторов.
Учет условий эксплуатации
Условия эксплуатации оказывают значительное влияние на срок службы конденсаторов.
Следует учитывать следующие параметры:
Учет воздействия гармоник
В зависимости от амплитуды гармоник в электросети применяются различные конфигурации устройств КРМ:
Комплектующие к УКРМ
Конденсаторы
Конденсаторы всходят в состав любой установки компенсации реактивной мощности (нерегулируемой или автоматической) и используются для корректировки коэффициента мощности индуктивных потребителей (трансформаторов, электрических двигателей, ректификаторов) в электрических сетях для напряжений до 660 В.
Конструкция
Самые популярные трехфазные конденсаторы компенсации реактивной мощности состоят из цилиндрического алюминиевого корпуса, внутри которого смонтированы три однофазных конденсатора соединенные по схеме «треугольник» (см.рис. вариант а). Подключение осуществляется через три клеммы. Также существуют модели (например от Legrand) с шестью клеммами (см.рис. вариант б) они позволяют подключать контактор в разрыв треугольника. Что в свою очередь позволяет взять контактор меньшего номинала.
В корпусе конденсатора установлен диэлектрик с тремя полипропиленовыми слоями, металлизированными алюминием и цинком. Данное покрытие обеспечивает низкий уровень потерь и высокую устойчивость к высоким импульсным токам, а также способствует самовосстановлению конденсатора при пробое. В зависимости от величины рабочего напряжения полипропиленовая пленка имеет различную толщину. При этом слои металлизации выступают в роли проводников тока (т.е. обкладок), а полипропилен является диэлектриком. После выполнения необходимых технологических операций и прохождения контроля качества емкостные элементы (рулоны) помещаются в алюминиевые цилиндрические корпуса и заливаются полиуретановой смолой, нетоксичной и обладающей высокими экологическими свойствами.
Технология производства и самовосстановление конденсаторов
Исходным материалом для производства конденсаторов служит полипропиленовая пленка. В начале технологического процесса происходит металлизация полипропиленовой пленки для формирования на ней токопроводящего слоя толщиной 10-50 нм из смеси цинка и алюминия. Применение материала с указанными характеристиками позволяет добиться получения эффекта самовостановления в случае возникновения пробоя диэлектрика между обкладками конденсатора. При этом электрическая энергия испаряет металл вокруг поврежденного места и тем самым предотвращает короткое замыкание. Потеря емкости в течении данного процесса, совсем незначительна (около 100pF). Способность к самовосстановлению гарантирует высокую операционную надежность и длительный срок эксплуатации конденсатора. Для сведения к минимуму тангенса угла диэлектрических потерь, на торцы конденсаторных секций наносится в два слоя покрытие из цинка, которое получило название цинковый крепленый край. За счет этого достигается более плотный контакт между выводами конденсатора и конденсаторной секцией.
Защита от избыточного давления
Защита от избыточного давленияДля обеспечения защиты внутренних элементов конденсатора, у большинства производителей, применяется встроенный разъединитель, который срабатывает при возникновении избыточного давления. Назначением устройства является прерывание тока короткого замыкания при достижении конденсатором окончания срока службы и его неспособности к последующему восстановлению. Это устройство разрывает электрическую цепь конденсатора, используя внутреннее давление, которое возникает во время разрушения пленки от перегрева, вызванного током короткого замыкания.
Применение конденсаторов с номинальным напряжением выше 400В.
Внимание! Остаточное напряжение
После отсоединения конденсатора от сети на его выводах еще присутствует остаточное напряжение, которое представляет опасность для обслуживающего персонала. Для его устранения все трехфазные конденсаторы снабжены разрядными сопротивлениями, которые снижают уровень напряжения до уровня меньше чем 75В за 3 минуты.
Внимание! Защита от перегрева
Предохранители
Предохранители всходят в состав любой установки компенсации реактивной мощности (нерегулируемой или автоматической) и используются для защиты от коротких замыканий. Наиболее применяемые предохранители имеют формат NH.
Стандарты IEC 60269 и VDE 0636 регламентируют выбор предохранителей для применения в электрических цепях с индуктивной нагрузкой. Данный стандарт не рассматривает случаи, когда коэффициент мощности cos φ меньше
Регуляторы реактивной мощности
Регуляторы реактивной мощности входят в состав только автоматических установок компенсации реактивной мощности.
Регуляторы корректировки коэффициента мощности в низковольтных системах определяют действительное значение cos φ и производят автоматическое подключение или отключение ступеней для достижения требуемого значения коэффициента мощности.
Принцип работы контроллера основан на системе FCP которая позволяет производить мгновенные измерения значений напряжения и тока, обеспечивая оптимальное управление системой компенсации реактивной мощности. При отсутствии необходимости автоматической настройки все параметры могут быть заданы вручную. Большинство контроллеров имеют возможность подключения и программирования внешнего вентилятора для охлаждения конденсаторных батарей, также в них предусмотрен аварийный сигнал превышения температуры. Обычно измерения реактивной мощности производится по 4 квадрантам, что обеспечивает максимальную степень компенсации потребляемой энергии.
Для компенсации мощности при разных нагрузках регуляторы отслеживают активную и реактивную составляющую мощности путем измерения мгновенных значений напряжения и тока в электрической сети. На основе этих измерений вычисляется фазовый сдвиг между током и напряжением, и это значение сравнивается с предварительно заданной величиной cos φ. В зависимости от фактического отклонения коэффициента мощности контроллер подает команду на управление ступенями конденсаторных батарей с минимальным временем реакции от 4 секунд (программируется).
Методы регулирования
Регулятор реактивной мощности оцифровывает измеряемое линейное напряжение между двумя фазами и ток в третей фазе (чаще всего). Затем, из этих значений, прибор вычисляет: коэффициент мощности, эффективные значения напряжения и тока, гармоническое искажение по напряжению и току. Расчет необходимой мощности для компенсации производится при помощи установленного требуемого значения коэффициента реактивной мощности в приборе. На основании этих значений регулятор включает или отключает соответствующие конденсаторные ступени.
Дополнительные функции регуляторов
Контакторы для коммутации трехфазных конденсаторов
Контакторы для коммутации трехфазных конденсаторов также входят в состав только автоматических установок компенсации реактивной мощности.
В процессе эксплуатации конденсаторных установок компенсации реактивной мощности при регулировании ступеней конденсаторные батареи подвергаются частым переключениям. В отличии от других видов электрооборудования, при коммутации конденсаторных батарей кроме номинального рабочего тока, возникает большой пусковой ток, значительно (до 250 раз) превышающий номинальное значение. Поэтому для коммутации конденсаторов необходимо использовать специально сконструированные быстродействующие контакторы. В отличие от обычных они 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, пропускают пусковой ток через токоограничивающие элементы, тем самым ограничивая ток конденсаторной батареи и размыкаются через 5 миллисекунд после надежного замыкания основных силовых контактов.
В противном случае броски тока могут привести к повреждению (залипанию) силовой контактной группы и негативно повлиять на срок службы контактора. Ограничение пускового тока также позволяет избежать просадок напряжения во время переходных процессов. Такая особенность контактной группы гарантирует стабильную и эффективную работу на протяжении всего срока службы контактора.
Контакторы для конденсаторов часто снабжены нормально разомкнутыми и/или замкнутыми вспомогательными контактами.
Фильтрующие дроссели
Трехфазные дроссели предназначены для работы в составе конденсаторных установок, включаются последовательно с конденсаторами и используются как защитное, фильтрующее устройство от влияния высших гармоник на сеть потребителя и на конденсатор. При повышении частоты приложенного напряжения к конденсатору его сопротивление снижается, поэтому применяются дроссели, которые вместе с конденсатором образуют контур, отстроенный от частоты гармоники и подавляющий ее. Частота резонанса такого контура должна
быть ниже частоты самых низших гармоник, присутствующих в электросети. При наличии гармоник с частотами выше, чем частота контура, образованного конденсатором и дросселем, резонанс не возникает.
Стандартные значения коэффициента отстройки составляют 5,67%, 7% и 14% при резонансных частотах 210,189 и 134 Гц в сетях с номинальной частотой 50Гц. При таких стандартных значениях величин в трехфазной сети и симметричной нагрузке становится возможным устранить 5-ю (250Гц) и гармоники высших порядков. Это позволяет избежать резонанса между индуктивным сопротивлением и трехфазными конденсаторами, включенными для корректировки коэффициента мощности, и предотвращения перегрузки конденсаторных батарей.
Часто дроссели оборудованы биметаллическим тепловым реле, которое встроено в центральную обмотку и имеет выводы на отдельные клеммы. Датчик реле срабатывает при температуре выше 90°С.