Kondensaatorite kasutamine kodumajapidamiste koormuste reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks

Toitesüsteemi (SES) tõhusust mõjutavate arvukate tegurite hulgas on üks prioriteetseid kohti reaktiivvõimsuse kompenseerimise probleem (KRM). Enamasti ühefaasilist individuaalselt lülitatavat koormust sisaldavates kommunaalkasutajate jaotusvõrkudes on KRM-seadmed siiski vähekasutatud.

Varem arvati, et linna madalpinge jaotusvõrkude suhteliselt lühikeste toite, väikeste (kVA ühikute) ühendatud võimsuse ja koormuste hajutamise tõttu PFC probleemi nende jaoks ei eksisteerinud.

Näiteks peatükis 5.2 [1] on kirjas: «elamute ja ühiskondlike hoonete puhul reaktiivkoormuse kompenseerimist ei pakuta.» Kui võtta arvesse, et viimasel kümnendil on elektritarbimine elamusektori 1 m2 kohta kolmekordistunud, on linnade munitsipaalvõrkude jõutrafode keskmine statistiline võimsus jõudnud 325 kVA-ni ja trafo võimsuse kasutusala. on nihkunud ülespoole ja jääb vahemikku 250 … 400 kVA [2], siis on see väide küsitav.

Elamu sissepääsu juures tehtud koormusgraafikute töötlemine näitab: päevasel ajal on võimsusteguri (cosj) keskmine väärtus vahemikus 0,88-0,97 ja faaside kaupa 0,84-0,99. Vastavalt sellele varieerub reaktiivvõimsuse kogutarbimine (RM) vahemikus 9 ... 14 kVAr ja faaside kaupa 1 kuni 6 kVAr.

Joonisel 1 on kujutatud igapäevane RM-i tarbimise graafik elamu sissepääsu juures. Teine näide: registreeritud päevane (10. juuni 2007) aktiiv- ja reaktiivelektri tarbimine Sizrani linnavõrgu TP-s (STR-RA = 400 kVA, elektritarbijad on enamasti ühefaasilised) on 1666,46 kWh ja 740,17 kvarh. (kaalutud keskmine väärtus cosj = 0,91 — dispersioon 0,65 kuni 0,97) ka trafo vastavalt madala koormusteguriga — tipptundidel 32% ja minimaalsetel mõõtmistundidel 11%.

Seega, arvestades kommunaalkoormuse suurt tihedust (kVA / km2), põhjustab SES-i energiavoogudes reaktiivkomponendi pidev olemasolu suurte linnade jaotusvõrkudes märkimisväärseid elektrikadusid ja vajadust neid kompenseerida. täiendavate tootmisallikate kaudu.

Selle probleemi lahendamise keerukus tuleneb suuresti RM-i ebaühtlasest tarbimisest üksikutes faasides (joonis 1), mis raskendab traditsiooniliste tööstusvõrkude jaoks mõeldud KRM-seadmete kasutamist, mis põhinevad kolmefaasilistel kondensaatoripankadel, mida juhib ühte paigaldatud regulaator. kompenseeritud võrgu faasidest.

Linna soojuselektrijaamade võimsusreservi suurendamisel pakuvad huvi meie väliskolleegide kogemused. Eelkõige elektrilevifirma Edeinor S.A.A. (Peruu) (see on osa Endesa kontsernist (Hispaania), mis on spetsialiseerunud elektri tootmisele, edastamisele ja jaotamisele paljudes Lõuna-Ameerika riikides), vastavalt KRM-ile madalpinge jaotusvõrkudes tarbijatest minimaalsel kaugusel [3]. Edeinor S.A.A. tellimusel tõi üks suurimaid madalpinge koosinuskondensaatorite tootjaid – EPCOS AG turule ühefaasiliste kondensaatorite seeria HomeCap [4], mis sobivad väikese kommunaalkoormuse jaoks.

HomeCapi kondensaatorite nimivõimsus (joonis 2) varieerub vahemikus 5 kuni 33 μF, mis võimaldab kompenseerida PM induktiivkomponenti 0,25 kuni 1,66 kVAr (võrgupingel 50 Hz vahemikus 127). ... 380 V).

Dielektrikuna kasutatakse tugevdatud polüpropüleenkilet, elektroodid valmistatakse metalli pihustamise teel — MKR tehnoloogia (Metallised Polypropylene Kunststoff). Sektsiooni mähis on standardne ümmargune, siseruum on täidetud mittetoksilise polüuretaanseguga. Nagu kõigil EPCOS AG koosinuskondensaatoritel, on ka HomeCapi kondensaatoritel plaatide lokaalse hävimise korral "iseparanemise" omadus.

Kondensaatorite silindriline alumiiniumkorpus on isoleeritud termokahaneva polüvinüültoruga (joonis 2) ning topeltelektroodilabade klemmid on kaetud dielektrilise plastkorgiga (kaitseaste IP53), tagades sellega töötamise ajal täieliku ohutuse. kodukeskkond, mis on kinnitatud standardi UL 810 vastava sertifikaadiga (USA ohutuslaborid).

Sisseehitatud seade, mis aktiveerub mantli sees oleva ülerõhu ületamisel, lülitab sektsiooni ülekuumenemise või laviini kokkuvarisemise korral automaatselt kondensaatori välja. HomeCapi kondensaatorite läbimõõt on 42,5 ± 1 mm ja kõrgus, olenevalt nimivõimsuse väärtusest, 70 ... 125 mm. Kondensaatori korpuse vertikaalne pikendus, kaitse korral ülemäärase siserõhu eest, mitte rohkem kui 13 mm.

Kondensaator ühendatakse kahesoonelise painduva kaabliga, mille ristlõige on 1,5 mm2 ja pikkus 300 või 500 mm [4]. Kaabli isolatsiooni lubatud kuumutamine - 105 ° C.

HomeCapi kondensaatorite töö on võimalik siseruumides ümbritseva õhu temperatuuril -25 … + 55 ° C. Nimivõimsuse kõrvalekalle: -5 / + 10%. Aktiivvõimsuskaod ei ületa 5 vatti kvari kohta. Garanteeritud kasutusiga kuni 100 000 tundi.

HomeCapi kondensaatorite kinnitamine kinnituspinnale toimub põhjaga ühendatud klambri või poldi (M8x10) abil.

Joonisel fig. 3. näitab HomeCap kondensaatori paigaldust mõõtekasti. Kondensaator (paremas alanurgas) on ühendatud elektriarvesti klemmidega

HomeCapi kondensaatorid on toodetud täielikult kooskõlas IEC 60831-1 / 2 [4] nõuetega.

Edeinor SAA andmetel [3] suurendas 37 000 kvari koguvõimsusega HomeCap kondensaatorite paigaldamine Põhja-Limas Infantase linnaosas 114 000 majapidamisse jaotusvõrgu kaalutud keskmise võimsusteguri 0,84-lt 0,93-le, säästes ligikaudu 280 kWh. aasta .iga ühendatud kVAr RM kohta ehk kokku ca 19 300 MWh aastas. Lisaks, võttes arvesse majapidamise koormuse iseloomu kvalitatiivseid muutusi (elektriseadmete toiteallika ümberlülitamine, säästulampide aktiivliiteseadised), võrgupinge sinusoidaalsuse moonutamist, samal ajal HomeCap kondensaatorite abil oli võimalik vähendada harmooniliste komponentide taset - THDU keskmiselt 1%.

Vastupidiselt linnavõrkudele ei ole maapiirkondade madalpinge jaotusvõrkude RPC vajadust kunagi kahtluse alla seatud [5], kuna RM-i edastamisel kulub aktiivne energiatarbimine läbi laiendatud avatud (puukujulise) kõrgepingeliini (OHL). pinge 6 (10) kV on kõrgeim [6]. Samas on KRM-i vahendite ebapiisav suhe elektrivastuvõtjate ühendatud võimsusesse seletatav puhtmajanduslike põhjustega. Seetõttu on maapiirkondade kommunaalteenuste ja kodumajapidamiste ning väikeste (kuni 140 kW) tööstustarbijate jaoks prioriteet KRM-i odavaima versiooni valimine.

Üks tehnilisi raskusi 80% RPC soovituse praktilisel rakendamisel otse maapiirkondade madalpingevõrkudes [5] on õhuliinide paigaldamiseks sobivate kondensaatorite puudumine.Arvutuste kohaselt on jääk (ülekompenseerimist mitte lubav) RM keskmine väärtus 0,4 kV ülekandmisel HV 0,4 kV aktiivvõimsusega 50 kW segaseadme puhul, mille ülekaal (üle 40%) kasulikust koormusest on 8 kvarti. Seetõttu peaks selliste kondensaatorite optimaalne nimiväärtus jääma mõnekümne kvari piiresse.

Mõelgem KRM-süsteemile, mida Jaipuri (Rajasthan, India) madalpingevõrkude õhuliinidel kasutab elektriettevõte Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd, mis põhineb PoleCap® seeria kondensaatoritel (joonis 4), mida toodab EPCOS AG [7] . Ligikaudu 1000 MVA sisaldava SPP seire, installeeritud võimsusega 4600 trafot 11 / 0,433 kV ühe võimsusega 25-500 kVA, näitas: trafode suvine koormus oli 506 MVA (430 MW), talvine — 353 MVA ( 300 MW); kaalutud keskmine cosj — 0,85; kogukaod (2005) — 17% elektrivarustuse mahust.

KRM pilootprojekti käigus paigaldati madalpingetrafode liitumissõlmedesse 13375 PoleCap kondensaatorit, otse 0,4 kV õhuliinide tugedele, kokku RM 70 MVar. Sealhulgas: 13000 5 kvar kondensaatorit; 250 - 10 kvar; 125 — 20 ruutmeetrit. Selle tulemusena suureneb cosj väärtus 0,95-ni ja kaod vähenevad 13% -ni [7].

Need kondensaatorid (joonis 4 ja joon. 5) on hästi tõestatud metallkile kondensaatorite tüübi modifikatsioon, mis on valmistatud vastavalt MKR / MKK (Metalized Kunststoff Kompakt) tehnoloogiale [8] - suurendades samaaegselt pindala ja suurendades elektrienergiat. elektroodide kihi kontaktmetalliseerimise tugevus, mis on tingitud MKR-tehnoloogiale iseloomulikust kile servade tasase ja lainelise lõike kombinatsioonist, mis on paigaldatud väikese painde nihkega.Lisaks sisaldab PoleCap seeria mitmeid kolmefaasilisi kondensaatoreid PM 0,5 ... 5 kVAr, mis on valmistatud traditsioonilise MKR tehnoloogia järgi [8].

Seeria MCC kondensaatorite põhikonstruktsiooni täiustused võimaldasid PoleCap kondensaatoreid otse (ilma lisakorpuseta) paigaldada õues, niisketesse või tolmustesse ruumidesse. Kondensaatori korpus on valmistatud 99,5% alumiiniumist ja on täidetud inertgaasiga.

Joonis 5 näitab:

• vastupidav plastkate (element 1);

• hermeetiliselt suletud, ümbritsetud plastrõngaga (pos. 5) ja täidetud epoksüseguga (pos. 7), klemmiploki versioon (pos. 8) tagab kaitseastme IP54.

Ühendus (joon. 5) tehakse kolmest ühesoonelisest 2-meetrisest kaablist (positsioon 3) kaablitihendi (positsioon 2) ja tühjendustakistite keraamilisest moodulist (positsioon 6) tihendades kontaktühenduste kokkupressimise ja jootmise teel.

Mugavuse huvides visuaalne kontroll ülerõhukaitse rakendub, kondensaatori korpuse laiendatud osale (asend 4) ilmub helepunane riba.

Maksimaalne lubatud erinevus ümbritseva õhu temperatuuris on -40 ... + 55 ° C [8].

Tuleb märkida, et kuna KRM-i kondensaatorid peavad olema kaitstud lühisvoolude eest (PUE Ch.5), näib olevat soovitatav ehitada HomeCapi ja PoleCapi kondensaatorite korpusesse kaitsmed, mis käivituvad sektsiooni rikke tõttu.

KRM-i kogemus kõrge võrgukadude tasemega arengumaade tehnovõrkudes näitab, et ka lihtsad tehnilised lahendused — eritüüpi koosinuskondensaatorite reguleerimata akude kasutamine — võivad olla majanduslikult väga tõhusad.

Artikli autor: A.Šiškin

Kirjandus

1. Linna elektrivõrkude projekteerimise juhend RD 34.20.185-94. Kinnitatud: Vene Föderatsiooni Kütuse- ja Energiaministeerium 07.07.94, RAO «UES of Russia» 05.31.94 Jõustus 01.01.95.

2. Ovtšinnikov A. Elektrikaod jaotusvõrkudes 0,4 ... 6 (10) kV // Elektrotehnika uudised. 2003. nr 1 (19).

3. Peruu elektrivõrkude võimsusteguri korrigeerimine // EPCOS COMPONENTS #1. 2006

4. HomeCapi kondensaatorid võimsusteguri korrigeerimiseks.

5. Pinge reguleerimise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise vahendite valiku juhend põllumajandusliku otstarbega põllumajandusseadmete ja elektrivõrkude projekteerimisel. M.: Selenergoproekt. 1978

6. Shishkin S.A. Tarbijate reaktiivvõimsus ja elektri võrgukaod // Energiasääst nr 4. 2004.

7. Jungwirth P. Kohapealne võimsusteguri korrigeerimine // EPCOS COMPONENTS No. 4. 2005

8. PoleCap PFC kondensaatorid väliste madalpinge PFC rakenduste jaoks. Väljaandja EPCOS AG. 03/2005. Tellimus nr. EPC: 26015-7600.