Kondensatorių naudojimas buitinių apkrovų reaktyviajai galiai kompensuoti

Tarp daugelio veiksnių, turinčių įtakos energijos tiekimo sistemos (SES) efektyvumui, vieną iš prioritetinių vietų užima reaktyviosios galios kompensavimo problema (KRM). Tačiau komunalinių paslaugų vartotojų paskirstymo tinkluose, kuriuose daugiausia yra vienfazės, individualiai perjungiamos apkrovos, KRM įrenginiai vis dar nepakankamai išnaudojami.

Anksčiau buvo manoma, kad dėl palyginti trumpų miesto žemos įtampos skirstomųjų tinklų šėryklių, mažos (kVA blokų) prijungtos galios ir apkrovų paskirstymo jiems PFC problemos neegzistuoja.

Pavyzdžiui, 5.2 skyriuje [1] parašyta: "gyvenamiesiems ir visuomeniniams pastatams reaktyviosios apkrovos kompensacija nenumatyta." Jei atsižvelgsime į tai, kad per pastarąjį dešimtmetį elektros energijos suvartojimas 1 m2 gyvenamojo sektoriaus išaugo trigubai, vidutinė statistinė miestų savivaldybių tinklų galios transformatorių galia pasiekė 325 kVA, o transformatorių galios naudojimo plotas. pasislinko į viršų ir yra 250…400 kVA [2] ribose, tada šis teiginys abejotinas.

Apdorojant apkrovos grafikus, padarytus prie įėjimo į gyvenamąjį namą, matyti: per dieną vidutinė galios koeficiento (cosj) reikšmė svyruoja nuo 0,88 iki 0,97, o fazė fazė – nuo ​​0,84 iki 0,99. Atitinkamai, bendras reaktyviosios galios (RM) suvartojimas svyruoja nuo 9 ... 14 kVAr, o fazė po fazės - nuo 1 iki 6 kVAr.

1 paveiksle parodytas dienos RM suvartojimo grafikas prie įėjimo į gyvenamąjį namą. Kitas pavyzdys: registruotas paros (2007 m. birželio 10 d.) aktyviosios ir reaktyviosios elektros suvartojimas Sizrano miesto tinklo TP (STR-RA = 400 kVA, elektros vartotojai daugiausia vienfaziai) sudaro 1666,46 kWh ir 740,17 kvarh. (vidutinė svertinė vertė cosj = 0,91 — dispersija nuo 0,65 iki 0,97) net esant atitinkamai mažam transformatoriaus apkrovos koeficientui - piko valandomis 32%, o minimaliomis matavimo valandomis 11%.

Taigi, atsižvelgiant į didelį komunalinės apkrovos tankį (kVA / km2), nuolatinis reaktyviojo komponento buvimas SES energijos srautuose lemia didelius elektros energijos nuostolius didžiųjų miestų skirstomuosiuose tinkluose ir poreikį juos kompensuoti. per papildomus generavimo šaltinius.

Šios problemos sprendimo sudėtingumą daugiausia lemia netolygus RM suvartojimas atskirose fazėse (1 pav.), todėl sunku naudoti tradicinius pramoniniams tinklams KRM įrenginius, kurių pagrindą sudaro trifazių kondensatorių blokai, valdomi reguliatoriumi, sumontuotu viename. kompensuojamo tinklo fazių.

Didinant miesto šiluminių elektrinių galios rezervą domina mūsų užsienio kolegų patirtis. Visų pirma, elektros skirstymo bendrovės „Edeinor S.A.A.“ plėtra. (Peru) (ji priklauso Endesa grupei (Ispanija), kurios specializacija yra elektros energijos gamyba, perdavimas ir paskirstymas daugelyje Pietų Amerikos šalių), pagal KRM žemos įtampos skirstomuosiuose tinkluose minimaliu atstumu nuo vartotojų [3]. Edeinor S.A.A. užsakymu vienas didžiausių žemos įtampos kosinusinių kondensatorių gamintojų EPCOS AG išleido seriją vienfazių kondensatorių HomeCap [4], tinkančių mažoms komunalinėms apkrovoms.

HomeCap kondensatorių vardinė talpa (2 pav.) svyruoja nuo 5 iki 33 μF, todėl galima kompensuoti PM indukcinę dedamąją nuo 0,25 iki 1,66 kVAr (esant 50 Hz tinklo įtampai 127 diapazone. ... 380 V).

Sustiprinta polipropileno plėvelė naudojama kaip dielektrikas, elektrodai gaminami purškiant metalą – MKR technologija (Metalized Polypropylene Kunststoff). Sekcijos apvija standartinė apvali, vidinis tūris užpildytas netoksišku poliuretano mišiniu. Kaip ir visi EPCOS AG kosinusiniai kondensatoriai, „HomeCap“ kondensatoriai turi savybę „savaime išgydyti“, jei plokštelės sunaikinamos vietoje.

Kondensatorių cilindrinis aliuminio korpusas izoliuotas termiškai susitraukiančiu polivinilo vamzdeliu (2 pav.), o dvigubų elektrodų mentelių gnybtai padengti dielektriniu plastikiniu dangteliu (apsaugos laipsnis IP53), taip garantuojant visišką saugumą eksploatacijos metu buitinė aplinka, patvirtinta atitinkamu standarto UL 810 sertifikatu (JAV saugos laboratorijos).

Įmontuotas įrenginys, kuris įsijungia viršijus perteklinį slėgį apvalkalo viduje, automatiškai išjungia kondensatorių perkaitus ar griūties sekcijai. HomeCap kondensatorių skersmuo yra 42,5 ± 1 mm, o aukštis, priklausomai nuo vardinės talpos vertės, yra 70 ... 125 mm. Vertikalus kondensatoriaus korpuso išplėtimas, esant apsaugai nuo perteklinio vidinio slėgio, ne daugiau kaip 13 mm.

Kondensatorius jungiamas dviejų gyslų lanksčiu kabeliu, kurio skerspjūvis 1,5 mm2 ir 300 arba 500 mm ilgio [4]. Leidžiamas kabelio izoliacijos šildymas - 105 ° C.

HomeCap kondensatorių veikimas galimas patalpose, esant -25 … + 55 ° C aplinkos temperatūrai. Vardinės talpos nuokrypis: -5 / + 10%. Aktyviosios galios nuostoliai neviršija 5 vatų vienam kvarui. Garantuotas tarnavimo laikas iki 100 000 valandų.

HomeCap kondensatorių tvirtinimas prie montavimo paviršiaus atliekamas spaustuku arba varžtu (M8x10), prijungtu prie apačios.

Fig. 3. rodomas HomeCap kondensatoriaus montavimas dozavimo dėžėje. Kondensatorius (apatiniame dešiniajame kampe) prijungtas prie elektros skaitiklio gnybtų

HomeCap kondensatoriai gaminami visiškai laikantis IEC 60831-1 / 2 [4] reikalavimų.

Edeinor SAA [3] duomenimis, šiaurės Limos Infanto rajone įrengus 37 000 kvar HomeCap kondensatorius 114 000 namų ūkių, paskirstymo tinklo vidutinis svertinis galios koeficientas padidėjo nuo 0,84 iki 0,93, sutaupant maždaug 280 kWh. per metus .už kiekvieną prijungtą kVAr RM arba iš viso apie 19 300 MWh per metus. Be to, atsižvelgiant į kokybinius buitinės apkrovos pobūdžio pokyčius (elektros prietaisų maitinimo perjungimas, energiją taupančių lempų aktyvieji balastai), tinklo įtampos sinusiškumo iškraipymą, kartu su HomeCap kondensatorių pagalba pavyko sumažinti harmoninių komponentų lygį - THDU vidutiniškai 1%.

Priešingai nei miestuose, kaimo žemos įtampos skirstomųjų tinklų RPC poreikis niekada nebuvo abejojamas [5] dėl aktyviosios energijos suvartojimo RM perdavimui per išplėstą atvirą (į medį panašią) aukštos įtampos liniją (OHL) su 6 (10) kV įtampa yra didžiausia [6]. Tuo pačiu nepakankamas KRM lėšų ir prijungtų elektros imtuvų pajėgumų santykis aiškinamas grynai ekonominėmis priežastimis. Todėl kaimo komunaliniams ir buitiniams bei smulkiems (iki 140 kW) pramonės vartotojams SPP pigiausios KRM versijos pasirinkimas yra prioritetinis.

Vienas iš techninių sunkumų praktiškai įgyvendinant rekomendaciją 80% RPC tiesiogiai kaimo žemos įtampos tinkluose [5] yra kondensatorių, tinkamų oro linijoms įrengti, trūkumas.Remiantis skaičiavimais, vidutinė likutinės (neleidžiančios perkompensuoti) RM vertė perduodant per 0,4 kV HV, kai aktyvioji galia 50 kW mišriai, vyraujant (daugiau nei 40%) komunalinės apkrovos, yra 8 kvar. , todėl tokių kondensatorių optimalus vardinis RM turėtų būti kelių dešimčių kvar ribose.

Apsvarstykite KRM sistemą, kurią žemos įtampos tinklų oro linijose Džaipūre (Radžastanas, Indija) naudoja energetikos įmonė Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd, kurios pagrindas yra PoleCap® serijos kondensatoriai (4 pav.), kuriuos gamina EPCOS AG [7]. SPP, kurioje yra apie 1000 MVA, su instaliuota galia 4600 transformatorių 11 / 0,433 kV, kurių viena galia 25-500 kVA, stebėjimas parodė: transformatorių vasaros apkrova buvo 506 MVA (430 MW), žiemos — 353 MVA (300 MW); svertinis vidutinis cosj — 0,85; bendri nuostoliai (2005 m.) — 17% elektros tiekimo apimties.

Vykdant bandomąjį KRM projektą, prijungimo prie žemos įtampos transformatorių mazguose, tiesiai ant 0,4 kV oro linijų atramų, sumontuoti 13375 PoleCap kondensatoriai, kurių bendra RM – 70 MVar. Įskaitant: 13000 5 kvar kondensatorių; 250 — 10 kvar; 125 — 20 kv. Dėl to cosj reikšmė padidėja iki 0,95, o nuostoliai sumažėja iki 13% [7].

Šie kondensatoriai (4 pav. ir 5 pav.) yra gerai pasiteisinusio metalo plėvelės kondensatorių tipo modifikacija, pagaminta pagal MKR / MKK (Metalized Kunststoff Kompakt) technologiją [8] – tuo pačiu padidinant plotą ir padidinant elektros įtampą. sluoksnio kontaktinės elektrodų metalizacijos stiprumas, dėl plėvelės kraštų plokščio ir banguoto pjūvio derinio, klojamo su nedideliu lenkimų poslinkiu, būdingu MKR technologijai.Be to, „PoleCap“ serijoje yra keletas trifazių kondensatorių PM 0,5 ... 5 kVAr, pagamintų pagal tradicinę MKR technologiją [8].

Serijinių MCC kondensatorių pagrindinės konstrukcijos patobulinimai leido „PoleCap“ kondensatorius tiesiogiai (be papildomo korpuso) montuoti lauke, drėgnose ar dulkėtose patalpose. Kondensatoriaus korpusas pagamintas iš 99,5% aliuminio ir užpildytas inertinėmis dujomis.

5 paveiksle parodyta:

• atsparus plastikinis dangtelis (1 punktas);

• hermetiškai sandarus, apgaubtas plastikiniu žiedu (5 poz.) ir užpildytas epoksidiniu mišiniu (7 poz.), gnybtų bloko versija (8 poz.) suteikia IP54 apsaugos laipsnį.

Sujungimas (5 pav.) atliekamas sandarinant kabelio sandariklį (2 padėtis) iš trijų viengyslių 2 metrų kabelių (3 padėtis) ir keraminį iškrovos rezistorių modulį (6 padėtis), užspaudžiant ir lituojant kontaktines jungtis.

Dėl patogumo vizualinis valdymas suveikia apsauga nuo viršslėgio, ant prailgintos kondensatoriaus korpuso dalies atsiranda ryškiai raudona juosta (4 padėtis).

Didžiausias leistinas aplinkos temperatūros skirtumas yra -40 ... + 55 ° C [8].

Pažymėtina, kad kadangi KRM kondensatoriai turi būti apsaugoti nuo trumpojo jungimo srovių (PUE 5 sk), patartina įmontuoti saugiklius „HomeCap“ ir „PoleCap“ kondensatorių korpuse, kurie suveikia dėl skyriaus gedimo.

KRM patirtis komunaliniuose tinkluose besivystančiose šalyse, kuriose tinklo nuostoliai yra dideli, rodo, kad net ir paprasti techniniai sprendimai – specialių tipų kosinusinių kondensatorių nereguliuojamų baterijų naudojimas – gali būti ekonomiškai labai efektyvūs.

Straipsnio autorius: A.Šiškinas

Literatūra

1. Miesto elektros tinklų projektavimo instrukcijos RD 34.20.185-94. Patvirtinta: Rusijos Federacijos kuro ir energetikos ministerija 94 07 07, RAO «UES of Russia» 94 05 31 Įsigaliojo 95 01 01.

2. Ovčinikovas A. Elektros energijos nuostoliai skirstomuosiuose tinkluose 0,4 ... 6 (10) kV // Elektros inžinerijos naujienos. 2003. Nr.1 ​​(19).

3. Galios koeficiento korekcija Peru elektros tinkluose // EPCOS COMPONENTS #1. 2006 m

4. HomeCap kondensatoriai galios koeficiento korekcijai.

5. Įtampos reguliavimo ir reaktyviosios galios kompensavimo priemonių parinkimo gairės projektuojant žemės ūkio paskirties įrangą ir elektros tinklus. M.: Selenergoproekt. 1978 m

6. Shishkin S.A. Vartotojų reaktyvioji galia ir elektros energijos nuostoliai tinkle // Energijos taupymas Nr. 4. 2004 m.

7. Jungwirth P. Galios koeficiento korekcija vietoje // EPCOS COMPONENTS Nr. 4. 2005 m

8. PoleCap PFC kondensatoriai, skirti išorinėms žemos įtampos PFC programoms. Išleido EPCOS AG. 2005/03. įsakymas Nr. EPC: 26015-7600.