Автоматичні системи (пристрої) компенсації реактивної потужності
напругою 0,23...1,0 кВ
Навантаження в низьковольтних мережах має індуктивний характер через велику кількість асинхронних двигунів, а також силових трансформаторів, що працюють з неповним навантаженням. Таке навантаження, крім активної потужності, споживає і реактивну потужність, збільшуючи в середньому 20-25% повну потужність по відношенню до активної.
Відсутність компенсування індуктивної складової струму навантаження призводить до наступного:
- збільшення струму навантаження, внаслідок чого відбуваються додаткові втрати у провідниках та зниження пропускної спроможності енергомереж;
- завищення потужності трансформаторів та перерізу силових кабелів, відхилення напруги енегромережі від номіналу;
- збільшення плати постачальнику електроенергії та погіршена якість електроенергії.
Знизити негативний ефект всіх вищевикладених факторів можна введенням ємнісного навантаження в систему та наближення загального характеру навантаження до суто активного. Найбільш ефективним способом досягнення цієї мети є застосування автоматичних пристроїв компенсації реактивної потужності (АПКРП), які дозволяють автоматично підтримувати заданий коефіцієнт потужності (КП) у системі на заданому рівні.
Максимальний ефект від їхнього впровадження можна отримати лише якщо розглядати весь комплекс питань:
Потужність АПКРП, його конфігурація та структура
Розрахунок потужності АПКРП вимагає врахування наступних факторів: реальна споживана потужність навантаження, характер навантаження, експлуатаційні режими роботи установки та схеми розподільчого пристрою (РП), наявність потенційних джерел гармонійних спотворень, запланований термін служби та ступінь надійності установки, а також низку факторів другорядного значення. Найважливішими є наступне:
а) характер навантаження, який визначається:
- за швидкістю зміни навантаження від min до max (не більше 20% протягом години, в межах 20%...50% протягом 15...20 хвилин, понад 100% протягом 3...10 хвилин);
- за орієнтовною процентною часткою у загальному навантаженні: освітлення, приводів верстатів, транспортерів, насосів, вентиляторів, кранів, статичних напівпровідникових перетворювачів, точкового зварювання та інших споживачів.
б) схема розподільчого пристрою (РП), до якого підключається АПКРП
Важливим чинником є ??схема РП. Як правило, АПКРП підключається по одній до кожної секції РП, використовуючи в якості вхідного сигналу сигнали від трансформатора струму на вводі в кожну секцію. Однак, при відключенні вводів, секція може за допомогою АВР отримати живлення від сусіднього ввводу, до трансформаторів струму якого не підключено АПКРП. Результат – споживачі в кожній из секцій працюють, але компенсація їхньої реактивної потужності не здійснюється. Для виключення таких режимів необхідно застосовувати спеціальні схеми підключення АПКРП до трансформаторів струму.
с) конфігурація
Найбільш ефективними є пристрої з несиметричною конфігурацією, оскільки можуть забезпечити як точне регулювання, так і мінімальну частоту комутації ступенів за меншої вартості, порівняно з симетричними. Так, наприклад, пристрій потужністю 100 кВАр з конфігурацією 1х10+2х15+3х20 кВАр може забезпечити адекватне регулювання в діапазоні 10…90 кВАр з кроком 5 кВАр, а пристрій зі конфігурацією 10х10кВАр – з кроком 10 кВАр.
д) структура
Автоматичний пристрій компенсації реактивної потужності АПКРП є комплектною багатокомпонентною системою, що складається з компенсуючих пристроїв (КПр), виконавчих пристроїв (ВПр), різних допоміжних пристроїв (ДПр) і системи управління - регулятора реактивної потужності (РРП). Все перераховане обладнання встановлюється у відповідній шафі.
Принцип роботи АПКРП полягає в регулюванні коефіцієнта потужності (КП) споживачів відповідно до заданого шляхом ступінчастого регулювання ємності батареї конденсаторів.
Слід зазначити, що з роботи АПКРП необхідний сигнал від трансформатора струму, що вимірюють струм навантаження на вводі розподільчого пристрою, якого вона підключається. Цей трансформатор струму, як правило, встановлюється у ввідному осередку РП Замовника (можливе використання існуючого трансформатора) і є єдиним компонентом системи компенсації, що не входить до обсягу постачання АПКРП.
 |
i) регулятор реактивної потужності – це параметрований мікропроцесорний контролер, оснащений необхідними пристроями вводу/виводу інформації та команд (кнопки, індикатори, командні виходи для комутації батарей, інтерфейси) і здійснює регулювання КП відповідно до уставки, що задається. Регулятор вимірює реальний коефіцієнт потужності енергосистеми, порівнює зі уставкою та виробляє вихідну дію, включаючи/відклчаючи необхідну кількість ступенів (конденсаторів) пристрою. Додатково регулятор виконує функції захисту та сигналізації, відключаючи ступені у разі аварії (наприклад, повна втрата напруги або перевищення вмісту гармонійних складових у мережі) та замикаючи відповідний контакт «Аварія» для дистанційної сигналізації.
Крім основної функції – регулювання, регулятор може також здійснювати вимірювання струму кожного ступеня, реальну потрібну реактивну потужність, вміст гармонік, і навіть моніторинг числа включень ступенів.
Окремо слід зазначити, що в РРМ є можливість їхнього повністю автоматичного налаштування на параметри мережі та повністю автоматичного введення в роботу - після підключення регулятора достатньо лише ввести уставку КП і регулятор почне роботу повністю самостійно.
 |
ii) Пристроями, що компенсують, є силові фазові конденсатори, призначені для роботи в мережах відповідної напруги із забезпеченням необхідних електротехнічних параметрів.
iii) Виконавчими пристроями є:
- контактні електромеханічні - контактори, що забезпечуються необхідними струмообмежувальними резисторами, які включаються паралельно до основних контактів, шунтуючи викид напруги при комутації конденсатора;
- безконтактні статичні – силові напівпровідникові ключі – тиристори. Комутація здійснюється в момент переходу струму навантаження через нуль, що виключає необхідність спеціалізованих розрядних пристроїв, істотно скорочує час перекомутації одного і того ж ступеня (0,1...1 сек замість 3 хв у контакторних систем). Термін експлуатації не обмежений кількістю комутацій (як у контакторів) та визначається лише температурним режимом їх роботи.
iv) допоміжними пристроями є:
- струмообмежувальні (розрядні) реактори, що володіють малими втратами та забезпечують ефективний розряд батарей протягом 3..10 секунд замість кількох хвилин. Ефективний та недорогий засіб підвищення швидкості роботи контакторних систем.
- антирезонансні реактори, що виключають виникнення резонансу в системі шляхом зсуву та фіксації власної частоти контуру «конденсатори – силовий трансформатор» у безпечну область або усунення гармонійних складових шляхом фільтрації.
Спосіб комутації ступенів та їх швидкодія
 |
"Класичними" є ступінчасті установки, які за допомогою мікропроцесорного регулятора дозволяють оперувати потужністю установки, розділеною на частини - ступені. Кожна ступінь підключається до енергомережі за допомогою електромеханічного контактора.
Швидкість реакції системи на зміну реактивної потужності в енергомережі обмежується механічними характеристиками зносостійкості контакторів, і навіть мінімальним часом, необхідним для розряду конденсаторів до безпечної напруги 50-75 В (швидкість скадає щонайменше 1...3 хв).
Зносостійкість системи залежить від зносостійкості контакторів (максимум – 100…200 тис. циклів, це біля 200 комутацій на годину). Знос контакторів прямо пропорційний точності регулювання та величині розкиду мінімуму та максимуму навантаження; підвищення точності регулювання тягне у себе збільшення ступенів пристрою та його вартості.
Спосіб найбільш ефективний для компенсації реактивної потужності споживачів зі статичним графіком споживання потужності - що підключаються до мережі не більше 10-30 разів на день.
 |
Резонанс
При величинах коеф. потужнсті енергосистеми, що перевищують 0,97, і наявності джерел гармонічних складових в енергомережі, резонанс може призвести до збільшення струму компенсації, перегріву і виходу з ладу обладнання (конденсаторів, контакторів, захисних елементів).
Якщо резонансна частота контуру «конденсатори – силовий трансформатор» близька до гармоніки, викликаної одним з навантажень, струм цієї гармоніки може циркулювати в контурі, викликаючи високу напругу в лінії. Струм компенсації може перевищити номінальне значення більш ніж 2 чи 3 разу з його номінальної величини. Резонанс може виникнути на будь-якій частоті, хоча в більшості випадків джерела синусоїдального струму існують на 5-ій, 7-ій, 11-ій та 13 гармоніках.
Як правило, запобігти цьому дозволяє регулятор, що вимірює гармоніки і відключає частину потужності АПКРП.
Реальним захистом можуть бути лише спеціальні реактори, що встановлюються на кожній ступені та забезпечують зміщення резонансної частоти контуру «конденсатор-трансформатор» нижче домінуючої гармоніки або фільтрацію гармонік:
а) "розлад" (або шифтінг) контуру "силовий трансформатор-конденсатор" (детюнінг)
Резонанс виключається шляхом установки спеціальних "розладних" реакторів, що послідовно з'єднуються з конденсаторами, через що резонансна частота контуру "конденсатор-трансформатор" зміщується нижче 7-ї, 5-ї, 3-ї гармоніки. Показником «детюнінгу» є «коефіцієнт розладу», який зазвичай приймається 5.5%, 7%, 8%, 12,5% і 14% для забезпечення «фіксації» власної частоти контуру на частотах 213 Гц, 189 Гц, 177Гц, 141 Гц і 134 Гц.
б) встановлення поглинаючих фільтрів (тюнінг)
Резонанс виключається шляхом установки реакторів аналогічних «детюнінговим», які спільно з конденсаторами утворюють фільтри гармонік певної частоти (або декількох частот відразу), виключаючи проникнення цих гармонік в мережу живлення. Як правило, застосовуються фільтри 5, 7, 11, 13 гармонік та гармонік вище 15-ї.
 |
Результатами впровадження АУКРМ є:
- зниження навантаження силових ланцюгів електропостачання шляхом компенсації реактивної складової струму навантаження;
- підтримка групового коефіцієнта потужності навантаження об'єкта в заданих межах шляхом регулювання величини компенсаційної реактивної потужності залежно від заданої уставки;
- оптимізація комерційних розрахунків за споживану електроенергію;
- підвищення надійності роботи електротехнічного обладнання; збільшення його терміну служби;
- забезпечення ефективної компенсації реактивної потужності у нормальних, перехідних та передаварійних режимах роботи;
- підтримки на заданому рівні якості електричної енергії у системі енергопостачання об'єкта;
- своєчасне подання оперативному персоналу інформації про стан та режими роботи системи енергопостачання об'єкта.
Для забезпечення високої ефективності впровадження АПКРП необхідний комплексний інженерний підхід, що враховує всі особливості системи електропостачання, в яку планується встановити АПКРП. В результаті замовник отримує термін окупності – 6…12 місяців.
ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ
Регульована автоматична конденсаторна установка компенсації реактивної потужності забезпечує дотримання необхідного коефіцієнта потужності з великою точністю і в широкому діапазоні компенсованої потужності, а також:
- автоматично відстежує зміну реактивної потужності навантаження в мережі і відповідно до заданого значення cos φ;
- виключається генерація реактивної потужності у енергомережу;
- виключається поява мережі перенапруги, так як не допускається перекомпенсації, можливої ??під час використання нерегульованих конденсаторних установок;
- візуально відстежуються всі основні параметри мережі;
- контролюється режим експлуатації та робота всіх елементів конденсаторної установки, при цьому враховується час роботи та кількість підключень кожної ступені, що дозволяє оптимізувати зносостійкість контакторів та сприяє розподілу навантаження у енергомережі;
- передбачена система аварійного відключення конденсаторного пристрою та попередження обслуговуючого персоналу;
- можливе автоматичне підключення примусового обігріву або вентиляції конденсаторного пристрою.
Конструктивно низьковольтні притсрої КРП є функціонально закінченими шафами, що підключаються до енергомережі підприємства, де необхідна компенсація реактивної потужності. Габарити та ступінь захисту шаф визначаються виходячи з технічних вимог замовника, параметрів енергосистеми, характеристик довкілля у місцях встановлення. Звернувшись до фахівців нашої фірми, ви зможете отримати каталог з типовими технічними рішеннями установок КРМ нашого виробництва.
Як компоненти низьковольтних АПКРП використовуються тільки високоякісні вироби зарубіжних фірм-виробників:
- регулятори KMB Systems (Чехія), KBR (Німеччина), Control Applications (Ізраіль), KAEL (Турція), Beluk (Німеччина), ICAR (Италія), Epcos (Німеччина); BMR (Чехія), RTR (Испанія), Lifasa (Іспанія)
- контактори RTR (Іспанія), Chint, CNC (Китай), Hyundai, LS (Корея), Rade Koncar (Македонія), Benedict-Jager (Австрія);
- конденсатори RTR (Іспанія), Chint (Китай), KBR (Німеччина), Electronicon (Німеччина), ETI (Словения), ZEZ Silko (Чехия), ICAR (Италия), Epcos (Німеччина), Lifasa (Испания)
- реактори RTR (Іспанія), ZEZ Silko (Чехія), BMR (Чехія), Lifasa (Іспанія), KBR (Німеччина)
- тиристорні модулі KMB Systems (Чехія), ICAR (Італія),
- захист ступенів:
- проміжні реле Chint, E-NEXT, ІЕК, Relpol.
ТОВ "Техноелектро" готове надати техніко-комерційні пропозиції щодо впровадження АПКРП на різних об'єктах, вихідними даними для якого можуть бути дані заповнених опитувальних листів.
Наше підприємство забезпечує повний комплекс інжинірингу: від обстеження встановленого обладнання до здачі "під ключ" систем компенсації реактивної потужності, систем низьковольтної фільтрокомпенсації та низьковольтних активних фільтрів.
Приклади низьковольтних пристроїв АПКРП, що випускаються:
 |
 |
|
 |
 |
|
 |
 |
|
Пристрій компенсації реактивної потужності 600кВАр, 13 ступ. (на базі комплектуючих ETI) |
||
 |
 |
|
 |
 |
|
| Пристрій компенсації реактивної потужності 200кВАр, 7 ступ., для одеського замовника (компл. Rade Koncar+ZEZ Silko) | ||
 |
 |
|
| Двосекційний пристрій компенсації реактивної потужності 300кВАр, 0,4кВ, 10 ступенів | ||
 |
 |
|
| Пристрій компенсації реактивної потужності 65кВАр, 0,4кВ, 7 ступенів | ||
 |
 |
|
Пристрій компенсації реактивної потужності 85кВАр, 0,4кВ, 5 ступенів |
Пристрій компенсації реактивної потужності 160кВАр, 0,4кВ, 6 ступенів |
|
 |
 |
|
Пристрій компенсації реактивної потужності 130кВАр, 0,4кВ, 5 ступенів |
Пристрій компенсації реактивної потужності 200кВАр, 0,4кВ, 10 ступенів |
|
 |
 |
|
Пристрій компенсації реактивної потужності 240кВАр, 0,4кВ, 8 ступенів |
Монтаж конденсаторів на монтажній панелі пристрою компенсації реактивної потужності 240кВАр, 0,4кВ, 8 ступенів |
|
 |
||
Пристрій компенсації реактивної потужності 120кВАр, 0,4кВ, 6 ступенів |
||
<<< Повернутися на сторінку низьковольтних комплектних виробів