Употреба кондензатора за компензацију реактивне снаге оптерећења домаћинства

Међу бројним факторима који утичу на ефикасност система напајања (СЕС), једно од приоритетних места заузима проблем компензације реактивне снаге (КРМ). Међутим, у комуналним корисничким дистрибутивним мрежама које углавном садрже једнофазно, појединачно комутирано оптерећење, КРМ уређаји су и даље недовољно искоришћени.

Раније се веровало да због релативно кратких фидера градских нисконапонских дистрибутивних мрежа, мале (кВА јединице) прикључне снаге и ширења оптерећења, проблем ПФЦ за њих не постоји.

На пример, у поглављу 5.2 [1] пише: „за стамбене и јавне зграде није предвиђена компензација реактивног оптерећења.“ Ако се узме у обзир да се у последњој деценији потрошња електричне енергије по 1 м2 стамбеног сектора утростручила, просечни статистички капацитет енергетских трансформатора градских комуналних мрежа достигао је 325 кВА, а област коришћења снаге трансформатора се померио навише и налази се унутар 250 … 400 кВА [2], онда је ова тврдња упитна.

Обрада графикона оптерећења направљених на улазу стамбене зграде показује: током дана просечна вредност фактора снаге (цосј) варира од 0,88 до 0,97, а фазно од 0,84 до 0,99. Сходно томе, укупна потрошња реактивне снаге (РМ) варира од 9 ... 14 кВАр, а фаза по фаза од 1 до 6 кВАр.

На слици 1 приказан је графикон дневне потрошње РМ на улазу у стамбену зграду. Други пример: регистрована дневна (10.06.2007.) потрошња активне и реактивне електричне енергије у ТП градске мреже Сизран (СТР-РА = 400 кВА, потрошачи електричне енергије су углавном једнофазни) износи 1666,46 кВх и 740,17 кварх. (пондерисана средња вредност цосј = 0,91 — дисперзија од 0,65 до 0,97) чак и са одговарајућим ниским фактором оптерећења трансформатора — 32% током вршних сати и 11% током минималних сати мерења.

Дакле, с обзиром на велику густину (кВА/км2) комуналног оптерећења, стално присуство реактивне компоненте у енергетским токовима СЕС-а, доводи до значајних губитака електричне енергије у дистрибутивним мрежама великих градова и потребе да се они надокнаде. преко додатних извора генерисања.

Сложеност решавања овог проблема је у великој мери последица неравномерне потрошње РМ у појединачним фазама (Сл. 1), што отежава коришћење традиционалних за индустријске мреже КРМ инсталација заснованих на трофазним кондензаторским батеријама које контролише регулатор инсталиран у једној фаза компензоване мреже.

Искуство наших иностраних колега је од интереса за повећање резерве снаге градских термоелектрана. Конкретно, развој компаније за дистрибуцију електричне енергије Едеинор С.А.А. (Перу) (део је Ендеса групе (Шпанија), специјализоване за производњу, пренос и дистрибуцију електричне енергије у низу јужноамеричких земаља), наводи КРМ у нисконапонским дистрибутивним мрежама на минималној удаљености од потрошача. [3]. По наруџбини од Едеинор С.А.А., један од највећих произвођача нисконапонских косинусних кондензатора-ЕПЦОС АГ лансирао је серију једнофазних кондензатора ХомеЦап [4], погодних за мала комунална оптерећења.

Номинални капацитет ХомеЦап кондензатора (слика 2) варира од 5 до 33 μФ, што омогућава компензацију индуктивне компоненте ПМ од 0,25 до 1,66 кВАр (при напону мреже од 50 Хз у опсегу од 127). 380 В).

Као диелектрик се користи ојачана полипропиленска фолија, електроде се израђују прскањем метала — МКР технологија (Металлисед Полипропилене Кунстстофф). Намотај секције је стандардно округао, унутрашња запремина је испуњена нетоксичним полиуретанским једињењем. Као и сви косинусни кондензатори компаније ЕПЦОС АГ, ХомеЦап кондензатори имају својство «самозалечења» у случају локалног уништења плоча.

Цилиндрично алуминијумско кућиште кондензатора изоловано је термоскупљајућом поливинил цеви (сл. 2), а прикључци лопатица дупле електроде су прекривени диелектричним пластичним поклопцем (степен заштите ИП53), чиме се гарантује потпуна безбедност током рада у домаће окружење потврђено релевантним сертификатом стандарда УЛ 810 (безбедносне лабораторије САД).

Уграђени уређај, који се активира када се прекорачи вишак притиска унутар омотача, аутоматски искључује кондензатор у случају прегревања или лавинског урушавања секције. Пречник ХомеЦап кондензатора је 42,5 ± 1 мм, а висина, у зависности од вредности номиналног капацитета, је 70 ... 125 мм. Вертикални продужетак кућишта кондензатора, у случају заштите од вишка унутрашњег притиска, не више од 13 мм.

Кондензатор је повезан двожилним флексибилним каблом пресека 1,5 мм2 и дужине 300 или 500 мм [4]. Дозвољено загревање изолације каблова — 105 ° Ц.

Рад ХомеЦап кондензатора је могућ у затвореном простору на температури околине од -25 … + 55 ° Ц. Одступање номиналног капацитета: -5 / + 10%. Губици активне снаге не прелазе 5 вати по квару. Гарантован радни век до 100.000 сати.

Причвршћивање ХомеЦап кондензатора на монтажну површину врши се помоћу стезаљке или вијка (М8к10) спојених на дно.

На сл. 3. приказује уградњу ХомеЦап кондензатора у кутију за дозирање. Кондензатор (у доњем десном углу) је повезан са терминалима мерача електричне енергије

ХомеЦап кондензатори се производе у потпуности у складу са захтевима ИЕЦ 60831-1/2 [4].

Према Едеинор САА, [3] инсталација ХомеЦап кондензатора укупног капацитета 37.000 квар у 114.000 домаћинстава у округу Инфантас у северној Лими повећала је пондерисани просечни фактор снаге дистрибутивне мреже са 0,84 на 0,93, уштедећи приближно 280 кВх по године .за сваки прикључени кВАР РМ или укупно око 19.300 МВх годишње. Осим тога, узимајући у обзир квалитативне промене у природи оптерећења домаћинства (пребацивање напајања електричних уређаја, активних пригушница штедних сијалица), изобличење синусоидалности мрежног напона, истовремено са уз помоћ ХомеЦап кондензатора, било је могуће смањити ниво хармонских компоненти — ТХДУ у просеку за 1%.

За разлику од урбаних, потреба за РПЦ за сеоске нисконапонске дистрибутивне мреже никада није доведена у питање [5] због активне потрошње енергије за пренос РМ преко продуженог отвореног (дрветастог) високонапонског вода (ДХЛ) са напон од 6 (10) кВ је највећи [6]. Истовремено, недовољан однос средстава КРМ према прикљученом капацитету електричних пријемника објашњава се чисто економским разлозима. Стога је за СПП сеоских комуналних и домаћинстава и малих (до 140 кВ) индустријских корисника питање избора најјефтиније верзије КРМ-а приоритетно.

Једна од техничких потешкоћа у практичној примени препоруке 80% РПЦ директно у сеоским нисконапонским мрежама [5] је недостатак кондензатора погодних за уградњу надземних водова.Према прорачунима, просечна вредност заосталог (не дозвољава прекомерну компензацију) РМ при преносу преко ВН 0,4 кВ са активном снагом од 50 кВ за мешовити, са превлашћу (више од 40%) комуналног оптерећења је 8 квар , дакле, оптимална номинална РМ оваквих кондензатора треба да буде унутар неколико десетина квар.

Размотримо КРМ систем који на надземним водовима нисконапонских мрежа у Џајпуру (Раџастан, Индија) користи електроенергетска компанија Јаипур Видиут Витран Нигам Лтд на основу кондензатора серије ПолеЦап® (слика 4) произвођача ЕПЦОС АГ [7] . Мониторинг СПП, који садржи око 1000 МВА са инсталисаним капацитетом од 4600 трансформатора 11/0,433 кВ са појединачном снагом од 25-500 кВА, показао је: летње оптерећење трансформатора је 506 МВА (430 МВ), зимско — 353 МВА (300 МВ); пондерисани просек цосј — 0,85; укупни губици (2005) — 17% обима снабдевања електричном енергијом.

У току пилот пројекта КРМ уграђено је 13375 ПолеЦап кондензатора у прикључне чворове на нисконапонске трансформаторе, директно на носаче надземних водова 0,4 кВ, укупне РМ од 70 МВАр. Укључујући: 13000 5 квар кондензатора; 250 — 10 квар; 125 — 20 кв.м. Као резултат, вредност цосј расте на 0,95, а губици се смањују на 13% [7].

Ови кондензатори (сл. 4 и сл. 5) су модификација добро провереног типа кондензатора са металним филмом направљених по технологији МКР/МКК (Метализед Кунстстофф Компакт) [8] – истовремено повећавајући површину и повећавајући електричну енергију. чврстоћа слоја контактна метализација електрода, због комбинације равног и таласастог реза ивица филма, положеног са малим померањем кривина, карактеристичним за МКР технологију.Поред тога, серија ПолеЦап укључује велики број трофазних кондензатора ПМ 0,5 ... 5 кВАр, направљених по традиционалној МКР технологији [8].

Побољшања основног дизајна серијских МЦЦ кондензатора омогућила су директну (без додатног кућишта) инсталацију ПолеЦап кондензатора на отвореном, у влажним или прашњавим просторијама. Тело кондензатора је направљено од 99,5% алуминијума и напуњено је инертним гасом.

Слика 5 показује:

• отпорни пластични поклопац (ставка 1);

• херметички затворена, окружена пластичним прстеном (поз. 5) и пуњена епоксидном смесом (поз. 7), верзија терминалног блока (поз. 8) обезбеђује степен заштите ИП54.

Веза (сл. 5) се врши заптивање кабловске заптивке (позиција 2) од три једножилна кабла од 2 метра (позиција 3) и керамичког модула отпорника за пражњење (позиција 6) пресовањем и лемљењем контактних прикључака.

Ради погодности визуелна контрола активира се заштита од надпритиска, појављује се светло црвена трака на продуженом делу кућишта кондензатора (положај 4).

Максимална дозвољена разлика у температури околине је -40 ... + 55 ° Ц [8].

Треба напоменути да будући да КРМ кондензатори морају бити заштићени од струја кратког споја (ПУЕ Цх.5), чини се да је препоручљиво уградити осигураче унутар кућишта ХомеЦап и ПолеЦап кондензатора који се активирају кваром секције.

Искуство КРМ-а у комуналним мрежама у земљама у развоју са високим нивоом губитака у мрежи показује да чак и једноставна техничка решења — коришћење нерегулисаних батерија специјалних типова косинусних кондензатора — могу бити економски веома ефикасна.

Аутор чланка: А.Схисхкин

Књижевност

1. Упутство за пројектовање градских електричних мрежа РД 34.20.185-94. Одобрен од: Министарство горива и енергетике Руске Федерације 07.07.94, РАО «УЕС Русије» 31.05.94 Ступио на снагу 01.01.95.

2. Овцхинников А. Губици електричне енергије у дистрибутивним мрежама 0,4 ... 6 (10) кВ // Вести електротехнике. 2003. бр. 1 (19).

3. Корекција фактора снаге у електричним мрежама Перуа // ЕПЦОС ЦОМПОНЕНТС #1. 2006

4. ХомеЦап кондензатори за корекцију фактора снаге.

5. Смернице за избор средстава регулације напона и компензације реактивне снаге при пројектовању пољопривредне опреме и електричних мрежа за пољопривредне намене. М.: Селенергопроект. 1978

6. Схисхкин С.А. Реактивна снага потрошача и мрежни губици електричне енергије // Уштеда енергије број 4. 2004.

7. Јунгвиртх П. Корекција фактора снаге на лицу места // ЕПЦОС ЦОМПОНЕНТС Но. 4. 2005

8. ПолеЦап ПФЦ кондензатори за спољне нисконапонске ПФЦ апликације. Издавач ЕПЦОС АГ. 03/2005. Наредба бр. ЕПЦ: 26015-7600.