Funktion, arbejdsprincip og kapacitetsberegning af kondensatorbanker

1. Grundlæggende arbejdsprincip

De fleste elektriske belastninger i industrielle strømsystemer er induktive belastninger, såsom asynkronmotorer, transformere, svejsemaskiner, lysstofrør og elektromagneter. Elektrisk kan disse belastninger betragtes som en kombination af modstand og induktans forbundet i serie. Som et resultat halter belastningsstrømmen efter spændingen, hvilket genererer en stor mængde induktiv reaktiv strøm og reaktiv effekt.

 

Den samlede strøm i et kredsløb består af to komponenter:

Aktiv strøm, som er i fase med spændingen og udfører nyttigt arbejde såsom at drive motorer og producere varme;

 

Reaktiv strøm, som forsinker spændingen med 90 grader og kun bruges til at etablere og vedligeholde elektromagnetiske felter uden at producere effektivt arbejde.

Selvom reaktiv strøm ikke genererer nyttig udgangseffekt, optager den stadig transformator- og linjekapacitet, øger systemtab og reducerer den samlede strømkvalitet. Dette er en af ​​de vigtigste årsager til energispild i industrielle elsystemer.

 

I modsætning hertil fører strømmen af ​​en kondensator spændingen med 90 grader, hvilket er modsat i fase af induktiv reaktiv strøm. Når kondensatorer er forbundet parallelt med induktive belastninger, udligner den kapacitive reaktive strøm en del af eller hele den induktive reaktive strøm, hvorved der opnås reaktiv effektkompensation. Dette er det grundlæggende driftsprincip for en kondensatorbank.

2. Kondensatorbankers kernefunktioner

Kondensator bankerbruges i vid udstrækning i industrielle-lavspændingssystemer for at forbedre effektfaktoren, reducere reaktive effekttab, forbedre strømkvaliteten og opnå energibesparelser.

 

Deres hovedfunktioner omfatter:

• Forbedring af Power Factor

Den kapacitive reaktive effekt genereret af kondensatorer kompenserer for den induktive reaktive effekt af belastningen, reducerer faseforskellen mellem spænding og strøm og forbedrer effektivt systemets effektfaktor.

 

• Reduktion af linjetab og forebyggelse af overbelastning

Ved at reducere unødvendig reaktiv strøm i systemet, falder den samlede linjestrøm tilsvarende, hvilket reducerer effekttab i kabler og transformere og hjælper med at forhindre overbelastning forårsaget af for høj reaktiv effekt.

 

• Stabiliserende netspænding

Kraftige induktive belastninger forårsager ofte spændingsfald og fluktuationer, som kan påvirke den normale drift af elektrisk udstyr. Kondensatorkompensation hjælper med at stabilisere terminalspændingen og forbedre strømforsyningens pålidelighed.

 

• Frigivelse af transformerkapacitet

Reaktiv effekt optager en del af transformatorens nominelle kapacitet, hvilket begrænser dens evne til at levere aktiv effekt. Kompensation for reaktiv effekt frigør transformatorkapacitet og forbedrer effektiviteten af ​​udstyrets udnyttelse.

 

3. Skabsstruktur og betjening Karakteristika

3.1 Hovedkomponenter

En standard lavspændingskondensatorbank- består hovedsageligt af:

• Skab indkapsling
• Samleskinner
• Strømafbrydere
• Isolerende kontakter
• AC kontaktorer
• Termiske relæer
• Lynafledere
• Kompensationskondensatorer
• Serie reaktorer
• Automatiske effektfaktorregulatorer
• Måleinstrumenter
• Primære og sekundære ledningssystemer
• Klemrækker

 

3.2 Driftskarakteristika

Kondensatorbanken fungerer automatisk under normale forhold og kræver generelt ikke rutinemæssig manuel indgriben. Den starter og stopper sammen med hovedstrømforsyningssystemet.

 

Den indbyggede-intelligentecontrollerovervåger løbende belastningsforhold og systemeffektfaktor i realtid. I henhold til efterspørgsel efter reaktiv effekt slår den automatisk kondensatorbanker til eller fra for at opretholde en optimal kompensationstilstand og minimere reaktive effekttab.

 

Til rutinemæssig vedligeholdelse bør der udføres regelmæssige inspektioner for at kontrollere for:

• Kondensatorolielækage eller hævelse
• Unormal støj eller overophedning
• Løse ledningsforbindelser
• Ældste kabler eller beskadigede komponenter

 

4. Farer ved lav effektfaktor (overdreven reaktiv effekt)

Hvis reaktiv effektkompensation ikke er installeret i systemer med store induktive belastninger, vil effektfaktoren falde betydeligt, hvilket fører til følgende problemer:

• Højere linjestrøm øger termiske tab i kabler og transformere, hvilket resulterer i større energiforbrug og spild af elektricitet;
• For stort spændingsfald forårsager ustabil og reduceret netspænding, hvilket kan påvirke den normale drift af elektrisk udstyr;
• Reaktiv effekt optager transformerkapacitet og begrænser tilgængelig aktiv effekt, hvilket reducerer udnyttelseseffektiviteten af ​​strømdistributionsudstyr.

 

5. Beregningsmetode for nødvendig kompensationskapacitet

Empirisk dimensioneringsmetode til industrielle anvendelser

I praktiske tekniske applikationer tages den påkrævede kompensationskapacitet generelt som ca. en -tredjedel af transformatorens nominelle kapacitet (enhed: kVAR).

Afhængig af faktiske belastningskarakteristika og driftsforhold ligger kompensationskapaciteten generelt inden for et område på 30 % til 40 % af transformatorens nominelle kapacitet.

 

Eksempel

For en 200 kVA distributionstransformator:

Anbefalet kompensationskapacitet:

200 × (30 % ~ 40 %)=60 ~ 80 kVAR

Derfor anbefales en kondensatorbank med en kapacitet mellem 60 kVAR og 80 kVAR generelt for at opfylde-stedets krav til kompensation for reaktiv effekt.