Funksjon, arbeidsprinsipp og kapasitetsberegning av kondensatorbanker

1. Grunnleggende arbeidsprinsipp

De fleste elektriske belastninger i industrielle kraftsystemer er induktive belastninger, som asynkronmotorer, transformatorer, sveisemaskiner, lysrør og elektromagneter. Elektrisk kan disse lastene betraktes som en kombinasjon av motstand og induktans koblet i serie. Som et resultat henger laststrømmen etter spenningen, og genererer en stor mengde induktiv reaktiv strøm og reaktiv effekt.

 

Den totale strømmen i en krets består av to komponenter:

Aktiv strøm, som er i fase med spenningen og utfører nyttig arbeid som å drive motorer og produsere varme;

 

Reaktiv strøm, som forsinker spenningen med 90 grader og brukes kun til å etablere og vedlikeholde elektromagnetiske felt uten å produsere effektivt arbeid.

Selv om reaktiv strøm ikke genererer nyttig utgangseffekt, opptar den fortsatt transformator- og linjekapasitet, øker systemtapene og reduserer den generelle strømkvaliteten. Dette er en av hovedårsakene til energisløsing i industrielle kraftsystemer.

 

Derimot leder strømmen til en kondensator spenningen med 90 grader, som er motsatt i fase av induktiv reaktiv strøm. Når kondensatorer kobles parallelt med induktive belastninger, forskyver den kapasitive reaktive strømmen deler av eller hele den induktive reaktive strømmen, og oppnår derved reaktiv effektkompensasjon. Dette er det grunnleggende driftsprinsippet til en kondensatorbank.

2. Kjernefunksjoner til kondensatorbanker

Kondensatorbankerer mye brukt i industrielle-lavspente kraftdistribusjonssystemer for å forbedre effektfaktoren, redusere reaktive effekttap, forbedre strømkvaliteten og oppnå energibesparelser.

 

Deres hovedfunksjoner inkluderer:

• Forbedring av kraftfaktor

Den kapasitive reaktive effekten generert av kondensatorer kompenserer for den induktive reaktive effekten til lasten, reduserer faseforskjellen mellom spenning og strøm og forbedrer effektivt systemets effektfaktor.

 

• Redusere linjetap og forhindre overbelastning

Ved å redusere unødvendig reaktiv strøm i systemet, reduseres den totale linjestrømmen tilsvarende, noe som reduserer effekttapene i kabler og transformatorer og bidrar til å forhindre overbelastning forårsaket av for høy reaktiv effekt.

 

• Stabiliserende nettspenning

Kraftig induktiv belastning forårsaker ofte spenningsfall og svingninger, noe som kan påvirke normal drift av elektrisk utstyr. Kondensatorkompensasjon hjelper til med å stabilisere terminalspenningen og forbedre strømforsyningens pålitelighet.

 

• Frigjør transformatorkapasitet

Reaktiv effekt opptar en del av transformatorens nominelle kapasitet, og begrenser dens evne til å levere aktiv effekt. Reaktiv effektkompensasjon frigjør transformatorkapasitet og forbedrer utstyrsutnyttelseseffektiviteten.

 

3. Skapstruktur og drift Kjennetegn

3.1 Hovedkomponenter

En standard lavspent kondensatorbank består hovedsakelig av:

• Skapskap
• Samleskinner
• Strømbrytere
• Isolerende brytere
• AC kontaktorer
• Termiske releer
• Lynavledere
• Kompensasjonskondensatorer
• Seriereaktorer
• Automatiske effektfaktorkontrollere
• Måleinstrumenter
• Primære og sekundære ledningssystemer
• Rekkeklemmer

 

3.2 Driftsegenskaper

Kondensatorbanken fungerer automatisk under normale forhold og krever vanligvis ikke rutinemessig manuell intervensjon. Den starter og stopper sammen med hovedstrømforsyningssystemet.

 

Den innebygde-intelligentekontrollerenovervåker kontinuerlig belastningsforhold og systemeffektfaktor i sanntid. I henhold til reaktiv effektbehov slår den automatisk kondensatorbanker på eller av for å opprettholde en optimal kompensasjonstilstand og minimere reaktive effekttap.

 

For rutinemessig vedlikehold bør det utføres regelmessige inspeksjoner for å se etter:

• Kondensatoroljelekkasje eller hevelse
• Unormal støy eller overoppheting
• Løse ledningsforbindelser
• Eldre kabler eller skadede komponenter

 

4. Farer ved lav effektfaktor (overdreven reaktiv effekt)

Hvis reaktiv effektkompensasjon ikke er installert i systemer med store induktive belastninger, vil effektfaktoren reduseres betydelig, noe som fører til følgende problemer:

• Høyere linjestrøm øker termiske tap i kabler og transformatorer, noe som resulterer i større energiforbruk og bortkastet elektrisitet;
• For stort spenningsfall forårsaker ustabil og redusert nettspenning, noe som kan påvirke normal drift av elektrisk utstyr;
• Reaktiv effekt opptar transformatorkapasitet og begrenser tilgjengelig aktiv effekt, noe som reduserer utnyttelseseffektiviteten til kraftdistribusjonsutstyr.

 

5. Beregningsmetode for nødvendig kompensasjonskapasitet

Empirisk dimensjoneringsmetode for industrielle applikasjoner

I praktiske tekniske applikasjoner tas den nødvendige kompensasjonskapasiteten vanligvis som omtrent en -tredjedel av transformatorens nominelle kapasitet (enhet: kVAR).

Avhengig av faktiske belastningsegenskaper og driftsforhold, er kompensasjonskapasiteten vanligvis innenfor et område på 30 % til 40 % av transformatorens nominelle kapasitet.

 

Eksempel

For en 200 kVA distribusjonstransformator:

Anbefalt kompensasjonskapasitet:

200 × (30 % ~ 40 %)=60 ~ 80 kVAR

Derfor anbefales generelt en kondensatorbank med en kapasitet mellom 60 kVAR og 80 kVAR for å oppfylle-reaktiv effektkompensasjonskrav på stedet.