Использование силовых конденсаторов и дросселей ELECTRONICON для компенсации реактивной мощности

Использование компонентов силовой электроники для компенсации реактивной мощности — силовых конденсаторов и фильтрующих дросселей — один из наиболее простых и эффективных способов энергосбережения в промышленных и коммунально-бытовых распределительных сетей.

Безопасность для окружающей среды

Силовые конденсаторы, произведенные компанией ELEC-TRONICON, не содержат ПХБ, растворители, а также любые другие ядовитые или запрещенные материалы. Эти конденсаторы не классифицируются как опасные товары согласно транзитным правилам. Силовым конденсаторам присвоен класс WGK 0 (water risk category 0 — «нет угрозы загрязнения в случае утечки»). Нет опасности для здоровья в случае правильного применения. Все конденсаторы, произведенные после 1 января 2006 года, изготовлены с использованием технологии бессвинцовой пайки.

Безопасность силовых конденсаторов
Рассмотрим основные особенности конденсаторов ELECTRONICON, обеспечивающие их безопасную эксплуатацию.
Защита от перенапряжений и коротких замыканий — самовосстанавливающийся диэлектрик

Во всех силовых конденсаторах используется самовосстанавливающийся диэлектрик. В момент короткого замыкания (электрического пробоя) на месте пробоя в течение нескольких микросекунд испаряется металлический слой и удаляется из центра пробоя. В результате образуется свободная от металла изолированная зона. Конденсатор остается полностью работоспособным во время пробоя и после него. Безопасность конденсаторов при напряжениях, лежащих в области допустимых, гарантирована.

В силовых конденсаторах также предусмотрена защита от прикосновения. Подключающий конструктивный элемент имеет степень защиты IP20 — это означает, что все токовыводящие части недоступны для прикосновения рукой.

Как было сказано ранее, во всех силовых конденсаторах используется диэлектрик, способный самовосстанавливаться после пробоя. При работе на напряжениях, не превышающих допустимое тестовое и максимальное рабочее (см. табл.), конденсаторы защищены от перенапряжений, кроме того, они защищены от внешних коротких замыканий, если не превышается допустимое значение неповторяющегося тока перегрузки I_S.

Защита от перенагрузки и выход из строя в конце срока службы

При перенагрузке по напряжению или в конце срока работы в конденсаторе из-за большого количества самовосстанавливающихся пробоев может возникнуть избыточное давление. Чтобы корпус не взорвался, в конденсаторах предусмотрен предохранитель-прерыватель избыточного давления. Им является один из конденсаторных проводов, с технологически подготовленным местом надлома. При возникновении избыточного давления длина корпуса конденсатора в результате расширения зиговки в корпусе или возникновения выпуклости в крышке удлиняется, и провод в месте надлома разрывается. Токовая связь в конденсаторе прерывается (рис. 2).

Диэлектрик
Конденсаторы по MKP-технологии изготавливаются из полипропиленового диэлектрика с малыми собственными потерями. Тонкая самовосстанавливающаяся смесь из цинка и алюминия под вакуумом напыляется на одну из сторон полипропиленовой пленки. Обе торцевые стороны секции металлизируются методом напыления и гарантируют высокую токовую нагрузку и низкоиндуктивный контакт между выводами и секцией (рис. 3). Многолетний опыт компании ELECTRONICON, а также проведенные многочисленные исследования по улучшению данной технологии позволили добиться превосходного самовосстановления диэлектрика и увеличения продолжительности функционирования силовых конденсаторов.

О влиянии работы электронного оборудования на силовые электрические сети

Материальной основой современного информационного общества, безусловно, является компьютер. За последние 10 лет он не только изменил образ жизни и работы миллиардов людей, но и сформировал новые требования к инфраструктуре, обеспечивающей его функционирование.

В недалеком прошлом большая часть электрической энергии потреблялась линейными нагрузками — лампами накаливания, нагревательными элементами, нагрузкой от двигателей и другими подобными электропотребителями. С конца 90-х годов резко возросла доля нелинейных электропотребителей, таких как персональные компьютеры и файл-серверы, мониторы, лазерные принтеры, блоки бесперебойного питания, а также другое офисное оборудование — копировальные аппараты и факсы; газоразрядные лампы и др. Дело в том, что для питания перечисленного оборудования используются встроенные импульсные источники питания, представляющие собой нелинейную нагрузку, сопротивление которой постоянно изменяется.

Ток, потребляемый этими источниками, имеет ярко выраженный импульсный характер. Это объясняется схемными особенностями импульсных источников питания — наличием сетевого выпрямителя (диодного моста) и сглаживающего емкостного фильтра. Другими словами, ток, потребляемый такими устройствами, в отличие от синусоидального тока линейных нагрузок, представляет собой периодический несинусоидальный сигнал.

Отрицательное воздействие ПК на сеть

В случаях, когда мощность нелинейных электропотребителей не превышает 10-15% от общего потребления мощности, каких-либо особенностей в эксплуатации системы электроснабжения, как правило, не возникает. При превышении указанного предела следует ожидать появления различных проблем в эксплуатации и последствий, причины которых не очевидны. В зданиях, где доля нелинейной нагрузки превышает 25%, отдельные проблемы могут проявиться сразу же.

Наличие высших гармонических составляющих в токах нелинейных электропотребителей приводит к следующим негативным, а в ряде случаев, и к катастрофическим последствиям.

Возможен перегрев и разрушение нулевых рабочих проводников кабельных линий вследствие их перегрузки токами третьей гармоники, когда токи в этих проводниках значительно превосходят токи фазных проводников, а защита от токовых перегрузок в цепях нулевых проводников не предусмотрена (п. 1.3.10 ПУЭ). Необходимо также отметить ускоренное старение изоляции при повышении рабочей температуры токонесущих проводников.

При линейной, даже самой мощной, нагрузке ток в нулевом рабочем проводнике будет меньше, чем максимальный ток в фазных проводниках. Совсем иная ситуация складывается при наличии нелинейных нагрузок — в этом случае ток в нулевом рабочем проводнике может превышать ток в фазе более чем в 1, 5 раза.

Пути решения проблемы
Косинусные шунтирующие конденсаторы

Шунтирующие конденсаторы, установленные в передающих и распределительных сетях, увеличивают пропускную способность, уменьшают потери и улучшают коэффициент мощности (cos φ). Высоковольтные батареи для различного уровня напряжения и мощности могут быть спроектированы для последовательного и параллельного подсоединения однофазных конденсаторных блоков.

Шунтирующие конденсаторы главным образом используются для улучшения коэффициента мощности (cos φ) в сети. Любые индуктивные нагрузки потребляют реактивную мощность, которая идет, например, на намагничивание трансформаторов, двигателей и дросселей. Требуемая реактивная энергия может быть сгенерирована при помощи конденсаторов.

Используя конденсаторы, которые установлены рядом с оборудованием, потребляющим реактивную энергию, можно достичь ряда положительных моментов:

• улучшения коэффициента мощности (cos φ);
• уменьшения потерь при передаче;
• увеличения пропускной способности, так как нагрузка на генераторы, трансформаторы и ЛЭП снижается;
• улучшения регулирования напряжения;
• улучшения качества электроэнергии.

Новое поколение MKP-конденсаторов с экологически чистым наполнителем газом (азот)
Внешний вид конденсаторов серии 275.xxx (конструктив K, L, M), изготавливаемых по технологии MKPg (газонаполненные).

Преимущества таких конденсаторов:

• абсолютная безопасность для окружающей среды;
• удобный монтаж при высокой степени защиты;
• герметичность и надежность;
• значительное уменьшение веса.

Применение данных конденсаторов позволяет:

• снизить общие расходы на электроэнергию благодаря улучшению коэффициента мощности;
• при той же общей мощности снабжать дополнительных потребителей полезной нагрузкой благодаря уменьшению реактивной нагрузки;
• уменьшать нагрузку компонентов распределительной сети и увеличивать срок их службы благодаря улучшению коэффициента мощности.

Фильтрующие дроссели резонансной цепи
Потребителю, в сети которого содержится большое количество выпрямителей, электроприводов с управляемым числом оборотов или других производителей высших гармоник, часто требуется конденсаторная батарея с фильтрацией. Такая установка одновременно с компенсацией реактивной мощности уменьшает вызванную высшими гармониками перегрузку и отфильтровывает большую часть высших гармоник.

Последовательным включением дросселя и силового конденсатора создается резонансный контур. Резонансная частота этого контура лежит ниже частоты самой маленькой гармоники сети (чаще всего 5-й). Поэтому для всех других гармоник, лежащих выше этой резонансной частоты, схема является индуктивной, и опасность резонанса между конденсаторной установкой и индуктивностью сети исключается.

Для таких целей ELECTRONICON предлагает однофазные и трехфазные дроссели. Они изготавливаются из специально отобранной трансформаторной жести по технологии плоских или круглых медных проводов. Большой срок службы и высокая электрическая прочность достигаются путем вакуумной сушки и пропитки. Дроссели поставляются с соединительными клеммами. В зависимости от номинальной мощности предлагаются дроссели с боковыми выводами или гибкими теплостойкими проводами.

При превышении температуры в 125 °C встроенный тепловой выключатель отсоединяет дроссель от сети.

Основные параметры:

• нагрузка высшими гармониками при 100%-ной продолжительности включения: U₃ = 0, 5%U_N; U₅ = 6, 0%U_N; U₇ = 5, 0%U_N; U₁₁ = 3, 5%U_N; U₁₃ = 3, 0%U_N;
• нагрузка основной частотой: I1 = 1, 1…I_N;
• ферромагнитные данные: I_lin =1, 6 ... 2, 2xI_N. Конструктивные особенности:
• вид: трехфазный с железным сердечником и двойным воздушным зазором;
• класс защиты: IP00, внутренний монтаж;
• класс изоляции: T 40/B;
• вид охлаждения: самоохлаждаемый;
• материал витков: медь;
• пропитка: лавсановая смола, класс F;
• подключение: клеммы или выводы на торцевой стороне или гибкие провода;
• изоляция: керн обмотки 3 кВ;
• контроль температуры: тепловой выключатель, температура отключения 125 °C; точность настройки: L = ±3%;
• основные положения:

Для энергосистем (особенно крупных предприятий) реактивная энергия всегда была и остается неизбежным атрибутом технологического оборота электроэнергии, влияющим на его экономическую эффективность. В последнее время, в связи со значительным ростом цен на энергоносители, повысился приоритет вопросов энергосбережения. Использование компонентов для компенсации реактивной мощности — один из наиболее простых и эффективных способов энергосбережения в промышленных и коммунально-бытовых распределительных сетях.

Применение компонентов производства ELECTRONICON (конденсаторов, дросселей, регуляторов, пускателей, разрядников) позволяет:

• поддерживать необходимый коэффициент мощности установок потребителя;
• повысить качество электроэнергии непосредственно в сетях предприятия;
• снизить общие расходы на электроэнергию;
• уменьшить нагрузку элементов распределительной сети, увеличить их срок службы.

 

Размещено компанией ООО "БЭМП" [26.03.2010]