• Общая электрическая нагрузка, кВА (старая) = кВА1 + кВА2 + кВА3
• Общая электрическая нагрузка = 50,1 + 20,08 + 11,76
• Общая электрическая нагрузка = 82 кВА
• Общая электрическая нагрузка кВт = кВт1 + кВт2 + кВт3
• Общая электрическая нагрузка, кВт = 37 + 15 + 10
• Общая электрическая нагрузка, кВт = 62 кВт
• Ток нагрузки = кВА / В = 80 × 1000 / (415/1.732)
• Ток нагрузки = 114,1 А
• КВА Плата за потребление = КВА X Заряд
• КВА Плата за потребление = 82x60Rs
• кВА Плата за потребление = 8198 рупий
• Годовое потребление единицы = кВт x ежедневное использованиеx365
• Годовое потребление единицы = 62x24x365 = 543120 кВтч
• Годовая плата = 543120 × 10 = 5431200 рупий
• Общая годовая стоимость = 8198 + 5431200

• Общая годовая стоимость до коррекции коэффициента мощности = 5439398 рупий

• Общая электрическая нагрузка, кВА (новая) = кВА1 + кВА2 + кВА3
• Общая электрическая нагрузка = 41. 95 + 17.01 + 10.20
• Общая электрическая нагрузка = 69 кВА
• Общая электрическая нагрузка кВт = кВт1 + кВт2 + кВт3
• Общая электрическая нагрузка, кВт = 37 + 15 + 10
• Общая электрическая нагрузка, кВт = 62 кВт
• Ток нагрузки = кВА / В = 69 × 1000 / (415 / 1,732)
• Ток нагрузки = 96,2 А
• КВА Плата за потребление = КВА X Заряд
• кВА Плата за потребление = 69x60Rs = 6916 Rs ————- (1)
• Годовое потребление единицы = кВт x ежедневное использованиеx365
• Годовое потребление единицы = 62x24x365 = 543120 кВтч
• Годовые платежи = 543120 × 10 = 5431200 рупий —————– (2)
• Капитальные затраты на конденсатор = Квар x Стоимость конденсатора / Квар = 82 x 60 = 4919 рупий — (3)
• Годовая процентная ставка и амортизационные расходы = 4919 x 12% = 590 рупий —– (4)
• Общая годовая стоимость = 6916 + 5431200 + 4919 + 590

• Общая годовая стоимость после коррекции коэффициента мощности = 5438706 рупий

• Общая годовая стоимость до коррекции коэффициента мощности = 5439398
рупий
• Общая годовая стоимость после коррекции коэффициента мощности = 5438706
рупий
• Годовая экономия = 5439398-5438706
рупий

• Годовая экономия = 692 рупий
• Срок окупаемости = капитальные затраты на конденсатор / годовая экономия
• Срок окупаемости = 4912/692

• Срок окупаемости = 7. 1 год

Нравится:

Нравится Загрузка …

О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар завершил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение).В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Индустриал Электрикс» (австралийские энергетические публикации). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки.Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновиться по различным инженерным темам.

Что такое тестирование банка конденсаторов и зачем оно проводится

представляет собой комбинацию множества конденсаторов одинакового номинала, которые соединены параллельно или последовательно друг с другом для сбора электрической энергии. Полученный в результате банк затем используется для противодействия или коррекции запаздывания коэффициента мощности или фазового сдвига в источнике питания переменного тока.Их также можно использовать в источниках питания постоянного тока для увеличения общего количества накопленной энергии или для увеличения допустимой мощности пульсаций источника питания.

Конденсаторные батареи обычно используются для

• Коррекция коэффициента мощности
• Компенсация реактивной мощности

Конденсаторы имеют противоположный эффект по сравнению с индуктивными двигателями: они нейтрализуют большой ток и, таким образом, эта конденсаторная батарея снижает ваши счета за электроэнергию.

— важный аспект вашей энергосистемы, обеспечивающий правильную коррекцию коэффициента мощности. Блок коррекции коэффициента мощности имеет различные рабочие настройки в зависимости от положения, в котором они установлены. Влага, время, гармоники и температура изменяют коррекцию коэффициента мощности конденсаторных батарей. Уже установленные батареи конденсаторов, если они не были протестированы или не обслуживались в течение определенного времени, перестают функционировать на самом высоком уровне.Со временем работа конденсаторов может ослабнуть, что снизит коэффициент мощности вашей энергосистемы, что приведет к потере коэффициента мощности.

Что делается во время тестирования батареи конденсаторов?

Для проверки конденсаторной батареи используется стандарт IEEE или ANSI. Конденсаторные батареи проводят 3 типа. Их

• Испытания конструкции или типовые испытания
• Производственные испытания или плановые испытания
• Полевые испытания или пуско-наладочные испытания

Когда производитель запускает новую конструкцию силового конденсатора, необходимо проверить, соответствует ли новая партия конденсатора стандарту. Типовые испытания или испытания конструкции не проводятся на одиночном конденсаторе, вместо этого они проводятся на некоторых случайно выбранных конденсаторах, чтобы убедиться в соответствии стандарту.

Во время запуска новой конструкции, после того, как эти испытания конструкции выполнены, нет необходимости повторять эти испытания для любой последующей партии продукции, пока конструкция не будет изменена. Дизайн-тесты или типовые испытания обычно дороги или разрушительны.

Типовые испытания, проведенные на конденсаторной батарее: —

• Испытание на устойчивость к импульсам высокого напряжения.
• Испытание втулки.
• Испытание на термическую стабильность.
• Испытание напряжения радиовлияния (RIV).
• Тест на спад напряжения.
• Тест разряда короткого замыкания.

Регулярные испытания также называются производственными испытаниями. Эти испытания должны проводиться на каждом конденсаторном блоке производственной партии, чтобы гарантировать индивидуальные рабочие параметры.

В этом тесте постоянное напряжение 4.К стойкам вводов конденсаторного блока прикладывают 3-кратное номинальное действующее напряжение или переменное напряжение, в 2 раза превышающее номинальное действующее напряжение. Конденсаторный ряд должен выдерживать любое из этих напряжений не менее десяти секунд. Температура блока во время испытания должна поддерживаться на уровне 25 ± 5 градусов. В случае трехфазного конденсаторного блока, если элементы трехфазного конденсатора соединены звездой с нейтралью, подключенной через четвертый ввод или через корпус, напряжение, приложенное между фазными выводами, будет в √3 раза выше упомянутых напряжений.То же напряжение, что и выше, будет приложено к фазному выводу и нейтральному выводу.

Этот тест применим только в том случае, если внутренние конденсаторные элементы блока изолированы от его корпуса. Это обеспечивает выдерживаемость перенапряжения изоляции между элементами конденсатора и металлическим корпусом. Испытательное напряжение прикладывают между корпусом и стойкой ввода в течение 10 секунд. Для конденсаторного блока, имеющего вводы с разными BIL, это испытание проводится на основе нижнего ввода BIL.

Это испытание проводится для того, чтобы гарантировать, что каждый конденсаторный блок в партии или партии должен дать не более 110% своей номинальной VAR во время нормальной работы в пределах возможного температурного предела, который считается ˚C. Если измерение проводится при любой температуре, отличной от 25 ° C, результат с меандрами должен быть рассчитан в соответствии с 25 ° C.

Этот тест проводится для того, чтобы убедиться, что лимит свободен от утечек.В этом испытании испытательный образец нагревается внешней печью, чтобы заставить изолирующую жидкость выйти из корпуса, если есть какая-либо точка утечки. Этот тест позволяет убедиться, что все соединения затянуты и герметизированы правильно.

Это испытание проводится на каждом конденсаторном блоке, чтобы убедиться, что внутреннее разрядное устройство или резистор способен разрядить конденсаторный блок от его начального остаточного напряжения до 50 В или менее в течение указанного срока.Начальное остаточное напряжение может быть в 2 раза больше номинального действующего напряжения конденсатора.

Этот тест проводится на каждом конденсаторном блоке, чтобы продемонстрировать, что потери, возникающие в блоке во время работы, меньше максимально допустимой потери блока.

В этом испытании конденсаторный блок сначала заряжается постоянным напряжением (DC), в 1,7 раза превышающим номинальное действующее значение напряжения конденсаторного блока. Затем этот блок может производить разряд через зазор, расположенный как можно ближе, без какого-либо дополнительного сопротивления разрядной цепи. Емкость конденсатора следует измерять перед подачей зарядного напряжения и после разрядки блока. Отклонение этих двух измерений должно быть меньше, чем отклонение емкости при срабатывании внутреннего плавкого элемента.

Когда конденсаторная батарея практически установлена ​​на месте, должны быть выполнены некоторые специальные тесты, чтобы убедиться, что соединение каждого блока и батареи в порядке и в соответствии со спецификациями.

Чтобы определить емкость батареи в целом, используется чувствительный измеритель емкости, чтобы убедиться, что подключение батареи соответствует требованиям. Если измеренное значение не соответствует расчету, в банке должно быть какое-то неправильное соединение, которое необходимо исправить. Мы должны применять полное номинальное напряжение для определения емкости батареи, а не только десять процентов номинального напряжения, чтобы определить емкость блока. Формула емкости: где, V — напряжение, приложенное к батарее, I — ток питания и ω = 377.7, что является постоянным качеством.

Этот тест проводится в соответствии с NBMA CP-1.

Как проводится тестирование батареи конденсаторов?

• Перед выполнением этой задачи необходимо оценить любые угрозы на объекте и определить их с помощью соответствующих мер контроля.
• Если какие-либо опасности не могут быть уменьшены или преодолены до подходящего предела, не продолжайте выполнение задачи и обратитесь за помощью к своему руководителю.

• Все испытания должны проводиться при обесточенной конденсаторной батарее и при соблюдении соответствующих мер контроля для предотвращения случайного контакта с соседней находящейся под напряжением установки или нарушения запретных зон.
• Выдайте разрешение на тестирование и следуйте требованиям P53 Управляйте сетевым процессом. Согласно данным полевых испытаний первичной установки и вторичных систем подстанции, риски безопасности, применимые к конденсаторам, включают:

1. Контакт с высоким напряжением на первичных соединениях конденсаторной батареи
2. Максимальный ток короткого замыкания
3. Накопленная энергия в заряженных конденсаторах

• Оценить необходимость вторичной изоляции систем защиты.
• При проведении этой оценки следует учитывать чувствительность защиты конденсаторной батареи и возможность для тестируемого конденсатора непреднамеренно разрядить накопленную энергию в систему защиты.
• В большинстве случаев необходима вторичная изоляция системы защиты.

Запишите идентификационные данные каждого конденсаторного блока

• Наименование производителя
• Типовое описание производителя
• Серийный номер производителя
• Год выпуска
• Измеренная емкость и номинальная емкость Cn, как указано на паспортной табличке
• Серийный номер каждой емкости конденсатора
• Номинальная мощность Qn
• Номинальное напряжение Un
• Номинальный ток в
• Температурная категория

• Осмотрите внешние поверхности и убедитесь, что конденсаторные блоки и реакторы чистые и сухие.
• Проверьте правильность основных подключений.
• Проверьте заземление монтажных рам и корпуса конденсаторной батареи.

• Испытания сопротивления изоляции, перечисленные ниже, должны проводиться в течение одной минуты каждое.
Для этих испытаний необходимо отсоединить
• ТТ / ТН безопасности, подключенные к нейтрали батареи.
• Если несколько компонентов соединены параллельно, например, конденсаторные батареи, нет необходимости проводить отдельные измерения сопротивления изоляции каждого компонента.
• Чтобы убедиться, что оцениваемые конденсаторы изменились соответствующим образом, чтобы обеспечить точное измерение ИК-излучения, убедитесь, что конденсатор был заряжен мегомметром таким образом, чтобы изменение ИК-излучения составляло менее 5% за 1-минутный период.

• Измерьте емкость каждого отдельного конденсаторного блока с помощью емкостного моста. Использование любого испытательного оборудования должно выполняться в соответствии с инструкциями по эксплуатации, относящимися к используемому оборудованию.
• Обратите внимание, что емкостные мосты клещевого типа обычно можно использовать без отключения конденсаторных блоков от батареи.
• Рекомендуется не отсоединять конденсаторные блоки для измерения, чтобы избежать непреднамеренного повреждения вводов конденсаторных блоков.
• Обратите внимание, что втулки имеют строго определенные пределы максимального крутящего момента, которые нельзя превышать при затяжке соединений.
• С другой стороны, необходимо подключить источник переменного тока для последовательной вставки в конденсаторный блок.
• Напряжение, измеренное на каждом блоке, из которого можно рассчитать емкость по формуле:
  C = I / (2 x Pi x f x V)
  Где C = емкость в фарадах. V = индуцированное напряжение в вольтах. I = подаваемый ток в амперах. f = частота подаваемого тока.
• Расчет емкости должен выполняться в период, когда температура на батарее стабильна.

• Если установлены реакторы ограничения пускового тока или реакторы настройки, измерьте реактивное сопротивление реакторов.
• Предпочтительный метод состоит в том, чтобы ввести большой переменный ток и определить напряжение, наведенное на реакторе, из которого можно рассчитать реактивное сопротивление по формуле:
  Z = V / I
  Где Z = реактивное сопротивление в омах. V = индуцированное напряжение в вольтах. I = подаваемый ток в амперах.
• Эта формула игнорирует резистивную составляющую импеданса, что является допустимым упрощением для типичных реакторов (добротность типичного реактора с воздушным сердечником превышает 40.

• Высоковольтные испытания конденсаторов постоянным и переменным током необходимы только в том случае, если этого требует владелец, и обычно спрашивают только о том, есть ли производственные или серийные проблемы, которые необходимо решить.
• В качестве альтернативы, это может потребоваться по усмотрению инженера-наладчика, когда выведенный из эксплуатации банк возвращается в эксплуатацию. Конденсатор должен выдерживать испытательное напряжение постоянного тока, приложенное в течение 10 секунд между клеммами первичной обмотки.
• Применяемый уровень напряжения:
  Utest = Un x 4,3 x 0,75
  Где Utest = приложенное испытательное напряжение. Un = номинальное напряжение конденсатора.
• Конденсатор также должен выдерживать 1-минутное испытание на устойчивость к промышленной частоте испытательным напряжением, приложенным между выводами конденсатора и землей.

• Выполните проверку баланса каждого банка, вставив измеренную величину емкости в соответствующую программу балансировки.
• При необходимости поменяйте местами банки для достижения приемлемого баланса банка.

• Первичная инжекция может выполняться для проверки работоспособности схем защиты блока батарей путем перемычки емкостей конденсаторов батареи и использования источника тока низкого напряжения для инжекции через соответствующие трансформаторы тока.
• Если для подтверждения правильности баланса конденсаторной батареи требуется первичный впрыск, его следует выполнять в то время, когда температура относительно стабильна и однородна по всей батарее.
• Подключите сбалансированный трехфазный источник к входным клеммам блока и определите:
  • Напряжение, приложенное к каждой фазе (фаза к фазе и фаза к нейтрали).
  • Линейный ток каждой фазы.
  • Напряжение звезды конденсаторной батареи относительно нейтрали.
  • Напряжение / ток, измеренные при защите от дисбаланса.
  • Вторичный ток от каждой жилы ТТ измерения / защиты.
• Подтвердите, что любой несбалансированный ток / напряжение при масштабировании от первичного испытательного напряжения впрыска до фактического номинального напряжения ниже порога, необходимого для срабатывания аварийного сигнала несбалансированности или отключения.

Конденсаторная батарея, вводимая в эксплуатацию впервые, требует проверки следующих пунктов (если применимо) перед подачей питания:

• Убедитесь, что детали из листового металла не имеют повреждений при транспортировке и правильно собраны.
• Убедитесь, что все стационарно закрепленные панели правильно закреплены болтами.
• Проверьте затяжку всей дверной фурнитуры.
• Проверить правильность работы дверных замков.
• Проверьте внешний вид, чистоту лакокрасочного покрытия и отсутствие царапин.
• Проверьте правильность и надежность заделки всех кабелей управления.
• Убедитесь, что конденсаторы исправны и не имеют повреждений и протечек.
• Убедитесь, что соединения сборных шин затянуты правильно.
• Убедитесь, что соединения втулки конденсатора затянуты правильно.
• Проверить работу выключателя массы.
• Проверить работу изолятора.
• Проверить работу таймеров разряда и электрической блокировки с системами управления, а также высоковольтными выключателями и выключателями, способными запитать батарею.
• Проверьте работу импульсных реле, включая адаптивную способность реле POW.
• Убедитесь, что имеются ключи системы блокировки.
• Проверить работу освещения шкафа.
• Проверить работу нагревателя.
• Убедитесь, что все предохранители / перемычки на месте.
• Убедитесь, что все вторичные цепи ТТ замкнуты.
• Проверить наружные заборы и ворота.
• Убедитесь, что все таблички и паспортные таблички находятся на своих местах.
• Запишите сведения о заводе по управлению активами для SAP / MIMS.
• Проверить работу всех функций управления и защиты.

• После подачи питания сохраните вторичные токи и напряжения на всех вторичных цепях защиты и измерения, включая измерения нулевой последовательности, фазы и несбалансированности.
• Подтвердите и запишите правильность работы и адаптивность устройств переключения точки на волну. Может потребоваться несколько тестовых включений.

• Уменьшить линейный ток системы
• Повышает уровень напряжения нагрузки
• Уменьшить системные потери
• Повышает коэффициент мощности источника тока
• Уменьшить нагрузку генератора
• Уменьшите капитальные вложения на мегаватт нагрузки.
• Уменьшить счет за электроэнергию

Как рассчитать количество ступеней и реактивную мощность конденсаторных батарей

Конденсаторные батареи и ступени

В зависимости от размера компенсирующего блока, он может быть собран с конденсаторами одинакового размера (в более крупных единицах) или разного размера. Блок с общей реактивной мощностью, например, 300 квар состоит из шести силовых конденсаторов по 50 квар каждый.

Таким образом, количество конденсаторов идентично количеству ступеней: шесть конденсаторов контролируются шестью ступенями .

Однако блоки компенсации с неравными шагами, например, 50 квар и 25 квар (см. Рисунок 1), включают компенсацию в «точном шаге» . Меньшие блоки примерно до 150 квар имеют комбинации конденсаторов разного размера по экономическим причинам.

Блок компенсации на 110 квар , например, собран с четырьмя конденсаторами 10, 20 и 2 × 40 квар (соотношение 1: 2: 4: 4) для обеспечения контроля в 11 ступеней .Старые реле коэффициента мощности управляют с помощью фиксированной программы переключения, так называемой «геометрической последовательности переключения» (см. Рисунок 2).

Современные реле «выбирают» конденсатор правильного размера , напрямую обращаясь к фактической потребности в реактивной мощности .

После определения общей потребности в реактивной мощности, подлежащей компенсации, затем решается, какие типы модулей компенсации (см. Эту статью) следует использовать. Что касается их расположения, следует иметь в виду, что провода должны быть постоянно освобождены от реактивной мощности.

Потери мощности (кВтч) вдоль проводов увеличиваются в квадрате с полной мощностью (I ² × R) .

В небольших установках часто бывает достаточно одной компенсации центрального типа. Коэффициент мощности, запрашиваемый поставщиком электроэнергии, должен поддерживаться в среднем в течение одного расчетного периода. Кратковременные отклонения от целевого коэффициента мощности нельзя контролировать быстро.Таким образом, задержки переключения на шаг от 30 до 40 с вполне достаточны.

Следует учитывать, что более короткие задержки увеличивают количество операций переключения, которые часто подсчитываются современными реле коэффициента мощности.

Еще одним критерием выбора банка компенсации является тип потребителя . Если имеется только несколько потребителей с высокой номинальной мощностью, применима конденсаторная батарея с грубым пошаговым управлением. Установки с большим количеством потребителей среднего или малого размера требуют компенсации с помощью точного ступенчатого управления.

Для этой цели доступны более дорогие блоки компенсации с числом ступеней до 12 или даже 14 (Рисунок 3).

Где:

• (a) Блок управления с реле коэффициента мощности
• (b) Базовый блок с шагами 1–6
• (c) Блок расширения с шагом 7–12
• F1 — главные предохранители
• F2 — предохранители управления
• F3 — конденсаторные предохранители
• K1 – K12 — контакторы
• P1 — реле коэффициента мощности
• T1 — силовой трансформатор
• T2 — трансформатор тока (для установки на распределительном щите)
• X1 — терминал управления
• X2 — разъемные соединения между модулями

В период проектирования следует учитывать возможное продление в будущем. Это необходимо для того, чтобы предусмотреть достаточно места для модуля расширения и, кроме того, установить реле коэффициента мощности с дополнительными выходами управления.

Большинство имеющихся на рынке электронных реле коэффициента мощности способны распознавать незанятые ступени автоматически и выводить их из строя. . Если установлен модуль расширения, существующая компенсация должна быть «беспотенциальной», включая реле коэффициента мощности.

По завершении установки блок расширенной компенсации будет повторно включен.Прежде всего, реле коэффициента мощности с самого начала проверяет все выходы и распознает новые ступени конденсатора (см. Рис. 4a и 4b).

Старые реле коэффициента мощности, все еще работающие на многих заводах по всему миру, следуют строгой программе переключения, например, ступени переключения с 1 на 6 или вниз с 6 до 1 или 0 (см. рисунок 2, арифметическая последовательность).

Эта программа имеет существенный недостаток в отношении количества часов работы на шаг: В худшем случае шаг 1 находится под напряжением все время по сравнению с шагом 6, который никогда не переключался в !

Таким образом, современные реле коэффициента мощности были заменены на так называемую программу вращательного или кругового переключения , как показано на рисунке 5. Эта программа распределяет часы работы равномерно по конденсаторам.

Конденсатор, находящийся под напряжением в течение самого длительного времени во время процедуры управления, будет отключен первым, а конденсатор, который был отключен дольше всего, будет подключен следующим.Даже, например, во время окончания в пятницу (см. Секторы A и B), если все конденсаторы выключены, в понедельник утром сначала будет запитан конденсатор 7 или 3 , относящийся к секторам C и D соответственно, при условии, что не было тем временем отключение нулевого напряжения.

Как упоминалось выше, меньшие блоки компенсации работают с конденсаторами разных размеров, например 10 квар, 20 квар и двумя конденсаторами по 40 квар каждый. Из-за соотношения мощностей 1: 2: 4: 4 так называемая геометрическая последовательность (см. Рисунок 2) используется много раз.

Первый шаг в 10 квар символизирует размер шага компенсационного банка и имеет наибольшее количество операций переключения в течение срока его службы. Он будет включаться и выключаться четыре раза до последнего шага 7, строго следуя программе переключения.

Однако современные реле коэффициента мощности с микропроцессорным управлением всегда «выбирают» соответствующий конденсатор в зависимости от фактического отклонения реактивной мощности .

Это экономит операции по переключению, в частности, конденсаторов на 10 и 20 квар; они будут включены в процедуру контроля, если фактическое отклонение реактивной мощности превысит две трети (66%) от 10 или 20 квар. Это определяет так называемое значение ‘C / k’ — значение, которое вычисляется путем деления размера шага C на коэффициент k трансформатора тока .

Значение порогового уровня C / k

Большинство банков компенсации регулируются пошагово. Для этой цели важно «знать» , когда разрешено (де) активировать конденсаторную ступень с помощью реле коэффициента мощности.

Так называемое значение C / k вычисляется как размер шага C, деленный на коэффициент k трансформатора тока .

Понятно, что конденсатор, например, на 50 квар не может быть включен, если реле коэффициента мощности измеряет отклонение реактивной мощности всего на 10 квар относительно предварительно настроенного целевого коэффициента мощности. Если это так, 40 квар будет «зависать» с другой стороны линии, представляющей целевой коэффициент мощности (см. Рисунок 6).

Реле отключится из-за уровня 10 квар. Эта процедура, называемая «охота» (колебание), постоянно повторялась.Эта опасность возникла в более старых реле коэффициента мощности с ручной регулировкой C / k, когда она была установлена ​​неправильно, или слишком низкой . Как минимум две трети (66%) шага должны существовать как отклонение для входа в процедуру контроля. Процент может варьироваться от 65 до 85% в зависимости от реальных допусков конденсатора, трансформатора тока и самого реле коэффициента мощности.

Значение C / k символизирует пороговый уровень, проходящий параллельно обеим сторонам симметрично так называемой «обратной линии» , представляющей желаемый целевой коэффициент мощности cos φ _d (см. Рисунок 6).Таким образом возникает ширина полосы нечувствительной зоны.

• Если измеренный вектор кажущегося тока находится в пределах полосы пропускания, любое управление реактивной мощностью должно быть остановлено.
• Если вектор превышает пороговый уровень вправо, реле коэффициента мощности должно переключаться ступенчато.
• Если вектор превышает пороговый уровень влево, ступени конденсаторов должны быть отключены, чтобы снова вернуть вектор в полосу пропускания.

Все реле коэффициента мощности должны соответствовать математическому описанию, чтобы избежать любого «колебания»:

Где:

• C / k — необходимый уровень реактивного тока для входа в процедуру управления ( Ar = реактивные амперы)
• Qc — ступень конденсатора (квар)
• U — дельта напряжения сети (кВ)
• k — коэффициент трансформации трансформатора тока

В современных реле с микропроцессорным управлением правильная регулировка C / k происходит автоматически .Они также поддаются минимуму чувствительности в 1%; при более низких значениях реле не могут «распознать» ступени конденсатора. Поэтому значение C / k и его значение очень важны для понимания.

Реле реактивной мощности с ручной регулировкой C / k со временем выйдут из строя.

Ссылка // Компенсация реактивной мощности Вольфгангом Хофманном, Юргеном Шлаббахом и Вольфгангом Юстом (приобретите бумажную копию у Amazon)

Как рассчитать размер батареи конденсаторов в KVAR?

Применение конденсаторов обычно подпадает под одну из двух категорий — коррекция коэффициента мощности и коррекция низкого напряжения.Аспект коррекции коэффициента мощности был рассмотрен выше. Воздействие конденсаторов на уровень напряжения прямо пропорционально их номинальному значению в кВАр и индуктивному сопротивлению цепи. Это связано с помощью следующей формулы:

Повышение напряжения в процентах = (квар) (X) (l) ÷ ((10) (кВ) ²)

где квар = 3Ø киловар
X = реактивное сопротивление в омах на единицу длины
l = длина цепи
кВ = Ø-Ø киловольт

В распределительной системе, где единица измерения длины выражается в милях, а конструкция основана на 8-футовых поперечинах, значение X на милю колеблется от 0. 7 для проводов меньшего диаметра (№ 4, № 2) до 0,6 для более крупных (336,4). Таким образом, «быстрый» расчет для конденсатора 600 кВар в 2 милях от источника в системе 11 кВ составляет приблизительно:

% VD ≈ 600 x 0,7 x 2 ÷ 1200 ≈ 0,7%

Аналогично, для системы 22 кВ приблизительная формула будет кВАр x 0,7 xl ÷ 5000. К сожалению, когда напряжение удваивается, влияние конденсатора уменьшается в 4 раза из-за того, что в знаменателе указано кВ². И значения в формуле можно легко преобразовать в метрические, взяв 5/8 импеданса (или приблизительно 0.4 Ом / километр).

Повышение напряжения в месте расположения банка будет применяться ко всей линии за пределами этой точки. Повышение напряжения между подстанцией и банком будет пропорционально расстоянию от подстанции.

Используя эту приблизительную формулу, легко произвести быстрое инженерное определение роста напряжения в результате их применения. Также обратите внимание, что для сельских распределительных линий более практичными являются банки размером от 150 до 600 кВАр. Банки мощностью от 1200 до 1800 кВА, расположенные далеко от подстанции, могут вызвать серьезный шок в системе при подаче напряжения.В сельских приложениях часто принято разделять банк и делать его наполовину фиксированным, а наполовину переключаемым. Конденсатор постоянной емкости может быть обесточен в непиковые месяцы, чтобы уровни напряжения не становились слишком высокими.

Устранение неисправностей Конденсаторы коррекции коэффициента мощности

Бенни Кеннеди

Конденсаторы коррекции коэффициента мощности сокращают затраты на электроэнергию за счет отказа от дополнительных тарифов, взимаемых коммунальными предприятиями, когда коэффициент мощности падает ниже указанных значений. Эти конденсаторы обычно устанавливают, когда индуктивные нагрузки вызывают проблемы с коэффициентом мощности.Конденсаторные батареи обычно служат годы, но их необходимо регулярно проверять, чтобы убедиться, что они работают должным образом. Такие проблемы, как неплотные соединения, перегоревшие предохранители или выход из строя конденсаторов, могут уменьшить объем доступной коррекции мощности и, в крайних случаях, даже вызвать полный отказ системы или пожар. В этой статье описывается, как проверить конденсаторы коррекции коэффициента мощности и избежать этих проблем.

Безопасность прежде всего!

Конденсаторы — это устройства накопления энергии, которые могут вызвать смертельный удар через долгое время после отключения питания.Большинство конденсаторов снабжены разрядной цепью, но при выходе из строя цепи опасность поражения электрическим током сохраняется в течение длительного периода времени. Если требуется испытание с поданным напряжением, необходимо проявлять особую осторожность. Техническое обслуживание батареи конденсаторов требует специальной подготовки для конкретного оборудования, его применения и задачи, которую вы должны выполнять. Кроме того, требуются соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с NFPA 70E.

Дополнительные опасности связаны с работой с цепями трансформатора тока (ТТ), включая проводку и блокировку короткого замыкания.Сам трансформатор тока обычно располагается в распределительном щите, а не в корпусе конденсаторной батареи. Даже после того, как батарея конденсаторов была обесточена, существует опасность поражения электрическим током от проводки ТТ. Если цепь ТТ размыкается при наличии нагрузки на распределительном щите, ТТ может создать смертельное напряжение на своих выводах.

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности определяется как процентное соотношение между реальной мощностью, измеренной в киловаттах (кВт), и полной мощностью, измеренной в киловольт-амперах (кВА).Полная мощность — это общее требование, которое предприятие предъявляет к электросети для подачи напряжения и тока, независимо от того, работает оно или нет. Коммунальные предприятия обычно взимают более высокую плату, когда коэффициент мощности падает ниже определенного уровня, часто 90%.

Истинная мощность (кВт) / полная мощность (кВА) = коэффициент мощности
50 кВт / 52 кВА = 0,96 (хороший коэффициент мощности 96%)
50 кВт / 63 кВА = 0,79 (низкий коэффициент мощности 79% )

Индуктивность двигателя является наиболее типичной причиной низкого коэффициента мощности, и проблема возрастает только тогда, когда двигатели не загружены на полную мощность. Гармонические токи, отраженные обратно в системы, также снижают коэффициент мощности.

Для измерения коэффициента мощности требуется измеритель, который может одновременно измерять напряжение, ток, мощность и потребление в течение как минимум одной секунды. Цифровой мультиметр (DMM) не может выполнять эти измерения, но анализатор качества электроэнергии, такой как Fluke 43B, используемый с токовыми клещами, будет измерять все эти элементы с течением времени и строить точную картину энергопотребления. Регистратор мощности, другой тип инструмента контроля качества электроэнергии, может выполнять 30-дневное исследование нагрузки, чтобы обеспечить еще лучшее понимание коэффициента мощности и других параметров с течением времени.

Низкий коэффициент мощности можно скорректировать, добавив конденсаторы коррекции коэффициента мощности в систему распределения электроэнергии. Лучше всего это сделать с помощью автоматического контроллера, который включает и выключает конденсаторы, а иногда и реакторы. В большинстве базовых приложений используется батарея фиксированных конденсаторов.

В нормальных условиях конденсаторы должны работать без сбоев в течение многих лет. Но такие условия, как гармонические токи, высокие температуры окружающей среды и плохая вентиляция, могут вызвать преждевременные отказы конденсаторов коррекции мощности и связанных с ними схем.Отказы могут привести к значительному увеличению затрат на электроэнергию, а в крайних случаях могут стать причиной пожара или взрыва. Поэтому важно регулярно проверять конденсаторы коррекции коэффициента мощности, чтобы убедиться, что они работают должным образом. Большинство производителей размещают сервисные бюллетени на своих веб-сайтах. Их типичный рекомендуемый интервал профилактического обслуживания составляет два раза в год.

Обследование с помощью инфракрасного сканера

Самым ценным инструментом для оценки конденсаторных батарей является тепловизор.Система должна быть под напряжением не менее чем за час до испытания. Для начала проверьте дисплей контроллера, чтобы определить, все ли ступени подключены. Затем убедитесь, что охлаждающие вентиляторы работают правильно. Перед открытием дверей проведите инфракрасный осмотр шкафа. И, исходя из вашей оценки дугового разряда, наденьте необходимые средства индивидуальной защиты.

Осмотрите проводку питания и управления с помощью тепловизора, ища ослабленные соединения.Тепловая оценка идентифицирует плохое соединение, показывая повышение температуры из-за дополнительного сопротивления в точке соединения. Хорошее соединение должно быть не более чем на 20 градусов выше температуры окружающей среды. В точках подключения не должно быть разницы в температуре между фазами или между батареями.

Инфракрасное обследование обнаружит перегоревший предохранитель по разнице температур между перегоревшим и исправным предохранителем.Перегоревший предохранитель в каскаде конденсаторной батареи снижает объем доступной коррекции. Некоторые устройства оснащены индикаторами перегорания предохранителей, а другие нет. Если вы обнаружите перегоревший предохранитель, отключите весь блок и определите, что вызвало его срыв. Некоторые частые причины — плохие конденсаторы, проблемы с реактором; и плохие соединения на соединениях линейных предохранителей, соединениях предохранителей нагрузки или зажимах предохранителей.

Обратите внимание на разницу температур отдельных конденсаторов. Если конденсатор не требуется или не подключается во время проверки, он должен быть холоднее.Также имейте в виду, что температура компонентов может быть выше в верхних частях из-за конвекции. Но если, по словам контроллера, все ступени подключены, то разница температур обычно указывает на проблему. Например, высокое давление может привести к срабатыванию прерывателя внутреннего давления конденсатора перед внешним предохранителем, что приведет к отключению конденсатора из цепи без предупреждения.

Измерения тока

В рамках профилактического обслуживания необходимо выполнить измерение тока на всех трех фазах каждой ступени и записать его с помощью мультиметра и токовых клещей.Также используйте мультиметр для измерения тока, подаваемого на контроллер от трансформатора тока в распределительном щите, используя токовые клещи вокруг вторичного проводника ТТ. Требуется расчет для преобразования измеренного значения тока в фактический ток, протекающий через распределительный щит. Если трансформатор тока рассчитан на 3000–5 А, а вы измеряете 2 А, фактический ток равен. Кроме того, измерьте ток через прерыватель, питающий конденсаторную батарею, на предмет дисбаланса фаз при подключении всех ступеней.Ведите журнал всех показаний, чтобы обеспечить ориентир для показаний, снятых позднее.

Измерения емкости

Перед измерением емкости отключите батарею конденсаторов и подождите в течение периода, указанного в сервисном бюллетене производителя. Надев соответствующие средства индивидуальной защиты, убедитесь с помощью глюкометра с надлежащими характеристиками, что нет переменного тока. Следуйте процедуре блокировки / маркировки вашего учреждения. Используя измеритель постоянного тока, рассчитанный на тестируемое напряжение и установленный на 1000 В постоянного тока, проверьте каждую ступень между фазой и фазой на землю.Напряжения быть не должно. Наличие напряжения указывает на то, что конденсатор не может быть разряжен. Если напряжение не обнаружено, измерьте емкость измерителем и сравните показания с характеристиками производителя для каждой ступени.

Визуальный осмотр и очистка

Также выполните полный визуальный осмотр. Ищите обесцвеченные компоненты, вздутые и / или протекающие конденсаторы, а также признаки нагрева и / или влаги. Очистите и / или замените фильтры охлаждающих вентиляторов. Очищайте агрегаты с помощью пылесоса — никогда не используйте сжатый воздух.Перед повторным включением конденсаторов выполните испытание целостности изоляции между фазой шины и фазой-землей. Выключатель или предохранители на стороне линии силового трансформатора управления должны быть удалены, чтобы предотвратить ошибочные показания между фазами. Конденсаторы коррекции коэффициента мощности рассчитаны на годы эксплуатации при надлежащем обслуживании в соответствии с инструкциями производителя. Регулярный осмотр конденсаторных батарей дает уверенность в том, что они работают безопасно, обеспечивая при этом ожидаемую экономию затрат на энергию.

Введение в коррекцию коэффициента мощности

Коррекция коэффициента мощности — тема, которую часто неправильно понимают. Неправильные методы могут привести к чрезмерной коррекции, недостаточной коррекции и / или гармоническому резонансу, поэтому может быть полезно понять процесс определения правильных методов определения размеров конденсаторов для различных приложений. Это также важно для расчета значений потерь в системе и проводниках, улучшения коэффициента мощности, повышения напряжения и высвобожденной мощности системы (кВА), которые вы можете ожидать от их установки.

Треугольник мощности и его компоненты. Термин «коэффициент» подразумевает пропорциональную зависимость между двумя величинами. В этом случае коэффициент мощности — это отношение активной мощности (P) к полной мощности (S). Треугольник мощности используется для обозначения пропорции и расчета реактивной мощности с использованием теоремы Пифагора (, рис. 1 ниже).

Активная мощность, также известная как рабочая мощность, — это энергия, преобразованная в полезную работу. С другой стороны, кажущаяся мощность — это полная энергия, потребляемая нагрузкой или поставляемая коммунальным предприятием.Таким образом, коэффициент мощности — это доля мощности, преобразованной в полезную работу, к общей мощности, потребляемой нагрузкой или отдаваемой источником питания. Мощность, не преобразованная в полезную работу, называется реактивной мощностью (Q). Эта мощность нужна вам для создания магнитного поля в индукторах, двигателях и трансформаторах.

Предположим, у вас есть нагрузка с коэффициентом мощности 0,95. Что это значит? В основном это означает, что нагрузка потребляет 95% полной мощности и преобразует ее в работу. Но сколько стоит реактивная мощность? Ответ, используя треугольник степеней и теорему Пифагора, вычисляется следующим образом:

S ² = P ² + Q ²

Q ² = S ² -P ²

Q = sq rt (S ² — P ² )

Q = sq rt (100 ² — 95 ² ) = 31.225

Если коэффициент мощности скорректирован до 1,0, тогда реактивная мощность = 0, а полная мощность = SQRT (95 ² +0 ² ) = 95. Это демонстрирует фактическое снижение потребления энергии и пикового спроса на 5% (100 кВА-95 кВА = 5 кВА).

Идеальный коэффициент мощности равен единице (1,00), что означает, что нагрузка использует 100% мощности для выполнения реальной работы.

Почему реактивная мощность нежелательна. Хотя вам нужна реактивная мощность для всех магнитных устройств в любой электрической системе, это, тем не менее, нежелательно, поскольку приводит к низкому коэффициенту мощности. Низкий коэффициент мощности означает более высокую полную мощность, что приводит к чрезмерно высоким токам и неэффективному использованию электроэнергии. Эти токи вызывают повышенные потери в линиях передачи, чрезмерное падение напряжения и плохое регулирование напряжения. Кроме того, установка должна иметь достаточную мощность для передачи как активной, так и реактивной мощности. Многие коммунальные предприятия применяют штрафы к пользователям с низким коэффициентом мощности, чтобы получить компенсацию за поставку полной полной полной мощности.

Наиболее распространенный метод повышения коэффициента мощности — добавление в систему конденсаторных батарей.Конденсаторы привлекательны тем, что они экономичны и просты в обслуживании. Мало того, у них нет движущихся частей, в отличие от некоторых других устройств, используемых для той же цели.

Когда вы добавляете в систему конденсаторную батарею, конденсатор обеспечивает реактивную мощность, необходимую нагрузке. Если вы рассчитываете и выбираете батарею конденсаторов для компенсации единичного коэффициента мощности, она может обеспечивать всю реактивную мощность, необходимую нагрузке, и никакая реактивная мощность не требуется от электросети. Если вы сконструируете батарею конденсаторов так, чтобы коэффициент мощности был меньше 1.0, реактивная мощность, поставляемая банком, будет его номинальной мощностью в кВАр (или МВАр), а остальная реактивная мощность, необходимая для нагрузки, будет обеспечиваться энергосистемой.

Как коррекция коэффициента мощности увеличивает пропускную способность системы. Рассмотрим Рис.2 . Перед установкой конденсаторной батареи вся реактивная мощность объекта (Q1 в , рис. 2b, ) обеспечивается энергосистемой, поэтому полная мощность (S1 в , рис. 2b, ) высока, потому что активная а реактивная мощность должна предоставляться энергосистемой.Оборудование, такое как трансформаторы, распределительное устройство и кабели, должно быть достаточно большим, чтобы выдерживать полную полную мощность, но это приводит к более высоким затратам на оборудование при низком коэффициенте мощности.

После установки конденсаторов коррекции коэффициента мощности конденсаторная батарея (Q _{, конденсатор} в , рис. 2a ) подает реактивную мощность на нагрузку, так что объекту не нужно потреблять эту реактивную мощность от сети, а только разница (Q1-Q _cap ). Низкий спрос на реактивную мощность приводит к низкому потреблению полной мощности для коммунального предприятия, что высвобождает мощность в системе, как показано в треугольнике мощности на рис.2c.

Рассчитайте высвобождение пропускной способности системы с помощью следующего уравнения:

% I _r = (1 — pf ₁ / pf ₂ ) x 100

R = P (1 / пф ₁ — 1 / пф ₂ )

где R — высвобождение емкости системы, P — активная мощность нагрузки, pf ₁ — коэффициент мощности без конденсаторных батарей, а pf ₂ — целевой коэффициент мощности.

При низком коэффициенте мощности потенциальная мощность, выделяемая для объекта, больше, чем при высоком коэффициенте мощности.

Рис. 3 показывает выделение мощности на единицу активной мощности на объекте. Он демонстрирует, что максимальное расцепление происходит в тех случаях, когда существующий коэффициент мощности низкий, а целевой коэффициент мощности высокий, например, близкий к единице или равный ему.

Например, предположим, что на промышленном объекте есть трансформатор мощностью 1 МВА, а его нагрузка имеет коэффициент мощности 0,82 и потребляемую мощность 800 кВт. Таким образом, трансформатор нагружен до 975 кВА (97,5% от его общей мощности).

S = P ÷ pf = 800 кВт ÷ 0,82 = 975 кВА

Если вы подключите батарею конденсаторов во вторичной обмотке трансформатора для повышения коэффициента мощности до 0,98, высвобождаемая емкость трансформатора составит:

R = 800 (1 / 0,82 — 1 / 0,98) = 159 кВА

Это означает, что вы снизили нагрузку трансформатора до 816 кВА, что составляет 81,6% от его общей мощности.

Уменьшение полной мощности приводит к уменьшению тока, поскольку оба значения прямо пропорциональны. До использования конденсаторной батареи у тока есть две составляющие: активная и реактивная. С добавлением банка коэффициент мощности можно скорректировать до единицы, и ток будет иметь только активную составляющую.

Рассчитайте процент уменьшения тока, используя следующее уравнение:

Это уравнение показывает, что полученное снижение является функцией коэффициента мощности до и после улучшения.

Рис. 4 показывает процент уменьшения тока в фидерах цепи при увеличении коэффициента мощности. Наибольшее снижение тока происходит в тех системах с низким коэффициентом мощности, когда улучшение близко или равно единице.

Как коррекция коэффициента мощности снижает потери в проводнике. Потери в проводниках равны произведению I2R, поэтому повышение коэффициента мощности также приводит к снижению потерь в системе. Потери трансформатора также снижаются, поскольку ток через его обмотки уменьшается за счет конденсаторной батареи. Потери также меньше в цепи, которая передает ток от вторичной обмотки к главной панели, если батарея конденсаторов установлена ​​близко к нагрузке.

Кривые в Рис.5 показывают снижение потерь в фидере при повышении коэффициента мощности. Этот график показывает, что наибольшее сокращение потерь в фидерах происходит, когда исходный коэффициент мощности на объекте низкий и повышается до (или почти) единицы.

С уменьшением тока падение напряжения в установке также уменьшается, поскольку оба значения прямо пропорциональны. Если конденсаторная батарея имеет достаточную емкость, напряжение может превысить номинальное значение. Рассчитайте повышение напряжения в центральной схеме компенсации, пренебрегая сопротивлением короткого замыкания обмоток, используя следующее уравнение:

V ₂ = [(S _T / Z _PU ) / (S _T / Z _PU — Q _крышка )] x V ‘ ₁

где S _T — номинальная полная мощность трансформатора, Z _pu — импеданс трансформатора на единицу, Q _cap — номинальная реактивная мощность конденсаторной батареи при ее номинальном напряжении, В ‘ ₁ — напряжение до повышения коэффициента мощности, а V ₂ — ожидаемое напряжение после повышения коэффициента мощности.

Предположим, что на предприятии есть трансформатор 750 кВА с импедансом 6,3%. Хотя его номинальное вторичное напряжение составляет 220 В, напряжение с нагрузкой снижается до 215 В. Если вы установите батарею конденсаторов 75 кВАр на вторичной обмотке трансформатора, напряжение будет:

В ₂ = (750 / 0,063) / (750 / 0,063 ^-75 ) x 215 = 216,3 В

Соответствующее уменьшение тока означает, что полная мощность, требуемая от сети, будет ниже, чем без конденсаторной батареи.Это снижение кажущейся мощности приводит непосредственно к экономии энергии, поскольку потребление энергии от сети ниже. Если коммунальное предприятие наказывает вас за низкий коэффициент мощности, то коррекция коэффициента мощности не только устраняет штраф, но также может помочь вам получить возмещение, если скорректированный коэффициент мощности превышает минимальное значение, требуемое коммунальным предприятием.

Определение потребности конденсатора в кВАр. Рассчитайте емкость в кВАр или МВАр (P должно быть кВт или МВт) конденсаторной батареи, необходимой для повышения коэффициента мощности с pf ₁ (фактический коэффициент мощности) до pf ₂ (целевой коэффициент мощности), используя следующее уравнение:

Q _cap = P x [(sq rt (1-pf ₁ ² ) / pf ₁ ) — (sq rt (1-pf ₂ ² ) / pf ₂ ) ]

Когда активная мощность постоянна, вы можете использовать это уравнение для расчета реактивной мощности конденсаторной батареи. Но когда активная мощность непостоянна, вы должны учитывать другие факторы. Следует учитывать среднее значение активной мощности (P), а также средний коэффициент мощности на объекте. Используя эти два значения, вы можете рассчитать емкость конденсаторной батареи для среднего рабочего состояния. Вы также должны учитывать наихудшие условия эксплуатации (максимальная активная мощность и самый низкий коэффициент мощности).

Расчет потребности в кВАр на основе максимальной активной мощности. Глядя на предыдущее уравнение (в дальнейшем именуемое уравнением A), вы можете увидеть, что любой из двух факторов может привести к тому, что расчетное значение реактивной мощности конденсаторной батареи будет меньше требуемого значения:

Принимая это во внимание, вам необходимо повторно рассчитать реактивную мощность, требуемую конденсаторной батареей, используя максимальную активную мощность в системе и коэффициент мощности, измеренный в этом рабочем состоянии.Уравнение A теперь можно выразить как:

Q _cap = P _max [(sq rt (1 — pf ₁ ² _-Pmax ) / pf _1-Pmax ) — (sq rt (1 — pf ₂ ² ) / pf ₂ )]

(далее в тексте Уравнение B), где P _max — максимальная активная мощность на предприятии, а pf _1-Pmax — коэффициент мощности на предприятии, когда активная мощность составляет P _max .

Если требуемая реактивная мощность для конденсаторной батареи, рассчитанная с использованием уравнения B, больше, чем среднее значение, ранее рассчитанное с использованием уравнения A, то конденсаторная батарея, рассчитанная на среднее значение, не будет достаточной для компенсации реактивной мощности нагрузки, когда активная мощность достигает максимального значения.В результате коэффициент мощности на объекте не достигнет целевого значения. В этом случае вы должны выбрать конденсатор на основе максимальной активной мощности и фактического коэффициента мощности в этих условиях эксплуатации (уравнение B).

Расчет требуемой кВАр на основе минимального коэффициента мощности. Следующее соображение — рассчитать необходимую конденсаторную батарею при минимальном коэффициенте мощности. Сделайте это с помощью следующего уравнения:

Q _cap = P _pf1min [(sq rt (1 — pf ₁ ² _-min ) / pf _1min ) — (sq rt (1 — pf ₂ ² ) / пф ₂ )]

(далее — Уравнение C), где pf _1min — это минимальный коэффициент мощности, измеренный на объекте, а P _pf1min — активная мощность, когда коэффициент мощности равен pf _1min .

Если два ранее рассчитанных значения (условия средней и максимальной активной мощности) меньше, чем значение, вычисленное с использованием уравнения C, мощность конденсаторной батареи kVAR, ранее определенная с помощью уравнения A или уравнения B, не будет достаточной для компенсации реактивной мощности нагрузки, когда коэффициент мощности достигает минимального значения, а коэффициент мощности объекта не достигает целевого значения. В этом случае вам следует выбрать конденсатор на основе минимального коэффициента мощности, рассчитанного по формуле C.

Примечание: Наилучшее значение емкости будет больше из всех приведенных выше расчетов (Уравнение A, Уравнение B и Уравнение C), потому что конденсаторная батарея будет иметь емкость для компенсации условий максимальной активной мощности, а также минимальной условие коэффициента мощности. Автоматические конденсаторные батареи могут обеспечить высокий коэффициент мощности в самых разных условиях эксплуатации.

После того, как вы рассчитали размер конденсаторной батареи в кВАр или мВАр, вам следует выполнить анализ спектра напряжения и тока, чтобы проверить наличие гармоник в объекте, поскольку они могут вызвать серьезное повреждение конденсаторов. При наличии гармоник следует использовать только конденсаторы, оборудованные реакторами защиты конденсаторов.

Остерегайтесь резонанса энергосистемы. С точки зрения нагрузки конденсатор и трансформатор образуют параллельный резонансный контур, в то время как одни и те же элементы образуют последовательный резонансный контур с точки зрения источника. На резонансной частоте проводимость параллельной цепи очень мала, поэтому небольшой ток на стороне нагрузки цепи приводит к очень большим токам в обоих путях (индуктивном и емкостном), когда частота тока равна резонансной. частота.Импеданс последовательной цепи на ее резонансной частоте очень низок, поэтому небольшое напряжение на первичной стороне трансформатора приводит к очень большим токам в конденсаторной батарее и трансформаторе, когда частота напряжения равна резонансной частоте.

Чтобы избежать резонанса, перед установкой конденсаторной батареи следует выполнить электрическое обследование. Гармонические токи на стороне нагрузки могут возбуждать параллельную цепь, тогда как гармонические напряжения на первичной стороне трансформатора могут возбуждать последовательную цепь. Обе ситуации приведут к очень высоким токам в трансформаторе и конденсаторной батарее, а также к очень искаженным напряжениям на вторичной стороне трансформатора.

Для правильного выполнения обследования используйте монитор качества электроэнергии, который может записывать тенденции изменения электрических параметров, таких как напряжение, ток, активная, реактивная и полная мощность, а также коэффициент мощности, с отметкой времени. Он также должен иметь возможность отслеживать и записывать форму волны, анализ спектра и уровни гармонических искажений.

С помощью этого типа прибора относительно легко определить номинальную реактивную мощность конденсаторной батареи, необходимую для повышения коэффициента мощности. Графики трендов позволят вам рассчитать требуемую реактивную мощность для условий максимальной активной мощности и минимального коэффициента мощности, что поможет вам определить наилучшее значение для банка. Анализ формы сигнала и спектра предоставит индикацию любых гармонических составляющих, присутствующих в напряжении и токе.

Определение резонансной частоты энергосистемы потребует моделирования и анализа системы на основе эквивалентной электрической схемы.Вы можете сделать это, используя программное обеспечение для моделирования или выполняя вычисления вручную. Если система небольшая и относительно простая, вы сможете довольно легко произвести ручной расчет резонансной точки. Однако вам понадобится большое программное обеспечение для моделирования в больших и сложных системах. После того, как вы разработали эквивалентную электрическую схему, вы можете выполнить сканирование частоты, чтобы определить резонансную точку системы.

Монитор мощности и связанное с ним программное обеспечение должны иметь возможность вычислять полное гармоническое искажение (THD) для напряжения в соответствии с определением в IEEE Std.519 — 1992 (искажение, основанное на номинальном напряжении системы) и вычислите искажение общей нагрузки (TDD), определенное в том же стандарте (искажение, основанное на действующем значении основной составляющей тока при максимальной нагрузке). Эти возможности необходимы.

Сандовал — инженер-электрик, а Чавес — менеджер по электротехнике в компании Inelap в Наукальпане, Мексика. Джон Хоудек, инженер-электрик и президент Allied Industrial Marketing в Милуоки, оказал помощь в редактировании статьи .

Расчет тока через батарею конденсаторов

Drop Cap: Во многих случаях для выполнения различных задач в одной и той же точке цепи требуются конденсаторы различных технологий. Одна из наиболее распространенных комбинаций — алюминиевые электролитические и пленочные конденсаторы. Алюминиевые электролитические конденсаторы обрабатывают основную часть емкости, в то время как пленочные конденсаторы помогают забирать часть тока от алюминиевых электролитов, при этом фильтруя более высокие частоты, которые не могут быть с алюминиевыми электролитиками.

Расчет текущего

Вычисление тока через батарею конденсаторов — не сложный процесс, но к нему часто подходят неправильно, что приводит к сокращению срока службы выбранных конденсаторов или чрезмерно спроектированной схеме, при которой теряются деньги и пространство. Каждый набор требований имеет золотую середину, где правильные значения емкости, частоты и напряжения позволяют получить наиболее эффективную схему с наибольшим сроком службы. Приведенные ниже шаги содержат уравнения и параметры, на которые следует обратить внимание при выборе конденсаторов, выдерживающих требования к напряжению, току и частоте.

Первым шагом является вычисление импеданса каждого конденсатора, выбранного для батареи, с использованием приведенного ниже уравнения. Исходные конденсаторы могут быть выбраны на основе оценки того, как их параметры (ESR и ток пульсации) будут влиять на требования схемы (напряжение, частота, ток пульсаций).

Значения ESR можно получить из таблиц данных или напрямую от производителя, если они не указаны в таблице. KEMET предлагает KSIM, инструмент моделирования, который предоставляет такие параметры, как ESR, емкость, ток, напряжение и другие характеристики.

Необходимо указать СОЭ на частоте приложения. В большинстве таблиц данных указано ESR при 100 Гц, 10 кГц или 100 кГц, как показано на рисунках 1 и 2. Использование ESR, измеренного на другой частоте, приведет к завышению или недооценке конструкции. ESR определяет, какой ток принимает деталь, и будет меняться по мере увеличения и уменьшения частоты.

Рисунок 1: https://content.kemet.com/datasheets/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Рисунок 2: https: // content.kemet.com/datasheets/KEM_A4011_PEG124.pdf

После того, как все импедансы для каждого конденсатора рассчитаны, используйте следующее уравнение, чтобы найти общий импеданс батареи.

Следующий шаг — выяснить, какая часть общего тока через батарею будет проходить через каждый отдельный конденсатор или конденсаторную ветвь. Следующее уравнение показывает, как решить эту проблему.

Обратитесь к таблице данных или другим инструментам, чтобы проверить, какой будет ток пульсации для каждой детали (пример показан на рисунке 3).Это значение также будет варьироваться в зависимости от частоты и должно быть больше, чем рассчитанное значение, если вы хотите обеспечить срок службы, указанный производителем в таблице данных.

Рисунок 3: https://content.kemet.com/datasheets/KEM_A4011_PEG124.pdf

Если рассчитанное значение выше, чем указанная текущая способность, указанная в таблице данных или поставщиком, есть несколько вариантов.

• Проверьте на производстве, как это может повлиять на срок службы детали.
• Добавьте дополнительные детали параллельно, чтобы уменьшить ток, идущий на детали в банке.
• Посмотрите на разные части, у которых есть более высокие возможности.
  • Примечание. Конденсаторы с более низкими значениями ESR будут иметь более высокие характеристики пульсации тока.

Ниже приведен пример, который поможет определить, как решить эту проблему.

Параметры

• Общая необходимая емкость: 800 мкФ
• Приложенное напряжение: 450 В постоянного тока
• Пульсационный ток: 20 шт.
• Частота: 10 кГц
• Температура окружающей среды: 65 ° C
• Нет необходимости в оконцовке или пространстве

Первая оценка включает следующую настройку. Детали были выбраны на основе значений общей емкости, номинального напряжения и допустимого тока, указанных в таблицах данных.

1. Получите значения ESR из таблиц данных для деталей на основе конкретной используемой частоты. Частота, используемая в этом расчете, составляет 10 кГц.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/395/KEM_A4026_ALC40.pdf

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Примечание : Не во всех таблицах данных указано СОЭ на используемой частоте, но имейте в виду, что при уменьшении частоты СОЭ увеличивается.

2. Используйте следующие уравнения, чтобы найти полное сопротивление конденсаторов, подключенных параллельно.

3. Используйте следующее уравнение, чтобы найти общий импеданс банка.

4. Используйте следующие уравнения, чтобы найти ток через каждый конденсатор.

5. Вернитесь к таблице данных, чтобы узнать о текущих возможностях каждой детали, чтобы то, что помещается на деталь (рассчитанное значение), было меньше, чем то, что указано в таблице.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/395/KEM_A4026_ALC40.pdf

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Слишком большой ток на алюминиевом электролитическом элементе, поэтому необходимо выбирать разные детали. Важно искать алюминиевые электролитические детали с более высокими значениями ESR и пленочные конденсаторы с более низкими значениями ESR, чтобы отводить больше тока от алюминиевых электролитов.

Параметры (без изменений)

• Общая необходимая емкость: 800 мкФ
• Приложенное напряжение: 450 В постоянного тока
• Ток пульсации: 20Arms
• Частота: 10 кГц
• Температура окружающей среды: 65 ° C
• Нет необходимости в оконцовке или пространстве

Вторая оценка включает следующую настройку. Детали были выбраны на основе значений общей емкости, номинального напряжения и допустимого тока, указанных в таблицах данных. Они также были выбраны с алюминиевыми электролитическими конденсаторами, имеющими более высокие значения ESR, и пленочными конденсаторами, имеющими более низкие значения ESR, для подачи большего тока на пленочные конденсаторы.

1. Получите значения ESR из таблиц данных для деталей на основе конкретной используемой частоты. Частота, используемая в этом расчете, составляет 10 кГц.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/attachments/726/KEM_A4075_ALS70_71.pdf

http: // www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Примечание : Не во всех таблицах данных указано СОЭ на используемой частоте, но имейте в виду, что при уменьшении частоты СОЭ увеличивается.

2. Используйте следующие уравнения, чтобы найти полное сопротивление конденсаторов, подключенных параллельно.

3. Используйте следующее уравнение, чтобы найти общий импеданс банка.

4. Используйте следующие уравнения, чтобы найти ток через каждый конденсатор.

5. Вернитесь к таблице данных, чтобы узнать о текущих возможностях каждой детали, чтобы то, что помещается на деталь (рассчитанное значение), было меньше, чем то, что указано в таблице.

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/attachments/726/KEM_A4075_ALS70_71.pdf

http://www.kemet.com/Lists/ProductCatalog/Attachments/366/KEM_F3046_C4AE_RADIAL.pdf

Все рассчитанные значения ниже текущих возможностей, перечисленных в технических паспортах, так что это хорошая комбинация частей.

В заключение, при использовании первых четырех конденсаторов (серии ALC40 и C4AE) на алюминиево-электролитические конденсаторы подается слишком большой ток. При такой конфигурации эти части будут нагреваться, и их срок службы будет намного короче, чем ожидалось. Вторая конфигурация (серии ALC70 и C4AE) — хорошее решение, и срок службы деталей не пострадает. Если требуются детали меньшего размера, поиск можно продолжить, пробуя различные значения / конфигурации.