Funktion, arbetsprincip och kapacitetsberäkning av kondensatorbanker

1. Grundläggande arbetsprincip

De flesta elektriska belastningar i industriella kraftsystem är induktiva belastningar, såsom asynkronmotorer, transformatorer, svetsmaskiner, lysrör och elektromagneter. Elektriskt kan dessa belastningar betraktas som en kombination av resistans och induktans kopplade i serie. Som ett resultat släpar belastningsströmmen efter spänningen, vilket genererar en stor mängd induktiv reaktiv ström och reaktiv effekt.

 

Den totala strömmen i en krets består av två komponenter:

Aktiv ström, som är i fas med spänningen och utför användbart arbete som att driva motorer och producera värme;

 

Reaktiv ström, som släpar efter spänningen med 90 grader och används endast för att upprätta och underhålla elektromagnetiska fält utan att producera effektivt arbete.

Även om reaktiv ström inte genererar användbar uteffekt, upptar den fortfarande transformator- och linjekapacitet, ökar systemförlusterna och minskar den totala strömkvaliteten. Detta är en av de största orsakerna till energislöseri i industriella kraftsystem.

 

Däremot leder strömmen i en kondensator spänningen med 90 grader, vilket är motsatt i fas till induktiv reaktiv ström. När kondensatorer är parallellkopplade med induktiva belastningar, förskjuter den kapacitiva reaktiva strömmen en del av eller hela den induktiva reaktiva strömmen, varigenom reaktiv effektkompensation uppnås. Detta är den grundläggande funktionsprincipen för en kondensatorbank.

2. Kärnfunktioner hos kondensatorbanker

Kondensatorbankeranvänds i stor utsträckning i industriella-lågspänningssystem för att förbättra effektfaktorn, minska reaktiva effektförluster, förbättra strömkvaliteten och uppnå energibesparingar.

 

Deras huvudfunktioner inkluderar:

• Förbättring av Power Factor

Den kapacitiva reaktiva effekten som genereras av kondensatorer kompenserar för den induktiva reaktiva effekten hos lasten, vilket minskar fasskillnaden mellan spänning och ström och förbättrar effektivt systemets effektfaktor.

 

• Minska linjeförluster och förhindra överbelastning

Genom att minska onödig reaktiv ström i systemet, minskar den totala nätströmmen i enlighet därmed, vilket minskar effektförlusterna i kablar och transformatorer och hjälper till att förhindra överbelastning orsakad av för hög reaktiv effekt.

 

• Stabiliserande nätspänning

Kraftiga induktiva belastningar orsakar ofta spänningsfall och fluktuationer, vilket kan påverka den normala driften av elektrisk utrustning. Kondensatorkompensation hjälper till att stabilisera terminalspänningen och förbättra strömförsörjningens tillförlitlighet.

 

• Frigör transformatorkapacitet

Reaktiv effekt upptar en del av transformatorns nominella kapacitet, vilket begränsar dess förmåga att leverera aktiv effekt. Kompensation för reaktiv effekt frigör transformatorkapacitet och förbättrar utrustningens utnyttjandeeffektivitet.

 

3. Skåpsstruktur och drift Egenskaper

3.1 Huvudkomponenter

En standardlåg-kondensatorbank består huvudsakligen av:

• Skåpskåp
• Samlingsskenor
• Strömbrytare
• Isolerande strömbrytare
• AC-kontaktorer
• Termiska reläer
• Blixtavledare
• Kompensationskondensatorer
• Seriereaktorer
• Automatiska effektfaktorregulatorer
• Mätinstrument
• Primära och sekundära ledningssystem
• Plintblock

 

3.2 Driftegenskaper

Kondensatorbanken arbetar automatiskt under normala förhållanden och kräver i allmänhet inga rutinmässiga manuella ingrepp. Den startar och stoppar tillsammans med huvudströmförsörjningssystemet.

 

Den inbyggda-intelligentakontrollerövervakar kontinuerligt belastningsförhållanden och systemeffektfaktor i realtid. Beroende på efterfrågan på reaktiv effekt slår den automatiskt på eller av kondensatorbanker för att bibehålla ett optimalt kompensationstillstånd och minimera reaktiva effektförluster.

 

För rutinunderhåll bör regelbundna inspektioner utföras för att kontrollera:

• Kondensatorolja läcker eller svullnar
• Onormalt ljud eller överhettning
• Lösa ledningsanslutningar
• Åldrande kablar eller skadade komponenter

 

4. Faror med låg effektfaktor (överdriven reaktiv effekt)

Om reaktiv effektkompensation inte är installerad i system med stora induktiva belastningar kommer effektfaktorn att minska avsevärt, vilket leder till följande problem:

• Högre linjeström ökar värmeförlusterna i kablar och transformatorer, vilket resulterar i större energiförbrukning och slöseri med el;
• Överdrivet spänningsfall orsakar instabil och reducerad nätspänning, vilket kan påverka den normala driften av elektrisk utrustning;
• Reaktiv effekt upptar transformatorkapacitet och begränsar tillgänglig aktiv effekt, vilket minskar utnyttjandeeffektiviteten för kraftdistributionsutrustning.

 

5. Beräkningsmetod för erforderlig kompensationskapacitet

Empirisk dimensioneringsmetod för industriella tillämpningar

I praktiska tekniska tillämpningar tas den erforderliga kompensationskapaciteten vanligtvis till ungefär en -tredjedel av transformatorns nominella kapacitet (enhet: kVAR).

Beroende på faktiska belastningsegenskaper och driftsförhållanden ligger kompensationskapaciteten i allmänhet inom intervallet 30 % till 40 % av transformatorns nominella kapacitet.

 

Exempel

För en 200 kVA distributionstransformator:

Rekommenderad kompensationskapacitet:

200 × (30 % ~ 40 %)=60 ~ 80 kVAR

Därför rekommenderas generellt en kondensatorbank med en kapacitet mellan 60 kVAR och 80 kVAR för att uppfylla kraven för kompensation för reaktiv effekt på plats-.