Kondensatoru izmantošana, lai kompensētu sadzīves slodžu reaktīvo jaudu

Starp daudzajiem faktoriem, kas ietekmē elektroapgādes sistēmas (SES) efektivitāti, vienu no prioritārajām vietām ieņem reaktīvās jaudas kompensācijas problēma (KRM). Tomēr komunālo pakalpojumu lietotāju sadales tīklos, kuros galvenokārt ir vienfāzes, individuāli pārslēgta slodze, KRM ierīces joprojām netiek izmantotas.

Iepriekš tika uzskatīts, ka pilsētu zemsprieguma sadales tīklu salīdzinoši īso pievadu, mazās (kVA vienības) pieslēgtās jaudas un slodžu izkliedes dēļ tiem PFC problēma nepastāv.

Piemēram, 5.2 [1] nodaļā rakstīts: «dzīvojamām un sabiedriskām ēkām reaktīvās slodzes kompensācija netiek nodrošināta.» Ja ņem vērā, ka pēdējā desmitgadē elektroenerģijas patēriņš uz 1 m2 dzīvojamā sektorā ir trīskāršojies, pilsētu pašvaldību tīklu jaudas transformatoru vidējā statistiskā jauda ir sasniegusi 325 kVA, bet transformatoru jaudas izmantošanas platība. ir nobīdījies uz augšu un atrodas 250 … 400 kVA robežās [2], tad šis apgalvojums ir apšaubāms.

Pie dzīvojamās ēkas ieejas veidoto slodzes grafiku apstrāde parāda: dienas laikā jaudas koeficienta (cosj) vidējā vērtība svārstās no 0,88 līdz 0,97, un fāze pa fāzei no 0,84 līdz 0,99. Attiecīgi kopējais reaktīvās jaudas patēriņš (RM) svārstās no 9 ... 14 kVAr, un fāze pēc fāzes no 1 līdz 6 kVAr.

1. attēlā parādīts ikdienas RM patēriņa grafiks pie dzīvojamās ēkas ieejas. Cits piemērs: reģistrētais dienas (2007. gada 10. jūnijs) aktīvās un reaktīvās elektroenerģijas patēriņš Sizranas pilsētas tīkla TP (STR-RA = 400 kVA, elektroenerģijas patērētāji pārsvarā ir vienfāzes) sastāda 1666,46 kWh un 740,17 kvarh. (vidējā svērtā vērtība cosj = 0,91 — dispersija no 0,65 līdz 0,97) pat ar attiecīgi zemu transformatora slodzes koeficientu — pīķa stundās 32% un minimālajās mērījumu stundās 11%.

Tādējādi, ņemot vērā komunālās slodzes lielo blīvumu (kVA / km2), pastāvīga reaktīvā komponenta klātbūtne SES enerģijas plūsmās izraisa ievērojamus elektroenerģijas zudumus lielo pilsētu sadales tīklos un nepieciešamību tos kompensēt. izmantojot papildu ģenerācijas avotus.

Šīs problēmas risināšanas sarežģītība lielā mērā ir saistīta ar nevienmērīgo RM patēriņu atsevišķās fāzēs (1. att.), kas apgrūtina industriālajiem tīkliem tradicionālo KRM instalāciju izmantošanu, kuru pamatā ir trīsfāzu kondensatoru bloki, kurus kontrolē regulators, kas uzstādīts vienā. kompensētā tīkla fāzēm.

Mūsu ārvalstu kolēģu pieredze interesē pilsētu termoelektrostaciju jaudas rezerves palielināšanā. Jo īpaši elektroenerģijas sadales uzņēmuma Edeinor S.A.A. (Peru) (tā ir daļa no Endesa grupas (Spānija), kas specializējas elektroenerģijas ražošanā, pārvadē un sadalē vairākās Dienvidamerikas valstīs), saskaņā ar KRM zemsprieguma sadales tīklos minimālā attālumā no patērētājiem. [3]. Pēc Edeinor S.A.A pasūtījuma viens no lielākajiem zemsprieguma kosinusa kondensatoru ražotājiem EPCOS AG laida klajā vienfāzes kondensatoru HomeCap [4] sēriju, kas piemērota mazām komunālo pakalpojumu slodzēm.

HomeCap kondensatoru nominālā kapacitāte (2. att.) svārstās no 5 līdz 33 μF, kas ļauj kompensēt PM induktīvo komponentu no 0,25 līdz 1,66 kVAr (pie tīkla sprieguma 50 Hz diapazonā no 127). ... 380 V).

Armētā polipropilēna plēve tiek izmantota kā dielektriķis, elektrodi izgatavoti, izsmidzinot metālu — MKR tehnoloģiju (Metalised Polypropylene Kunststoff). Sekcijas tinums ir standarta apaļš, iekšējais tilpums ir piepildīts ar netoksisku poliuretāna savienojumu. Tāpat kā visiem EPCOS AG kosinusa kondensatoriem, arī HomeCap kondensatoriem ir īpašība "pašdziedināties" plākšņu lokālas iznīcināšanas gadījumā.

Kondensatoru cilindriskais alumīnija korpuss ir izolēts ar termosarūkošu polivinila cauruli (2. att.), un dubulto elektrodu lāpstiņu spailes ir pārklātas ar dielektrisku plastmasas vāciņu (aizsardzības pakāpe IP53), tādējādi garantējot pilnīgu drošību ekspluatācijas laikā sadzīves vide, ko apliecina atbilstošs standarta UL 810 sertifikāts (ASV drošības laboratorijas).

Iebūvētā ierīce, kas tiek aktivizēta, kad tiek pārsniegts pārspiediens apvalka iekšpusē, automātiski izslēdz kondensatoru sekcijas pārkaršanas vai lavīnas sabrukšanas gadījumā. HomeCap kondensatoru diametrs ir 42,5 ± 1 mm, un augstums atkarībā no nominālās jaudas vērtības ir 70 ... 125 mm. Kondensatora korpusa vertikālais pagarinājums, aizsardzībai pret pārmērīgu iekšējo spiedienu, ne vairāk kā 13 mm.

Kondensators ir savienots ar divdzīslu elastīgu kabeli, kura šķērsgriezums ir 1,5 mm2 un garums 300 vai 500 mm [4]. Pieļaujamā kabeļa izolācijas sildīšana - 105 ° C.

HomeCap kondensatoru darbība ir iespējama telpās pie apkārtējās vides temperatūras -25 … + 55 ° C. Nominālās jaudas novirze: -5 / + 10%. Aktīvās jaudas zudumi nepārsniedz 5 vatus uz kvar. Garantētais kalpošanas laiks līdz 100 000 stundām.

HomeCap kondensatoru piestiprināšana pie montāžas virsmas tiek veikta ar skavu vai skrūvi (M8x10), kas pievienota apakšā.

attēlā. 3. parāda HomeCap kondensatora uzstādīšanu dozatora kastē. Kondensators (apakšējā labajā stūrī) ir savienots ar elektrības skaitītāja spailēm

HomeCap kondensatori tiek ražoti, pilnībā ievērojot IEC 60831-1 / 2 [4] prasības.

Saskaņā ar Edeinor SAA [3] HomeCap kondensatoru ar kopējo jaudu 37 000 kvar uzstādīšana 114 000 mājsaimniecību Infantas rajonā Limas ziemeļos palielināja sadales tīkla vidējo svērto jaudas koeficientu no 0,84 līdz 0,93, ietaupot aptuveni 280 kWh uz vienu. gadā .par katru pieslēgto kVAr RM jeb kopā ap 19 300 MWh gadā. Turklāt, ņemot vērā mājsaimniecības slodzes rakstura kvalitatīvās izmaiņas (elektrisko ierīču barošanas avota pārslēgšana, energotaupības spuldžu aktīvie balasti), tīkla sprieguma sinusoiditātes izkropļojumus, vienlaikus ar Izmantojot HomeCap kondensatorus, bija iespējams samazināt harmonisko komponentu līmeni - THDU vidēji par 1%.

Atšķirībā no pilsētām, RPC nepieciešamība lauku zemsprieguma sadales tīkliem nekad nav apšaubīta [5], jo aktīvā enerģijas patēriņš RM pārraidei pa pagarinātu atvērtu (kokam līdzīgu) augstsprieguma līniju (OHL) ar 6 (10) kV spriegums ir augstākais [6]. Tajā pašā laikā KRM līdzekļu nepietiekamā attiecība pret elektrisko uztvērēju pieslēgto jaudu tiek skaidrota ar tīri ekonomiskiem apsvērumiem. Tāpēc lauku komunālo un mājsaimniecības un mazo (līdz 140 kW) rūpniecisko lietotāju SPP jautājums par KRM lētākās versijas izvēli ir prioritārs.

Viena no tehniskajām grūtībām 80% RPC ieteikuma praktiskajā ieviešanā tieši lauku zemsprieguma tīklos [5] ir gaisvadu līniju ierīkošanai piemērotu kondensatoru trūkums.Saskaņā ar aprēķiniem vidējā atlikušā (nepieļaujot pārmērīgu kompensāciju) RM vērtība pārraides laikā pa HV 0,4 kV ar aktīvo jaudu 50 kW jauktai, ar pārsvaru (vairāk nekā 40%) no lietderīgās slodzes ir 8 kvar. , tāpēc šādu kondensatoru optimālajam nominālajam RM jābūt dažu desmitu kvar robežās.

Apsveriet KRM sistēmu zemsprieguma tīklu gaisvadu līnijās Džaipurā (Radžastāna, Indija), ko izmanto elektroenerģijas uzņēmums Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd, pamatojoties uz PoleCap® sērijas kondensatoriem (4. att.), ko ražo EPCOS AG [7] . SPP, kurā ir aptuveni 1000 MVA ar uzstādīto jaudu 4600 transformatoru 11 / 0,433 kV ar vienu jaudu 25-500 kVA, monitorings parādīja: transformatoru vasaras slodze bija 506 MVA (430 MW), ziemā — 353 MVA (300 MW); vidējais svērtais cosj — 0,85; kopējie zaudējumi (2005) — 17% no elektroenerģijas piegādes apjoma.

KRM pilotprojekta gaitā zemsprieguma transformatoru pieslēguma mezglos, tieši uz 0,4 kV gaisvadu līniju balstiem, tika uzstādīti 13375 PoleCap kondensatori ar kopējo RM 70 MVar. Ieskaitot: 13000 5 kvar kondensatorus; 250 — 10 kvar; 125 — 20 kv.m. Rezultātā cosj vērtība palielinās līdz 0,95, un zaudējumi samazinās līdz 13% [7].

Šie kondensatori (4. un 5. att.) ir labi pārbaudīta tipa metāla plēves kondensatoru modifikācija, kas izgatavota pēc MKR / MKK (Metalized Kunststoff Kompakt) tehnoloģijas [8] - vienlaikus palielinot laukumu un palielinot elektrisko. elektrodu slāņa kontaktmetalizācijas stiprība, pateicoties MKR tehnoloģijai raksturīgā plakana un viļņota plēves malu griezuma kombinācijai, kas ieklāta ar nelielu līkumu nobīdi.Turklāt PoleCap sērijā ir iekļauti vairāki trīsfāzu kondensatori PM 0,5 ... 5 kVAr, kas izgatavoti pēc tradicionālās MKR tehnoloģijas [8].

Sērijas MCC kondensatoru pamata dizaina uzlabojumi ļāva tieši (bez papildu korpusa) uzstādīt PoleCap kondensatorus ārpus telpām, mitrās vai putekļainās telpās. Kondensatora korpuss ir izgatavots no 99,5% alumīnija un ir piepildīts ar inertu gāzi.

5. attēlā parādīts:

• izturīgs plastmasas pārsegs (1. pozīcija);

• hermētiski noslēgts, apvilkts ar plastmasas gredzenu (5. poz.) un piepildīts ar epoksīda savienojumu (7. poz.), spaiļu bloka versija (8. poz.) nodrošina aizsardzības pakāpi IP54.

Savienojumu (5. att.) veic, noblīvējot kabeļa blīvējumu (2. pozīcija) no trim viendzīslu 2 metru kabeļiem (3. pozīcija) un izlādes rezistoru keramikas moduli (6. pozīcija), saspiežot un pielodējot kontaktu savienojumus.

Ērtības labad vizuālā kontrole tiek iedarbināta pārspiediena aizsardzība, uz kondensatora korpusa pagarinātās daļas parādās spilgti sarkana josla (4. pozīcija).

Apkārtējās vides temperatūras maksimālā pieļaujamā atšķirība ir -40 ... + 55 ° C [8].

Jāņem vērā, ka, tā kā KRM kondensatori ir jāaizsargā pret īssavienojuma strāvām (PUE Ch.5), šķiet ieteicams HomeCap un PoleCap kondensatoru korpusā iebūvēt drošinātājus, kurus iedarbina sekcijas sadalījums.

KRM pieredze komunālajos tīklos jaunattīstības valstīs ar augstu tīkla zudumu līmeni liecina, ka pat vienkārši tehniski risinājumi — īpaša veida kosinusa kondensatoru neregulētu bateriju izmantošana — var būt ekonomiski ļoti efektīvi.

Raksta autors: A.Šiškins

Literatūra

1. Pilsētas elektrotīklu projektēšanas instrukcija RD 34.20.185-94. Apstiprināts: Krievijas Federācijas Degvielas un enerģētikas ministrija 07.07.94., RAO «UES of Russia» 05.31.94.Stājas spēkā 01.01.95.

2. Ovčiņņikovs A. Elektroenerģijas zudumi sadales tīklos 0,4 ... 6 (10) kV // Elektrotehnikas jaunumi. 2003. Nr.1 ​​(19).

3. Jaudas koeficienta korekcija Peru elektrotīklos // EPCOS COMPONENTS #1. 2006. gads

4. HomeCap kondensatori jaudas koeficienta korekcijai.

5. Sprieguma regulēšanas un reaktīvās jaudas kompensācijas līdzekļu izvēles vadlīnijas lauksaimniecības iekārtu un elektrisko tīklu projektēšanā lauksaimniecības vajadzībām. M.: Selenergoproekt. 1978. gads

6. Shishkin S.A. Patērētāju reaktīvā jauda un elektroenerģijas zudumi tīklā // Enerģijas taupīšana Nr. 4. 2004.

7. Jungwirth P. Jaudas koeficienta korekcija uz vietas // EPCOS COMPONENTS Nr. 4. 2005. gads

8. PoleCap PFC kondensatori ārējiem zemsprieguma PFC lietojumiem. Publicēja EPCOS AG. 03/2005. Pasūtījuma Nr. EPC: 26015-7600.