Kondenzátorok használata a háztartási terhelések meddőteljesítményének kompenzálására

Az energiaellátó rendszer (SES) hatékonyságát befolyásoló számos tényező között az egyik kiemelt helyet foglalja el a meddőteljesítmény kompenzációs probléma (KRM). A többnyire egyfázisú, egyedileg kapcsolt terhelést tartalmazó közüzemi felhasználói elosztó hálózatokban azonban a KRM eszközök még mindig kihasználatlanok.

Korábban úgy vélték, hogy a városi kisfeszültségű elosztóhálózatok viszonylag rövid betáplálásai, a kis (kVA-es) kapcsolt teljesítmény és a terhelések szétterülése miatt a PFC probléma nem létezik számukra.

Például az 5.2 [1] fejezetben ez van írva: "lakó- és középületek esetében nincs reaktív terhelés kompenzáció." Ha figyelembe vesszük, hogy az elmúlt évtizedben a lakossági szektor 1 m2-re jutó villamosenergia-fogyasztása megháromszorozódott, a városi önkormányzati hálózatok teljesítménytranszformátorainak átlagos statisztikai teljesítménye elérte a 325 kVA-t, és a transzformátor teljesítmény felhasználási területe felfelé tolódott és 250 … 400 kVA-n belül van [2], akkor ez az állítás megkérdőjelezhető.

A lakóépület bejáratánál készült terhelési grafikonok feldolgozása azt mutatja: napközben a teljesítménytényező (cosj) átlagos értéke 0,88-0,97, fázisonként 0,84-0,99 között változik. Ennek megfelelően a teljes meddőteljesítmény-fogyasztás (RM) 9 ... 14 kVAr, fázisonként pedig 1 és 6 kVAr között változik.

Az 1. ábra a napi RM fogyasztási grafikont mutatja egy lakóépület bejáratánál. Egy másik példa: az aktív és meddő villamos energia regisztrált napi (2007. június 10.) fogyasztása a sizrani városi hálózat TP-jében (STR-RA = 400 kVA, az áramfogyasztók többnyire egyfázisúak) 1666,46 kWh és 740,17 kvarh (súlyozott átlagérték cosj = 0,91 - diszperzió 0,65-0,97) még a transzformátor ennek megfelelően alacsony terhelési tényezője mellett is - csúcsidőben 32%, minimális mérési órákban 11%.

Így, tekintettel a közüzemi terhelés nagy sűrűségére (kVA / km2), a reaktív komponens állandó jelenléte a SES energiaáramlásában jelentős villamosenergia-veszteségekhez vezet a nagyvárosok elosztóhálózataiban, és ezek kompenzálásának szükségességét. további termelési forrásokon keresztül.

A probléma megoldásának bonyolultsága nagyrészt az egyes fázisok egyenetlen RM-fogyasztásából adódik (1. ábra), ami megnehezíti a hagyományos ipari hálózatokban a háromfázisú kondenzátortelepeken alapuló KRM-telepítések használatát, amelyeket egy egybe telepített szabályozóval vezérelnek. a kompenzált hálózat fázisairól.

Külföldi kollégáink tapasztalatai érdekesek a városi hőerőművek teljesítménytartalékának növelésében. Különösen az Edeinor S.A.A. áramelosztó cég fejlesztései. (Peru) (az Endesa csoport (Spanyolország) része, amely számos dél-amerikai országban villamosenergia-termelésre, -szállításra és -elosztásra szakosodott), a KRM szerint a fogyasztóktól minimális távolságra lévő kisfeszültségű elosztó hálózatokban [3]. Az Edeinor S.A.A., a kisfeszültségű koszinusz kondenzátorok egyik legnagyobb gyártója megrendelésére az EPCOS AG egyfázisú HomeCap [4] kondenzátorsorozatot dobott piacra, amely alkalmas kis közüzemi terhelésekre.

A HomeCap kondenzátorok névleges kapacitása (2. ábra) 5 és 33 μF között változik, ami lehetővé teszi a PM induktív komponensének 0,25 és 1,66 kVAr közötti kompenzálását (50 Hz-es hálózati feszültség mellett a 127 tartományban). ... 380 V).

A megerősített polipropilén fóliát dielektrikumként használják, az elektródák fémpermetezéssel készülnek – MKR technológia (Metalised Polypropylene Kunststoff). A szelvény tekercselése szabványos kerek, a belső térfogat nem mérgező poliuretán keverékkel van feltöltve. Az EPCOS AG minden koszinusz kondenzátorához hasonlóan a HomeCap kondenzátorok is „öngyógyulnak” a lemezek helyi károsodása esetén.

A kondenzátorok hengeres alumínium háza hőre zsugorodó polivinil csővel szigetelt (2. ábra), a kettős elektróda lapátok érintkezőit dielektromos műanyag kupak borítja (IP53 védelmi fokozat), így garantálva a teljes biztonságot az üzemelés során háztartási környezet, amelyet az UL 810 (US biztonsági laboratóriumok) szabvány megfelelő tanúsítványa igazol.

A beépített készülék, amely a köpenyen belüli túlnyomás túllépése esetén aktiválódik, automatikusan leállítja a kondenzátort a szakasz túlmelegedése vagy lavina összeomlása esetén. A HomeCap kondenzátorok átmérője 42,5 ± 1 mm, magassága a névleges kapacitás értékétől függően 70 ... 125 mm. A kondenzátorház függőleges kiterjesztése, túlzott belső nyomás elleni védelem esetén legfeljebb 13 mm.

A kondenzátor kéterű, 1,5 mm2 keresztmetszetű, 300 vagy 500 mm hosszúságú hajlékony kábellel csatlakozik [4]. A kábelszigetelés megengedett melegítése — 105 °C.

A HomeCap kondenzátorok működése beltéren -25 … + 55 °C környezeti hőmérsékleten lehetséges. A névleges kapacitás eltérése: -5 / + 10%. Az aktív teljesítményveszteség nem haladja meg az 5 wattot kvaránként. Garantált élettartam akár 100 000 óra.

A HomeCap kondenzátorok rögzítése a rögzítési felülethez az aljára csatlakoztatott bilinccsel vagy csavarral (M8x10) történik.

ábrán. 3. mutatja a HomeCap kondenzátor beszerelését az adagolódobozba. A kondenzátor (a jobb alsó sarokban) a villanyóra csatlakozóihoz csatlakozik

A HomeCap kondenzátorok az IEC 60831-1 / 2 [4] követelményeinek teljes mértékben megfelelnek.

Az Edeinor SAA szerint [3] a 37 000 kvar összkapacitású HomeCap kondenzátorok 114 000 háztartásba történő beszerelése az észak-limai Infantas kerületben 0,84-ről 0,93-ra növelte az elosztóhálózat súlyozott átlagos teljesítménytényezőjét, ami körülbelül 280 kWh-t takarított meg. év .minden csatlakoztatott kVAr RM-re vagy összesen mintegy 19 300 MWh évente. Ezen túlmenően, figyelembe véve a háztartási terhelés jellegének minőségi változásait (villamos készülékek tápellátásának átkapcsolása, energiatakarékos lámpák aktív előtétjei), a hálózati feszültség szinuszosságának torzulását, egyidejűleg a A HomeCap kondenzátorok segítségével sikerült csökkenteni a harmonikus komponensek szintjét – a THDU átlagosan 1%-kal.

A városi hálózatokkal ellentétben a vidéki kisfeszültségű elosztóhálózatok RPC szükségességét soha nem kérdőjelezték meg [5] az RM átvitel aktív energiafogyasztása miatt egy kiterjesztett nyitott (faszerű) nagyfeszültségű vezetéken (OHL) a 6 (10) kV-os feszültség a legmagasabb [6]. Ugyanakkor a KRM források elégtelen aránya az elektromos vevőkészülékek csatlakoztatott kapacitásához képest pusztán gazdasági okokkal magyarázható. Ezért a vidéki közüzemi és háztartási, valamint a kis (140 kW-ig) ipari felhasználók SPP-je számára a KRM legolcsóbb verziójának kiválasztása prioritást élvez.

Az egyik műszaki nehézség az RPC 80%-ának közvetlenül a vidéki kisfeszültségű hálózatokban való gyakorlati megvalósításában [5] a felsővezetékek telepítésére alkalmas kondenzátorok hiánya.A számítások szerint a maradék (túlkompenzációt nem engedő) RM átlagos értéke 0,4 kV HV feletti átvitel során 50 kW aktív teljesítmény mellett vegyes, a közüzemi terhelés túlsúlya (több mint 40%) 8 kvar. , ezért az ilyen kondenzátorok optimális névleges RM-jének néhány tíz kvaron belül kell lennie.

Tekintsük az EPCOS AG által gyártott PoleCap® sorozatú kondenzátorok (4. ábra) alapján a Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd. által a kisfeszültségű hálózatok felsővezetékein Jaipurban (Rajasthan, India) használt KRM rendszert [7]. A mintegy 1000 MVA-t tartalmazó, 4600 transzformátor 11 / 0,433 kV beépített teljesítményű, 25-500 kVA egyszeri teljesítményű SPP monitorozása azt mutatta, hogy a transzformátorok nyári terhelése 506 MVA (430 MW), a téli — 353 MVA (300 MW); súlyozott átlag cosj — 0,85; teljes veszteség (2005) – a villamosenergia-ellátás volumenének 17%-a.

A KRM pilot projekt során 13375 db PoleCap kondenzátor került beépítésre a kisfeszültségű transzformátorok csatlakozási csomópontjaiba, közvetlenül a 0,4 kV-os légvezetékek tartóira, összesen 70 MVA-val. Beleértve: 13000 5 kvar-os kondenzátort; 250-10 kvar; 125 — 20 nm. Ennek eredményeként a cosj értéke 0,95-re nő, a veszteségek pedig 13%-ra csökkennek [7].

Ezek a kondenzátorok (4. és 5. ábra) az MKR / MKK (Metalized Kunststoff Kompakt) technológiával [8] készült, jól bevált fémfilmes kondenzátortípusok módosításai - egyszerre növelve a területet és növelve az elektromosságot. az elektródák rétegkontaktus fémezésének szilárdsága, a fólia éleinek lapos és hullámos vágásának kombinációja miatt, a hajlítások kis elmozdulásával lefektetve, ami az MKR technológiára jellemző.Ezenkívül a PoleCap sorozat számos háromfázisú PM 0,5 ... 5 kVAr kondenzátort tartalmaz, amelyek a hagyományos MKR technológia szerint készülnek [8].

A sorozatos MCC kondenzátorok alapkialakításának továbbfejlesztései lehetővé tették a PoleCap kondenzátorok közvetlen (kiegészítő ház nélkül) beszerelését a szabadban, nedves vagy poros helyiségekben. A kondenzátor teste 99,5%-ban alumíniumból készült, és inert gázzal van feltöltve.

Az 5. ábra mutatja:

• ellenálló műanyag burkolat (1. tétel);

• hermetikusan zárt, műanyag gyűrűvel körülvéve (5. poz.) és epoxi keverékkel (7. poz.) töltve, a sorkapocs-változat (8. poz.) IP54-es védettséget biztosít.

A csatlakozás (5. ábra) három egyeres 2 méteres kábel (3. pozíció) kábeltömítésének (2. pozíció) és kisülési ellenállások kerámia moduljának (6. pozíció) lezárásával történik, az érintkező csatlakozások préselésével és forrasztásával.

A kényelem kedvéért vizuális vezérlés A túlnyomás elleni védelem működésbe lép, a kondenzátorház meghosszabbított részén élénkvörös sáv jelenik meg (4. pozíció).

A környezeti hőmérséklet legnagyobb megengedett eltérése -40 ... + 55 ° C [8].

Meg kell jegyezni, hogy mivel a KRM kondenzátorokat védeni kell a rövidzárlati áramoktól (PUE Ch.5), tanácsos biztosítékokat beépíteni a HomeCap és PoleCap kondenzátorok házába, amelyeket a szakasz meghibásodása vált ki.

A KRM tapasztalata a magas szintű hálózati veszteséggel rendelkező fejlődő országok közműhálózataiban azt mutatja, hogy még az egyszerű műszaki megoldások is – a speciális típusú koszinuszkondenzátorok szabályozatlan akkumulátorainak alkalmazása – gazdaságilag nagyon hatékonyak lehetnek.

A cikk szerzője: A.Shishkin

Irodalom

1. Utasítások városi elektromos hálózatok tervezéséhez RD 34.20.185-94. Jóváhagyta: az Orosz Föderáció Üzemanyag- és Energiaügyi Minisztériuma 1994. július 7-én, RAO «UES of Russia» 94. 05. 31. Hatálybalépés: 95. 01. 01.

2. Ovchinnikov A. Villamosenergia-veszteségek az elosztó hálózatokban 0,4 ... 6 (10) kV // Elektrotechnikai hírek. 2003. 1. szám (19).

3. A teljesítménytényező korrekciója Peru elektromos hálózataiban // EPCOS COMPONENTS #1. 2006

4. HomeCap kondenzátorok teljesítménytényező korrekcióhoz.

5. Útmutató a mezőgazdasági célú mezőgazdasági berendezések és elektromos hálózatok tervezésénél a feszültségszabályozás és a meddőteljesítmény kompenzáció eszközeinek kiválasztásához. M.: Selenergoproekt. 1978

6. Shishkin S.A. A fogyasztók meddőteljesítménye és a villamos energia hálózati veszteségei // Energiatakarékosság 2004. 4. sz.

7. Jungwirth P. Helyszíni teljesítménytényező korrekció // EPCOS COMPONENTS No. 4. 2005

8. PoleCap PFC kondenzátorok külső kisfeszültségű PFC alkalmazásokhoz. Kiadó: EPCOS AG. 03/2005. Rendelési szám. EPC: 26015-7600.