Hanehalkı yüklerinin reaktif gücünü telafi etmek için kapasitörlerin kullanılması

Güç kaynağı sisteminin (SES) verimliliğini etkileyen çok sayıda faktör arasında, öncelikli yerlerden biri tarafından işgal edilir. reaktif güç kompanzasyon problemi (KRM). Bununla birlikte, çoğunlukla tek fazlı, bireysel anahtarlamalı yük içeren yardımcı kullanıcı dağıtım ağlarında, KRM cihazları hala yeterince kullanılmamaktadır.

Daha önce, kentsel alçak gerilim dağıtım şebekelerinin nispeten kısa besleyicileri, küçük (kVA birimleri) bağlı güç ve yüklerin yayılması nedeniyle, onlar için PFC sorununun olmadığına inanılıyordu.

Örneğin, bölüm 5.2 [1]'de şöyle yazılmıştır: «konut ve kamu binaları için hiçbir reaktif yük kompanzasyonu sağlanmaz.» Son on yılda konut sektörünün 1 m2'si başına elektrik tüketiminin üç katına çıktığını, kentsel belediye şebekelerinin güç trafolarının ortalama istatistiksel kapasitesinin 325 kVA'ya ulaştığını ve trafo gücünün kullanım alanının olduğunu dikkate alırsak yukarı kaymış ve 250 … 400 kVA [2] içindeyse, bu ifade şüphelidir.

Bir konut binasının girişinde yapılan yük grafiklerinin işlenmesi şunları gösterir: gün boyunca güç faktörünün (cosj) ortalama değeri 0,88 ila 0,97 arasında ve faz faz 0,84 ila 0,99 arasında değişir. Buna göre, toplam reaktif güç tüketimi (RM) 9 ... 14 kVAr arasında ve faz faz 1 ila 6 kVAr arasında değişmektedir.

Şekil 1, bir konut binasının girişindeki günlük RM tüketim grafiğini göstermektedir. Başka bir örnek: Sizran şehir şebekesinin TP'sinde kayıtlı günlük (10 Haziran 2007) aktif ve reaktif elektrik tüketimi (STR-RA = 400 kVA, elektrik tüketicileri çoğunlukla tek fazlıdır) 1666,46 kWh ve 740,17 kvarh'tır. (ağırlıklı ortalama değer cosj = 0,91 — dağılım 0,65'ten 0,97'ye) transformatörün ilgili düşük yük faktörüyle bile — yoğun saatlerde %32 ve minimum ölçüm saatlerinde %11.

Bu nedenle, kullanım yükünün yüksek yoğunluğu (kVA / km2) göz önüne alındığında, SES'in enerji akışlarında sürekli bir reaktif bileşenin bulunması, büyük şehirlerin dağıtım şebekelerinde önemli elektrik kayıplarına ve bunları telafi etme ihtiyacına yol açar. ek üretim kaynakları aracılığıyla.

Bu sorunu çözmenin karmaşıklığı, büyük ölçüde bireysel fazlarda eşit olmayan RM tüketiminden kaynaklanmaktadır (Şekil 1), bu da endüstriyel ağlar için geleneksel kullanımı zorlaştırmaktadır. kompanze edilmiş şebekenin fazlarının

Şehir içi termik santrallerin güç rezervlerinin arttırılmasında yabancı meslektaşlarımızın tecrübesi ilgi çekicidir. Özellikle elektrik dağıtım şirketi Edeinor S.A.A. (Peru) (bir dizi Güney Amerika ülkesinde elektrik üretimi, iletimi ve dağıtımında uzmanlaşmış Endesa grubunun (İspanya) bir parçasıdır), KRM'ye göre tüketicilerden minimum mesafede alçak gerilim dağıtım şebekelerinde [3]. Düşük voltajlı kosinüs kapasitörlerinin en büyük üreticilerinden biri olan Edeinor S.A.A.'nın siparişi üzerine EPCOS AG, küçük şebeke yükleri için uygun bir dizi tek fazlı kapasitör HomeCap [4] piyasaya sürdü.

HomeCap kapasitörlerinin nominal kapasitesi (Şekil 2), 5 ila 33 μF arasında değişir; bu, PM'nin endüktif bileşenini 0,25 ila 1,66 kVAr arasında (127 aralığında 50 Hz şebeke voltajında) telafi etmeyi mümkün kılar. . . 380 V ).

Güçlendirilmiş polipropilen film dielektrik olarak kullanılır, elektrotlar metal püskürtülerek yapılır - MKR teknolojisi (Metalize Polipropilen Kunststoff). Hücre sarımı standart yuvarlak olup, iç hacmi toksik olmayan poliüretan dolguludur. EPCOS AG'nin tüm kosinüs kapasitörleri gibi, HomeCap kapasitörleri de plakaların yerel olarak tahrip olması durumunda «kendi kendini onarma» özelliğine sahiptir.

Kondansatörlerin silindirik alüminyum muhafazası, ısıyla daralan bir polivinil tüple yalıtılmıştır (Şekil 2) ve çift elektrot kanatlarının terminalleri, dielektrik plastik bir kapakla (koruma sınıfı IP53) kapatılmıştır, böylece çalışma sırasında tam güvenliği garanti eder. ev ortamı, ilgili standart UL 810 sertifikası (ABD güvenlik laboratuvarları) tarafından onaylanmıştır.

Ceket içindeki aşırı basınç aşıldığında devreye giren ankastre cihaz, hücrenin aşırı ısınması veya çığ gibi çökmesi durumunda kondenseri otomatik olarak kapatır. HomeCap kapasitörlerinin çapı 42,5 ± 1 mm, yüksekliği ise nominal kapasite değerine bağlı olarak 70 ... 125 mm'dir. Aşırı iç basınca karşı koruma durumunda, 13 mm'den fazla olmayan kondenser mahfazasının dikey uzantısı.

Kondansatör, 1,5 mm2 kesitli ve 300 veya 500 mm [4] uzunluğunda iki damarlı esnek bir kablo ile bağlanır. Kablo yalıtımının izin verilen ısınması — 105 ° C

HomeCap kondansatörlerin iç mekanlarda -25 … + 55 °C ortam sıcaklığında çalışması mümkündür. Nominal kapasite sapması: -5 / + %10. Aktif güç kayıpları kvar başına 5 watt'ı geçmez. 100.000 saate kadar garantili servis ömrü.

HomeCap kapasitörlerinin montaj yüzeyine sabitlenmesi, tabana bağlı bir kelepçe veya cıvata (M8x10) ile yapılır.

İncirde. 3. HomeCap kondansatörün ölçüm kutusuna kurulumunu gösterir. Kondansatör (sağ alt köşede) elektrik sayacının terminallerine bağlanır.

HomeCap kapasitörler, IEC 60831-1/2 [4] gerekliliklerine tam uyumlu olarak üretilmektedir.

Edeinor SAA'ya göre, [3] Kuzey Lima'nın Infantas ilçesinde 114.000 haneye toplam 37.000 kvar kapasiteli HomeCap kapasitörlerinin kurulumu, dağıtım şebekesinin ağırlıklı ortalama güç faktörünü 0,84'ten 0,93'e çıkararak, kişi başına yaklaşık 280 kWh tasarruf sağladı. yıl .bağlı her kVAr RM için veya yılda toplam yaklaşık 19.300 MWh. Ek olarak, ev yükünün doğasındaki niteliksel değişiklikler (elektrikli cihazların güç kaynağının değiştirilmesi, enerji tasarruflu lambaların aktif balastları), şebeke voltajının sinüzoidalitesinin bozulması, aynı zamanda dikkate alındığında HomeCap kapasitörlerinin yardımıyla harmonik bileşenlerin seviyesini azaltmak mümkün oldu — THDU ortalama %1.

Kentsel olanların aksine, kırsal alçak gerilim dağıtım şebekeleri için RPC ihtiyacı hiçbir zaman sorgulanmamıştır [5]. 6 (10) kV voltajı en yüksektir [6]. Aynı zamanda, KRM fonlarının elektrik alıcılarının bağlı kapasitesine yetersiz oranı tamamen ekonomik nedenlerle açıklanmaktadır. Bu nedenle, kırsal kamu hizmeti ve ev ve küçük (140 kW'a kadar) endüstriyel kullanıcıların GES'leri için, KRM'nin en ucuz versiyonunu seçme sorunu bir önceliktir.

RPC'nin %80'inin doğrudan kırsal alçak gerilim şebekelerinde [5] tavsiyesinin pratik uygulamasındaki teknik zorluklardan biri, havai hatların montajı için uygun kapasitörlerin olmamasıdır.Hesaplamalara göre, şebeke yükünün ağırlıklı (% 40'tan fazla) olduğu karma için aktif gücü 50 kW olan HV 0,4 kV üzerinden iletim sırasında artık (aşırı telafiye izin vermeyen) RM'nin ortalama değeri 8 kvar'dır. , bu nedenle, bu tür kapasitörlerin optimal nominal RM'si birkaç on kvar içinde olmalıdır.

EPCOS AG [7] tarafından üretilen PoleCap® serisi kapasitörlere (Şekil 4) dayalı enerji şirketi Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd tarafından Jaipur'daki (Rajasthan, Hindistan) düşük voltajlı şebekelerin havai hatlarında kullanılan KRM sistemini düşünün. 25-500 kVA tek bir güce sahip 11 / 0.433 kV 4600 trafo kurulu güce sahip yaklaşık 1000 MVA içeren GES'in izlenmesi şunları gösterdi: trafoların yaz yükü 506 MVA (430 MW), kış - 353 MVA ( 300 MW); ağırlıklı ortalama cosj — 0,85; toplam kayıplar (2005) — elektrik arz hacminin %17'si.

KRM pilot projesi sırasında, alçak gerilim trafolarının bağlantı düğümlerine, doğrudan 0,4 kV havai hatların desteklerine, toplam RM'si 70 MVAr olan 13375 PoleCap kondansatörü kuruldu. Dahil olanlar: 13000 5 kvar kapasitör; 250 — 10 kvar; 125 — 20 metrekare m. Sonuç olarak cosj değeri 0,95'e yükselir ve kayıplar %13'e düşer [7].

Bu kapasitörler (Şekil 4 ve Şekil 5), MKR / MKK (Metalize Kunststoff Kompakt) teknolojisine [8] göre yapılmış, kanıtlanmış bir metal film kapasitör tipinin bir modifikasyonudur - aynı anda alanı ve elektriği artırır MKR teknolojisinin karakteristiği olan kıvrımların küçük bir yer değiştirmesiyle döşenen filmin kenarlarının düz ve dalgalı kesiminin bir kombinasyonu nedeniyle elektrotların tabaka temas metalizasyonunun gücü.Ek olarak, PoleCap serisi, geleneksel MKR teknolojisine göre yapılmış bir dizi PM 0,5 ... 5 kVAr üç fazlı kapasitör içerir [8].

Seri MCC kondansatörlerin temel tasarımında yapılan iyileştirmeler, PoleCap kondansatörlerin doğrudan dış mekana, nemli veya tozlu odalara (ek bir kasa olmadan) kurulmasını mümkün kıldı. Kondenser gövdesi %99,5 alüminyumdan yapılmıştır ve inert bir gazla doldurulmuştur.

Şekil 5 şunları göstermektedir:

• dayanıklı plastik kapak (öğe 1);

• hava geçirmez şekilde kapatılmış, plastik bir halka (konum 5) ile çevrelenmiş ve epoksi bileşiği (konum 7) ile doldurulmuş terminal bloğu versiyonu (konum 8), IP54 koruma derecesini sağlar.

Bağlantı (Şekil 5), üç tek damarlı 2 metrelik kablodan (konum 3) bir kablo contası (konum 2) ve kontak bağlantılarını kıvırarak ve lehimleyerek bir seramik deşarj direnci modülünden (konum 6) yalıtılarak yapılır.

kolaylık için görüntülü kontrol aşırı basınç koruması tetiklenir, kondenser mahfazasının uzatılmış kısmında (pozisyon 4) parlak kırmızı bir bant belirir.

Ortam sıcaklığında izin verilen maksimum fark -40 ... + 55 ° C'dir [8].

KRM kondansatörlerinin kısa devre akımlarına karşı korunması gerektiğinden (PUE Bölüm 5), bölümün bozulmasıyla tetiklenen HomeCap ve PoleCap kapasitörlerinin muhafazasının içine sigortalar yapılması tavsiye edilir.

KRM'nin yüksek düzeyde ağ kayıplarına sahip gelişmekte olan ülkelerdeki kamu hizmeti ağlarındaki deneyimi, basit teknik çözümlerin bile - özel kosinüs kapasitör tiplerinden düzensiz pillerin kullanılması - ekonomik olarak çok etkili olabileceğini göstermektedir.

Makalenin yazarı: A.Şişkin

Edebiyat

1. Kentsel elektrik şebekelerinin tasarımı için talimatlar RD 34.20.185-94. Onaylayan: Rusya Federasyonu Yakıt ve Enerji Bakanlığı 07.07.94, RAO «UES of Russia» 05.31.94. 01.01.95 tarihinde yürürlüğe girdi.

2. Ovchinnikov A. Dağıtım şebekelerinde elektrik kayıpları 0,4 ... 6 (10) kV // Elektrik mühendisliği haberleri. 2003. 1 numara (19).

3. Peru elektrik şebekelerinde güç faktörünün düzeltilmesi // EPCOS BİLEŞENLERİ #1. 2006

4. Güç faktörü düzeltmesi için HomeCap kapasitörleri.

5. Tarımsal ekipman ve tarımsal amaçlar için elektrik şebekelerinin tasarımında voltaj regülasyonu ve reaktif güç kompanzasyonu araçlarının seçimi için yönergeler. M.: Selenergoproekt. 1978

6. Shishkin S.A. Tüketicilerin reaktif gücü ve şebeke elektrik kayıpları // Enerji tasarrufu No. 4. 2004.

7. Jungwirth P. Yerinde güç faktörü düzeltmesi // EPCOS BİLEŞENLERİ No. 4. 2005

8. Harici düşük voltajlı PFC uygulamaları için PoleCap PFC kapasitörleri. EPCOS AG tarafından yayınlandı. 03/2005. sipariş numarası EPC: 26015-7600.