Ang paggamit ng mga capacitor upang mabayaran ang reaktibong kapangyarihan ng mga kargamento ng sambahayan

Kabilang sa maraming mga kadahilanan na nakakaapekto sa kahusayan ng power supply system (SES), isa sa mga priyoridad na lugar ay inookupahan ng problema sa kompensasyon ng reaktibong kapangyarihan (KRM). Gayunpaman, sa mga network ng pamamahagi ng gumagamit ng utility na naglalaman ng karamihan sa single-phase, individually switched load, ang mga KRM device ay hindi pa rin ginagamit.

Dati ay pinaniniwalaan na dahil sa relatibong maiikling feeder ng mga urban na low-voltage distribution network, ang maliit (kVA units) na nakakonekta sa kapangyarihan at ang pagkalat ng mga load, ang problema sa PFC ay hindi umiral para sa kanila.

Halimbawa, sa kabanata 5.2 [1] ito ay nakasulat: «para sa mga tirahan at pampublikong gusali ay walang ibinigay na reactive load compensation.» Kung isasaalang-alang natin na sa huling dekada ang pagkonsumo ng kuryente bawat 1 m2 ng sektor ng tirahan ay triple, ang average na kapasidad ng istatistika ng mga power transformer ng mga urban municipal network ay umabot sa 325 kVA, at ang lugar ng paggamit ng transpormer na kapangyarihan. ay lumipat pataas at nasa loob ng 250 … 400 kVA [2], kung gayon ang pahayag na ito ay kaduda-dudang.

Ang pagproseso ng mga load graph na ginawa sa pasukan ng isang gusali ng tirahan ay nagpapakita ng: sa araw ang average na halaga ng power factor (cosj) ay nag-iiba mula 0.88 hanggang 0.97, at phase by phase mula 0.84 hanggang 0.99. Alinsunod dito, ang kabuuang pagkonsumo ng reactive power (RM) ay nag-iiba mula 9 ... 14 kVAr, at phase by phase mula 1 hanggang 6 kVAr.

Ipinapakita ng Figure 1 ang pang-araw-araw na graph ng pagkonsumo ng RM sa pasukan ng isang gusali ng tirahan. Isa pang halimbawa: ang rehistradong araw-araw (Hunyo 10, 2007) na pagkonsumo ng aktibo at reaktibong kuryente sa TP ng urban grid ng Sizran (STR-RA = 400 kVA, ang mga mamimili ng kuryente ay halos single-phase) ay umaabot sa 1666.46 kWh at 740.17 kvarh (weighted average value cosj = 0.91 — dispersion mula 0.65 hanggang 0.97) kahit na may katumbas na mababang load factor ng transformer — 32% sa mga oras ng peak at 11% sa pinakamababang oras ng pagsukat.

Kaya, dahil sa mataas na density (kVA / km2) ng utility load, ang patuloy na pagkakaroon ng isang reaktibong bahagi sa mga daloy ng enerhiya ng SES, ay humahantong sa makabuluhang pagkalugi ng kuryente sa mga network ng pamamahagi ng malalaking lungsod at ang pangangailangan na mabayaran ang mga ito. sa pamamagitan ng karagdagang mga mapagkukunan ng henerasyon.

Ang pagiging kumplikado ng paglutas ng problemang ito ay higit sa lahat dahil sa hindi pantay na pagkonsumo ng RM sa mga indibidwal na yugto (Larawan 1), na nagpapahirap sa paggamit ng tradisyonal para sa mga pang-industriyang network Mga pag-install ng KRM batay sa tatlong-phase na mga bangko ng kapasitor na kinokontrol ng isang regulator na naka-install sa isa ng mga yugto ng nabayarang network.

Interesado ang karanasan ng ating mga dayuhang kasamahan sa pagtaas ng power reserve ng mga urban thermal power station. Sa partikular, ang mga pag-unlad ng kumpanya ng pamamahagi ng kuryente na Edeinor S.A.A. (Peru) (ito ay bahagi ng pangkat ng Endesa (Spain), na dalubhasa sa produksyon, paghahatid at pamamahagi ng kuryente sa ilang bansa sa Timog Amerika), ayon sa KRM sa mga network ng pamamahagi ng mababang boltahe sa pinakamababang distansya mula sa mga mamimili [3]. Sa order mula sa Edeinor S.A.A., isa sa pinakamalaking tagagawa ng low-voltage cosine capacitors-EPCOS AG ay naglunsad ng isang serye ng mga single-phase capacitor na HomeCap [4], na angkop para sa maliliit na utility load.

Ang nominal na kapasidad ng mga capacitor ng HomeCap (Fig. 2) ay nag-iiba mula 5 hanggang 33 μF, na ginagawang posible na mabayaran ang inductive component ng PM mula 0.25 hanggang 1.66 kVAr (sa mains voltage na 50 Hz sa hanay na 127. .. 380 V).

Ang reinforced polypropylene film ay ginagamit bilang isang dielectric, ang mga electrodes ay ginawa sa pamamagitan ng pag-spray ng metal - teknolohiya ng MKR (Metallised Polypropylene Kunststoff). Ang paikot-ikot ng seksyon ay karaniwang bilog, ang panloob na dami ay puno ng isang hindi nakakalason na polyurethane compound. Tulad ng lahat ng cosine capacitor mula sa EPCOS AG, ang HomeCap capacitors ay may pag-aari ng "self-healing" sa kaso ng lokal na pagkasira ng mga plate.

Ang cylindrical aluminum housing ng mga capacitor ay insulated na may heat-shrinkable polyvinyl tube (Fig. 2), at ang mga terminal ng double electrode blades ay natatakpan ng dielectric plastic cap (protection degree IP53), kaya ginagarantiyahan ang kumpletong kaligtasan sa panahon ng operasyon sa domestic environment na kinumpirma ng may-katuturang sertipiko ng standard UL 810 (US safety laboratories).

Ang built-in na aparato, na isinaaktibo kapag ang labis na presyon sa loob ng dyaket ay lumampas, ay awtomatikong isinara ang pampalapot sa kaso ng overheating o pagbagsak ng avalanche ng seksyon. Ang diameter ng mga capacitor ng HomeCap ay 42.5 ± 1 mm, at ang taas, depende sa halaga ng nominal na kapasidad, ay 70 ... 125 mm. Vertical extension ng condenser housing, sa kaso ng proteksyon laban sa labis na panloob na presyon, hindi hihigit sa 13 mm.

Ang kapasitor ay konektado sa isang two-core flexible cable na may cross-section na 1.5 mm2 at isang haba na 300 o 500 mm [4]. Pinahihintulutang pag-init ng pagkakabukod ng cable - 105 ° C.

Ang pagpapatakbo ng mga capacitor ng HomeCap ay posible sa loob ng bahay sa ambient temperature na -25 ... + 55 ° C. Paglihis ng nominal na kapasidad: -5 / + 10%. Ang pagkawala ng aktibong kapangyarihan ay hindi hihigit sa 5 watts bawat kvar. Garantisadong buhay ng serbisyo na hanggang 100,000 oras.

Ang pag-fasten ng mga capacitor ng HomeCap sa mounting surface ay ginagawa gamit ang clamp o bolt (M8x10) na konektado sa ibaba.

Sa fig. 3. ipinapakita ang pag-install ng HomeCap condenser sa metering box. Ang kapasitor (sa kanang ibabang sulok) ay konektado sa mga terminal ng metro ng kuryente

Ang mga capacitor ng HomeCap ay ginawa sa ganap na pagsunod sa mga kinakailangan ng IEC 60831-1 / 2 [4].

Ayon sa Edeinor SAA, [3] ang pag-install ng mga capacitor ng HomeCap na may kabuuang kapasidad na 37,000 kvar sa 114,000 kabahayan sa distrito ng Infantas ng hilagang Lima ay nagpapataas ng weighted average power factor ng distribution network mula 0.84 hanggang 0.93, na nagtitipid ng humigit-kumulang 280 kWh bawat taon .para sa bawat konektadong kVAr RM o kabuuang humigit-kumulang 19,300 MWh kada taon. Bilang karagdagan, isinasaalang-alang ang mga pagbabago sa husay sa likas na pag-load ng sambahayan (pagpapalit ng suplay ng kuryente ng mga de-koryenteng kasangkapan, mga aktibong ballast ng mga lampara sa pag-save ng enerhiya), pagbaluktot ng sinusoidality ng boltahe ng mains, kasabay ng tulong ng mga capacitor ng HomeCap, posible na bawasan ang antas ng mga harmonic na bahagi — THDU na na-average ng 1%.

Sa kaibahan sa mga urban, ang pangangailangan para sa RPC para sa mga rural na low-voltage distribution network ay hindi kailanman kinuwestiyon [5] dahil sa aktibong pagkonsumo ng enerhiya para sa RM transmission sa isang pinahabang bukas (tulad ng puno) high-voltage line (OHL ) na may ang boltahe na 6 (10) kV ang pinakamataas [6]. Kasabay nito, ang hindi sapat na ratio ng mga pondo ng KRM sa konektadong kapasidad ng mga de-koryenteng receiver ay ipinaliwanag sa pamamagitan lamang ng mga kadahilanang pang-ekonomiya. Samakatuwid, para sa SPP ng rural utility at sambahayan at maliliit (hanggang 140 kW) pang-industriya na gumagamit, ang tanong ng pagpili ng pinakamurang bersyon ng KRM ay isang priyoridad.

Isa sa mga teknikal na kahirapan sa praktikal na pagpapatupad ng rekomendasyon ng 80% ng RPC nang direkta sa mga rural na low-voltage network [5] ay ang kakulangan ng mga capacitor na angkop para sa pag-install ng mga overhead na linya.Ayon sa mga kalkulasyon, ang average na halaga ng natitirang (hindi pinapayagan ang overcompensation) RM sa panahon ng paghahatid sa HV 0.4 kV na may aktibong kapangyarihan na 50 kW para sa isang halo-halong, na may predominance (higit sa 40%) ng utility load ay 8 kvar , samakatuwid, ang pinakamainam na nominal na RM ng naturang mga capacitor ay dapat nasa loob ng ilang sampu ng kvar.

Isaalang-alang ang KRM system na ginagamit sa mga overhead na linya ng mga low-voltage na network sa Jaipur (Rajasthan, India) ng power company na Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd batay sa mga PoleCap® series capacitor (Fig. 4) na ginawa ng EPCOS AG [7] . Ang pagsubaybay sa SPP, na naglalaman ng humigit-kumulang 1000 MVA na may naka-install na kapasidad ng 4600 mga transformer 11 / 0.433 kV na may isang solong kapangyarihan ng 25-500 kVA, ay nagpakita: ang pag-load ng tag-init ng mga transformer ay 506 MVA (430 MW), ang taglamig - 353 MVA ( 300 MW); weighted average cosj - 0.85; kabuuang pagkalugi (2005) — 17% ng dami ng suplay ng kuryente.

Sa kurso ng KRM pilot project, 13375 PoleCap capacitors ang na-install sa mga node ng koneksyon sa mga mababang boltahe na mga transformer, direkta sa mga suporta ng 0.4 kV overhead na linya, na may kabuuang RM na 70 MVAr. Kabilang ang: 13000 5 kvar capacitors; 250 — 10 kvar; 125 — 20 sq. Bilang resulta, ang halaga ng cosj ay tumataas sa 0.95, at ang mga pagkalugi ay bumaba sa 13% [7].

Ang mga capacitor na ito (Fig. 4 at Fig. 5) ay isang pagbabago ng isang well-proven na uri ng metal-film capacitors na ginawa ayon sa teknolohiya ng MKR / MKK (Metalized Kunststoff Kompakt) [8] - sabay-sabay na pagtaas ng lugar at pagtaas ng electrical lakas ng layer contact metallization ng mga electrodes, dahil sa isang kumbinasyon ng flat at kulot na hiwa ng mga gilid ng pelikula, na inilatag na may isang maliit na pag-aalis ng mga bends, katangian ng teknolohiya ng MKR.Bilang karagdagan, ang serye ng PoleCap ay nagsasama ng isang bilang ng mga three-phase capacitor PM 0.5 ... 5 kVAr, na ginawa ayon sa tradisyonal na teknolohiya ng MKR [8].

Ang mga pagpapabuti sa pangunahing disenyo ng mga seryeng MCC capacitor ay naging posible na direkta (nang walang karagdagang kaso) na mag-install ng mga PoleCap capacitor sa labas, sa mga mamasa o maalikabok na silid. Ang condenser body ay gawa sa 99.5% na aluminyo at puno ng inert gas.

Ipinapakita ng Figure 5:

• lumalaban na takip ng plastik (item 1);

• hermetically sealed, napapalibutan ng isang plastic ring (pos. 5) at puno ng epoxy compound (pos. 7), ang terminal block version (pos. 8) ay nagbibigay ng antas ng proteksyon IP54.

Ang koneksyon (Larawan 5) ay ginawa sa pamamagitan ng pag-sealing ng cable seal (posisyon 2) mula sa tatlong single-core 2-meter cable (posisyon 3) at isang ceramic module ng discharge resistors (posisyon 6) sa pamamagitan ng crimping at paghihinang ng mga contact connection.

Para sa kaginhawaan visual na kontrol na-trigger ang overpressure protection, lumilitaw ang isang maliwanag na pulang banda sa pinalawig na bahagi ng condenser housing (posisyon 4).

Ang maximum na pinahihintulutang pagkakaiba sa ambient temperature ay -40 ... + 55 ° C [8].

Dapat pansinin na dahil ang mga KRM capacitor ay dapat protektahan laban sa mga short-circuit na alon (PUE Ch.5), tila ipinapayong bumuo ng mga piyus sa loob ng housing ng HomeCap at PoleCap capacitors na na-trigger ng pagkasira ng seksyon.

Ang karanasan ng KRM sa mga utility network sa mga umuunlad na bansa na may mataas na antas ng pagkalugi sa network ay nagpapakita na kahit na ang mga simpleng teknikal na solusyon — ang paggamit ng mga unregulated na baterya ng mga espesyal na uri ng cosine capacitor — ay maaaring maging napakaepektibo sa ekonomiya.

May-akda ng artikulo: A.Shishkin

Panitikan

1. Mga tagubilin para sa disenyo ng mga urban electrical network RD 34.20.185-94. Inaprubahan ng: Ministry of Fuels and Energy ng Russian Federation noong 07.07.94, RAO «UES of Russia» noong 05.31.94. Pumasok sa puwersa noong 01.01.95.

2. Ovchinnikov A. Pagkawala ng kuryente sa mga network ng pamamahagi 0.4 ... 6 (10) kV // Balita ng electrical engineering. 2003. Bilang 1 (19).

3. Pagwawasto ng power factor sa mga de-koryenteng network ng Peru // EPCOS COMPONENTS #1. 2006

4. HomeCap capacitors para sa power factor correction.

5. Mga patnubay para sa pagpili ng mga paraan ng regulasyon ng boltahe at kompensasyon ng reaktibong kapangyarihan sa disenyo ng mga kagamitang pang-agrikultura at mga de-koryenteng network para sa mga layuning pang-agrikultura. M.: Selenergoproekt. 1978

6. Shishkin S.A. Reaktibong kapangyarihan ng mga consumer at pagkawala ng kuryente sa network // Pagtitipid ng enerhiya No. 4. 2004.

7. Jungwirth P. On-site na power factor correction // EPCOS COMPONENTS No. 4. 2005

8. PoleCap PFC capacitors para sa panlabas na mababang boltahe na mga aplikasyon ng PFC. Inilathala ng EPCOS AG. 03/2005. Order no. EPC: 26015-7600.