Jaká je podstata a problém kompenzace jalového výkonu?

Borisovsky, A.P. Moderní prostředky kompenzace jalového výkonu / A.P. Borisovsky, V.V Litvinov. — Text: bezprostřední // Mladý vědec. – 2019. – č. 26 (264). — S. 61-63. — URL: https://moluch.ru/archive/264/61163/ (datum přístupu: 28.12.2024. XNUMX. XNUMX).

V současnosti je úspora energetických zdrojů jedním z nejdůležitějších úkolů.

Prvky napájecího systému a AC přijímače s indukčností spotřebovávají spolu s činným a jalovým výkonem nezbytným k vytvoření elektromagnetického pole. [1]

Mezi takové prvky patří elektromotory, transformátory, měniče napětí, elektrické vedení, žárovky atd.

Přenos jalového výkonu negativně ovlivňuje provoz elektrizační soustavy jako celku. Zejména to ovlivňuje kapacitu elektrického vedení, transformátorů atd.

Jalový výkon je tedy část celkového výkonu vynaloženého na elektromagnetické procesy v zátěži, která má kapacitní a indukční složky. Nevykonává užitečnou práci, způsobuje dodatečné zahřívání vodičů a vyžaduje použití zdroje energie se zvýšeným výkonem. [2]

Vlivem jalového výkonu se objevují další ztráty činného výkonu a napětí, což přímo vede ke zvýšení peněžních nákladů. Proto je ve fázi návrhu nutné vzít v úvahu přítomnost jalového výkonu a přijmout veškerá možná opatření k optimalizaci hodnoty tohoto parametru.

V současné době jsou problémy kompenzace jalového výkonu dokonale vyřešeny pomocí různých kompenzačních jednotek (UKRM).

Při použití místních zdrojů jalového výkonu se provádí následující:

– Zvyšuje propustnost prvků systému napájení

– Snížení energetických ztrát

– Snížené energetické ztráty

– Zvyšuje se napětí

Hlavními prostředky kompenzace jalového výkonu v průmyslových podnicích jsou kondenzátorové jednotky (CU) a vysokonapěťové synchronní motory.

Kondenzátorová instalace je elektrická instalace skládající se z kondenzátorů, souvisejících pomocných elektrických zařízení (vypínače, odpojovače, vybíjecí odpory, ovládací zařízení, ochranná zařízení atd.) a přípojnic. Instalace kondenzátoru se může skládat z jedné nebo více baterií kondenzátorů nebo jednoho nebo více samostatně instalovaných jednotlivých kondenzátorů připojených k síti pomocí spínacích zařízení. [3] PUE 7.

Důležitým konstrukčním prvkem instalace kompenzace jalového výkonu jsou stykače. Jejich hlavní funkcí je zapínání a vypínání kondenzátorové banky.

Průmyslové podniky používají kondenzátorové baterie s napětím do 1 kV a 6,3–10,5 kV.

Kondenzátorové jednotky mají následující výhody:

– nízké měrné ztráty činného výkonu;

– nemají v konstrukci rotující části;

– snadná instalace a ovládání;

– mít možnost vybrat si jakýkoli požadovaný kompenzační výkon;

Kompenzaci jalového výkonu lze provádět individuálně, skupinově a centrálně.

U individuální metody je výkon kompenzován pouze v místě jeho vzniku (odlehčeny napájecí vodiče jednotlivých elektrických přijímačů).

Kompenzace u skupinové metody je podobná jako u individuální, ale používá se pro skupinu elektrických přijímačů. Napájecí vodiče jsou také odlehčeny, ale výkon na jednotlivých prvcích skupiny již není kompenzován.

Centralizovaná kompenzace se provádí ve velkých energetických systémech. Řízení se provádí na základě analýzy měnícího se zatížení. [2]

Místo instalace kondenzátorové jednotky musí být zvoleno individuálně pro každý případ. Je nutné vybrat kondenzátorovou jednotku (nebo několik kondenzátorových větví) moudře, s ohledem na její náklady a schopnost vyložit napájecí systém.

Kompenzační instalace se skládá z jednotlivých modulů, které jsou umístěny ve skříních. Při návrhu těchto skříní je nutné počítat s tím, že každý prvek musí být nahrazen stejným instalačním prvkem. Veškerá montáž se provádí v továrnách a instalace a připojení k elektrické síti se provádí přímo v místě připojení kondenzátorové jednotky. Nejčastěji se v sítích s nízkým výkonem používají instalace, které jsou namontovány na stěnách, a při připojování je nutné především dodržovat pravidla pro elektroinstalace.

Kondenzátorové jednotky se staly široce používanými díky své účinnosti.

V závislosti na prováděných úkolech lze rozlišit různé typy kondenzátorových jednotek:

– Nastavitelné kondenzátorové jednotky KRM (AUKRM)

– Neregulované kondenzátorové jednotky KRM (UKRM)

– Tyristorové kondenzátorové jednotky KRMT (AUKRMT)

Jednotky s variabilním kondenzátorem jsou ideální tam, kde je jalový výkon zcela znám. V tomto případě se kompenzace provádí individuálně.

Neregulované kondenzátorové jednotky jsou optimální pro elektromotory (většinou asynchronní), transformátory, průmyslová zařízení, ale i klimatizace a čerpadla.

Automatické kondenzátorové jednotky se nejčastěji používají pro skupinovou kompenzaci, kde je velké množství různých zdrojů jalového výkonu. V závislosti na jalovém zatížení se aktivuje určitý počet nastavení kompenzace.

Tyristorové kondenzátorové jednotky KRMT lze zařadit do samostatné skupiny. Používají se, když je potřeba kompenzace v síti, kde je jalová zátěž prudce proměnná.

Výhody tyristorových kondenzátorových jednotek:

– Doba restartu je minimální;

– Snížení ztrát v elektrických vedeních a transformátorech;

– Prevence poklesu napětí;

Protože instalace tyristorového kondenzátoru kompenzuje jalový výkon téměř okamžitě, výkonový transformátor pracuje na aktivní zátěži, což zvyšuje jeho životnost. Statické tyristorové stykače nemají žádné omezení počtu sepnutí. [2]

Tyristorové kondenzátorové jednotky našly uplatnění ve výtahových zařízeních, hutích, průmyslových chemických závodech a celulózkách. Používají se také pro jeřábové instalace, svářečky, kompresorové instalace a v robotice.

V současné době dochází v různých podnicích k nárůstu počtu nelineárních zátěží. Mezi takové zátěže patří invertorové pohony, napájecí zdroje, elektrické instalace s fázovým řízením atd. Nelineární zátěž zase vede ke zvýšení vyšších harmonických napětí sítě a následně ke změně úhlu posunu mezi fázemi. . Pro snížení úrovně harmonických a stabilizaci síťového napětí je nutné použít spojité dynamické kompenzační systémy spolu s tyristorovými kondenzátorovými jednotkami.

Jednou z výhod tyristorových kompenzátorů je jejich nehlučnost, což umožňuje jejich použití v zařízeních, pro které je toto kritérium důležité – jsou to hotely, supermarkety, nemocnice, banky, obytné a kancelářské budovy.

Ale síť nemá vždy sinusovou složku napětí. Při výskytu vyšších harmonických musí být kondenzátorové jednotky chráněny. K tomuto účelu se používají různá filtrační zařízení, nejčastěji tlumivky.

Jednou z významných výhod použití kondenzátorových jednotek je schopnost automaticky řídit změny jalového výkonu zátěže v elektrické síti a regulovat účiník na požadované hodnoty. [2]

Díky tomu kondenzátorové instalace snižují zatížení transformátorů, zajišťují napájení elektrických přijímačů kabely menšího průřezu, umožňují připojení další zátěže odlehčením sítě, zabraňují poklesům napětí u vzdálených spotřebičů, eliminují výskyt přepětí, zajišťují rovnoměrné zastavení elektromotoru atd.

Můžeme tedy konstatovat, že v současné době je použití kompenzačních jednotek jalového výkonu nedílnou součástí procesu přenosu elektřiny. Nejčastěji se pro tyto účely používají kondenzátorové jednotky, ačkoli existují také tyristorové jednotky, které nejsou ve funkčnosti horší než kondenzátorové jednotky.

S rozvojem vědy se bude objevovat stále více metod pro kompenzaci jalového výkonu.

1. Návrh napájecích systémů V. N. Radkevich. Minsk NPOOO “Pion” 2001.
2. https://www.nucon.ru/catalog/reguliruemye-i-nereguliruemye-kondensatornye-ustanovki-krm/
3. Pravidla pro elektrické instalace 7. vydání.

Základní pojmy (vygenerováno automaticky): jalový výkon, instalace, instalace kondenzátoru, činný výkon, individuální metoda, jalová zátěž, kompenzační instalace.