Kompensationsanlagen für Blindleistung
Der Artikel beschreibt den Zweck und die Strukturelemente von Kompensationseinheiten für Blindstrom.
Die Kompensation elektrischer Blindenergie ist eine der effektivsten Möglichkeiten, Energieressourcen zu schonen. Die moderne Produktion ist mit einer großen Anzahl von Motoren, Schweißgeräten und Leistungstransformatoren gesättigt. Dabei wird eine erhebliche Menge an Blindleistung verbraucht, um Magnetfelder in elektrischen Geräten zu erzeugen. Um den Bezug dieser Energieart aus externen Netzen zu reduzieren, werden Kompensationseinheiten für elektrische Blindenergie eingesetzt. Das Design, die Funktionsprinzipien und die Merkmale ihrer Verwendung werden in diesem Artikel besprochen.
Der Einsatz von Kondensatorbänken zur Reduzierung der Blindlast ist seit langem bekannt. Der Einbau separater Kondensatoren parallel zu den Motoren ist jedoch nur bei einer nennenswerten Leistung der Motoren wirtschaftlich gerechtfertigt. Typischerweise wird die Kondensatorbatterie an Motoren mit einer Leistung von mehr als 20–30 kW angeschlossen.
Wie lässt sich das Problem der Reduzierung reaktiver Lasten in einer Bekleidungsfabrik lösen, in der Hunderte von Motoren mit geringer Leistung eingesetzt werden? Bis vor Kurzem war in Umspannwerken von Unternehmen ein fester Satz Kondensatorbänke angeschlossen, der nach Ende der Arbeitsschicht manuell abgeschaltet wurde. Mit einem offensichtlichen Nachteil konnten solche Anlagen den Leistungsschwankungen der Lasten während der Arbeitszeit nicht folgen und waren ineffizient. Moderne Verflüssigungssätze können die Effizienz deutlich verbessern.
Die Situation hat sich mit dem Aufkommen spezialisierter Mikroprozessorsteuerungen geändert, die den Wert der von den Lasten verbrauchten Blindleistung messen, den erforderlichen Leistungswert der Kondensatorbatterie berechnen und diese mit dem Netzwerk verbinden (oder vom Netzwerk trennen). Basierend auf solchen Reglern entsteht eine breite Palette automatischer Kondensatoreinheiten zur Blindenergiekompensation. Ihre Leistung reicht von 30 bis 1200 kVar (die Blindleistung wird in kVar gemessen).
Die Fähigkeiten der Controller beschränken sich nicht nur auf das Messen und Schalten von Kondensatorbänken. Sie messen die Temperatur im Geräteraum, messen die Strom- und Spannungswerte, überwachen die Anschlussreihenfolge der Batterien und deren Zustand. Controller können Informationen über Notfallsituationen speichern und außerdem Dutzende spezifischer Funktionen ausführen, um den zuverlässigen Betrieb des Kompensationssystems sicherzustellen.
Eine sehr wichtige Rolle bei der Konstruktion von Blindleistungskompensationseinheiten spielen spezielle Schütze, die die Kondensatorbänke auf ein Signal von der Steuerung hin verbinden und trennen.Äußerlich unterscheiden sie sich kaum von gewöhnlichen Magnetstartern, die zum Schalten von Motoren verwendet werden.
Die Besonderheit beim Anschließen von Kondensatoren besteht jedoch darin, dass in dem Moment, in dem Spannung an seine Kontakte angelegt wird, der Widerstand des Kondensators praktisch Null ist. Bei Kondensatorladung Es entsteht ein Einschaltstrom, der häufig 10 kA übersteigt. Solche Überspannungen wirken sich nachteilig auf den Kondensator selbst, das Schaltgerät und das externe Netzwerk aus, führen zu einer Erosion der Leistungskontakte und verursachen schädliche Störungen in der elektrischen Verkabelung.
Um diese Probleme zu überwinden, wurde ein spezielles Design von Schützen entwickelt, bei dem nach dem Anlegen einer Spannung an den Kondensator dessen Ladung durch die Hilfsstrombegrenzungskreise geleitet wird und erst dann die Hauptstromkontakte eingeschaltet werden. Durch diese Konstruktion können Sie erhebliche Sprünge im Ladestrom der Kondensatoren vermeiden und so die Lebensdauer sowohl der Kondensatorbank als auch des Spezialschützes selbst verlängern.
Schließlich sind die wichtigsten und teuersten Elemente von Kompensationssystemen Kondensatorbänke... Die an sie gestellten Anforderungen sind recht streng und widersprüchlich. Andererseits müssen sie kompakt sein und geringe innere Verluste aufweisen. Sie müssen häufigen Lade- und Entladevorgängen standhalten und eine lange Lebensdauer haben. Die Kompaktheit und die geringen Eigenverluste führen jedoch zu einem Anstieg der Ladestromspitzen und einem Anstieg der Temperatur im Produktkarton.
Moderne Kondensatoren in Dünnschichttechnologie.Sie verwenden metallisierte Folie und hermetisch versiegeltes Dichtmittel ohne Ölimprägnierung. Dieses Design ermöglicht es, kleine Produkte mit erheblicher Leistung zu erhalten. Beispielsweise haben Zylinderkondensatoren mit einer Kapazität von 50 kVar die Abmessungen: Durchmesser 120 mm und Höhe 250 mm.
Ähnliche ölgefüllte Kondensatorbatterien alter Bauart wogen mehr als 40 kg und waren 30-mal größer als moderne Produkte. Diese Miniaturisierung erfordert jedoch Maßnahmen zur Kühlung des Bereichs, in dem die Kondensatorbänke installiert sind. Daher ist bei automatischen Anlagen eine Zwangsbelüftung des Kondensatorraums durch Ventilatoren zwingend erforderlich.
Im Allgemeinen erfordert die Erstellung von Kondensatoreinheiten die Berücksichtigung einer Vielzahl von Betriebsparametern: dem Zustand der Stromnetze des Benutzers, der Staubentwicklung, der Art der Motorlast und vielen anderen Faktoren, die die Zuverlässigkeit und Effizienz von Kompensationssystemen beeinflussen.