Kompenzacijske instalacije za jalovu snagu
U članku je opisana namjena i strukturni elementi kompenzacijskih jedinica jalove električne energije.
Naknada jalove električne energije jedan je od najučinkovitijih načina uštede energetskih resursa. Moderna proizvodnja zasićena je velikim brojem motora, opreme za zavarivanje, energetskih transformatora. Ovo troši značajnu količinu jalove snage za stvaranje magnetskih polja u električnoj opremi. Za smanjenje potrošnje ove vrste energije iz vanjskih mreža koriste se kompenzacijske jedinice za jalovu električnu energiju. Dizajn, načela rada i značajke njihove upotrebe bit će objašnjeni u ovom članku.
Upotreba kondenzatorskih baterija za smanjenje reaktivnog opterećenja poznata je već dugo vremena. Ali uključivanje zasebnih kondenzatora paralelno s motorima ekonomski je opravdano samo uz značajnu snagu potonjeg. Tipično, kondenzatorska banka je spojena na motore snage veće od 20-30 kW.
Kako riješiti problem smanjenja reaktivnih opterećenja u tvornici odjeće u kojoj se koriste stotine motora male snage? Donedavno je u trafostanicama poduzeća bio spojen fiksni skup kondenzatorskih baterija, koji se ručno isključivao nakon završetka radne smjene. Uz očitu neugodnost, takvi setovi nisu mogli pratiti fluktuacije u snazi opterećenja tijekom radnog vremena i bili su neučinkoviti. Suvremeni kondenzacijski uređaji mogu značajno poboljšati učinkovitost.
Situacija se promijenila dolaskom specijaliziranih mikroprocesorskih regulatora koji mjere vrijednost jalove snage koju troše trošila, izračunavaju potrebnu vrijednost snage kondenzatorske baterije i spajaju (ili isključuju) je iz mreže. Na temelju takvih regulatora, širok raspon automatskih kondenzatorskih jedinica za kompenzaciju jalove energije. Njihova snaga se kreće od 30 do 1200 kVar (jalova snaga se mjeri u kVars).
Mogućnosti kontrolera nisu ograničene na mjerenje i prebacivanje baterija kondenzatora. Mjere temperaturu u odjeljku uređaja, mjere struje i vrijednosti napona, prate redoslijed spajanja baterija i njihovo stanje. Kontrolori mogu pohraniti informacije o hitnim situacijama i također obavljati desetke specifičnih funkcija, osiguravajući pouzdan rad kompenzacijskog sustava.
Vrlo važnu ulogu u projektiranju jedinica za kompenzaciju jalove snage imaju posebni sklopnici koji spajaju i odvajaju baterije kondenzatora na signal iz regulatora.Izvana se malo razlikuju od običnih magnetskih startera koji se koriste za prebacivanje motora.
Ali osobitost povezivanja kondenzatora je takva da u trenutku kada se napon nanese na njegove kontakte, otpor kondenzatora je praktički jednak nuli. Na naboj kondenzatora javlja se udarna struja koja često prelazi 10 kA. Takvi prenaponi imaju štetan učinak i na sam kondenzator, na rasklopni uređaj i na vanjsku mrežu, uzrokujući eroziju energetskih kontakata i stvarajući štetne smetnje u električnom ožičenju.
Da bi se prevladali ovi problemi, razvijen je poseban dizajn kontaktora, u kojem, nakon primjene napona na kondenzator, njegov naboj prolazi kroz pomoćne krugove za ograničavanje struje, a tek tada se uključuju glavni kontakti napajanja. Ovaj dizajn omogućuje izbjegavanje značajnih skokova u struji punjenja kondenzatora, kako bi se produžio radni vijek i kondenzatorske banke i samog posebnog kontaktora.
Konačno, glavni i najskuplji elementi kompenzacijskih sustava su kondenzatorske banke... Zahtjevi koji su im nametnuti prilično su strogi i kontradiktorni. S druge strane, moraju biti kompaktni i imati male unutarnje gubitke. Moraju biti otporni na česte procese punjenja i pražnjenja i imati dug vijek trajanja. Ali kompaktnost i niski unutarnji gubici dovode do povećanja skokova struje punjenja, povećanja temperature unutar kutije proizvoda.
Moderni kondenzatori izrađeni tehnologijom tankog filma.Koriste metalizirani film i hermetički zatvoreno brtvilo bez uljne impregnacije. Ovaj dizajn omogućuje dobivanje proizvoda male veličine sa značajnom snagom. Na primjer, cilindrični kondenzatori kapaciteta 50 kVar imaju dimenzije: promjer 120 mm i visina 250 mm.
Slične stare kondenzatorske baterije punjene uljem težile su više od 40 kg i bile su 30 puta veće od modernih proizvoda. Ali ova minijaturizacija zahtijeva usvajanje mjera za hlađenje područja gdje su instalirane baterije kondenzatora. Stoga je u automatskim instalacijama obavezno prisilno puhanje ventilatora kondenzatorskog odjeljka.
Općenito, stvaranje kondenzatorskih jedinica zahtijeva uzimanje u obzir velikog broja radnih parametara: stanja korisničkih električnih mreža, prašine, prirode opterećenja motora i mnogih drugih čimbenika koji utječu na pouzdanost i učinkovitost kompenzacijskih sustava.