Устройство для компенсации реактивной мощности – дело недешевое, более того, оно не является и никогда не будет совершенным.
При неисправности одной из ступеней компенсации (например, постоянно замкнутый «приклеенный» контактор) может ухудшиться качество электрической энергии.
Более высокое качество компенсации при быстро меняющемся составе и потребляемой мощности коммутируемых потребителей может быть достигнуто применением современных установок для компенсации реактивной мощности с более качественными трехфазными или импульсными регуляторами с полупроводниковой коммутацией компенсационных конденсаторов.
Однако это решение имеет экономический эффект только в случае больших коммутируемых мощностей, особенно со статически управляемыми выпрямителями или преобразователями частоты.
Современная установка компенсации реактивной мощности
В этом посте, исходя из своего опыта эксплуатации электрооборудования и систем электроснабжения на большом промышленном предприятии, хочу обратить внимание владельцев устройств статической компенсации реактивной мощности на некоторые явления и аварийные состояния, которые могут негативно сказаться на качестве компенсации со всеми вытекающими последствиями.
1. Компенсирующее устройство целесообразно дополнить элементом, постоянно контролирующим суммарный компенсируемый ток, который должен быть одинаковым во всех фазах. Асимметрия тока, вызванная, например, неисправным предохранителем или привариванием контактов в двух фазах компенсационной ступени, может привести к неправильной работе регулятора.
2. Наиболее часто выходящим из строя элементом компенсационного устройства являются контакторы, которые коммутируют конденсаторы.
Если с учетом характера работы (изменение потребления и состава потребителей в короткие промежутки времени) установить малое время разряда ступеней компенсации и контактор, номинальная (предельная) коммутируемая мощность которого в кВАр такая же, как у мощность коммутируемой конденсаторной батареи используется для ступени компенсации, то некоторые силовые контакты контактора привариваются или сгорают за очень короткое время.
Поэтому целесообразно всегда использовать эти контакторы с предельной маркировкой мощности на одну ступень выше емкости конденсаторной батареи, или регуляторы реактивной мощности, позволяющие устанавливать время разряда для каждой ступени отдельно.
Здесь действует принцип, что чем больше мощность каскада компенсации, тем больше устанавливается время разряда.
Классические контакторы (пускатели) необходимо выбирать с номинальным током, по крайней мере, в два раза превышающим номинальный ток конденсаторной батареи. В этом случае компенсационные конденсаторы необходимо дополнить разрядными резисторами.
Конденсаторы для компенсации реактивной мощности
3. Если в составе потребителей сети 400/230 В потребители подключены к комбинированному напряжению только между двумя фазами (например, котлы, калориферы, электропечи, трансформаторы и т.п.) и измерительному току регулятора берется с одной из перечисленных фаз, происходит фазовый сдвиг тока к напряжению той же фазы и контроллер неправильно включает или выключает ступени компенсации.
Поэтому важно соблюдать это и подключать измерительный ток регулятора к фазе, к которой не подключен упомянутый тип потребителя, или используйте регулятор, функция которого контролируется импульсами от цифрового четырехквадрантного счетчика электроэнергии, или регулятор, измерительный ток которого измеряется со всех фаз.
4. Что касается прямой компенсации конденсаторами, подключенными к выводам асинхронных электродвигателей, то необходимо учитывать их изменяющуюся входную мощность и фазовый сдвиг (коэффициент cos φ), который движется по окружности круговой диаграммы.
Потребляемая мощность и коэффициент мощности cos φ минимальны при работе на холостом ходу. Наибольшее потребление мощности (в асинхронных двигателях кратковременно) в момент включения, при этом cos φ больше (около 0,4), при номинальной мощности нагрузки cos φ составляет около 0,82-0,87 (tg φ= от 0,7 до 0,56).
Для предотвращения самопроизвольного включения электродвигателя в случае потери напряжения, например, при отрицательной нагрузке электродвигателя (режим сверхсинхронного торможения), рекомендуется использовать конденсатор прямой компенсации примерно на треть компенсационной мощности в кВАр чем номинальная мощность электродвигателя в кВт.
Это необходимо соблюдать, особенно в случае асинхронных двигателей большей мощности, используемых, например, для привода шахтных машин, кранов, подъемников и т. д., в которых в случае сбоя сетевого напряжения рекуперативное торможение будет снижено или потеряно, а его оборотов будет больше.
Напряжение самовозбуждения, создаваемое подключенными компенсационными конденсаторами, может повлиять на работу защиты от пониженного напряжения, выключатель питания электродвигателя может не отключиться автоматически и двигатель не затормозится.
Яков Кузнецов
