در این صفحه
برای تعیین اندازه یک بانک خازنی اصلاح ضریب توان, ، توان راکتیو مورد نیاز برای تغییر از ضریب توان اندازهگیری شده به ضریب توان هدف را محاسبه کنید، سپس آن نتیجه را با حداقل بار، طیف هارمونیکی، چرخه کلیدزنی، جریان اتصال کوتاه موجود و محدودیتهای دمای تابلو مطابقت دهید. این محاسبه یک نیاز تئوری به kvar را ارائه میدهد. این محاسبه به تنهایی، بانک خازنی، کنتاکتور، راکتور، فیوز یا کلید مدار ایمن را انتخاب نمیکند.
محاسبه اصلی عبارت است از:
Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)جایی که:
Qcتوان راکتیو خازنی مورد نیاز بر حسب kvar است؛;پتوان اکتیو معرف بر حسب kW است؛;phi1زاویه فاز مربوط به ضریب توان جابجایی موجود است؛;phi2زاویه فاز مربوط به ضریب توان جابجایی هدف است.
طراحی نهایی باید در محدوده عملکرد اعلامشده خود، کمی پسفاز باقی بماند، مگر اینکه شرکت برق یا مطالعه سیستم، رفتار دیگری را ایجاب کند. بهطور خودکار ضریب توان ۱.۰۰ را هدف قرار ندهید و بدون بررسی ریسک رزونانس، بانک خازنی استاندارد را در شبکهای با هارمونیک بالا نصب نکنید.
خلاصه تصمیمات مهندسی
- مقدار kvar مورد نیاز را از توان اکتیو اندازهگیریشده و ضریب توان جابجایی در شرایط کاری نمونه محاسبه کنید، نه صرفاً بر اساس بار متصلشده.
- حالتهای حداقل بار و عملکرد ژنراتور را بررسی کنید تا پلههای ثابت یا بیشازحد بزرگ، تاسیسات را به سمت ضریب توان پیشفاز سوق ندهند.
- پیش از انتخاب خازنهای استاندارد، راکتورهای دیتیون، فیلترهای تیونشده یا سیستمهای فعال کاهش هارمونیک، شرایط هارمونیکی را اندازهگیری کنید؛ هیچ درصد THD جهانی وجود ندارد که برای همه پروژهها تعیینکننده باشد.
- خازنها، راکتورها، تجهیزات کلیدزنی، تجهیزات حفاظتی، هادیها، قطعات تخلیه و تهویه را به عنوان یک مجموعه واحد هماهنگ کنید.
- این محاسبات را به عنوان تعیین ابعاد اولیه در نظر بگیرید. تایید نهایی باید با استفاده از دادههای جریان خطای پروژه، جداول کاربردی سازنده و الزامات مونتاژ IEC مربوطه انجام شود.
ورودیهای طراحی مورد نیاز پیش از تعیین ابعاد
یک انتخاب قابل دفاع با دادههای عملیاتی اندازهگیریشده آغاز میشود، نه فقط با kVA ترانسفورماتور، اسب بخار موتور متصل، یا پایینترین ضریب توان مشاهدهشده در قبض برق.
| ورودی | چرا مهم است | شواهد ترجیحی |
|---|---|---|
| ولتاژ سیستم، فرکانس، فازها و آرایش ارتینگ | تعیینکننده الزامات اتصال خازن، عایقبندی، کلیدزنی و حفاظت | دیاگرام تکخطی و اندازهگیری در محل |
| پروفیل توان اکتیو بر حسب kW | تعیینکننده بار واقعی که نیاز به جبرانسازی دارد | کنتور بازهای یا ثبت کیفیت توان در طول یک چرخه معرف |
| ضریب توان جابهجایی موجود | محاسبه kvar فرکانس اصلی را هدایت میکند | کنتوری که در صورت موجود بودن، قادر به گزارش PF جابهجایی است |
| ضریب توان واقعی و طیف هارمونیکی | اعوجاجی را آشکار میکند که خازنها به تنهایی ممکن است قادر به اصلاح آن نباشند | آنالایزر کیفیت توان در نقطه اتصال مورد نظر |
| حداقل، نرمال و حداکثر بار | از جبرانسازی بیش از حد در دورههای بار سبک جلوگیری میکند | پروفایل بار ثبتشده، نه یک قرائت لحظهای |
| ضریب توان هدف | هدف اصلاح را تعیین میکند | تعرفه شرکت برق، توافقنامه اتصال، یا الزامات پروژه |
| فهرست بارهای غیرخطی | نشاندهنده ریسک رزونانس و جریان هارمونیک | مقادیر نامی و الگوی عملکرد VFDها، سیستمهای UPS، یکسوسازها، دستگاههای جوشکاری، شارژرهای EV و بارهای مشابه |
| مقدار نامی و امپدانس ترانسفورماتور | بر استحکام اتصال کوتاه و رزونانس شبکه تأثیر میگذارد | پلاک ترانسفورماتور و دادههای مطالعاتی |
| جریان اتصال کوتاه موجود | مورد نیاز برای هماهنگی تجهیزات حفاظتی و مجموعهها | مطالعه خطا یا مقدار طراحی تأیید شده |
| شرایط نصب | بر خنککاری، فواصل، درجه حفاظت محفظه و طول عمر قطعات تأثیر میگذارد | دمای محیط، ارتفاع، تهویه، آلودگی و دادههای محفظه |
اگر خواننده فقط به اصطلاحات و اصل عملکرد نیاز دارد، از موارد موجود استفاده کنید شکل کامل APFC و راهنمای عملکرد. این صفحه از جایی شروع میشود که آن تعریف به پایان میرسد: تبدیل دادههای سایت به مشخصات فنی اولیه بانک.
ضریب توان جابهجایی همیشه ضریب توان واقعی نیست
برای یک سیستم تقریباً سینوسی، ضریب توان معمولاً به صورت cos phi, ، یعنی کسینوس زاویه فاز بین ولتاژ و جریان نمایش داده میشود. در شبکهای که بارهای غیرخطی را تغذیه میکند، اعوجاج جریان اثر دیگری را اضافه میکند.
- ضریب توان جابهجایی رابطه فازی بین ولتاژ اصلی و جریان اصلی را توصیف میکند.
- ضریب توان واقعی عبارت است از توان اکتیو تقسیم بر توان ظاهری با استفاده از شکلموجهای کامل RMS.
یک خازن موازی، توان راکتیو با فرکانس اصلی را تأمین کرده و میتواند ضریب توان جابهجایی را بهبود بخشد. این خازن جریان هارمونیکی ایجاد شده توسط یک یکسوساز، درایو فرکانس متغیر، UPS یا منبع تغذیه سوئیچینگ را حذف نمیکند. بنابراین، یک سایت میتواند ضریب توان جابهجایی بهبودیافتهای را نشان دهد، در حالی که ضریب توان واقعی همچنان به دلیل اعوجاج محدود باقی میماند.
این تمایز، تصمیم طراحی را تغییر میدهد. اگر ضریب توان پایین عمدتاً ناشی از توان راکتیو سلفی باشد، بانک خازنی ممکن است مناسب باشد. اگر اعوجاج عامل اصلی باشد، پروژه ممکن است علاوه بر آن به راکتورها، فیلتر تنظیمشده، فیلتر هارمونیک فعال یا تغییراتی در بارهای غیرخطی نیاز داشته باشد. راهکار باید به جای تکیه بر یک مقدار کلی PF، از شکلموجهای اندازهگیریشده و مطالعه شبکه پیروی کند.
محاسبه kvar بانک خازنی مورد نیاز
گام ۱: انتخاب توان اکتیو معرف
از توان اکتیو مرتبط با وضعیت کاری که انتظار میرود سیستم اصلاح ضریب توان برای آن عمل کند، استفاده کنید. یک بانک ثابت متصل به یک موتور که بهطور مداوم بارگذاری میشود، میتواند از دادههای عملیاتی اعلامشده توسط سازنده موتور، با رعایت محدودیتهای آن، استفاده کند. یک بانک اتوماتیک مرکزی باید بهطور معمول بر اساس پروفیل باری باشد که شامل دورههای کاری حداقل، عادی و پیک است.
گام ۲: تبدیل ضریب توان به ضرایب توان راکتیو
برای هر ضریب توان:
tan phi = sqrt(1 - PF^2) / PFسپس محاسبه کنید:
Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)فرمول و محاسبات تکمیلی تابلو نیز در VIOX خلاصه شدهاند فرمولهای الکتریکی برای طراحی تابلوی فشار ضعیف.
محاسبه kvar بانک خازنی با ابزار VIOX
از ابزار محاسبه و اصلاح ضریب توان VIOX برای وارد کردن توان اکتیو، ضریب توان فعلی، ضریب توان هدف، ولتاژ و آرایش فاز. این ابزار نیاز جبرانسازی اولیه را محاسبه کرده و توان ظاهری و جریان خط را قبل و بعد از اصلاح مقایسه میکند.
این ماشینحساب یک نقطه کار متعادل را با استفاده از رابطه مثلث توان مدلسازی میکند. نتیجه kvar آن مشخصات نهایی بانک نیست، زیرا تغییرات بار، پلههای کلیدزنی عملی، رزونانس هارمونیکی، تلورانس خازنها، هماهنگی تجهیزات حفاظتی یا افزایش دمای تابلو را مدلسازی نمیکند. پیش از انتخاب تجهیزات، بررسیهای زیر را ادامه دهید.
مثال حلشده: 400 kW از PF 0.75 تا 0.95
یک بار سهفاز متعادل را با مشخصات زیر فرض کنید:
- توان اکتیو:
P = 400 kW; - ضریب توان جابجایی موجود:
PF1 = 0.75 پسفاز; - ضریب توان جابجایی هدف:
PF2 = 0.95 پسفاز; - ولتاژ سیستم:
400 V خط به خط; - مناسب بودن برای هارمونیک هنوز تعیین نشده است.
tan phi1 = sqrt(1 - 0.75^2) / 0.75 = 0.882
tan phi2 = sqrt(1 - 0.95^2) / 0.95 = 0.329
Qc = 400 x (0.882 - 0.329)
Qc = 221 kvar تقریباًبنابراین نیاز تئوری حدود 221 kvar در نقطه کاری ذکر شده است.
توان ظاهری و جریان خط بالادست نیز تغییر میکنند:
| وضعیت | توان ظاهری | جریان تقریبی خط در 400 V |
|---|---|---|
| قبل از اصلاح، PF 0.75 | 400 / 0.75 = 533 kVA |
533,000 / (sqrt 3 x 400) = 770 A |
| پس از اصلاح، PF 0.95 | 400 / 0.95 = 421 kVA |
421,000 / (sqrt 3 x 400) = 608 A |
این کاهش در بالادست نقطه اتصال جبرانساز اعمال میشود. این امر جریان داخل سیمپیچهای موتور را کاهش نمیدهد و تلفات داخل خود بار را نیز از بین نمیبرد.
مقدار 221 kvar را مستقیماً به سفارش خرید تبدیل نکنید. بانک خازنی اسمی انتخابشده و پلههای آن باید با پروفیل بار، ظرفیتهای استاندارد موجود، تلرانس ولتاژ، تلرانس خازن، بار هارمونیکی، طراحی راکتور، عملکرد کنترلر و ریسک ضریب توان پیشفاز در حداقل بار مطابقت داشته باشد.
معماری اصلاح ضریب توان را انتخاب کنید
محل و روش کلیدزنی تعیین میکند که کدام بخش از سیستم الکتریکی از مزیت کاهش جریان بهرهمند میشود و بانک در هنگام تغییر بار چگونه عمل میکند.
| معماری | بهترین گزینه | مرز طراحی اصلی |
|---|---|---|
| اصلاح ضریب توان ثابت انفرادی | یک بار القایی پایدار که برای دورههای طولانی کار میکند | باید با بار اینترلاک شده و در محدوده kvar مجاز سازنده تجهیزات باقی بماند |
| اصلاح ضریب توان گروهی | چندین بار که با هم شروع به کار کرده و متوقف میشوند | وضعیت عملکرد گروه باید قابل پیشبینی باشد |
| بانک خازنی پلهای اتوماتیک مرکزی | بار متغیر تأسیسات با ترکیبات عملکردی متعدد | کنترلر، CT، تفکیکپذیری پلهها، نرخ کلیدزنی، هارمونیکها و رفتار در بار سبک باید هماهنگ شوند |
| اصلاح ضریب توان سریع با کلیدزنی تریستوری | بارهای با نوسان سریع که در آنها کلیدزنی کنتاکتور بسیار کند است یا باعث استهلاک بیش از حد میشود | نیازمند طراحی حرارتی، نیمههادی، هارمونیکی و حفاظتی مختص به کاربرد است |
اصلاح ضریب توان اتوماتیک مرکزی اغلب کاربردی است، زیرا کل بار پاییندست را پوشش میدهد و نگهداری را در یک محل متمرکز میکند. این روش جریان راکتیو را از فیدرهای واقع در پاییندست بانک حذف نمیکند. اصلاح ضریب توان انفرادی میتواند بار بیشتری را از فیدر بردارد، اما نیازمند هماهنگی دقیقتر با هر بار است.
حالتهای عملکرد ژنراتور و ترانسفورماتور را بررسی کنید
بانکی که بر اساس عملکرد شبکه سراسری طراحی شده است، ممکن است هنگام انتقال تأسیسات به ژنراتوری با قدرت اتصال کوتاه کمتر یا قابلیت توان راکتیو متفاوت، نامناسب باشد. مشخص کنید که آیا بانک باید در حین عملکرد ژنراتور مسدود، محدود یا به شکل متفاوتی کنترل شود. همچنین ترانسفورماتورهای با بار کم را ارزیابی کنید: یک بانک متصل دائم میتواند در صورت عدم وجود بار القایی اصلی، توان راکتیو پیشفاز تولید کند.
انتخاب اندازه پله بدون ایجاد ضریب توان پیشفاز
برای یک بانک اتوماتیک، مجموع kvar تنها یکی از متغیرهای طراحی است. کوچکترین پله، تفکیکپذیری را کنترل میکند، در حالی که توالی پلهها تعیین میکند که بانک تا چه حد دقیق از بار پیروی میکند.
از پروفیل توان راکتیو ثبتشده برای پاسخ به چهار پرسش زیر استفاده کنید:
- کوچکترین تغییر تکرارپذیر در kvar القایی که باید منجر به فعال شدن یک پله شود، چقدر است؟
- کمترین باری که در آن بانک فعال باقی میماند، چقدر است؟
- آیا کوچکترین پله متصل، در حداقل بار، ضریب توان پیشفاز ایجاد میکند؟
- هر پله در طول یک چرخه تولید عادی، با چه تناوبی سوئیچ خواهد کرد؟
یک بانک خازنی نمونه ۲۲۵ kvar میتواند به پلههای مساوی یا نامساوی تقسیم شود، اما توالی صحیح را نمیتوان تنها از روی مقدار کل kvar انتخاب کرد. پله اول کوچکتر، دقت تفکیک را بهبود میبخشد اما باعث افزایش تعداد تجهیزات کلیدزنی، حفاظت، سیمکشی، حرارت، هزینه و نقاط نگهداری میشود. یک کنترلر با قابلیت استفاده چرخشی از پلهها میتواند بار کاری را توزیع کند، اما برنامه کلیدزنی آن باید با ظرفیتهای فیزیکی پلهها مطابقت داشته باشد.
تأخیر پاسخ کنترلر نیز اهمیت دارد. تأخیر کوتاه ممکن است باعث تعقیب تغییرات لحظهای بار و تسریع فرسایش کنتاکتها شود. تأخیر طولانی ممکن است باعث شود باری که به سرعت تغییر میکند، اصلاحنشده باقی بماند. برای بارهایی که سریعتر از توانایی دنبال کردن یک بانک خازنی با کنتاکتور تغییر میکنند، به جای صرفاً کاهش تأخیر کنترلر، استفاده از یک سیستم استاتیک یا هیبریدی را ارزیابی کنید.
هارمونیکها میتوانند یک محاسبه صحیح kvar را به یک بانک خازنی ناکارآمد تبدیل کنند
اندوکتانس شبکه بالادست و ظرفیت خازنی اضافه شده، یک سیستم تشدیدی تشکیل میدهند. اگر فرکانس طبیعی آن نزدیک به یکی از هارمونیکهای موجود در تأسیسات باشد، ولتاژ و جریان میتوانند تقویت شوند. پیامدها ممکن است شامل اضافهجریان خازن، سوختن فیوزها، آسیب به کنتاکتور، داغ شدن بیش از حد راکتور، قطع ناخواسته یا اعوجاج بیش از حد ولتاژ باشد.
استاندارد IEC 61642 راهنماییهایی برای فیلترها و خازنهای موازی در شبکههای AC صنعتی تحت تأثیر هارمونیک ارائه میدهد. راهنمای مهندسی ABB نیز توضیح میدهد که یک راکتور سری میتواند به گونهای انتخاب شود که ترکیب خازن-راکتور در فرکانسی پایینتر از پایینترین هارمونیک قابلتوجه تنظیم شود، که این امر ریسک تشدید با شبکه را کاهش میدهد.
از یک حد آستانه جهانی برای THD استفاده نکنید
عبارتی مانند “استفاده از راکتور برای THD بالای ۵٪” یک قاعده انتخاب کامل نیست. ریسک به موارد زیر بستگی دارد:
- مقادیر هارمونیکهای فردی و روابط فازی آنها؛;
- استحکام اتصال کوتاه سیستم و امپدانس ترانسفورماتور؛;
- مقدار kvar بانک خازنی و تعداد پلههای متصل؛;
- محل بارهای غیرخطی و بانک خازنی؛;
- تغییرات در توپولوژی شبکه و عملکرد ژنراتور؛;
- فیلترها، کابلها و سایر خازنهای موجود.
طیف هارمونیکی را در نقطه اتصال پیشنهادی تحت شرایط کاری معرف اندازهگیری کنید. یک کلمپمتر true-RMS میتواند جریان غیرعادی خازن را شناسایی کند، اما برای تعیین مرتبه هارمونیک، ریسک رزونانس و طراحی قابل دفاع برای کاهش اثرات، به یک آنالایزر کیفیت توان و مطالعه سیستم نیاز است.
پاسخ هارمونیکی را انتخاب کنید، نه فقط ولتاژ خازن
| وضعیت شبکه | دستورالعمل مقدماتی | نیاز به تایید |
|---|---|---|
| بارهای عمدتاً خطی، اعوجاج اندازهگیریشده پایین، عدم شناسایی نگرانی در مورد رزونانس | بانک خازنی استاندارد ممکن است مناسب باشد | تایید مقادیر نامی خازن، کلیدزنی، حفاظت و مجموعه |
| بار غیرخطی قابل توجه و ریسک رزونانس | بانک خازنی-راکتوری با فرکانس تنظیمنشده (Detuned) | طیف هارمونیکی، تنظیم فرکانس، تنش ولتاژ خازن، ظرفیت حرارتی راکتور و بررسی توپولوژی |
| یک یا چند مرتبه هارمونیک نیاز به جذب عمدی دارند | فیلتر پسیو تنظیمشده | مطالعه فیلتر مختص به مورد، شامل تلورانس قطعات و تغییرات شبکه |
| طیف هارمونیکی گسترده یا متغیر که در آن جبرانسازی توان راکتیو و کنترل اعوجاج نیازهای مجزایی هستند | راهکار اکتیو یا هیبریدی ممکن است مناسب باشد | مطالعه کیفیت توان، الزامات دینامیکی و سازگاری تجهیزات |
الف راکتور دیتیون (detuned) بهطور خودکار یک فیلتر هارمونیک نیست. هدف اصلی آن در بانک خازنی PFC معمولاً انتقال رزونانس سری به زیر پایینترین هارمونیک قابلتوجه و محدود کردن تقویت آن است. یک فیلتر پسیو تنظیمشده بهطور عمدی برای ایجاد امپدانس پایین در اطراف یک مرتبه هارمونیک انتخابی طراحی میشود. این عملکردها نباید بهجای یکدیگر مشخص شوند.
افزودن یک راکتور همچنین ولتاژ فرکانس اصلی را در دو سر خازن افزایش میدهد. بنابراین، ولتاژ نامی خازن باید با تنظیم راکتور، ولتاژ سیستم، تلورانسها و شرایط هارمونیکی هماهنگ شود. انتخاب خازن تنها بر اساس ولتاژ نامی باسبار ممکن است در یک بانک خازنی با راکتور حذفکننده (detuned) ناکافی باشد.
هماهنگسازی کامل تابلوی PFC
جریان نامی خازن برای یک بانک سهفاز متعادل عبارت است از:
Ic = 1000 x Qc / (sqrt 3 x U)برای مثال 225 kvar و 400 V:
Ic = 1000 x 225 / (sqrt 3 x 400)
Ic = 325 A تقریباًاین یک جریان نامی فرکانس اصلی است، نه درجهبندی کلید مدار، فیوز، کنتاکتور، کابل یا شینه. درجهبندی قطعات باید تلورانسهای خازن، تغییرات ولتاژ، جریان هارمونیکی، گذراهای کلیدزنی، شرایط محیطی، گروهبندی و طراحی مونتاژ تستشده یا تأییدشده را در نظر بگیرد.
خازنها و راکتورها
استاندارد خازن، ولتاژ نامی، کیلووار نامی در ولتاژ کاری واقعی، فرکانس، تلورانس، حداکثر جریان مجاز، آرایش تخلیه، رده دمایی و مکانیزم ایمنی پایان عمر را مشخص کنید. برای بانک خازنی دارای فیلتر (detuned)، ترکیب خازن-راکتور متناسب، دادههای تنظیم، تلفات راکتور، کلاس حرارتی، حفاظت دمایی و تهویه مورد نیاز را تعیین کنید.
تجهیزات کلیدزنی
برقدار کردن خازن باعث ایجاد جریان هجومی گذرا با فرکانس بالا میشود. یک کنتاکتور عمومی که تنها بر اساس آمپر حالت پایدار انتخاب شده باشد، ممکن است مناسب نباشد. یک کنتاکتور مخصوص خازن یا تجهیز کلیدزنی دیگری با قابلیت اعلامشده برای کلیدزنی خازن، کنترل جریان هجومی مناسب و هماهنگی با تجهیز حفاظتی اتصال کوتاه مشخص کنید. دستهبندی بهرهبرداری کنتاکتور IEC یعنی AC-6b با کلیدزنی بانک خازنی مرتبط است؛ VIOX راهنمای دستهبندی بهرهبرداری کنتاکتور توضیح میدهد که چرا دستهبندی بهرهبرداری اهمیت دارد.
در مواردی که بار نیاز به کلیدزنی سریع دارد، بررسی کنید که آیا استفاده از کلیدزنی تریستوری توجیهپذیر است یا خیر. کلیدزنی نیمههادی، طراحی حرارتی، ایزولاسیون، خطا و کنترل را تغییر میدهد؛ این صرفاً یک جایگزین سریعتر برای کنتاکتور نیست.
حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافهبار
سیستم حفاظتی باید جریان خطای موجود و رفتار پیوسته و گذرای بانک خازنی را پوشش دهد. موارد زیر را تایید کنید:
- جریان اتصال کوتاه احتمالی در نقطه اتصال بانک؛;
- قابلیت قطع و وصل تجهیزات حفاظتی؛;
- ظرفیت حرارتی هادی و شینه؛;
- جریان RMS خازن و راکتور تحت طیف هارمونیکی اعلامشده؛;
- جریان هجومی کلیدزنی بدون عملکرد ناخواسته؛;
- هماهنگی با هر پله و تجهیز ورودی بانک؛;
- الزامات جداسازی و نگهداری ایمن؛;
- جداول هماهنگی سازنده یا مستندات تاییدشده مونتاژ.
بدون بررسی خازن، راکتور، تجهیز سوئیچینگ، منحنی تجهیز حفاظتی و استاندارد مربوطه، از ضریب ضربکننده عمومی برای کلید مدار یا فیوز استفاده نکنید. VIOX منابع محصول جداگانهای را برای کلیدهای مینیاتوری (MCCB) و فیوزهای ولتاژ پایین, ارائه میدهد، اما درجهبندی نهایی باید از ترکیب مهندسیشده حاصل شود، نه از نسبتهای کلی وبلاگها.
تخلیه و کنترل انرژی ذخیرهشده
خازنها میتوانند پس از قطع اتصال، ولتاژ خطرناکی را در خود نگه دارند. تجهیزات تخلیه را مشخص کرده و عملکرد ولتاژ باقیمانده و زمان تخلیه اعلامشده که توسط استاندارد مربوطه و پروژه الزامی است را تأیید کنید. طراحی همچنین باید از اتصال مجدد پیش از کاهش ولتاژ باقیمانده به سطح مجاز جلوگیری کند. تأخیر کنترلر جایگزینی برای یک آرایش تخلیه تأییدشده نیست.
آرایش کنترلر و CT
یک کنترلر اتوماتیک به اطلاعات ولتاژ و جریانی نیاز دارد که نشاندهنده بار و اثر بانک خازنی باشد. در یک آرایش مرکزی متداول، ترانسفورماتور جریان (CT) در بالادستِ محل اتصال بار و بانک خازنی نصب میشود تا کنترلر، تبادل توان راکتیو خالص با منبع را مشاهده کند. محل دقیق، تخصیص فاز، نسبت، پلاریته و مرجع فاز کنترلر باید مطابق با نقشه سازنده باشد.
پلاریته یا ارتباط فازی نادرست CT میتواند باعث شود کنترلر در زمانی که باید ظرفیت خازنی را حذف کند، آن را اضافه نماید. اصول اندازهگیری را در ترانسفورماتورهای جریان در مقابل ترانسفورماتورهای ولتاژ مرور کرده و نمایشگر کنترلر را در حین راهاندازی با یک وضعیت بار مشخص، بررسی و تأیید کنید.
طراحی محفظه و حرارتی
خازنها، راکتورها، کنتاکتورها، تجهیزات حفاظتی، هادیها و شینهها همگی تولید گرما میکنند. راکتورها ممکن است به جریان هوای اختصاصی یا جداسازی فیزیکی از خازنهای حساس به دما نیاز داشته باشند. طراحی تابلو باید موارد زیر را تایید کند:
- دمای محیط و ارتفاع از سطح دریا؛;
- افزایش دمای داخلی و مسیر تهویه؛;
- فاصلهگذاری قطعات و قوانین جهتگیری سازنده؛;
- ظرفیت جریان شینهها و هادیها؛;
- فواصل دیالکتریک و فواصل خزشی؛;
- درجه حفاظت محفظه در برابر نفوذ و شرایط آلودگی؛;
- ترموستات راکتور، ترموستات کابینت، کنترل فن، و استراتژی هشدار در صورت استفاده؛;
- دسترسی برای بازرسی، تأیید تخلیه ایمن، و تعویض.
نقشه استانداردها برای مشخصات فنی مبتنی بر IEC
| استاندارد | دامنه کاربرد مرتبط در این طراحی |
|---|---|
| IEC 61921 | بانکهای خازنی شانت AC فشار ضعیف برای اصلاح ضریب توان، شامل بانکهای دارای تجهیزات سوئیچینگ و کنترل داخلی |
| IEC 60831-1 | واحدها و بانکهای خازنی شانت خودترمیم برای سیستمهای AC تا و شامل 1,000 V؛ عملکرد، رتبهبندی، ایمنی، نصب و بهرهبرداری |
| IEC 61642 | کاربرد فیلترهای پسیو و خازنهای موازی در شبکههای AC صنعتی تحت تأثیر هارمونیکها |
| IEC 61439-1 و بخش مربوط به تجهیزات مونتاژ شده | تأییدیه کامل تابلوهای توزیع و کنترل فشار ضعیف در موارد قابلاجرا |
| سری استاندارد IEC 60947 | تجهیزات مربوط به کلیدزنی، کنترل، جداسازی و حفاظت مطابق با دامنه محصول آنها |
وجود یک قطعه با استاندارد IEC به معنای انطباق کامل تابلو نیست. سازنده مونتاژ باید طراحی کامل را تحت استاندارد مونتاژ مربوطه و شرایط عملیاتی اعلامشده تأیید کند. قوانین شرکتهای برق منطقهای، آییننامههای ملی نصب و مشخصات پروژه ممکن است الزامات بیشتری را اضافه کنند.
توالی راهاندازی
راهاندازی باید زنجیره اندازهگیری، منطق کلیدزنی، پاسخ الکتریکی و رفتار حرارتی را اثبات کند، نه اینکه صرفاً نشان دهد که تمام مراحل قابلیت بسته شدن دارند.
- پنل را ایزوله کنید، نبود ولتاژ را بررسی نمایید و پیش از بازرسی اطمینان حاصل کنید که تمام خازنها تخلیه شدهاند.
- مقادیر نامی قطعات، سایز هادیها، سوابق گشتاور، ارتینگ، فواصل ایمنی، تطابق راکتور-خازن و هماهنگی تجهیزات حفاظتی را بررسی کنید.
- مراجع ولتاژ کنترلر، نسبت CT، پلاریته CT، تخصیص فاز و اینترلاکهای ژنراتور یا خارجی را تایید کنید.
- مدار کنترل را برقدار کرده و پیش از مجاز دانستن سوئیچینگ خودکار پلهها، آلارمها و ورودیهای دما را تایید کنید.
- هر پله را به صورت جداگانه سوئیچ کرده و تغییر مورد انتظار در جریانهای فاز، kvar، جهت ضریب توان و نشانگر کنترلر را تایید کنید.
- بررسی کنید که هیچ پلهای در حداقل بار عملیاتی اعلامشده، باعث ایجاد ضریب توان پیشفاز (خازنی) نشود.
- جریانهای خازن و راکتور را با ابزارهای true-RMS ثبت کرده و آنها را با مقادیر نامی اعلامشده و مطالعه طراحی مقایسه کنید.
- هارمونیکهای ولتاژ و جریان را در حین کار بارهای غیرخطی معرف، اندازهگیری کنید.
- فرکانس کلیدزنی، چرخش پلهها، تأخیر در تخلیه/اتصال مجدد، تهویه و هشدارهای دمای غیرعادی را بررسی کنید.
- پس از رسیدن سیستم به شرایط کاری پایدار، یک بررسی حرارتی تحت بار انجام دهید و نتایج مبنا را برای نگهداری حفظ کنید.
هرگونه جریان بیش از حد غیرقابل توجیه، عملکرد سریع فیوز، لرزش کنتاکتور، صدای غیرعادی راکتور، داغ شدن بیش از حد یا افزایش اعوجاج ولتاژ، پیش از ادامه عملکرد خودکار نیاز به بررسی دارد.
چکلیست استعلام قیمت (RFQ) بانک خازنی
اطلاعات زیر را در اختیار تأمینکننده یا سازنده تابلو قرار دهید:
- ولتاژ سیستم، فرکانس، فازها، آرایش ارتینگ و نقطه اتصال؛;
- پروفیل بار حداقل، عادی و حداکثر بر حسب kW/kvar؛;
- ضریب توان جابهجایی و ضریب توان حقیقی موجود و هدف؛;
- طیف هارمونیک و نقطه اندازهگیری؛;
- فهرست بارهای غیرخطی و برنامه عملیاتی؛;
- توان نامی ترانسفورماتور (kVA)، امپدانس و حالتهای کاری ژنراتور؛;
- جریان اتصال کوتاه موجود و ظرفیت اتصال کوتاه مورد نیاز تابلو؛;
- مقدار جبرانسازی محاسبهشده (kvar) و معماری ترجیحی ثابت/اتوماتیک/سریع؛;
- رزولوشن پله مورد نیاز و فرکانس کلیدزنی مورد انتظار؛;
- تصمیمگیری در مورد طراحی استاندارد، دیتیون (detuned)، فیلتر تیونشده، اکتیو یا هیبریدی؛;
- مقادیر نامی خازن و راکتور، دادههای تیونینگ و حفاظت حرارتی؛;
- شواهد مربوط به عملکرد تجهیزات کلیدزنی و هماهنگی اتصال کوتاه؛;
- الزامات مربوط به حفاظت ورودی و پلهای، جداسازی و تخلیه؛;
- عملکردهای کنترلر، جزئیات CT، ارتباطات، آلارمها و اینترلاکها؛;
- درجه حفاظت IP محفظه، دمای محیط، ارتفاع، تهویه، ورودی کابل و فضای موجود؛;
- استانداردهای IEC قابل اعمال، قوانین ملی، مستندات، تاییدیه روتین و سوابق راهاندازی.
برای پشتیبانی در انتخاب، ولتاژ سیستم، پروفیل بار اندازهگیری شده، ضریب توان (PF) موجود و هدف، گزارش هارمونیک، دادههای ترانسفورماتور، سطح خطا، الزامات پلهای و شرایط محفظه را به VIOX ارائه دهید. این ورودیها پیش از هماهنگسازی کنتاکتورها، حفاظت مدار، اجزای توزیع و سختافزار تابلو ضروری هستند.
سوالات متداول
آیا بانک خازنی باید برای دستیابی به ضریب توان ۱.۰۰ اندازهگیری (سایزبندی) شود؟
بهطور پیشفرض خیر. تغییرات بار و اندازهگیری میتواند هدف یکپارچه را در حین کارکرد سبک به ضریب توان پیشرو (Leading) تبدیل کند. از هدف شرکت برق یا پروژه استفاده کنید و یک حاشیه پسرو (Lagging) مناسب را حفظ کنید، مگر اینکه مطالعه سیستم خلاف آن را مشخص کرده باشد.
آیا خازنها میتوانند ضریب توان هارمونیک را اصلاح کنند؟
خازنها توان راکتیو فرکانس اصلی را اصلاح میکنند. آنها جریان هارمونیکی حاصل از بارهای غیرخطی را حذف نمیکنند. بنابراین، ضریب توان واقعی ممکن است پس از اصلاح، همچنان کمتر از ضریب توان جابهجایی باقی بماند.
چه زمانی بانک خازنی اتوماتیک بهتر از بانک ثابت است؟
یک بانک پلهای اتوماتیک معمولاً زمانی مناسبتر است که مقدار kvar سلفی در طول چرخه کاری بهطور قابلتوجهی تغییر کند. بانک ثابت تنها زمانی مناسب است که بار جبرانسازیشده و وضعیت کاری آن بهاندازه کافی پایدار باشد و بانک نتواند بدون آن بار متصل بماند.
آیا راکتور دیتیون (detuned) هارمونیکها را حذف میکند؟
لزوماً خیر. در یک بانک PFC، راکتور دیتیون معمولاً برای انتقال رزونانس خازن-راکتور به زیر پایینترین هارمونیک قابلتوجه و کاهش خطر تقویت هارمونیکها استفاده میشود. یک فیلتر پسیو تیونشده (tuned) بهطور هدفمند برای یک مرتبه هارمونیکی خاص طراحی میشود.
CT کنترلر APFC باید در کجا نصب شود؟
محل قرارگیری آن باید به کنترلر اجازه دهد تا بار خالص و اثر بانک خازنی را اندازهگیری کند. در یک چیدمان مرکزی متداول، این به معنای نصب در بالادستِ هم بار و هم بانک است، اما فاز، قطبیت و سیمکشی دقیق باید طبق نقشه سازنده کنترلر انجام شود.
منابع و استانداردها
- IEC 61921:2017 – خازنهای قدرت: بانکهای اصلاح ضریب توان فشار ضعیف
- IEC 60831-1:2014 – خازنهای قدرت شانت خودترمیمی تا 1,000 V
- IEC 61642:1997 – شبکههای AC صنعتی تحت تأثیر هارمونیکها
- ABB – اصلاح ضریب توان و فیلترینگ هارمونیک در تأسیسات الکتریکی
- Eaton – اصلاح ضریب توان: راهنمایی برای مهندس کارخانه
- Schneider Electric – راهنمای طراحی و تولید تابلوهای اصلاح ضریب توان فشار ضعیف