Компенсация реактивной мощности: выбор мощности конденсаторной установки, гармоники и защита

Для выбора типоразмера низковольтной конденсаторной установки компенсации реактивной мощности, рассчитайте реактивную мощность, необходимую для перехода от измеренного коэффициента мощности к целевому, а затем проверьте полученный результат с учетом минимальной нагрузки, гармонического спектра, режима коммутации, доступного тока короткого замыкания и температурных ограничений панели. Расчет дает теоретическую потребность в квар. Сам по себе он не позволяет выбрать безопасную конденсаторную установку, контактор, реактор, плавкий предохранитель или автоматический выключатель.

Основная формула расчета:

Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)

где:

• Qc — требуемая емкостная реактивная мощность в квар;
• P — репрезентативная активная мощность в кВт;
• phi1 — фазовый угол, соответствующий существующему коэффициенту мощности смещения;
• phi2 — фазовый угол, соответствующий целевому коэффициенту мощности смещения.

Окончательный проект должен сохранять небольшое отставание по фазе в пределах заявленного рабочего диапазона, если требования энергоснабжающей организации или расчеты электрической системы не предусматривают иного. Не стремитесь автоматически к коэффициенту мощности 1.00 и не устанавливайте стандартную конденсаторную установку в сетях с высоким содержанием гармоник без проверки риска возникновения резонанса.

Сводка инженерных решений

• Рассчитывайте требуемую мощность в kvar на основе измеренной активной мощности и коэффициента мощности смещения при репрезентативных рабочих условиях, а не только на основе подключенной нагрузки.
• Проверяйте режимы минимальной нагрузки и работы генератора, чтобы фиксированные или завышенные ступени регулирования не приводили к опережающему коэффициенту мощности установки.
• Измеряйте параметры гармоник перед выбором стандартных конденсаторов, расстроенных реакторов, настроенных фильтров или активных систем подавления гармоник; не существует универсального процентного значения THD, применимого для любого проекта.
• Координируйте конденсаторы, реакторы, коммутационные аппараты, защитные устройства, проводники, разрядные компоненты и систему вентиляции как единую сборку.
• Рассматривайте расчет как предварительный выбор типоразмера. Окончательная проверка должна проводиться с использованием данных о токах короткого замыкания для конкретного проекта, таблиц применения от производителя и применимых требований IEC к сборкам.

Исходные данные для проектирования, необходимые перед расчетом типоразмера

Обоснованный выбор начинается с измеренных рабочих данных, а не только с кВА трансформатора, мощности подключенных двигателей в л.с. или самого низкого коэффициента мощности, указанного в счете от энергоснабжающей организации.

Вход	Почему это важно	Предпочтительные данные
Напряжение, частота, количество фаз и схема заземления электрической системы	Определяет требования к подключению, изоляции, коммутации и защите конденсаторов	Однолинейная схема и измерения на объекте
Профиль активной мощности в кВт	Определяет реальную нагрузку, требующую компенсации	Интервальный счетчик или запись показателей качества электроэнергии за репрезентативный цикл
Существующий коэффициент мощности по основной гармонике	Определяет расчет реактивной мощности в kvar на основной частоте	Измерительный прибор, способный отображать коэффициент мощности по основной гармонике при наличии такой возможности
Истинный коэффициент мощности и спектр гармоник	Выявляет искажения, которые одни лишь конденсаторы могут не устранить	Анализатор качества электроэнергии в точке предполагаемого подключения
Минимальная, нормальная и максимальная нагрузка	Предотвращает перекомпенсацию в периоды малой нагрузки	Зарегистрированный профиль нагрузки, а не одно мгновенное значение
Целевой коэффициент мощности	Устанавливает целевой показатель коррекции	Тариф энергоснабжающей организации, договор на технологическое присоединение или требования проекта
Перечень нелинейных нагрузок	Указывает на риск возникновения резонанса и гармонических токов	Номинальные параметры и режим работы VFD, систем ИБП, выпрямителей, сварочных аппаратов, зарядных устройств для электромобилей и аналогичных нагрузок
Номинальная мощность и полное сопротивление трансформатора	Влияет на стойкость к токам короткого замыкания и сетевой резонанс	Паспортные данные трансформатора и результаты исследований
Доступный ток короткого замыкания	Требуется для координации защитных устройств и сборки	Расчетное значение тока повреждения или проверенное проектное значение
Условия установки	Влияют на охлаждение, зазоры, степень защиты оболочки и срок службы компонентов	Данные об окружающей температуре, высоте над уровнем моря, вентиляции, загрязнении и оболочке

Если читателю нужны только терминология и принцип действия, используйте имеющееся Полное название APFC и руководство по эксплуатации. Эта страница начинается там, где заканчивается данное определение: преобразование данных объекта в предварительную спецификацию распределительного щита.

Коэффициент мощности по основной гармонике — это не всегда истинный коэффициент мощности

Для практически синусоидальной электрической системы коэффициент мощности обычно представляется как cos phi, косинус фазового угла между напряжением и током. В сети, питающей нелинейные нагрузки, искажение тока добавляет еще один эффект.

• Коэффициент мощности по основной гармонике описывает фазовое соотношение между основной гармоникой напряжения и основной гармоникой тока.
• Истинный коэффициент мощности — это активная мощность, деленная на полную мощность с использованием полных среднеквадратичных (RMS) значений сигналов.

Шунтовой конденсатор обеспечивает реактивную мощность основной частоты и может улучшить коэффициент мощности по основной гармонике. Он не компенсирует гармонический ток, создаваемый выпрямителем, частотно-регулируемым приводом, ИБП или импульсным источником питания. Таким образом, на объекте может наблюдаться улучшенный коэффициент мощности по основной гармонике, в то время как истинный коэффициент мощности остается ограниченным из-за искажений.

Это различие влияет на проектное решение. Если низкий коэффициент мощности в основном вызван индуктивной реактивной мощностью, может подойти конденсаторная установка. Если основной причиной являются искажения, проект может также потребовать реакторы, настроенный фильтр, активный фильтр гармоник или изменения в нелинейных нагрузках. Решение должно основываться на измеренных формах сигналов и анализе сети, а не на одном значении общего PF.

Расчет требуемой мощности конденсаторной установки в kvar

Шаг 1: Выберите репрезентативную активную мощность

Используйте активную мощность, соответствующую рабочему состоянию, для которого предназначена система компенсации. Для фиксированной установки, подключенной к одному постоянно нагруженному двигателю, можно использовать заявленные рабочие данные этого двигателя с учетом ограничений производителя. Централизованная автоматическая установка обычно должна основываться на профиле нагрузки, включающем периоды минимальной, нормальной и пиковой работы.

Шаг 2: Преобразуйте коэффициент мощности в коэффициенты реактивной мощности

Для каждого коэффициента мощности:

tan phi = sqrt(1 - PF^2) / PF

Затем выполните расчет:

Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)

Формула и дополнительные расчеты панели также обобщены в VIOX электрические формулы для проектирования низковольтных панелей.

Рассчитайте квар конденсаторной установки с помощью инструмента VIOX

Используйте Инструмент VIOX для расчета и коррекции коэффициента мощности для ввода активной мощности, существующего коэффициента мощности, целевого коэффициента мощности, напряжения и схемы фаз. Он рассчитывает предварительную потребность в компенсации и сравнивает полную мощность и линейный ток до и после коррекции.

Калькулятор моделирует одну сбалансированную рабочую точку, используя соотношение треугольника мощностей. Полученный результат в квар не является окончательной спецификацией установки, так как он не учитывает изменение нагрузки, практические ступени коммутации, гармонический резонанс, допуски конденсаторов, координацию защитных устройств или повышение температуры панели. Перед выбором оборудования выполните проверки, приведенные ниже.

Пример расчета: 400 kW при изменении PF с 0.75 до 0.95

Предположим, что сбалансированная трехфазная нагрузка имеет:

• активная мощность: P = 400 kW;
• существующий коэффициент мощности смещения: PF1 = 0.75 индуктивный;
• целевой коэффициент мощности смещения: PF2 = 0.95 индуктивный;
• напряжение электрической системы: 400 V линейное напряжение;
• пригодность для работы с гармониками еще не установлена.

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 приблизительно

Таким образом, теоретическая потребность составляет около 221 kvar в указанной рабочей точке.

Полная мощность и ток в вышестоящей линии также изменяются:

Состояние	Полная мощность	Приблизительный линейный ток при 400 V
До коррекции, PF 0.75	400 / 0.75 = 533 kVA	533 000 / (sqrt 3 x 400) = 770 A
После коррекции PF 0.95	400 / 0.95 = 421 kVA	421 000 / (sqrt 3 x 400) = 608 A

Это снижение применимо выше точки подключения компенсации. Оно не снижает ток внутри обмоток двигателя и не устраняет потери внутри самой нагрузки.

Не преобразуйте 221 kvar напрямую в заказ на закупку. Выбранная номинальная батарея конденсаторов и ее ступени должны соответствовать профилю нагрузки, доступным стандартным номиналам, допуску по напряжению, допуску конденсаторов, гармонической нагрузке, конструкции реактора, работе контроллера и риску опережающего коэффициента мощности при минимальной нагрузке.

Выберите архитектуру коррекции

Местоположение и способ коммутации определяют, какая часть электрической системы получает преимущество в виде разгрузки по току и как ведет себя батарея при изменении нагрузки.

Архитектура	Лучше всего подходит	Основная граница проектирования
Индивидуальная фиксированная компенсация	Одна стабильная индуктивная нагрузка, работающая в течение длительного времени	Должна быть сблокирована с нагрузкой и оставаться в пределах допустимых значений kvar, установленных производителем оборудования
Групповая компенсация	Несколько нагрузок, которые включаются и выключаются одновременно	Рабочее состояние группы должно быть предсказуемым
Центральная автоматическая ступенчатая конденсаторная установка	Переменная нагрузка объекта с множеством комбинаций режимов работы	Контроллер, трансформаторы тока (CT), шаг регулирования, частота коммутации, гармоники и поведение при малой нагрузке должны быть согласованы
Быстродействующая тиристорная компенсация	Быстроменяющиеся нагрузки, при которых коммутация контакторами слишком медленна или вызывает чрезмерный износ	Требует специального проектирования с учетом тепловых режимов, полупроводниковых компонентов, гармоник и защиты

Центральная автоматическая компенсация часто является практичным решением, поскольку она обслуживает всю нижестоящую нагрузку и позволяет сосредоточить техническое обслуживание в одном месте. Она не устраняет реактивный ток в фидерах, расположенных ниже установки. Индивидуальная компенсация позволяет в большей степени разгрузить фидер, но требует более тщательного согласования с каждой нагрузкой.

Проверьте режимы работы генератора и трансформатора

Банк конденсаторов, рассчитанный на работу от сети, может оказаться непригодным при переключении установки на генератор с меньшей мощностью короткого замыкания или другими характеристиками реактивной мощности. Определите, должен ли банк блокироваться, ограничиваться или управляться иным образом во время работы от генератора. Также оцените трансформаторы с низкой нагрузкой: постоянно подключенный банк может генерировать опережающую реактивную мощность при отсутствии основной индуктивной нагрузки.

Выбор размера ступени без создания опережающего коэффициента мощности

Для автоматического банка общая мощность в kvar — это лишь одна из проектных переменных. Наименьшая ступень определяет разрешение, в то время как последовательность ступеней определяет, насколько точно банк отслеживает нагрузку.

Используйте записанный профиль реактивной мощности, чтобы ответить на четыре вопроса:

1. Какое наименьшее повторяющееся изменение индуктивной мощности в kvar должно приводить к срабатыванию ступени?
2. Какова минимальная нагрузка, при которой банк должен оставаться включенным?
3. Приведет ли подключение наименьшей ступени к возникновению опережающего коэффициента мощности при минимальной нагрузке?
4. Как часто каждая ступень будет переключаться в течение нормального производственного цикла?

Иллюстративную конденсаторную установку мощностью 225 kvar можно разделить на равные или неравные ступени, однако правильную последовательность нельзя выбрать, основываясь только на суммарной мощности в kvar. Меньшая первая ступень улучшает разрешение, но увеличивает количество коммутационных аппаратов, средств защиты, объем монтажных работ, тепловыделение, стоимость и количество точек обслуживания. Контроллер с функцией циклического использования ступеней позволяет распределить нагрузку, но его программа коммутации должна соответствовать номиналам физических ступеней.

Также важна задержка срабатывания контроллера. Короткая задержка может привести к попыткам отслеживания кратковременных изменений нагрузки и ускоренному износу контактов. Длительная задержка может оставить быстроменяющуюся нагрузку недокомпенсированной. Для нагрузок, изменяющихся быстрее, чем способна реагировать конденсаторная установка с контакторным управлением, следует рассмотреть статическую или гибридную систему вместо простого уменьшения задержки контроллера.

Гармоники могут привести к выходу из строя конденсаторной установки, рассчитанной по корректным значениям kvar

Индуктивность вышестоящей сети и добавленная емкость образуют резонансную систему. Если ее собственная частота находится вблизи гармоники, присутствующей в установке, напряжение и ток могут быть усилены. Последствия могут включать перегрузку конденсаторов по току, перегорание предохранителей, повреждение контакторов, перегрев реакторов, ложные срабатывания или чрезмерное искажение напряжения.

Стандарт IEC 61642 содержит рекомендации по применению фильтров и шунтирующих конденсаторов в промышленных сетях AC, подверженных влиянию гармоник. В техническом руководстве ABB также поясняется, что последовательный реактор может быть выбран таким образом, чтобы комбинация «конденсатор-реактор» была настроена на частоту ниже самой значимой гармоники, что снижает риск резонанса с сетью.

Не используйте единый универсальный порог THD

Утверждение типа “используйте реакторы при THD выше 5%” не является полным правилом выбора. Риск зависит от:

• амплитуд отдельных гармоник и фазовых соотношений;
• стойкость электрической системы к короткому замыканию и полное сопротивление трансформатора;
• мощность конденсаторной установки в kvar и количество подключенных ступеней;
• местоположение нелинейных нагрузок и конденсаторной установки;
• изменения в топологии сети и работе генератора;
• существующие фильтры, кабели и другие конденсаторы.

Измерьте спектр гармоник в предполагаемой точке подключения при характерных режимах работы. Токоизмерительные клещи с функцией true-RMS позволяют выявить аномальный ток конденсатора, однако для определения порядка гармоник, риска резонанса и обоснованного проекта по снижению их влияния необходимы анализатор качества электроэнергии и исследование системы.

Выбирайте гармоническую характеристику, а не только напряжение конденсатора

Состояние сети	Предварительное указание	Требуется проверка
Преимущественно линейные нагрузки, низкий измеренный уровень искажений, риск резонанса не выявлен	Может подойти стандартная конденсаторная установка	Подтвердите номинальные параметры конденсатора, коммутационного оборудования, защиты и сборки
Существенная нелинейная нагрузка и риск резонанса	Конденсаторно-реакторная установка с расстройкой	Анализ гармонического спектра, настройки, напряжения на конденсаторах, тепловых характеристик реактора и топологии
Один или несколько порядков гармоник требуют целенаправленного поглощения	Настроенный пассивный фильтр	Индивидуальное исследование фильтра, включая допуски компонентов и изменения в сети
Широкий или изменяющийся спектр гармоник, где реактивная компенсация и контроль искажений являются отдельными задачами	Может быть целесообразно использование активного или гибридного решения	Анализ качества электроэнергии, динамические требования и совместимость оборудования

A расстроенный реактор не является автоматически гармоническим фильтром. Его основное назначение в установке компенсации реактивной мощности (PFC) обычно заключается в смещении последовательного резонанса ниже самой значимой гармоники и ограничении усиления. Настроенный пассивный фильтр специально разработан для обеспечения низкого импеданса вблизи выбранного порядка гармоники. Эти функции нельзя указывать как взаимозаменяемые.

Добавление реактора также повышает напряжение основной частоты на конденсаторе. Поэтому номинальное напряжение конденсатора должно быть согласовано с настройкой реактора, напряжением электрической системы, допусками и гармоническими составляющими. Выбор конденсатора только по номинальному напряжению шины может оказаться недостаточным для расстроенной батареи конденсаторов.

Координация комплектной панели УКРМ

Номинальный ток конденсатора для симметричной трехфазной батареи составляет:

Ic = 1000 x Qc / (sqrt 3 x U)

Для примера 225 kvar, 400 V:

Ic = 1000 x 225 / (sqrt 3 x 400)
Ic = приблизительно 325 A

Это номинальный ток основной частоты, а не номинал автоматического выключателя, предохранителя, контактора, кабеля или шинопровода. Номинальные параметры компонентов должны учитывать применимые допуски конденсаторов, колебания напряжения, ток гармоник, коммутационные переходные процессы, условия окружающей среды, группировку, а также испытанную или проверенную конструкцию сборки.

Конденсаторы и реакторы

Укажите стандарт конденсатора, номинальное напряжение, номинальную мощность в kvar при фактическом рабочем напряжении, частоту, допуск, максимально допустимый ток, устройство разряда, температурную категорию и механизм обеспечения безопасности по окончании срока службы. Для фильтрокомпенсирующего устройства укажите согласованную комбинацию конденсатора и реактора, данные настройки, потери в реакторе, класс нагревостойкости, температурную защиту и требуемую вентиляцию.

Коммутационные устройства

Подача напряжения на конденсатор создает высокочастотный переходный пусковой ток. Контактор общего назначения, выбранный только по номинальному току в установившемся режиме, может не подойти. Укажите контактор для коммутации конденсаторов или другое коммутационное устройство с заявленной способностью к коммутации конденсаторов, соответствующим ограничением пускового тока и координацией с устройством защиты от короткого замыкания. Категория применения контакторов по IEC AC-6b относится к коммутации конденсаторных батарей; VIOX руководство по категориям применения контакторов объясняет, почему категория применения имеет значение.

Если нагрузка требует быстрого переключения, проверьте, оправдано ли использование тиристорной коммутации. Полупроводниковая коммутация меняет требования к тепловому режиму, изоляции, защите от повреждений и системе управления; это не просто более быстрая замена контактора.

Защита от короткого замыкания и перегрузки

Система защиты должна учитывать ожидаемый ток короткого замыкания, а также установившийся и переходный режимы работы конденсаторной батареи. Подтвердите:

• ожидаемый ток короткого замыкания в точке подключения батареи;
• коммутационная способность защитного устройства;
• термическая стойкость проводников и шин;
• среднеквадратичное значение тока конденсатора и реактора при заявленном спектре гармоник;
• пусковой ток при включении без ложных срабатываний;
• координация с каждой ступенью и вводным устройством батареи;
• требования к изоляции и безопасному техническому обслуживанию;
• таблицы координации от производителя или подтвержденные данные о сборке.

Не применяйте универсальный коэффициент для автоматического выключателя или плавкого предохранителя без проверки выбранного конденсатора, реактора, коммутационного устройства, характеристики защитного устройства и применимого стандарта. VIOX предоставляет отдельные ресурсы по продукции для MCCBs и Низковольтные предохранители, однако окончательный номинал должен определяться на основе спроектированной комбинации, а не общего соотношения из блога.

Разряд и контроль накопленной энергии

Конденсаторы могут сохранять опасное напряжение после отключения. Укажите разрядные устройства и проверьте заявленные характеристики остаточного напряжения и времени разряда, требуемые применимым стандартом и проектом. Конструкция также должна предотвращать повторное включение до тех пор, пока остаточное напряжение не упадет до допустимого уровня. Задержка контроллера не является заменой проверенной системы разряда.

Расположение контроллера и трансформатора тока

Автоматическому контроллеру необходима информация о напряжении и токе, которая отражает как нагрузку, так и влияние конденсаторной установки. При обычном централизованном расположении трансформатор тока устанавливается перед точкой подключения нагрузки и конденсаторной установки, чтобы контроллер видел чистый обмен реактивной мощностью с источником. Точное размещение, назначение фаз, коэффициент трансформации, полярность и фазная привязка контроллера должны соответствовать схеме производителя.

Неправильная полярность или фазировка трансформатора тока могут привести к тому, что контроллер будет подключать емкость, когда ее следует отключать. Изучите принципы измерения в Трансформаторы тока и трансформаторы напряжения и проверьте показания контроллера при известном состоянии нагрузки во время ввода в эксплуатацию.

Корпус и тепловое проектирование

Конденсаторы, реакторы, контакторы, защитные устройства, проводники и шины — все они выделяют тепло. Для реакторов может потребоваться специальный поток воздуха или физическое отделение от чувствительных к температуре конденсаторов. При проектировании панели необходимо проверить:

• температуру окружающей среды и высоту над уровнем моря;
• повышение внутренней температуры и пути вентиляции;
• расстояние между компонентами и правила ориентации, установленные производителем;
• пропускную способность шин и проводников;
• диэлектрические зазоры и пути утечки;
• степень защиты корпуса и условия загрязнения;
• термостат реактора, термостат шкафа, управление вентилятором и стратегия аварийной сигнализации, где это применимо;
• доступ для осмотра, проверки безопасного разряда и замены.

Карта стандартов для спецификации, ориентированной на IEC

Стандарт	Соответствующая область применения в данном проекте
IEC 61921	Low-voltage AC shunt capacitor banks for power factor correction, including banks with built-in switching and control equipment
IEC 60831-1	Self-healing shunt capacitor units and banks for AC systems up to and including 1,000 V; performance, rating, safety, installation, and operation
IEC 61642	Применение пассивных фильтров и шунтирующих конденсаторов в промышленных сетях AC, подверженных влиянию гармоник
IEC 61439-1 и применимые части стандарта на сборки	Верификация комплектного низковольтного комплектного устройства распределения и управления, где это применимо
Серия стандартов IEC 60947	Соответствующие коммутационные, управляющие, изолирующие и защитные устройства в соответствии с областью их применения

Наличие у компонента ссылки на стандарт IEC не делает готовую панель соответствующей требованиям. Производитель сборки должен верифицировать конструкцию в целом согласно применимому стандарту на сборки и заявленным условиям эксплуатации. Региональные правила энергоснабжающих организаций, национальные правила монтажа и проектные спецификации могут содержать дополнительные требования.

Последовательность ввода в эксплуатацию

Ввод в эксплуатацию должен подтверждать измерительную цепь, логику переключения, электрический отклик и тепловые характеристики, а не просто демонстрировать, что все ступени могут замыкаться.

1. Обесточьте панель, убедитесь в отсутствии напряжения и подтвердите, что все конденсаторы разряжены перед проведением осмотра.
2. Проверьте номинальные параметры компонентов, сечения проводников, моменты затяжки, заземление, зазоры, соответствие реактора и конденсатора, а также координацию защитных устройств.
3. Проверьте опорные напряжения контроллера, коэффициент трансформации ТТ, полярность ТТ, чередование фаз, а также блокировки генератора или внешние блокировки.
4. Подайте питание на цепь управления и подтвердите работу аварийной сигнализации и входов датчиков температуры перед разрешением автоматического переключения ступеней.
5. Переключайте каждую ступень по отдельности и подтверждайте ожидаемое изменение фазных токов, квар, направления коэффициента мощности и показаний контроллера.
6. Убедитесь, что ни одна ступень не вызывает опережающий коэффициент мощности при заявленной минимальной рабочей нагрузке.
7. Запишите токи конденсаторов и реакторов с помощью приборов с функцией измерения истинного среднеквадратичного значения (true-RMS) и сравните их с заявленными номинальными параметрами и проектными данными.
8. Измерьте гармоники напряжения и тока при работе типичных нелинейных нагрузок.
9. Проверьте частоту переключений, чередование фаз, задержку разряда/повторного подключения, вентиляцию и аварийную сигнализацию по перегреву.
10. Выполните тепловой контроль под нагрузкой после того, как система достигнет установившегося рабочего режима, и сохраните базовые результаты для технического обслуживания.

Любые необъяснимые перегрузки по току, быстрое срабатывание предохранителей, дребезг контактора, нехарактерный шум реактора, перегрев или увеличение искажений напряжения требуют расследования перед продолжением автоматической работы.

Контрольный список для запроса коммерческого предложения (RFQ) на конденсаторную установку

Предоставьте поставщику или сборщику щитового оборудования следующую информацию:

• напряжение системы, частота, количество фаз, система заземления и точка подключения;
• профиль нагрузки в кВт/квар (минимальный, нормальный и максимальный);
• существующий и целевой коэффициент мощности (сдвига и полный).;
• спектр гармоник и точка измерения;
• перечень нелинейных нагрузок и график их работы;
• номинальная мощность трансформатора в кВА, полное сопротивление и режимы работы генератора;
• доступный ток короткого замыкания и требуемая номинальная отключающая способность сборки;
• расчетная компенсация в квар и предпочтительная архитектура: фиксированная/автоматическая/быстродействующая;
• требуемая дискретность ступеней и ожидаемая частота коммутации;
• решение по выбору конструкции: стандартная, с расстройкой, с настроенным фильтром, активная или гибридная;
• номинальные параметры конденсаторов и реакторов, данные по настройке и тепловая защита;
• подтверждение режима работы коммутационного устройства и координации при коротком замыкании;
• требования к вводной и ступенчатой защите, изоляции и разряду;
• функции контроллера, характеристики ТТ, средства связи, аварийная сигнализация и блокировки;
• степень защиты оболочки IP, температура окружающей среды, высота над уровнем моря, вентиляция, кабельный ввод и свободное пространство;
• применимые стандарты IEC, национальные нормы, документация, плановая проверка и протоколы ввода в эксплуатацию.

Для получения помощи в выборе предоставьте VIOX данные о напряжении электрической системы, измеренном профиле нагрузки, существующем и целевом PF, отчет о гармониках, данные трансформатора, уровень токов короткого замыкания, требования к ступеням и условия размещения шкафа. Эти исходные данные необходимы перед координацией контакторов, защиты цепей, компонентов распределения и аппаратных средств панели.

Вопросы и ответы

Следует ли рассчитывать конденсаторную установку для достижения коэффициента мощности 1.00?

Не по умолчанию. Изменения нагрузки и погрешности измерений могут привести к тому, что целевое значение 1.00 превратится в опережающий коэффициент мощности при работе с меньшей нагрузкой. Используйте целевое значение энергоснабжающей организации или проекта и сохраняйте соответствующий запас по индуктивной составляющей, если иное не указано в исследовании электрической системы.

Могут ли конденсаторы корректировать коэффициент мощности при наличии гармоник?

Конденсаторы корректируют реактивную мощность на основной частоте. Они не компенсируют гармонический ток от нелинейных нагрузок. Поэтому истинный коэффициент мощности после коррекции может оставаться ниже коэффициента мощности по основной гармонике (коэффициента сдвига).

Когда автоматическая конденсаторная установка лучше, чем нерегулируемая?

Автоматическая ступенчатая установка, как правило, более предпочтительна, когда индуктивная реактивная мощность (квар) существенно изменяется в течение рабочего цикла. Нерегулируемая установка подходит только в том случае, если компенсируемая нагрузка и ее рабочий режим достаточно стабильны, а установка не может оставаться подключенной без этой нагрузки.

Удаляет ли антирезонансный дроссель гармоники?

Не обязательно. В установках компенсации реактивной мощности (PFC) антирезонансный дроссель обычно используется для смещения резонанса конденсаторно-дроссельного контура ниже частоты самой значимой гармоники и снижения риска усиления гармоник. Настроенный пассивный фильтр специально проектируется для работы на выбранной гармонике.

Где должен быть установлен трансформатор тока (ТТ) контроллера АРКМ?

Его расположение должно позволять контроллеру измерять суммарную нагрузку и влияние конденсаторной установки. При стандартной централизованной схеме это означает установку перед нагрузкой и установкой, однако точная фазировка, полярность и схема подключения должны соответствовать чертежам производителя контроллера.

Источники и стандарты

• IEC 61921:2017 – Силовые конденсаторы: низковольтные установки для компенсации реактивной мощности
• IEC 60831-1:2014 – Self-healing shunt power capacitors up to 1,000 V
• IEC 61642:1997 – Промышленные сети AC, подверженные влиянию гармоник
• ABB – Компенсация реактивной мощности и фильтрация гармоник на электротехнических объектах
• Eaton – Компенсация реактивной мощности: руководство для инженера предприятия
• Schneider Electric – Руководство по проектированию и производству низковольтных шкафов компенсации реактивной мощности