Конденсаторные установки - назначение и основные характеристики

Индуктивная нагрузка, генерируемая отстающей реактивной мощностью, компенсируется опережающей, сформированной специальным электроприёмником. Перепады напряжения в сети, скачки нагрузок при запуске агрегатов вызывают нестабильность электроэнергии. Что такое конденсаторная установка ‒ это устройство, снижающее объёмы бесполезной реактивной мощности при помощи конденсаторов, которая улучшает качество подаваемой электрической энергии, снижает её потери.

Основные элементы КУ ‒ косинусоидальные конденсаторы. Принцип работы состоит в следующем:

• измерение полной и реактивной мощности в компенсируемой электросети при помощи микропроцессорных контроллеров;
• выявление сдвига фаз между гармониками напряжения и тока;
• сравнение этой величины с зафиксированным коэффициентом мощности;
• подключение/отключение в реальном времени нужного количества батарей контроллером на основании результата сравнения данных.

Конструкция представляет конденсаторы, расположенные в определённой последовательности. Коммутация происходит при помощи контакторов или тиристоров. Схема с электромеханическим реле характеризуется простым, универсальным срабатыванием. Тиристорные системы более дорогие, подходят для сетей с резким изменением нагрузок. При неравномерном распределении нагрузки на производстве подключают КУ с автоматическим регулятором, который отслеживает показания коэффициента мощности и регулирует число подключённых батарей.

В зависимости от типа сборки различают модульные и моноблочные системы. Первые устанавливают на крупных и средних объектах, в групповых сетях, вторые ー на небольших предприятиях.

• Поддержание заданного значения коэффициента мощности потребления;
• исключение необходимости полного обновления электросети с размещением более мощного электрооборудования и замены кабелей на провода большего сечения;
• стабилизация параметров электротока при передаче его на значительные расстояния;
• увеличение коэффициента ресурсоёмкости;
• снижение токовой нагрузки на линию;
• продление срока службы электрооборудования;
• защита дорогостоящей аппаратуры от перегрузок при эксплуатации;
• предупреждение перепадов напряжения в разных электросетях;
• повышение эффективности промышленной инфраструктуры за счёт снижения затрат на потребление электроэнергии и улучшения её качества.

Области применения КУ

• Гражданское и промышленное строительство;
• нефтегазовый сектор;
• добывающая отрасль;
• медицина;
• коммунальное хозяйство;
• энергетика;
• автомобильная, химическая промышленность;
• металлургия.

К эксплуатации допущены высоковольтные и низковольтные установки. КУ (0,4 кВ) наиболее востребованы и работают на предприятиях различного профиля, в котельных, на подстанциях.

Применение БСК для электронных сетей, компьютеров, телевизоров, гаджетов связано с необходимостью фильтрации сигналов, стабилизации напряжения.

Для чего ещё используется конденсаторная установка: для нормализации работы промышленных сетей с большой реактивной мощностью и несинусоидальным током, склонным к скачкам напряжения, что вызывает поломки и перерасход энергии. Батарея статических конденсаторов компенсирует реактивную мощность, снижает нежелательные нагрузки на электроприбор.

Аргументы в пользу конденсаторных установок

• Возможность корректировки ресурсной ёмкости объекта с помощью одного агрегата:
• простой монтаж и обслуживание;
• возможность реализации политики энергосбережения;
• бесшумная работа КУ;
• ремонтопригодность;
• одновременное решение нескольких поставленных задач;
• возможность подключения в конкретно обозначенной точке сети;
• высокая степень надёжности даже при высоких нагрузках;
• быстрая окупаемость ввиду высокой эффективности при минимуме вложений;
• износостойкость составляющих установки;
• долговечность системы ввиду встроенной защиты от замыканий, перегрева;
• незначительные активные потери.

Конденсаторная установка УКМ и ее разновидности

За повышение коэффициента мощности cos (φ) и поддержания его на определённом уровне в автоматическом режиме отвечает установка компенсации мощности. Различия отражаются в аббревиатуре.

• УКМ (релейная) подходит для минимального объёма нелинейных нагрузок и гармонических искажений, при необходимости укомплектовывается фильтрами гармоник, включение/отключение ступени происходит при помощи двухпозиционных электромагнитных аппаратов;
• УКМТ применяется для сетей с быстро изменяющейся нагрузкой без возможности использования токоограничивающих реакторов в определённых случаях с переключением ступеней путём использования управляющего приспособления с тиристорными ключами;
• УКМФ/УКМТФ релейные и теристорные разновидности с пассивными фильтрами гармоник, выступающими в роли шунта и защищающими конденсаторы от тока, генерируемого нагрузкой.

Другие аббревиатуры конденсаторных установок

КУ различаются по многим показателям, что отражается в маркировке, например, комплектация КРМ:

• УКЛ 57 ー выпускается без регулировки, разъединителя, фильтра гармоник;
• УКЛ 56 ー комплектующие те же, что в предыдущей модели, но в наличии разъединитель;
• УКРМ ー отсутствует блокировка гармонического тока;
• КРМФ ー релейная разновидность с полным набором элементов (фильтры, разъединитель, регулировка ступеней).

Как подобрать конденсаторную установку

Перед приобретением БСК прежде всего определяют назначение высоковольтного или низковольтного оборудования, для чего нужны конденсаторные установки. Поэтому перед выбором типа изучают следующие позиции:

• рабочие параметры сети, общая нагрузка, степень её нестабильности;
• максимальная мощность устройства с учётом величины этого параметра для всех потребителей;
• ёмкость конденсаторов, удовлетворяющих потребность электрооборудования в реактивной мощности;
• номинальное напряжение, соответствующее значению этого показателя в электросети;
• необходимая степень точности настройки, выраженная в шаге регулирования;
• климатическое исполнение для различного размещения с учётом температуры, загрязнённости и влажности воздуха (УХЛ, ХЛ, М, ТМ, О);
• необходимость в комплектации фильтрами высших гармоник;
• время срабатывания регулировок, что особенно важно при частой смене режимов включения/выключения;
• выбор способа компенсации реактивной мощности;
• обеспечение безопасности работы;
• необходимость в разъединителе и авторегулировке.

Неправильно подобранная КУ может вызвать следующие негативные последствия:

• при превышении конденсаторной ёмкостью технических возможностей конкретной схемы произойдёт перезагрузка, что может спровоцировать аварийную ситуацию, выход из строя оборудования;
• при объёме конденсаторов, недостаточном для компенсации реактивной мощности, не произойдёт улучшения качества электроснабжения, могут при возникновении сетевого резонанса появиться перепады напряжения, что приведёт к авариям.

Для каждого конкретного случая используется свой вариант конденсаторной установки, например:

• для сетей с высоким напряжением ‒ УКЛ;
• для оборудования с непостоянной мощностью ‒ автоматическая установка с контролем коэффициента мощности;
• электросети с разными значениями напряжения ‒ УКРМ;
• для низких сетевых переменных и постоянных токов ‒ УКМ 58 0.4.

Подбор электроустановки должен проводиться профильным специалистом после досконального энергоаудита объекта с анализом всех нагрузок.