Selección de dispositivos de compensación y compensación de potencia reactiva

Tema 1: Conocimientos básicos

1. ¿Por qué es necesaria la compensación de potencia reactiva?

El sistema de alimentación CA requiere que la fuente de alimentación suministre dos partes de energía. Una parte se utiliza para el trabajo y se consume. Esta parte de la energía se convertirá en energía mecánica, energía luminosa, energía térmica y. energía química. La llamamos "potencia activa". La otra parte de la energía se utiliza para establecer un campo magnético y se utiliza para intercambiar energía. No realiza ningún trabajo para el circuito externo. La energía eléctrica se convierte en energía magnética y luego la energía magnética se convierte en energía eléctrica. El ciclo se repite sin consumo. A esta parte de la energía la llamamos "potencia reactiva". La potencia reactiva es relativa a la potencia activa. No se puede decir que la potencia reactiva sea un trabajo inútil. Sin esta parte de la potencia, no se puede establecer el campo magnético y equipos como motores y transformadores no pueden funcionar. En el sistema eléctrico, además de la potencia reactiva de la carga, también se requiere una gran cantidad de potencia reactiva en los transformadores y reactancias en las líneas.

Después de instalar equipos capacitivos como condensadores paralelos y condensadores síncronos en la red eléctrica, parte de la potencia reactiva consumida por la reactancia inductiva se puede suministrar a la fuente de alimentación de la red pequeña para proporcionar potencia reactiva a la carga inductiva. . Es decir, se reduce el flujo de potencia reactiva en la red eléctrica, por lo que se puede reducir la pérdida de potencia provocada por la transmisión de potencia reactiva en la línea de transmisión y se pueden mejorar las condiciones operativas de la red eléctrica. Esta práctica se denomina "compensación de potencia reactiva".

Definición de potencia reactiva

La definición de potencia reactiva dada por la Comisión Electrotécnica Internacional es: el producto de la tensión por la corriente reactiva.

QC=U×IC

Su significado físico es: el intercambio de energía requerido para las actividades de los componentes inductivos y capacitivos en el circuito se llama potencia reactiva.

(Insertar explicación de componentes de inductancia y componentes de capacitancia)

El componente electromagnético (inductancia) establece la energía eléctrica que ocupa el campo magnético, y el componente capacitivo establece la energía eléctrica que ocupa el campo eléctrico. La corriente trabaja en el componente de inductancia Cuando, el voltaje se adelanta a la corriente en 90°C. Cuando la corriente funciona en el elemento capacitivo, la corriente se adelanta al voltaje en 90°C. La corriente del inductor y la corriente del capacitor están en direcciones opuestas, con una diferencia de 180°C. Si hay La instalación de elementos capacitivos permite que las corrientes de los dos se cancelen proporcionalmente, reduciendo el ángulo entre el vector de corriente y el vector de voltaje. mejorando así la capacidad de la energía eléctrica para realizar trabajo. Este es el principio de compensación de potencia reactiva.

(Tanto los componentes capacitivos como los inductivos son componentes dinámicos. La corriente del componente capacitivo es la relación derivativa entre voltaje y tiempo.

El voltaje del componente inductivo es la relación derivativa entre corriente y tiempo)

Diagrama vectorial:

Multiplicamos la tensión en el inductor y la corriente del inductor IL en cada instante para obtener la curva de potencia PL del inductor (Figura a). De manera similar, multiplique el voltaje en el capacitor. El voltaje de se multiplica por la corriente del capacitor IC para obtener la curva de potencia PC del capacitor (Figura b).

Como se muestra en la Figura (a), el inductor absorbe energía en el segundo y cuarto 1/4 ciclos y convierte la energía absorbida en energía de campo magnético, mientras que en el primer y cuarto ciclos en el tercero 1/; 4 ciclo, el inductor libera energía y se liberará toda la energía almacenada en el campo magnético. En este momento, el inductor actúa como una fuente de energía, enviando energía de regreso a la red. La conversión de la energía del campo magnético y la energía externa se repite y la potencia promedio del inductor es cero, por lo que el inductor no consume energía.

Como se muestra en la Figura (b), en el capacitor, durante el primer 1/4 de ciclo, el capacitor absorbe energía para cargar y almacena energía en el campo eléctrico. En el segundo 1/4 de ciclo, el condensador libera energía y toda la energía originalmente almacenada en el campo eléctrico regresará al circuito externo. Repita una vez en cada uno de los 1/4 ciclos tercero y cuarto.

El proceso de carga y descarga del condensador es en realidad el proceso de intercambio entre la energía del circuito externo y la energía del campo eléctrico del condensador. En un ciclo, su potencia promedio es cero, por lo que el capacitor no consume energía.

Nos dimos cuenta: en el primer 1/4 de ciclo, cuando el voltaje aumenta gradualmente hasta cero, el capacitor comienza a cargarse y absorber energía, y el inductor devuelve la energía almacenada al circuito. Cuando el inductor absorbe energía en el segundo 1/4 de ciclo, el capacitor libera energía. El tercer y cuarto ciclo 1/4 repiten este proceso de ciclo de carga y descarga.

Por tanto, cuando un condensador y un inductor se conectan en paralelo en un mismo circuito, cuando el inductor absorbe energía, el condensador libera energía; cuando el inductor libera energía, el condensador absorbe energía. Entre ellos se intercambia energía.

Es decir, la potencia reactiva requerida por la carga inductiva puede compensarse con la salida de potencia reactiva del condensador, por lo que llamamos al dispositivo capacitivo "dispositivo de compensación de potencia reactiva".

2. Factor de potencia

1. Definición de factor de potencia: El factor de potencia es igual al coseno de la diferencia de fase en la que la tensión de la red se adelanta a la corriente.

2. La importancia de mejorar el factor de potencia:

(1) Mejorar la utilización del equipo

Porque el factor de potencia también se puede expresar de la siguiente forma:

p >

COSφ= =

Donde U——-voltaje de línea, kV

I——-corriente de línea, A

Se puede ver que a un cierto bajo voltaje y corriente, cuanto mayor sea el COSφ, mayor será la salida de potencia activa. Los equipos eléctricos, como generadores y transformadores, tienen un cierto valor de voltaje efectivo U y un valor efectivo de corriente I cuando están diseñados, es decir, el equipo debe funcionar bajo un cierto voltaje y corriente nominales. Según P = UIcosφ, si el factor de potencia es bajo, la potencia activa generada por el generador o la potencia activa P transmitida por el transformador es baja, es decir, la capacidad del equipo no se puede utilizar por completo.

(2) Mejorar el factor de potencia puede reducir la pérdida de voltaje

La fórmula para la pérdida de voltaje de la red eléctrica se puede calcular:

△U＝△UR+j △UX

=

Como se puede ver en la fórmula anterior, hay cuatro factores que afectan a △U: la potencia activa P, la potencia reactiva Q, la resistencia R y la reactancia X de la línea. Si un capacitor con una reactancia capacitiva de El voltaje caerá. Cuando el voltaje es inferior al valor permitido, afectará gravemente el funcionamiento normal del motor y otros equipos eléctricos. Especialmente durante los períodos pico de consumo eléctrico, debido al bajo factor de potencia, se producirán caídas de voltaje en grandes áreas, afectando gravemente el progreso normal de la producción industrial y agrícola.

Entonces, después de usar condensadores de compensación para mejorar el factor de potencia, la pérdida de voltaje △U se reduce y se mejora la calidad del voltaje.

(3) Mejorar el factor de potencia puede reducir las pérdidas en las líneas

Según información relevante, actualmente hay casi 20 GA de transformadores de alto consumo de energía en funcionamiento en todo el país, y algunos Transformadores de distribución de alto consumo energético en redes urbanas. Representan el 50% del número total de transformadores de distribución. Muchas redes urbanas tienen insuficiente potencia reactiva y métodos de ajuste hacia atrás, lo que resulta en bajo voltaje y mayores pérdidas. En 1995, la tasa de pérdida de líneas nacionales llegó al 7,8%. Gracias a diversos esfuerzos, la tasa de pérdida de líneas nacionales alcanzó el 8,2% en 1997. En comparación con algunos países desarrollados, la tasa de pérdida de líneas de mi país es entre 2 y 3 puntos porcentuales más alta. Según las estadísticas, más del 65% de la pérdida de energía eléctrica en la red eléctrica se pierde en la red de distribución por debajo de 10 kV, por lo que es muy importante reducir las pérdidas en las líneas de la red de distribución.

Cuando la línea pasa por la corriente I, su pérdida de potencia activa es:

ΔP=3I2R×10-3 (kW)

o ΔP=3 ( R ×10-3=3 ( )×10-3 (kW)

Se puede ver en la fórmula anterior que la pérdida de potencia activa de la línea △P es inversamente proporcional a cos2φ. Cuanto mayor es cosφ, menor. △P

(4) Mejorar la capacidad de transmisión de la red eléctrica

La potencia aparente y la potencia activa tienen la siguiente relación:

P=Scosφ

Se puede observar que en la condición de transmitir una determinada potencia P, cuanto mayor es el cosφ, menor es la potencia aparente requerida.

En resumen, es necesario mejorar la. factor de potencia, pero la mejora del factor de potencia es un asunto de toda la red. El factor de potencia de cada componente de la red eléctrica debe mejorarse para utilizar plenamente la capacidad de los equipos de generación y transformación de energía, reducir las pérdidas de la red y reducir la línea. pérdidas de voltaje para lograr el propósito de ahorrar energía eléctrica y mejorar el factor de potencia

(Insertar explicación de los objetivos de factor de potencia y los cargos por tarifa de energía)

1. >

Excepto para usuarios con requisitos especiales de la red eléctrica, los usuarios deben operar en el pico de la red especificado por la compañía de suministro de energía local. El factor de potencia de la carga horaria debe cumplir los siguientes requisitos:

. El factor de potencia de los usuarios de suministro de energía de alto voltaje de 100 KVA y superiores es superior a 0,9.

Otros usuarios de energía y estaciones de riego y drenaje de energía grandes y medianas, compradores de bombas para empresas de electricidad de reventa, la energía. El factor de potencia está por encima de 0,85.

Para la electricidad agrícola, el factor de potencia está por encima de 0,80.

2. Tarifa eléctrica ajustada al factor de potencia

La estructura de precios de la electricidad implementada en nuestro país es una estructura de dos precios, pero en realidad incluye tres partes: tarifa eléctrica básica, tarifa eléctrica y tarifa eléctrica. Tarifa de electricidad ajustada al factor de potencia. Además de proporcionar carga activa a los usuarios, los departamentos de generación y suministro de energía también deben proporcionar a los usuarios carga reactiva. En vista de las características de la producción de electricidad, el nivel del factor de potencia del usuario tiene un impacto significativo en la plena utilización de los equipos de generación, suministro y consumo de energía en el sistema eléctrico. Con el fin de utilizar racionalmente los recursos energéticos del país y aprovechar al máximo la capacidad de producción de equipos de generación y suministro de energía, nuestro país ha formulado especialmente las "Medidas de Ajuste de las Tarifas Eléctricas por Tarifa Eléctrica" ​​para ajustar las tarifas eléctricas según el factor de potencia. . Las “Medidas de Ajuste de Tarifas Eléctricas por Tarifa de Potencia” son aplicables a la producción y consumo de electricidad de los grandes usuarios industriales que implementen el sistema bipartito de precios de la electricidad. El método para cobrar los cargos de electricidad basados ​​en el ajuste del factor de potencia es:

(1) Calcule los cargos de electricidad básicos y los cargos de electricidad para el mes actual de acuerdo con los precios de electricidad prescritos.

(2) Calcular el incremento o disminución del porcentaje especificado en la factura eléctrica según el ajuste del factor de potencia. Como se muestra en las Tablas 1 y 2 a continuación.

(3) El factor de potencia del usuario se calcula utilizando el promedio de los sumandos, el cual se calcula en base a la potencia activa W y la potencia reactiva Q consumidas por el usuario en un mes, es decir:

cosφ=

Si el factor de potencia promedio del usuario está entre los números que figuran en la factura de electricidad de ajuste del factor de potencia, se calcula redondeando, por ejemplo, 0,855 es 0,86 y 0,754 es 0,75.

Tabla 1 Tabla de reducción y exención del factor de potencia

Potencia promedio mensual

Factor 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 1,00< / p>

Reducción en todas las facturas de electricidad (%) 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,2 2,5 2,7 3,0

Tabla 2 Incremento del factor de potencia en la factura de electricidad

Factor de potencia promedio 0,84 0,83 0,82 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75 0,74 0,73 0,72

Incremento de ingresos (%) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5

Potencia media factor 0,71 0,70 0,69 0,68 0,67 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60

Aumento de ingresos (%) 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10 11 12 13 14 15

Nota: Desde menos de 0,59, por cada 0,01 de disminución , la factura total de electricidad se incrementará en un 2%

3 Dé ejemplos para ilustrar que mejorar el cosφ puede aportar beneficios económicos a los usuarios.

Ejemplo 1 El factor de potencia original de un usuario de energía de 10 kV de una empresa minera de carbón es cosφ1=0,75, la potencia aparente es 3150 kVA, el tiempo de consumo anual de electricidad es T=3000 h y los cargos se basan en dos electricidad. precios Intente determinar:

(1) El usuario deberá pagar la factura de electricidad anualmente.

(2) Para aumentar el factor de potencia a 0,95, es necesario instalar capacidad de compensación.

(3) Con base en el dispositivo de compensación de capacitores actual de Xu Ji, haga un plan basado en la situación y calcule el costo de la inversión (la inversión se recupera al 10% anual). Encuentre el beneficio anual obtenido por la empresa después de instalar el dispositivo de compensación.

Solución:

(1) La factura eléctrica anual que pagan los usuarios antes de la compensación:

1) Factura eléctrica básica. Cobrado según la carga máxima, el valor del cargo por carga de kVA es de 180 yuanes/año, por lo que:

FJ1=180×3150=567000 (yuanes)

2) Tarifa de electricidad.

Cada kW.h cuesta 0,209 yuanes, por lo que

FD1=0,209×2362,5×3000=1481287,5 (yuanes)

3) La factura total de electricidad pagada por el usuario es:

FZ2=567001481287.5=2048287 (yuan)

4) Cuando el factor de potencia es 0,75, la tarifa de electricidad del factor de potencia adicional es el 5% de la tarifa de electricidad total, luego la tarifa de electricidad aumentada es:

FZZ=2048287×0.05=102414 (yuanes)

5) La factura de electricidad real pagada por el usuario es:

FZ1 total = FZ2+ FZZ=2150701 (yuanes)

(2) Cálculo de la capacidad de compensación:

Se sabe que cosφ1＝0,75, cosφ2＝0,95, S=3150kVA, entonces

P1＝Scosφ1＝3150×0,75=2362,5 (kW)

Q=P( - )

=2362,5( - )

=1307(kvar)

Es necesario compensar 1307 kvar, considerando todos los factores, la capacidad de compensación total se considera 1500 kvar.

(3) Haga un plan de configuración basado en los productos actuales de Xu Ji y calcule los gastos anuales después de la compensación:

Plan: plan de inversión único. Esta solución se utiliza cuando la carga general del sistema cambia poco.

Los principales componentes de la configuración son: (Esta solución solo considera la existencia de 5° y 7° armónicos en el sistema, y ​​utiliza reactores en serie al 6% para suprimir los armónicos del sistema)

TBB10-1500kvar la configuración es la siguiente:

Número de serie nombre modelo cantidad unidad observaciones

1 Interruptor de aislamiento a tierra GN24-12D1/630 1 pieza

2 Reactor serie núcleo CKSC- 90/10- 6 1 juego

3 Condensador paralelo de alta tensión BFM11/ -250-1W

6 juegos

4 Fusible BRW-12/60P 6

5 Descargador de sobretensiones de óxido de zinc HY5WR-17/45 3 piezas

6 Bobina de descarga FDGE8-11/ -1 7-1W

3 piezas

7 Live display DXN-12T 1 pieza

8 Luz indicadora de descarga AD11-22/21 3 piezas

9 Cerradura electromagnética DSN3 3 piezas

10 barras colectoras de aluminio, aislador, 1 juego de accesorios, etc.

11. 1 juego de marcos para gabinetes de capacitores

Según este plan, la inversión estimada es de aproximadamente 100.000 yuanes.

1) La potencia aparente y el coste básico de la electricidad después de la compensación son:

SB = =2487(kVA)

FJ2=180×2487=447660 (yuanes )

2) Cargos de electricidad.

Cada kW.h cuesta 0,209 yuanes, por lo que

FD2=0,209×2362,5×3000=1481287,5 (yuanes)

3) Pagar los gastos de depreciación de los activos:

Ff =100000×0.1=10000 (yuanes)

4) La factura total de electricidad pagada por el usuario es:

FZ2=447661481287.5+10000=1938947 (yuanes)

5) Cuando el factor de potencia es 0,95, la tarifa de electricidad del factor de potencia reducido es el 2,5% de la tarifa de electricidad total, entonces la tarifa de electricidad reducida es:

FZZ=1938947×0.025=48473 ( yuanes)

6) La factura de electricidad real pagada por los usuarios es:

FZ2 total = FZ2-FZZ=1890474 (yuanes)

7) Análisis de beneficios económicos después de la compensación:

△ F=FZ1 total-FZ2 total=2150701-1890474=260227 (yuanes)

Conclusión: según el análisis anterior, después de instalar el dispositivo de compensación de potencia reactiva, la factura de electricidad se reducirá en unos 260.000 yuanes al año. El equipo de compensación del plan anterior se puede comprar al costo y habrá un saldo enorme.

Ejemplo 2 Ejemplo de cálculo de compensación de potencia reactiva de la red de distribución.

(1) Principio de compensación de potencia reactiva. En la red eléctrica, la pérdida de potencia variable de líneas o transformadores es:

P=3I2R×10-3= R×10-3

Cuando el factor de potencia de la carga baja de 1 a cosφ Cuando , el porcentaje de aumento en la pérdida de potencia activa es:

δP%=(-1) ×100%

Por lo tanto, la relación entre aumentar el factor de potencia de la carga y reducir la pérdida de línea es:

δP%=(1-)×100%

La siguiente figura muestra una subestación de 35 kV con una capacidad de transformador principal de 15000 kVA, un circuito simple red de suministro de energía eléctrica, y una línea de suministro de energía eléctrica de circuito simple de 35 kV a subestación de 35 kV, período durante el cual T se conecta a una estación de drenaje y riego de energía, de acuerdo con los datos de carga relevantes:

La potencia aparente de sección I es Sjf1=9.2MVA.

La potencia aparente de la sección II es Sjf2 =11.7MVA.

Antes de instalar la compensación, se mide el factor de potencia del transformador principal de la subestación. es 0,75 En este caso:

La pérdida de potencia anual de la línea de la Sección I es:

△A1＝ = ×R2×24×365=1440×103 (kW.h).

La pérdida de energía anual de toda la línea es:

△A＝△A1＋△A2＝570× 103+1440×103=2010×103 (kW.h)

Si se instala un capacitor compensado de 3000 kvar en el lado de 10 kV de la subestación, el factor de potencia del transformador principal aumentará de 0,75 a 0,91, lo que puede reducir las pérdidas en la línea. El valor es:

δP%=(1- )×100%=(1- )×100%=32%

Es decir, después de agregar una compensación de 3000 kvar, la pérdida de línea se puede reducir Una disminución del 32%, es decir , la reducción de la pérdida de energía es

ΔA, = δP% ΔA = 32% × 2010 × 103 = 64,32 (10.000 kW.h)

(2) Análisis de beneficio económico.

De los cálculos anteriores se desprende que la pérdida de electricidad se puede reducir en 643.200 kW.h al año. El alcance de sus beneficios se puede estimar de la siguiente manera con referencia al precio actual de la electricidad:

1) Reducir directamente las pérdidas y aumentar las ganancias netas a lo largo del año

M=64,32×0,50=32,16 (10.000 yuanes)

2) El ajuste de la tarifa de energía va de penalización a recompensa, aumentando ingreso neto El consumo total de electricidad de la línea antes de la compensación

A1=1,17×106×8760×0,75×10-3＝7686,9 (10.000 kW.h)

Desde la potencia. el factor es 0,75, que es inferior a 0,85, se debe realizar un pago de ajuste de la tarifa eléctrica

0,5%×8760×0,35=13,5 (diez mil yuanes)

Después de la compensación

A2=1,17×106×8760×0,91×10-3＝9326,7 (diez mil yuanes) kW.h)

Dado que el factor de potencia es 0,91, que es mayor que el especificado 0,85, la recompensa es 213.000 yuanes.

Aumento real del ingreso neto A= A1 + A2 = 34,8 (diez mil yuanes)

Aumento total del ingreso: M+A=66,96 (diez mil yuanes)

En resumen: invirtiendo más de 200.000 yuanes, puede obtener un ingreso de 669.600 yuanes al año. No solo 4 meses La inversión se puede recuperar y se pueden obtener efectos económicos obvios a largo plazo. Por lo tanto, en la compensación de potencia reactiva, la potencia reside en la red eléctrica y se beneficia a uno mismo.

3. p>Planificación integral, diseño razonable,

Compensación gradual, equilibrio in situ

Métodos de compensación de potencia reactiva

Compensación centralizada y combinación de compensación descentralizada

Combinación de compensación de alto voltaje y compensación de bajo voltaje

Combinación de regulación de voltaje y reducción de pérdidas

Los métodos de compensación de potencia reactiva comúnmente utilizados en las redes de distribución son:

1. Compensación grupal

En algunas subestaciones y estaciones de distribución del sistema, instalar dispositivos de compensación de energía reactiva en cada usuario;

2. >

Instalar unidades de condensadores en paralelo de forma dispersa en líneas de distribución de alta y baja tensión;

3. Compensación in situ

En el lado de baja tensión de los transformadores de distribución y distribución de energía del taller. Instale condensadores en paralelo entre pantallas e instale condensadores en paralelo cerca de un solo motor para una compensación local centralizada o descentralizada.

IV. Selección de la capacidad de compensación

(1) Calculada por la empresa: Qc=P)

Entre ellos: Qc - la capacidad requerida del capacitor instalado en paralelo kvar. ;

P - potencia activa promedio kW en el mes de carga máxima;

cosψ1 - factor de potencia antes de la compensación

cosψ2 - factor de potencia antes de la compensación;

p >

(2) Cuando no se cumplen las condiciones de cálculo, la capacidad instalada del capacitor se determina entre el 10% y el 30% de la capacidad del transformador.

(3) Compensación in situ de un solo motor de inducción;

Al realizar la compensación de potencia reactiva, a veces se utiliza la compensación individual para un solo motor de inducción. En este caso, lo anterior. introducción no se puede utilizar El método de selección del capacitor no puede simplemente usar la carga como base para el cálculo, porque si el capacitor se selecciona de acuerdo con la condición de carga del motor, se producirá una sobrecompensación sin carga, es decir, el factor de potencia conduce Y cuando el motor se detiene y corta la alimentación, el condensador descargará el motor, convirtiendo el motor que aún gira en un generador de inducción. El potencial inducido puede exceder muchas veces el voltaje nominal del motor, lo que es perjudicial para el aislamiento. del motor y del condensador.

Por lo tanto, cuando se compensa un solo motor individualmente, se debe seleccionar que la capacidad del capacitor no supere 0,9 veces la corriente sin carga, es decir:

QC1≤0,9 UeI0

Entre ellos: Qc - instalación requerida La capacidad del condensador paralelo kvar;

Ue - tensión nominal kV del motor

Io - corriente sin carga A del motor

(4) Capacidad de instalación y capacidad de salida

Para garantizar el funcionamiento seguro, estable y confiable del capacitor de compensación, debemos agregar un reactor de sintonización en serie antes del capacitor de compensación, y después del El condensador de compensación está conectado en serie con el reactor, la relación entre la capacidad de salida y la capacidad de la instalación se debe calcular según la siguiente fórmula:

5. La diferencia entre el factor de potencia cosφ y la eficiencia η:

5. p>

La eficiencia η de motores y transformadores se refiere a la relación entre su potencia activa de salida y la potencia activa de entrada. Utilice el concepto de eficiencia para explicar la pérdida de potencia activa de un motor o transformador.

El factor de potencia cosφ se utiliza para describir la cantidad de energía del campo eléctrico o magnético que oscila de un lado a otro entre la red eléctrica y el equipo. Cuanto mayor es el factor de potencia, menos energía oscila de un lado a otro. entre la red eléctrica y el equipo.

Conferencia 2: Conceptos básicos de diseño

Contenido

Sección 1: Diseño y selección de componentes

Sección 2: Cableado eléctrico

Sección 3: Protección del equipo completo

Sección 4: Selección del método de conmutación del banco de capacitores

Sección 1: Selección de diseño de componentes

1 capacitor

Como componente importante de la compensación de potencia reactiva, los condensadores se utilizan en sistemas de potencia de frecuencia eléctrica superiores a 1 kV para mejorar el factor de potencia del sistema, mejorar la calidad del voltaje y reducir la pérdida de línea, aprovechando al máximo la eficiencia. de equipos de generación y suministro de energía. El producto utiliza papel de aluminio como placa de electrodo, papel impregnado de alquilbenceno (WF), compuesto de papel impregnado de diariletano (FF), película completa impregnada de diariletano (FM) y película completa de benciltolueno como medio. Está hecho de componentes de bobinado. que se conectan en serie y en paralelo y luego se prensan. La caja del condensador se llena con material impregnado. Generalmente existen muchas clasificaciones como monofásicos, trifásicos y de tipo colectivo.

Condensador monofásico:

BAM11/ —200—1WR

Resistencia de descarga incorporada

Exterior

Monofásico

Capacidad nominal

Tensión nominal

Película de polipropileno impregnada con bencilo tolueno medio de película completa

Conexión en paralelo

Condensador recogido:

BAMH11/ —1200—1×3W

Trifásico

Tipo recogido, protegido por fusible interno

(BFM significa dieléctrico de película completa de película de polipropileno impregnado con diariletano)

Comprenda los capacitores colectivos y los capacitores de película completa:

Los capacitores ensamblados son de tipo de carcasa única, los capacitores están conectados en serie y paralelo y luego se colocan en un tanque de aceite grande y se llenan con aceite aislante. En 1996, representaba el 20% de la producción anual de condensadores en paralelo de alta tensión. Sus ventajas son una estructura compacta, un espacio reducido, pocas juntas y una carga de trabajo mínima de instalación, operación y mantenimiento. Para superar el inconveniente de que la capacidad no se puede ajustar, posteriormente se desarrollaron condensadores colectivos con capacidad ajustable. Según el rango de ajuste de capacidad, existen dos tipos de productos: 50%/100% y 33,3%/66,7%/100%. . Dado que el condensador de carcasa de la unidad está completamente sumergido en el aceite aislante, se evita el fallo del aislamiento exterior del condensador de carcasa de la unidad. El condensador de carcasa de la unidad está equipado con un fusible interno. Después de que se dañe una pequeña cantidad de componentes, se puede quitar el fusible y todo el capacitor aún puede continuar funcionando. La desventaja es que el contenido de aceite es grande y el tanque de aceite con una cubierta exterior grande es propenso a fugas de aceite. Después de fallas y daños, lleva mucho tiempo regresar a la fábrica para su reparación y el costo por unidad de capacidad es. alto.

Hay dos cuestiones que deben tenerse en cuenta sobre los condensadores colectivos:

(1) Para evitar consecuencias graves cuando los condensadores colectivos de gran capacidad sufren fallas de cortocircuito entre fases, los condensadores colectivos con un La capacidad de más de 5000kvar debe convertirse en componentes trifásicos. La estructura de la carrocería es una fase y una plataforma.

(2) La distancia de fuga específica del aislamiento exterior del casquillo de salida del condensador colectivo debe ser ≥3,5 cm/kV (en relación con la tensión de funcionamiento más alta del sistema) para garantizar su aislamiento. fortaleza.

Los condensadores tipo caja son un tipo de condensador desarrollado a base de condensadores colectivos. La diferencia con los condensadores colectivos es que los condensadores de la unidad interna no tienen carcasa y están directamente sumergidos en aceite aislante. El tanque de la carcasa es corrugado. El tanque de combustible puede tener un expansor de metal y está completamente aislado de la atmósfera exterior. En comparación con los condensadores colectivos, el volumen de la carcasa y el contenido de aceite interno se reducen aún más. Tomando como ejemplo el producto de 3000 kvar de Xi'an Power Capacitor Factory, el condensador tipo caja tiene una reducción del volumen de la carcasa del 59,1% y una reducción de peso del 60,6. % respecto a los condensadores colectivos. Debido al reducido uso de material, el precio es más bajo que el de los condensadores integrados. La desventaja es que cuando falla un componente interno y se retira el fusible interno, contaminará el aceite aislante en el tanque de aceite grande.

Los condensadores de película completa tienen las ventajas de baja pérdida, baja generación de calor, bajo aumento de temperatura, tamaño pequeño y peso ligero. Desde que comenzó la producción de condensadores de película completa nacionales en 1986, después de mejoras y mejoras continuas, la calidad se ha estabilizado y ya es mejor que la de algunos productos importados en términos de confiabilidad. Desde 1995, la producción ha aumentado significativamente año tras año y muchos productos han pasado las dos evaluaciones. En comparación con los productos avanzados extranjeros, la brecha se refleja principalmente en las características específicas y el consumo de materiales es el doble que el de los productos avanzados extranjeros. Aun así, el volumen y el peso se reducen significativamente en comparación con los productos de medios compuestos de película y papel. Tomando como ejemplo el producto de 100 kvar de Guilin Capacitor Factory: el volumen del producto de película completa es un 31,2 % menor y el peso es un 44,4 % menor que el producto de medio compuesto de película y papel. Tomemos el producto de 3000 kvar de Jinzhou Capacitor Factory como ejemplo de productos integrados: el volumen de los productos de película completa es un 55 % menor que el de los productos de medios compuestos de película y papel, y el peso se reduce en un 47,9 %. Cuando los condensadores tipo caja están hechos de productos de película completa, se puede eliminar el disipador de calor. Recientemente, la industria de fabricación de condensadores ha formulado varias medidas para acelerar el desarrollo de condensadores de película completa de alto voltaje domésticos, lo que seguramente mejorará aún más la calidad de los condensadores de película completa de alto voltaje domésticos. Por lo tanto, todos los condensadores nuevos deben utilizar productos de película completa y se prefieren el benciltolueno (M/DBT) y el SAS-40 como agentes de impregnación.