Большинство электрических устройств, используемых в разных отраслях промышленности, наряду с активной мощностью потребляют и реактивную мощность (смешанная нагрузка). Наличие смешанной нагрузки, приводит к необходимости использовать долее мощные трансформатор-ы и кабели, а также вызывает следующие нежелательные последствия:
-увеличение потребляемой мощности,
-увеличение падения напряжения и потерь на нагрев в кабелях;
-сокращение срока службы оборудования;
-увеличение на 30-60 % суммы платежа за потребляемую электроэнергию.
Компенсация реактивной мощности является одним из наиболее доступных, эффективных и простых способов энергосбережения и снижения себестоимости Выпускаемой продукции.
Применение батарей низковольтных косинусных конденсаторов (БНК) позволяет решить ряд проблем, Возникающих при проектировании и эксплуатации питающих и распределительных сетей электроснабжения:
-снизить установленную мощность силовых трансформаторов (снижение потребления реактивной мощности увеличивает пропускную способность трансформатора по активной мощности);
-обеспечивать электропитание нагрузки по кабелю с меньшим поперечным сечением,
-подключить дополнительно полезную нагрузку.
Автоматизированная конденсаторная установка 0,4 кВ (далее АКУ) состоит из шкафа одностороннего или двухстороннего обслуживания, укомплектованного цилиндрическими металлопленочными конденсаторами с изоляцией из полипропиленовой пленки и заполнением инертным газом со встроенными разрядными резисторами, аппаратурой для коммутации, управления и сигнализации. Данные конденсаторы обеспечивают высокую безопасность при эксплуатации и в аварийных ситуациях.
Шкаф АКУ большой мощности (от 400 кВар) условно разделен на два отсека: отсек вводно-защитного аппарата со сборными шинами и конденсаторный отсек с контакторами управления. Места наиболее вероятных случайных прикосновений к открытым токоведущим частям защищены цветной термоусаживаемой трубкой.
В качестве вводного аппарата и аппарата безопасности могут применяться: рубильники-разъединители, рубильник-предохранитель, изолированные выключатели нагрузки с видимым разрывом и др., общая защита установки от токов КЗ осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями. По отдельному согласованию установка может выпускаться без общей защиты установки от КЗ, а только с групповой защитой конденсаторов, в данном случае защита установки осуществляется автоматическим выключателем присоединения АКУ к распределительному устройству низкого напряжения. Вводной коммутационный аппарат в АКУ и, соответственно, коммутационный аппарат в начале линии, питающей АКУ, в соответствии с п.2.2 ГОСТ 27389-87 должны быть рассчитаны на ток 1,3 Iном ввиду возможных колебаний напряжения и частоты в сети.
Коммутирующая аппаратура (рубильники-предохранители, контакторы) размещены со стороны обслуживания конденсаторного отсека, конденсаторы размещены под коммутационными аппаратами ступеней или на специальном выдвижном модуле за перегородкой, на которой установлены коммутационные аппараты. На фасаде двери конденсаторного отсека размещены: регулятор реактивной мощности, амперметр контроля тока через установку и главный выключатель установки (сигнального желто-красного исполнения). Так же на ддерях установлены вентиляционные решетки с фильтром, либо электрические вентиляторы, управляемые автоматически от термостата. Конденсаторы работают при естественном охлаждении в установках небольшой мощности и с принудительной вентиляцией в установках свыше 300 кВар.
Установка оснащена регулятором реактивной мощности (далее РРМ), обеспечивающим возможность автоматического регулирования реактивной мощности путем переключения числа задействованных ступеней конденсаторов, а также измерения и отображения основных параметров сети.
РРМ производит точный (дискретный) автоматический подбор реактивной мощности АКУ, необходимой для компенсации реактивной мощности внешней сети в режиме реального времени. Микропроцессорные РРМ обеспечивают интеллектуальный контроль параметров сети:
-автоматически отслеживается изменение потребления реактивной мощности в компенсируемой сети и, в соответствии с заданным, корректируется значение коэффициента мощности - coscp;
-исключается генерация реактивной мощности в сеть;
-исключается появление в сети перенапряжения, т. к. нет перекомпенсации, возможной при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
-визуально отслеживаются все основные параметры компенсируемой сети;
-контролируется режим эксплуатации и работа всех элементов конденсаторной установки.
Включение и отключение ступеней АКУ осуществляется специальными пускателями (конденсаторными контакторами). С помощью опережающих контактов и токоограничивающих резисторов, гасящих пусковые токи (до 200 Iном)до безопасной величины не более 70 Iном„ что значительно повышает надежность и срок службы конденсаторов, пускателей и конденсаторной установки в целом.
Также необходимо знать, что:
-АКУ предназначена для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом в закрытых (в том числе неотапливаемых помещениях);
-АКУ предназначена для эксплуатации в невзрыво-, пожароопасных помещениях;
-Высота над уровнем моря не долее 1000 м;
-Температура окружающего воздуха от минус 20 °С до плюс 45 "С (индикация и отображение параметров на ЖКИ дисплее РРМ возможна при температуре от -5 °С);
-Относительная влажность не долее 98 % при 25 "С;
-Окружающая среда невзрывоопасная;
-Отсутствие резких толчков, ударов, вибрации и сильной тряски, исключение работы на подвижных установках;
-Степень защиты оболочки не ниже IP31;
-Требования техники безопасности по ГОСТ 12.2.007.5-75,
-АКУ соответствует требованиям ГОСТ 27389-87.
Основные типы компенсирующих устройств:
-Батареи статических конденсаторов (БСК);
-Фильтро-компенсирующие устройства (ФКУ);
-Синхронные компенсаторы;
-Синхронные двигатели (СД).
БСК состоит из групп силовых конденсаторов, путем параллельно — последовательного соединения их в звезду или треугольник в зависимости от режима работы нейтрали. Батареи конденсаторов бывают регулируемые (управляемые) и нерегулируемые. В нерегулируемых БСК число конденсаторов неизменно, а величина реактивной мощности зависит только от величины напряжения. При выборе БСК, суммарная мощность нерегулируемых батарей конденсаторов не должна превышать наименьшей реактивной нагрузки сети, иначе переток реактивной мощности в режиме минимума нагрузок может быть направлен в систему. В регулируемых батареях конденсаторов в зависимости от режима автоматически или вручную изменяется число включенных конденсаторов. При этом изменяется емкость БСК и мощность, выдаваемая в сеть. БСК очень чувствительны к высшим гармоникам, которые значительно снижают ее электрическую прочность. Поэтому были созданы специальные фильтро-компенсирующие устройства, которые могли работать в сетях с высшими гармониками. Конструктивно ФКУ- это БСК с использованием специальных фильтров. В режиме перевозбуждения синхронные двигатели генерируют реактивную мощность, а в режиме недовозбуждения — потребляют реактивную мощность, что является их главным достоинством. Но, по сравнению с БСК, СД имеют более сложную конструкцию и систему включения. Обычно СД участвуют в технологическом процессе предприятии и для компенсации реактивной мощности их специально приобретать не нужно. Существует специальная конструкция синхронного двигателя, когда он не несет активной нагрузки, а используется только для выработки реактивной мощности, такое устройство получило название синхронный компенсатор Если реактивная мощность, вырабатываемая СД, оказывается недостаточной, дополнительно устанавливают конденсаторные батареи на напряжение 6–10 кВ В случае, когда на предприятии установлены синхронные двигатели, то целесообразно в первую очередь использовать их для компенсации реактивной мощности, если же их будет недостаточно, то только тогда устанавливают дополнительные компенсирующие устройства. Устанавливать маломощные СД лишь для компенсации реактивной мощности экономически невыгодно, поэтому в таких случаях рекомендуется применятьБСК.