DH Company đơn vị hàng đầu cung cấp các loại phụ kiện tủ điện chính hãng, chất lượng

0
Giỏ hàng

Tin tức

Vận hành hệ thống bù tự động tập trung khi cung cấp tải tuyến tính

Bù công suất phản kháng tập trung

Để vận hành hiệu quả năng lượng của mạng công nghiệp cấp nguồn nhân rộng phi tập trung, mỗi trạm biến áp trung tâm phụ tải phải có hệ thống bù công suất phản kháng tập trung riêng để hiệu chỉnh PF tự động. Hệ thống bù công suất phản kháng tự động được sử dụng để điều khiển công suất phản kháng liên quan đến tải bao gồm bộ điều khiển PF và bộ phận công suất.

 

  Vận hành hệ thống bù tự động tập trung khi cung cấp tải tuyến tính

Phần nguồn bao gồm:

  1. Cầu chì-công tắc-ngắt kết nối và cáp kết nối,
  2. Tụ điện không có cuộn kháng (đối với tải tuyến tính) hoặc có cuộn kháng (đối với tải không tuyến tính) với điện trở phóng điện song song,
  3. Bộ tiếp điểm để chuyển đổi các tụ điện,
  4. Cầu chì cho các mạch nhánh của tụ điện.

Hình 1 (xem bên dưới) cho thấy sơ đồ của hệ thống bù công suất phản kháng tập trung để hiệu chỉnh PF tự động.

Bởi vì các bộ bù tự động ngày nay được cung cấp đã có dây và sẵn sàng kết nối, việc lập kế hoạch và đo kích thước của hệ thống bù tập trung nên tập trung vào các điều kiện vận hành điện (biến dòng để kết nối bộ điều khiển PF, số bước điều khiển và công suất bước, C / k giá trị đáp ứng của bộ điều khiển PF, bảo vệ cầu chì và diện tích mặt cắt của cáp kết nối, điện áp danh định và khả năng quá tải của tụ điện).

Việc đáp ứng các điều kiện điện quan trọng nhất để vận hành an toàn và đáng tin cậy của hệ thống bù tự động được giải thích dưới đây.

 

Hình 1 - Sơ đồ hệ thống bù công suất phản kháng tập trung để hiệu chỉnh PF tự động

Mục lục:

  1. Chọn máy biến dòng cho bộ điều khiển PF
  2. Xác định số bước và công suất bước
  3. Đặt độ nhạy của bộ điều khiển (giá trị phản hồi C / k)
  4. Yêu cầu, đấu nối và bảo vệ cầu chì của tụ điện

 

1. Chọn máy biến dòng cho bộ điều khiển PF

Kết nối bộ điều khiển PF với đầu vào dòng đo lường I N2 = 5 A (loại bình thường) hoặc I N2 = 1 A làm cho việc lắp đặt máy biến dòng là cần thiết. Dòng điện sơ cấp danh định I N1 của máy biến dòng phải được chọn theo dòng tải lớn nhất của máy biến áp phân phối cung cấp.

Lưu ý rằng trong trường hợp máy biến áp bằng nhựa đúc được lắp đặt trong các trạm biến áp ở tâm phụ tải có lưu thông không khí cưỡng bức (làm mát AF với quạt dòng hướng tâm), phải lựa chọn theo dòng tải AF .

Những điều sau được áp dụng:

Ở đây:

  • N1- Dòng điện sơ cấp danh định của máy biến dòng
  • T-AF- Dòng tải tối đa của máy biến áp khi bật quạt hướng tâm (chế độ AF)
  • rT- Công suất định mức của máy biến áp
  • rT- Điện áp định mức của máy biến áp
  • AF- Hệ số cho khả năng quá tải ở chế độ AF (k AF ≤ 1,4)

Dữ liệu sau có liên quan đến máy biến dòng được cung cấp để kết nối bộ điều khiển PF:

  1. Loại máy biến dòng (ví dụ: loại ống lót, cân bằng lõi hoặc loại thanh-sơ cấp),
  2. Điện áp cao nhất cho thiết bị U m(U m = 660 V hoặc U m = 800 V là thông thường trong phiên bản bình thường),
  3. Tỷ số biến đổi định mức k = I N1/ I N2 (ví dụ k = 2500 A / 5 A = 500),
  4. Công suất định mức S rb(S rb = 10 VA thường được chọn),
  5. Lớp chính xác (lớp 1 đến lớp 3).

Khi chọn máy biến dòng, độ nhạy của bộ điều khiển PF cũng phải được tính đến. Cần có sự thay đổi dòng điện cụ thể ΔI để bắt đầu quá trình điều khiển. Ví dụ, bộ điều khiển Modl PF kết hợp với máy biến dòng 5-A chỉ bắt đầu điều khiển khi thay đổi dòng điện ΔI ≥ 50 mA .

 

Bộ điều khiển hệ số công suất MODL xem trước và sau / kết nối 

Bảng 1 (xem bên dưới) cung cấp thông tin về sự thay đổi dòng điện ΔI gây ra trong bộ điều khiển PF khi triển khai trong các khối bù tự động với các kích thước khác nhau của công suất bước biến dòng và tụ điện.

Các giá trị nêu trong Bảng 1 áp dụng cho điện áp danh định của hệ thống là U nN = 400 V. Chúng cũng có thể được sử dụng cho máy biến dòng có tỷ số biến đổi I N1 / 1A vì nếu lắp máy biến dòng I N1 / 1A thì không. chỉ sự thay đổi hiện tại ΔI mà cả độ nhạy của bộ điều khiển (xem Công thức cho C / k bên dưới) bị giảm đi một hệ số 5.

Nếu bộ bù tự động được sử dụng trong mạng 690-V, các giá trị từ Bảng 1 phải được nhân với hệ số 0,58 (400 V / 690 V). Chỉ cho phép các tổ hợp công suất theo bước biến dòng - biến dòng mà vẫn đảm bảo thay đổi dòng ΔI ≥ 0,050 A sau phép nhân này .

Việc lắp đặt đúng máy biến dòng là điều cần thiết để hiệu chỉnh hệ số công suất (PFC) chính xác. Khi nhìn theo hướng của dòng điện, máy biến dòng phải luôn được lắp đặt ngược dòng của mạch nhánh tới khối bù ( Hình 1 ). Việc lắp đặt phía hạ lưu của mạch nhánh tới khối bù sẽ ngăn cản việc phát hiện hiệu ứng bù.

Bảng 1 - Thay đổi hiện tại gây ra trong bộ điều khiển PF của bộ bù tự động

 

2. Xác định số bước và công suất bước

Để triển khai hệ thống PFC phù hợp với các điều kiện mạng hiện hành, tổng công suất tụ điện cần thiết phải được chia thành các bước.

Số bước biểu thị tỷ lệ của tổng công suất bù với công suất nhỏ nhất của tụ điện có thể chuyển đổi. Có thể đạt được sự phù hợp tốt với hệ số công suất yêu cầu cos φ2 chỉ với năm bước chuyển đổi. Trong các mạng LV được cấp nguồn nhân rộng phi tập trung, không cần nhiều hơn ba đến bốn bước điều khiển tụ điện cho mỗi trạm biến áp trung tâm tải.

Ví dụ, nếu n = 4 máy biến áp phân phối phi tập trung đang cung cấp mạng LV , việc phân chia tổng công suất tụ điện nên được thực hiện trong 12 đến 16 bước .

Chỉ trong các nhà máy công nghiệp có số lượng động cơ tương đối lớn và tải được kết nối nhỏ mới có thể thuận tiện để cung cấp PFC từng bước tinh vi hơn.

Kinh nghiệm cho thấy, để điều chỉnh hệ số công suất cos φ1 = 0,7 thành cos φ2 = 0,9… 0,95 , cần có khoảng 40% định mức máy biến áp là định mức tụ điện (Q c ≈ 0,4 × S rT ). Công suất bước của tụ điện phải xấp xỉ 10 đến 20% công suất yêu cầu của tụ điện (Q c-step ≈ (0,1… 0,2) × Qc).

Do đó, công suất bước của tụ điện là công suất tụ nhỏ nhất có thể chuyển đổi.

Tỷ lệ chức năng bước có thể lựa chọn tự do là đặc điểm của việc phân bổ và phân cấp tổng công suất tụ điện. Sự phân biệt được thực hiện giữa các tỷ lệ hàm bậc dựa trên: chuỗi số học (1: 1: 1:…), chuỗi hỗn hợp (1: 2: 2:…) và chuỗi hình học (1: 2: 4:…) . Chuỗi số học đòi hỏi chi phí lớn hơn cho các thành phần nhưng cho phép sử dụng các bộ tiếp điểm với công suất chuyển mạch tương ứng thấp.

Bảng 2 cho thấy trình tự chuyển mạch số học của thiết bị PFC 400 kvar dưới dạng sơ đồ bước chuyển mạch. Biểu đồ bước chuyển mạch tương đương cho tỷ lệ hàm bước hỗn hợp được minh họa trong Bảng 3.

Bộ điều khiển PF ngày nay có khả năng đáp ứng tất cả các tỷ lệ chức năng ba bước được mô tả. Tuy nhiên, vì lý do thiết kế và ngân sách, các tỷ lệ chức năng bước thông minh kết hợp các tỷ lệ chức năng bước cổ điển (ví dụ: 1: 1: 2: 2: 2: 4) được sử dụng. Bộ điều khiển “thông minh” cố gắng chuyển đổi các tụ điện có cùng công suất thường xuyên như nhau.

Bảng 2 - Biểu đồ bước chuyển mạch (Q c = 400 kvar, tỷ lệ hàm bước số học)

Bảng 2 - Biểu đồ bước chuyển mạch (Qc = 400 kvar, tỷ lệ hàm bước số học)

Bảng 3 - Sơ đồ bước chuyển mạch (Q c = 400 kvar, tỷ lệ hàm bước hỗn hợp)

Bảng 3 - Sơ đồ bước chuyển mạch (Qc = 400 kvar, tỷ lệ hàm bước hỗn hợp)

 

3. Cài đặt độ nhạy của bộ điều khiển (giá trị phản hồi C / k)

Bộ điều khiển PF phát hiện công suất phản kháng tại nguồn cung cấp đến bằng cách đo dòng điện và điện áp (xem Hình 1 ).

Nếu công suất phản kháng lệch khỏi giá trị mục tiêu đã đặt, bộ điều khiển sẽ xuất lệnh điều khiển tới các bộ tiếp điểm của tụ điện và kết nối hoặc ngắt kết nối chúng theo các bước, theo yêu cầu. Bộ điều khiển PF yêu cầu một giá trị độ nhạy xác định để bắt đầu quá trình điều khiển.

Giá trị độ nhạy này được gọi là giá trị đáp ứng C / k (C = tụ điện có công suất bước nhỏ nhất, k = tỷ số biến đổi của máy biến dòng). Giá trị phản hồi C / k chỉ định điểm mà từ đó có thể bắt đầu điều khiển. Tính đến tất cả các dung sai, nghĩa là dung sai của bộ điều khiển, máy biến dòng và tụ điện, ngưỡng đáp ứng từ 60 đến 85% công suất bước của tụ điện nhỏ nhất đã xuất hiện trong thực tế.

Theo ngưỡng phản hồi này, giá trị C / k phải được tính như sau:

Ở đây:

  • c- Công suất bước nhỏ nhất của tụ điện
  • nN- Điện áp danh định của hệ thống
  • k- Tỷ số biến đổi của máy biến dòng (k = I N1 / I N2 )

Giá trị đáp ứng C / k được tính toán theo phương trình trên đảm bảo rằng các đỉnh tải tạm thời không dẫn đến việc săn bộ điều khiển tự động . Các bộ điều khiển hiện đại cũng cho phép điều khiển không săn bằng cách kết nối trễ thời gian và ngắt nguồn điện bước của tụ điện.

Để bù tập trung công suất phản kháng, các bộ điều khiển có cài đặt giá trị C / k sau hiện có sẵn trên thị trường:

  1. Cài đặt giá trị C / k bằng tay (cài đặt bộ điều khiển PF theo kết quả được tính toán với phương trình trên),
  2. Cài đặt giá trị C / k bán tự động (nhập tỷ số biến đổi k của máy biến dòng và công suất bước tụ nhỏ nhất Q c),
  3. Cài đặt giá trị C / k hoàn toàn tự động.

Trong bộ điều khiển PF có cài đặt giá trị C / k hoàn toàn tự động, không cần nhập tỷ số biến đổi CT k cũng như công suất bước của tụ điện Q c . Hiệu ứng bù mà mỗi tụ điện đạt được được lưu trữ và giám sát, bao gồm cả ngưỡng phản hồi từ 60 đến 85%.

Do tính “thông minh” của bộ điều khiển PF, có thể đạt được việc bù công suất phản kháng rất thích ứng mà không cần chương trình bước chuyển mạch được xác định trước luôn luôn.

Quay lại Bảng nội dung ↑

 

4. Yêu cầu, đấu nối và bảo vệ cầu chì của tụ nguồn

Tụ điện để cải thiện hệ số công suất cos φ của mạng LV phải đáp ứng các yêu cầu được xác định trong DIN EN 60831-1 hoặc IEC 60831-1. Các giá trị quy định trong Bảng 4 phải được tuân thủ đối với cường độ điện của tụ điện để hiệu chỉnh PF.

Đại lượng quyết định cường độ điện của tụ điện là hiệu điện thế định mức U rC . Khi chọn điện áp định mức U rC thì phải tính đến điện áp danh định của hệ thống là U nN và phản ứng của các tụ điện trên hệ thống điện.

Bảng 4 - Giá trị điện áp cho phép đối với hoạt động của tụ điện để hiệu chỉnh PF

Tần số

Điện áp (giá trị RMS)

Thời lượng tối đa

Nhận xét


Tần số hệ thống

1,00 × U rC

Tiếp diễn

Giá trị trung bình cao nhất trong bất kỳ khoảng thời gian đóng điện tụ điện

1,10 × U rC

8h mỗi ngày

Dao động điện áp thấp

1,15 × U rC

30 phút mỗi ngày

1,20 × U rC

5 phút

Tăng điện áp ở tải nhẹ

1,30 × U rC

1 phút

rC - Điện áp danh định (Giá trị RMS của điện áp xoay chiều hình sin mà tụ điện đã được thiết kế. Đối với tụ điện nhiều pha có kết nối điện bên trong giữa các pha và đối với các tụ điện nhiều pha, là điện áp dây-pha.)

 

Trong các mạng công nghiệp, có thể có sự khác biệt đáng kể giữa điện áp danh định của hệ thống và điện áp danh định của tụ điện .

Tụ bồi thường cho cơ bản tần số (tuyến tính) công suất phản kháng trong mạng nhân ăn phân cấp với một điện áp danh nghĩa của U nN = 400 V, ví dụ, có một điện áp trong phạm vi 440 V RC ≤ 480 V . Ở điện áp danh định trong phạm vi này, sự tăng điện áp gây ra bởi các khối tụ điện không có cuộn kháng thường được xử lý một cách đáng tin cậy.

Trong các mạng đa cấp phân cấp, tụ điện gây ra sự gia tăng điện áp vĩnh viễn sau đây:

Ở đây:

  • ΔU- độ tăng điện áp tính bằng V
  • U- điện áp trước khi đấu nối nguồn điện bù được lắp đặt trong trạm biến áp trung tâm phụ tải tính bằng V
  • k” - công suất ngắn mạch đặc trưng của mạng LV tại các vị trí lắp đặt phi tập trung của các trạm biến áp trung tâm phụ tải trong MVA
  • ci- công suất bù khả dụng của trạm biến áp trung tâm phụ tải phân cấp i (i = 1, 2,…, n) tính bằng Mvar
  • i- Chỉ số tăng dần cho các trạm biến áp trung tâm phụ tải phi tập trung, i = 1 (1) n
  • n- số trạm biến áp trung tâm phụ tải phi tập trung

Để bù công suất phản kháng méo hài (phi tuyến tính) trong hệ thống điện 400-V, nên sử dụng điện áp danh định trong dải 525 V ≤ U rC ≤ 690 V đối với khối tụ điện có cuộn kháng . Công suất điện dung Q c luôn đề cập đến hoạt động ở điện áp danh định của hệ thống U nN . Ở điện áp danh định của tụ điện cao hơn điện áp danh định của hệ thống, tác dụng bù của tụ điện bị giảm đi.

Để đạt được toàn bộ công suất điện dung với cường độ điện của các tụ điện tăng lên thì phải thực hiện phép tính sau:

Ở đâu:

  • rC- định mức tụ điện cần thiết để tăng cường độ điện tính bằng kvar
  • c- công suất điện dung cần thiết để cải thiện hệ số công suất từ ​​cos φ1 đến cos φ2
    ở điện áp danh định hệ thống tính bằng kvar
  • rC- điện áp danh định của tụ điện để cường độ điện tăng lên tính bằng V
  • nN- điện áp danh định của hệ thống tính bằng V

Ví dụ, trong mạng 400 V, theo phương trình trên, việc xác định kích thước của một khối tụ điện 250 kvar để tăng điện áp danh định của tụ điện U rC = 525 V sẽ yêu cầu lắp đặt công suất danh định:

rC = 430 kvar (Q rC = 250 kvar (525 V / 400 V) 2 = 430 kvar).

Ngoài cường độ điện cần thiết, các tụ điện phải có biên độ an toàn nhất định đối với tải nhiệt do dòng điện cơ bản và dòng điện hài. Theo DIN EN 60831-1 hoặc IEC 60831-1, biên độ an toàn được giới hạn ở 1,3 × I nC trong hoạt động liên tục với điện áp danh định hình sin. Xét khả năng chịu đựng của điện dung là 1,15 × C r , dòng điện tối đa cho phép có thể có giá trị lên đến 1,5 × I nC .

Không được vượt quá các giá trị lớn nhất này của khả năng mang dòng trong quá trình vận hành của khối tụ điện có hoặc không có cuộn kháng.

Có tính đến khả năng mang dòng cho phép của tụ điện, Bảng 5 và Bảng 6 chứa các khuyến nghị bảo vệ cầu chì cho các khối bù có và không có cuộn kháng . Ngoài các khuyến nghị về bảo vệ bằng cầu chì, các bảng này cũng chứa các khuyến nghị để xác định kích thước cáp kết nối của các khối tụ điện và tủ tụ điện.

Các khuyến nghị để xác định kích thước cáp kết nối dựa trên tiêu chí khả năng mang dòng điện của DIN VDE 0298-4 hoặc IEC 60364-5-52.

Bảng 5 - Các cầu chì đường dây và cáp kết nối được khuyến nghị cho các khối bù không có cuộn kháng

Các cầu chì đường dây và cáp kết nối được khuyến nghị cho các khối bù không có cuộn kháng

1) Các cầu chì LV HRC chỉ nên được khuyến nghị ở cỡ 3 (cho 500 V đến 630 A và cho 690 V đến 500 A). Đối với dòng cầu chì cao hơn, cần có bộ ngắt kết nối cầu chì LV HRC có kích thước 4 và 4a. Bởi vì việc lắp đặt chúng đòi hỏi nỗ lực lớn hơn, hai cầu chì-công tắc-ngắt kết nối song song LV HRC nhỏ sẽ tốt hơn về kỹ thuật lắp đặt.

 

Bảng 6 - Các cầu chì đường dây và cáp kết nối được khuyến nghị cho các khối bù với cuộn kháng

Các cầu chì đường dây và cáp kết nối được khuyến nghị cho các khối bù có cuộn kháng

1) Hệ số tách sóng là tỷ số giữa công suất 50 Hz của cuộn kháng trước tụ điện và công suất 50 Hz của tụ điện.

2) Dòng điện danh định I nC nêu trong Bảng 5 đề cập đến công suất danh định tần số cơ bản. Do các sóng hài, các giới hạn an toàn sau đây phát sinh đối với dòng điện danh định I rC của các khối tụ điện bị tách rời (khối tụ điện có cuộn kháng ):

rC = 1,3 × I nC nếu p = 5,67%
rC = 1,2 × I nC nếu p = 7%
rC = 1,11 × I nC nếu p = 14%

Ở dòng điện thiết kế này, các cuộn kháng của bộ lọc mạch vẫn chưa được ngắt do nhiệt độ quá cao

3) Các cầu chì LV HRC chỉ nên được khuyến nghị ở cỡ 3 (cho 500 V đến 630 A và cho 690 V đến 500 A). Đối với dòng cầu chì cao hơn, cần có bộ ngắt kết nối cầu chì LV HRC cỡ 4 và 4a. Bởi vì việc lắp đặt chúng đòi hỏi nỗ lực lớn hơn, hai cầu chì-công tắc-ngắt kết nối song song LV HRC nhỏ sẽ tốt hơn về mặt kỹ thuật lắp đặt.

Các khu vực mặt cắt ngang khuyến cáo áp dụng đối với cài đặt trên một bức tường bốn lõi dây cáp điện PVC với dây dẫn đồng (NYY) trong không khí ở nhiệt độ môi trường xung quanh của θ = 30 ° C . Do giới hạn đối với phương pháp lắp đặt tham chiếu C và nhiệt độ môi trường là ϑ = +30 ° C , các diện tích mặt cắt ngang của cáp được cung cấp trong Bảng 5 và 6 chỉ là giá trị không bắt buộc để hướng dẫn.

Đối với các phương pháp lắp đặt khác, nhiệt độ môi trường và nhóm cáp, cáp phải được đo kích thước chính xác.

Phần công suất của hệ thống bù công suất phản kháng để hiệu chỉnh PF tự động phải được định kích thước sao cho tất cả các thành phần (thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ, cáp kết nối) chịu được ứng suất nhiệt và ứng suất động gây ra bởi dòng điện cơ bản và bất kỳ dòng điện hài hoặc xung đóng cắt nào. .

 

 

 

.......

DH Company đơn vị hàng đầu chuyên cung cấp các loại phụ kiện tủ điện, linh kiện tủ điện chính hãng, chất lượng

Thông tin liên hệ để nhận tư vấn và hỗ trợ

Công ty TNHH KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG DH

VPGD: Ô 38 – LK 20 – KĐT Văn Khê – phường La Khê, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội

Chi nhánh: 201 Vũ Quỳnh, Phường Thanh Khê Tây, Quận Thanh Khê, Thành phố Đà Nẵng

MST: 0107362147

Điện thoại: 0985583535 / 0982963535

Email: kythuat@dhcompany.com.vn

Website 1: https://khophukiendien.com/
Website 2: http://tudiendh.com/
Website 3: http://dhcompany.com.vn/

Tags: Vận hành hệ thống bù tự động tập trung khi cung cấp tải tuyến tính