Vad är reaktiv effektkompensationsteknik dess optimeringsstrategier och betydelse
1 Översikt av teknik för reaktiv effektkompensation
1.1 Rollen av teknik för reaktiv effektkompensation
Teknik för reaktiv effektkompensation är en av de mest använda metoderna i elkraftsystem och elektriska nät. Den används främst för att förbättra effektfaktorn, minska ledningsförluster, öka elföringskvaliteten och öka överföringskapaciteten och stabilitиета на мрежата. Это гарантирует, что электротехническое оборудование работает в более стабильной и надежной среде, а также повышает способность сети передавать активную мощность.
1.2 Begränsningar för teknik för reaktiv effektkompensation
Även om den används vid många tillfällen, är tekniken för reaktiv effektkompensation inte lämplig för alla tillämpningsscenarier. Till exempel, i system med ofta varierande belastningar kan kompensationsutrustningens växlingshastighet inte hålla jämna steg med snabba belastningsförändringar. Detta kan leda till otillräcklig respons, vilket resulterar i instabila spänningsfluktuationer i nätet.
I vissa fall kan utrustning för reaktiv effektkompensation generera harmoniska strömmar och harmoniska spänningar, vilka kan ha negativa konsekvenser för det totala elkraftsystemet och ansluten utrustning. Därför måste harmoniska problem fullt ut beaktas under design och implementering av kompensationslösningar, och lämpliga åtgärder för undertryckande bör antas.
2 Optimeringsstrategier för reaktiv effektkompensation
Den i denna artikel föreslagna tekniken för reaktiv effektkompensation baserad på kraftkondensatorer implementeras inom ett komplett kompensationsystem. Systemet består huvudsakligen av tre komponenter: den huvudkontrollerande enheten S751e-JP, kontrollplattan S751e-VAR (kondensatorväxlingsexekutionsenhet) och kraftkondensatorbanken. Av dessa har huvudkontrollerande enheten S751e-JP och kontrollplattan S751e-VAR en huvud-underordnad relation.
Under normal drift mottar S751e-VAR-kontrollplattan instruktioner från huvudkontrollerande enheten S751e-JP och styr därmed interna sammansatta växlar för att växla förgrupperade kraftkondensatorer. Huvudkontrollerande enheten S751e-JP ansvarar för att samla in och analysera realtidsdriftsdata från elkraftsystemet. Med hjälp av inbyggd programvara och algoritmer beräknar den den nödvändiga mängden reaktiv effektkompensation, och konverterar sedan denna information till signaler som är kompatibla med S751e-VAR-kontrollplattan. När kontrollplattan får kommandot utför den växlingarna enligt förinställd logik, vilket möjliggör exakt reaktiv effektkompensation för elkraftsystemet.
2.1 Design och konfiguration av utrustning för reaktiv effektkompensation
2.1.1 Kompensationskapacitet för kraftkondensatorer
En förenklad beräkningsmetod används ofta för att uppskatta kompensationskapaciteten för kraftkondensatorer. Men denna metod har vissa begränsningar i praktiska tillämpningar. Därför använder denna artikel en mer detaljerad och exakt algoritm för att fastställa den nödvändiga kompensationen. Först fastställs det initiala effektfaktorn (cosφ) för systemet under o-kompenserade förhållanden.
och är de aktiva och reaktiva effektvärdena, respektive, när nätet drivs vid full belastning;
är det genomsnittliga årliga aktivbelastningsfaktorn för elkraftsystemet (eller nätet), vanligtvis mellan 0,70 och 0,75;
är det genomsnittliga årliga reaktivbelastningsfaktorn för elkraftsystemet (eller nätet), vanligtvis taget som 0,76.
Om elkraftsystemet redan är i normal drift kan historiska elanvändningsdata användas för beräkning. I detta fall:
där:
Wm är det månatliga genomsnittliga aktiva energiförbrukningen av elkraftsystemet;
Wrm är det månatliga genomsnittliga reaktiva energiförbrukningen av elkraftsystemet.
Baserat på den ovan nämnda målfaktorn kan den faktiska kompensationskapaciteten för kraftkondensatorerna fastställas med följande formel:
2.1.2 Anslutningsmetoder för kraftkondensatorbanker
Under normal drift av elkraftsystem använder kraftkondensatorbanker vanligtvis två grundläggande anslutningsmetoder: delta (Δ) anslutning och Y (Y- eller stjärnanslutning). Dessutom kan de, beroende på växlingsenheters placering i kretsen, också indelas i interna eller externa växlingskonfigurationer.
Delta-anslutningen möjliggör snabb, samtidig trefasig kompensation, vilket effektivt minskar tiden för linjeobalans och förbättrar kompensationsverksamheten. Men den är generellt endast lämplig för system med relativt balanserade trefasiga belastningar och kan inte uppnå exakt nätets kompensation.
Y-anslutningen möjliggör oberoende och exakt kompensation för varje fas av kondensatorbanken. Men den kan leda till undervoltage eller överspänning i en fas och innebär vanligtvis högre implementeringskostnader.
Därför föreslår denna artikel en hybridmetod som kombinerar fördelarna med båda anslutningsmetoderna, genom att justera antalet och kapaciteten av kondensatorgrupper beroende på verkliga belastningsförhållanden.
2.1.3 Grupperingskonfiguration av kraftkondensatorer
Grupperingskonfigurationen av kraftkondensatorer inkluderar generellt lika kapacitets- och olika kapacitets-schema.
I lika kapacitetsgruppering delas den totala kondensatorbanken upp i grupper med identisk kapacitet, med antalet grupper bestämda baserat på den totala nödvändiga kapaciteten. Denna metod erbjuder enkel montering och enkel växlingskontrolllogik. Men på grund av färre grupper och större enskilda kapaciteter ger den grova kompensationssteg, vilket gör exakt kompensation svår. Frekventa växlingar kan också accelerera utrustningens slitage och öka underhållskostnader.
I olika kapacitetsgruppering distribueras kondensatorkapaciteter enligt en fördefinierad proportion (t.ex. 1∶2∶4∶8). Denna metod ger högre kompensationsprecision och flexibilitet, vilket möjliggör finjusterad reaktiv effektregering. Men den involverar komplex systemdesign och kontrolllogik, vilket begränsar dess skalbarhet. Dessutom kan mindre kapacitetskondensatorer utsättas för alltför många växlingar, vilket påverkar långsiktig tillförlitlighet.
Efter en omfattande utvärdering antar denna artikel lika kapacitetsgrupperingsmetoden. Men kapaciteten för den gemensamma kompensationsgruppen är något större än den för den split-phase kompensationsgruppen. Denna konfiguration stödjer bättre cykliska växlingar, förbättrar både kompensationsprecision och svars tid, och minskar kontrollkomplexiteten. Den förkortar också kompensationscykeln och förbättrar den totala effektiviteten.
2.2 Optimering av strategi för reaktiv effektkompensation
En väl utformad strategi för reaktiv effektkompensation säkerställer effektiv kompensation under olika driftförhållanden. Under normal systemdrift kan den verkliga tillståndet för kompensationsystemet indelas i zoner - såsom växlingszonen, stabil zon och avväxlingszonen - baserat på parametrar som aktiv och reaktiv effekt.
Optimering av kompensationsstrategin är en viktig aspekt av systemdesign, som direkt påverkar kompensationsprestanda. Traditionella en-parametriska kontrollstrategier fokuserar bara på en variabel, vilket gör dem otillräckliga för att hantera komplexa eller dynamiska förhållanden. Detta leder ofta till överkompensation eller alltför många växlingar, vilket ökar drift- och underhållskostnader.
Därför använder denna artikel en flerparametrig sammansatt kontrollstrategi. En parameter används som primär beslutsgrund, medan flera andra fungerar som hjälpfaktorer. Systemet utvärderar flera parametrar samtidigt, utför omfattande beräkningar för att fastställa växlingsbehov, och utför växlingsåtgärder därefter, vilket förbättrar kontrollens precision och stabilitet.
2.3 Drift och underhåll av kompensationsutrustning
För att förbättra kompensationsutrustningens stabilitet och motståndskraft mot störningar bör ett inbyggt programskyddssystem implementeras. Detta säkerställer att enheten kan operera normalt eller säkert kopplas ur under olika avvikande förhållanden, vilket förbättrar driftsäkerhet och säkerhet.
Utöver detta bör professionella tekniker regelbundet utföra installation, kommissionering och inspektioner för att identifiera potentiella säkerhetsrisker inom utrustningen och utföra nödvändig förstärkning.
System för reaktiv effektkompensation är vanligtvis utrustade med skyddsfunger som överströmning, överspänning och underspänningsskydd. För att säkerställa att dessa skydd korrekt svarar på fel behöver deras driftsprestanda testas regelbundet. Dessutom bör överströmningsskydd och temperaturskydd implementeras för att snabbt upptäcka avvikelser och förhindra felutveckling.
