Kondensatorbank: Definisie, Gebruik en Voordele

'n Kapasiteurbank is 'n groep van verskeie kapasiteurs met dieselfde rating wat in reeks of parallelle verbinding geplaas word om elektriese energie in 'n elektriese kragstelsel te stoor. Kapasiteurs is toestelle wat elektriese laai kan stoor deur 'n elektriese veld tussen twee metaalplaatjies geskei deur 'n isolerende materiaal te skep. Kapasiteurbanke word vir verskeie doeleindes gebruik, soos kragfaktor-korreksie, voltage-regulering, harmoniese filtering, en tussentydse onderdrukking.

Wat is Kragfaktor?

Kragfaktor is 'n maatstaf van hoe effektief 'n Wisselstroom (alternating current) kragstelsel die verskafde krag gebruik. Dit word gedefinieer as die verhouding van werklike krag (P) tot skynbare krag (S), waar die werklike krag die krag is wat nuttige werk in die belasting uitvoer, en skynbare krag die produk van voltage (V) en stroom (I) in die sirkel is. Kragfaktor kan ook uitgedruk word as die kosinus van die hoek (θ) tussen voltage en stroom.

Kragfaktor = P/S = VI cos θ

Die ideale kragfaktor is 1, wat beteken dat al die verskafde krag in nuttige werk omgeskakel word, en daar geen reaktiewe krag (Q) in die sirkel is nie. Reaktiewe krag is die krag wat heen en weer tussen die bronne en die belasting vloei as gevolg van die teenwoordigheid van induktiewe of kapasitiewe elemente, soos motore, transformers, kapasiteurs, ens. Reaktiewe krag voer geen werk uit nie, maar dit veroorsaak ekstra verliese en verlaag die effektiwiteit van die stelsel.

Reaktiewe krag = Q = VI sin θ

Die kragfaktor van 'n stelsel kan van 0 tot 1 varieer, afhangende van die tipe en hoeveelheid belasting wat daaraan gekoppel is. 'n Lae kragfaktor dui op 'n hoë reaktiewe kragbehoefte en 'n swak benutting van die verskafde krag. 'n Hoë kragfaktor dui op 'n lae reaktiewe kragbehoefte en beter benutting van die verskafde krag.

Waarom is Kragfaktorkorreksie Belangrik?

Kragfaktorkorreksie is die proses om die kragfaktor van 'n stelsel te verbeter deur reaktiewe kragbronne, soos kapasiteurbanke of synchroniseer kondensators, by te voeg of te verwyder. Kragfaktorkorreksie het verskeie voordele vir beide die nutsbedryf en die verbruiker, soos:

• Vermindering van lynverliese en verbetering van stelsel-effektiwiteit: 'n Lae kragfaktor beteken 'n hoë stroomvloei in die stelsel, wat die resistiewe verliese (I2R) verhoog en die voltespieël by die belasting-einde verlaag. Deur die kragfaktor te verhoog, word die stroomvloei verlaag en die verliese geminimaliseer, wat lei tot 'n hoër voltespieël en beter stelselprestasie.

• Verhoging van stelselkapasiteit en -betroubaarheid: 'n Lae kragfaktor beteken 'n hoë skynbare kragbehoefte van die bronne, wat die hoeveelheid werklike krag beperk wat aan die belasting verskaf kan word. Deur die kragfaktor te verhoog, word die skynbare kragbehoefte verlaag en kan meer werklike krag aan die belasting verskaf word, wat lei tot 'n hoër stelselkapasiteit en -betroubaarheid.

• Vermindering van nutsbedryfheffings en -boetes: Baie nutsbedrywe ken ekstra fooie of boetes aan vir verbruikers wat 'n lae kragfaktor het, omdat hulle meer last plaas op die oordra- en distribusienetwerk en die operasiekoste verhoog. Deur die kragfaktor te verhoog, kan hierdie heffings of boetes vermy of verminder word, wat lei tot laer elektrisiteitsrekeninge vir verbruikers.

Hoe Werk 'n Kapasiteurbank?

'n Kapasiteurbank werk deur reaktiewe krag aan die stelsel te verskaf of daarvan te absorbeer, afhangende van sy verbindingsmodus en ligging. Daar is twee hooftipes kapasiteurbanke: shunt kapasiteurbanke en reeks kapasiteurbanke.

Shunt Kapasiteurbanke

Shunt kapasiteurbanke word parallel met die belasting of by spesifieke punte in die stelsel, soos onderspanningsstations of voeders, gekoppel. Hulle verskaf 'n positiewe reaktiewe krag (positiewe Q) om die negatiewe reaktiewe krag (negatiewe Q) wat deur induktiewe belastings, soos motore, transformers, ens. veroorsaak, te kanselleer of te verminder. Dit verbeter die kragfaktor van die stelsel en verlaag lynverliese.

Shunt kapasiteurbanke het verskeie voordele bo ander tipes reaktiewe krag-kompensasietoestelle, soos:

• Hulle is relatief eenvoudig, goedkoop, en maklik om te installeer en te onderhou.

• Hulle kan ingeskakel of afgeskakel word volgens die belastingvariasie of stelselbehoeftes.

• Hulle kan in kleiner eenhede of stappe verdeel word om meer buigsamheid en akkuraatheid in reaktiewe kragbestuur te verseker.

• Hulle kan spanningsstabiliteit en -kwaliteit by die belasting-einde verbeter deur plaaslike reaktiewe ondersteuning te verskaf.

Egter, shunt kapasiteurbanke het ook sekere nadele of beperkings, soos:

• Hulle kan oorspanning of resoneringsprobleme veroorsaak as hulle nie regtig ontwerp of gekoordineer word met ander toestelle in die stelsel nie.

• Hulle kan harmoniese of distorsies in die stelsel invoer as hulle nie regtig gefilter of beskerm word nie.

• Hulle mag nie effektief wees vir lang oordraalyns of verspreide belastings nie.

Reeks Kapasiteurbanke

Reeks kapasiteurbanke word in reeks met die belasting of die oordraalyn gekoppel, wat die effektiewe impedansie van die sirkel verlaag. Hulle verskaf 'n negatiewe reaktiewe krag (negatiewe Q) om die positiewe reaktiewe krag (positiewe Q) wat deur kapasitiewe belastings, soos lange kabels, oordraalyns, ens. veroorsaak, te kanselleer of te verminder. Dit verbeter die spanningsregulerings- en -stabiliteit van die stelsel.

Reeks kapasiteurbanke het sekere voordele bo shunt kapasiteurbanke, soos:

• Hulle kan die kragoorgangsvermoë en -effektiwiteit van lange oordraalyns verhoog deur lynverliese en spanningsval te verminder.

• Hulle kan die kortsluitstroom en foutvlak van die stelsel verminder deur die impedansie van die foutpad te verhoog.

• Hulle kan die transiënt respons en demping van die stelsel verbeter deur die natuurlike frekwensie en -oscillasies te verminder.

Egter, reeks kapasiteurbanke het ook sekere nadele of beperkings, soos:

• Hulle kan oorspanning of resoneringsprobleme veroorsaak as hulle nie regtig ontwerp of beskerm word nie. Byvoorbeeld, tydens 'n fouttoestand, kan die spanning oor die kapasiteur tot 15 keer sy gerateerde waarde styg, wat skade kan aanrig aan die kapasiteur of ander toerusting in die stelsel.

• Hulle kan harmoniese of distorsies in die stelsel invoer as hulle nie regtig gefilter of gekompenseer word nie.

• Hulle mag nie effektief wees vir lae spanning of verspreide belastings nie.

Hoe Bereken Jy die Grootte van 'n Kapasiteurbank?

Die grootte van 'n kapasiteurbank hang