Кондензаторна банка: Дефиниция, Приложения и Предимства

Кондензаторен блок е група от няколко кондензатора с еднаква мощност, свързани поред или паралелно, за да се запазва електрическа енергия в електрическа система за доставка на енергия. Кондензаторите са устройства, които могат да съхраняват електрически заряд, като създават електрическо поле между две метални плочки, разделени от изолиращ материал. Кондензаторните блокове се използват за различни цели, такива като корекция на фактора на мощността, регулиране на напрежението, филтриране на хармоники и подтискване на преходни явления.

Какво е фактор на мощността?

Факторът на мощността е мярка за това колко ефективно AC (променлив ток) система за доставка на енергия използва предоставяната мощност. Той е дефиниран като отношението на реалната мощност (P) към видимата мощност (S), където реалната мощност е мощността, която извършва полезна работа в натоварването, а видимата мощност е произведението от напрежението (V) и ток (I) в контура. Факторът на мощността може също да бъде изразен като косинуса на ъгъла (θ) между напрежението и тока.

Фактор на мощността = P/S = VI cos θ

Идеалният фактор на мощността е 1, което означава, че всичка предоставена мощност се превръща в полезна работа, и няма реактивна мощност (Q) в контура. Реактивната мощност е мощността, която се движи напред-назад между източника и натоварването поради наличието на индуктивни или капацитивни елементи, такива като мотори, трансформатори, кондензатори и т.н. Реактивната мощност не извършва никаква работа, но причинява допълнителни загуби и намалява ефективността на системата.

Реактивна мощност = Q = VI sin θ

Факторът на мощността на система може да варира от 0 до 1, в зависимост от типа и количеството на натоварването, свързано с нея. Нисък фактор на мощността указва висока реактивна мощност и лоша употреба на предоставяната мощност. Висок фактор на мощността указва ниска реактивна мощност и по-добро използване на предоставяната мощност.

Защо корекцията на фактора на мощността е важна?

Корекцията на фактора на мощността е процесът на подобряване на фактора на мощността на система, като се добавят или премахват реактивни източници на мощност, такива като кондензаторни блокове или синхронни компенсатори. Корекцията на фактора на мощността има няколко предимства както за електроизработниците, така и за потребителите, такива като:

• Намаляване на линейните загуби и подобряване на ефективността на системата: Нисък фактор на мощността означава висок поток на ток в системата, което увеличава резистивните загуби (I2R) и намалява напрежението в точката на натоварване. Чрез увеличаване на фактора на мощността, потокът на ток се намалява, а загубите се минимизират, което води до по-високо напрежение и по-добро функциониране на системата.

• Увеличаване на капацитета и надеждността на системата: Нисък фактор на мощността означава висок спореден изискване за мощност от източника, което ограничава количеството реална мощност, която може да бъде доставена до натоварването. Чрез увеличаване на фактора на мощността, спореденото изискване за мощност се намалява, и повече реална мощност може да бъде доставена до натоварването, което води до по-висок капацитет и надеждност на системата.

• Намаляване на разходите и глобите за електроенергия: Много електроизработници взимат допълнителни такси или налагат глоби за потребители, които имат нисък фактор на мощност, тъй като те причиняват повече товар на мрежата за пренос и разпределение и увеличават операционните разходи. Чрез увеличаване на фактора на мощността, тези такси или глоби могат да бъдат избегнати или намалени, което води до по-ниски фактури за електроенергия за потребителите.

Как работи кондензаторен блок?

Кондензаторен блок работи, като предоставя или абсорбира реактивна мощност към или от системата, в зависимост от начина на свързване и местоположението му. Има два основни типа кондензаторни блокове: паралелни кондензаторни блокове и сериен кондензаторни блокове.

Паралелни кондензаторни блокове

Паралелните кондензаторни блокове са свързани паралелно с натоварването или на специфични точки в системата, такива като подстанции или питащи линии. Те предоставят положителна реактивна мощност (положително Q), за да се компенсират или намалят отрицателната реактивна мощност (отрицателно Q), причинена от индуктивни натоварвания, такива като мотори, трансформатори и т.н. Това подобрява фактора на мощността на системата и намалява линейните загуби.

Паралелните кондензаторни блокове имат няколко предимства пред други типове устройства за компенсация на реактивна мощност, такива като:

• Те са относително прости, евтини и лесни за инсталиране и поддръжка.

• Могат да се включват или изключват в зависимост от вариациите на натоварването или изискванията на системата.

• Могат да бъдат разделени на по-малки единици или стъпки, за да се осигури по-голяма гъвкавост и точност при контрола на реактивната мощност.

• Могат да подобрят стабилността и качеството на напрежението в точката на натоварване, като предоставят локална реактивна подкрепа.

Въпреки това, паралелните кондензаторни блокове също имат някои недостатъци или ограничения, такива като:

• Могат да причинят прекомерно напрежение или проблеми с резонанс, ако не са правилно проектирани или координирани с други устройства в системата.

• Могат да въведат хармоники или искажения в системата, ако не са правилно филтрирани или защитени.

• Могат да не са ефективни за дълги преносни линии или разпределени натоварвания.

Сериен кондензаторен блок

Сериените кондензаторни блокове са свързани сериено с натоварването или преносната линия, намалявайки ефективното импеданс на контура. Те предоставят отрицателна реактивна мощност (отрицателно Q), за да се компенсират или намалят положителната реактивна мощност (положително Q), причинена от капацитивни натоварвания, такива като дълги кабели, преносни линии и т.н. Това подобрява регулацията и стабилността на напрежението в системата.

Сериените кондензаторни блокове имат някои предимства пред паралелните кондензаторни блокове, такива като:

• Могат да увеличат способността за пренос на мощност и ефективността на дълги преносни линии, като намаляват линейните загуби и падане на напрежението.

• Могат да намалят краткосрочния ток и равнина на аварията в системата, като увеличават импеданса на пътя на аварията.

• Могат да подобрят преходния отговор и демпфирования на системата, като намаляват естествената честота и осцилации.

Въпреки това, сериените кондензаторни блокове също имат някои недостатъци или ограничения, такива като:

Награда