Kondenzátorový soubor: Definice, použití a výhody
Kondenzátorový bank je skupina několika kondenzátorů stejného výkonu, které jsou připojeny v sérii nebo paralelně k ukládání elektrické energie v elektrickém výkonovém systému. Kondenzátory jsou zařízení, která mohou ukládat elektrický náboj tím, že vytvářejí elektrické pole mezi dvěma kovovými deskami oddělenými izolačním materiálem. Kondenzátorové banky se používají pro různé účely, jako je korekce faktoru využití, regulace napětí, harmonické filtrace a potlačení přechodných jevů.
Co je faktor využití?
Faktor využití je míra toho, jak efektivně AC (střídavý proud) výkonový systém využívá dodanou energii. Je definován jako poměr skutečného výkonu (P) k patrnému výkonu (S), kde skutečný výkon je výkon, který provádí užitečnou práci v zátěži, a patrný výkon je součin napětí (V) a proudu (I) v obvodu. Faktor využití lze také vyjádřit jako kosinus úhlu (θ) mezi napětím a proudem.
Faktor využití = P/S = VI cos θ
Ideální faktor využití je 1, což znamená, že všechna dodaná energie je převedena na užitečnou práci a v obvodu není žádný reaktivní výkon (Q). Reactivní výkon je výkon, který proudí tam a zpět mezi zdrojem a zátěží kvůli přítomnosti induktivních nebo kapacitních prvků, jako jsou motory, transformátory, kondenzátory atd. Reactivní výkon nevykonává žádnou práci, ale způsobuje další ztráty a snižuje efektivitu systému.
Reaktivní výkon = Q = VI sin θ
Faktor využití systému může být od 0 do 1, v závislosti na typu a množství zátěže, která je k němu připojena. Nízký faktor využití naznačuje vysokou poptávku po reaktivním výkonu a špatné využití dodané energie. Vysoký faktor využití naznačuje nízkou poptávku po reaktivním výkonu a lepší využití dodané energie.
Proč je důležitá korekce faktoru využití?
Korekce faktoru využití je proces zlepšování faktoru využití systému přidáním nebo odebráním zdrojů reaktivního výkonu, jako jsou kondenzátorové banky nebo synchronní kondenzéry. Korekce faktoru využití má několik výhod pro spotřebitele i dodavatele, jako:
Snížení ztrát v čáru a zlepšení efektivity systému: Nízký faktor využití znamená vysoký proud v systému, což zvyšuje rezistivní ztráty (I2R) a snižuje napěťovou úroveň na konci zátěže. Zvyšováním faktoru využití se snižuje proud a ztráty, což vede k vyšší napěťové úrovni a lepšímu výkonu systému.
Zvýšení kapacity a spolehlivosti systému: Nízký faktor využití znamená vysokou poptávku po patrném výkonu ze zdroje, což omezuje množství skutečného výkonu, které lze doručit ke zátěži. Zvyšováním faktoru využití se snižuje poptávka po patrném výkonu a více skutečného výkonu lze dodat ke zátěži, což vede k vyšší kapacitě a spolehlivosti systému.
Snížení poplatků a sankcí dodavatelů: Mnoho dodavatelů účtuje další poplatky nebo uplatňuje sankce pro spotřebitele s nízkým faktorem využití, protože způsobují větší zátěž na přenosovou a distribuční síť a zvyšují provozní náklady. Zvyšováním faktoru využití lze tyto poplatky nebo sankce zabránit nebo snížit, což vede k nižším elektroúčtům pro spotřebitele.
Jak funguje kondenzátorový bank?
Kondenzátorový bank funguje tím, že poskytuje nebo absorbuje reaktivní výkon do nebo z systému, v závislosti na jeho připojovacím režimu a umístění. Existují dva hlavní typy kondenzátorových bank: shuntové kondenzátorové banky a sériové kondenzátorové banky.
Shuntové kondenzátorové banky
Shuntové kondenzátorové banky jsou připojeny paralelně se zátěží nebo v konkrétních bodech systému, jako jsou transformátory nebo vedlejší části. Poskytují vedoucí reaktivní výkon (pozitivní Q) k zrušení nebo snížení opožděného reaktivního výkonu (negativní Q) způsobeného induktivními zátěžemi, jako jsou motory, transformátory atd. To zlepšuje faktor využití systému a snižuje ztráty v čáru.
Shuntové kondenzátorové banky mají několik výhod oproti jiným typům zařízení pro kompenzaci reaktivního výkonu, jako jsou:
Jsou relativně jednoduché, levné a snadné k instalaci a údržbě.
Mohou být zapínány nebo vypínány podle změny zátěže nebo požadavků systému.
Mohou být rozděleny na menší jednotky nebo stupně, aby poskytly větší flexibilitu a přesnost v řízení reaktivního výkonu.
Mohou zlepšit stabilitu a kvalitu napětí na konci zátěže poskytováním lokální reaktivní podpory.
Nicméně, shuntové kondenzátorové banky mají také některé nevýhody nebo omezení, jako jsou:
Mohou způsobit přetlak nebo rezonanční problémy, pokud nejsou správně navrženy nebo koordinovány s jinými zařízeními v systému.
Mohou způsobit harmonické rušení nebo deformace v systému, pokud nejsou správně filtrovány nebo chráněny.
Mohou být neefektivní pro dlouhé přenosové čáry nebo rozprostřené zátěže.
Sériové kondenzátorové banky
Sériové kondenzátorové banky jsou připojeny v sérii se zátěží nebo přenosovou čarou, což snižuje efektivní impedanci obvodu. Poskytují opožděný reaktivní výkon (negativní Q) k zrušení nebo snížení vedoucího reaktivního výkonu (pozitivní Q) způsobeného kapacitními zátěžemi, jako jsou dlouhé kabely, přenosové čáry atd. To zlepšuje regulaci a stabilitu napětí systému.
Sériové kondenzátorové banky mají některé výhody oproti shuntovým kondenzátorovým bankám, jako jsou:
Mohou zvýšit schopnost a efektivitu přenosu energie na dlouhých přenosových čárách snižováním ztrát a padnutí napětí.
Mohou snížit krátkozávodný proud a úroveň poruchy systému zvyšováním impedancí cesty poruchy.
Mohou zlepšit přechodnou odezvu a tlumení systému snižováním přirozené frekvence a oscilací.
Nicméně, sériové kondenzátorové banky mají také některé nevýhody nebo omezení, jako jsou:
Mohou způsobit přetlak nebo rezonanční problémy, pokud nejs
