Banc kapacitora: Definicija upotreba i prednosti
Kondenzatorski bank je skupina nekoliko kondenzatora istog kapaciteta koji su povezani nizozno ili paralelno kako bi se električna energija pohranila u električnom sustavu snage. Kondenzatori su uređaji koji mogu pohraniti električni naboj stvarajući električno polje između dvije metalne ploče razdvojene izolirajućim materijalom. Kondenzatorski bankovi koriste se za različite svrhe, poput ispravljanja faktora snage, regulacije napona, filtriranja harmonika i potiskivanja prekidnih stanja.
Što je faktor snage?
Faktor snage je mjera toga koliko učinkovito AC (alternativni strujni) sustav snage koristi dostavljeni struj. Definira se kao omjer stvarnog snaga (P) i aparentnog snaga (S), gdje je stvarni snaga snaga koja obavlja korisnu radnju u opterećenju, a aparentni snaga je umnožak napona (V) i struje (I) u kolu. Faktor snage može se također izraziti kao kosinus kuta (θ) između napona i struje.
Faktor snage = P/S = VI cos θ
Idealni faktor snage je 1, što znači da se svi dostavljeni snaga pretvorili u korisnu radnju, a u kolu nema reaktivnog snaga (Q). Reaktivni snaga je snaga koji teče unazad i naprijed između izvora i opterećenja zbog prisutnosti induktivnih ili kapacitivnih elemenata, poput motora, transformatora, kondenzatora itd. Reaktivni snaga ne obavlja nikakvu radnju, ali uzrokuje dodatne gubitke i smanjuje učinkovitost sustava.
Reaktivni snaga = Q = VI sin θ
Faktor snage sustava može se krećati od 0 do 1, ovisno o vrsti i količini opterećenja povezanog s njim. Nizak faktor snage ukazuje na visoku potražnju za reaktivnim snaga i lošu upotrebu dostavljenog snaga. Visok faktor snage ukazuje na nizu potražnju za reaktivnim snaga i bolju upotrebu dostavljenog snaga.
Zašto je ispravljanje faktora snage važno?
Ispravljanje faktora snage je postupak poboljšanja faktora snage sustava dodavanjem ili uklanjanjem izvora reaktivnog snaga, poput kondenzatorskih bankova ili sinkronih kondenzatora. Ispravljanje faktora snage ima nekoliko prednosti za obje strane, uticajne i potrošača, poput:
Smanjenje gubitaka u liniji i poboljšanje učinkovitosti sustava: Nizak faktor snage znači visok protok struje u sustavu, što povećava rezistivne gubitke (I2R) i smanjuje napon na kraju opterećenja. Povećanjem faktora snage, protok struje se smanji, a gubitci se minimiziraju, što rezultira višim naponom i boljim performansama sustava.
Povećanje kapaciteta i pouzdanosti sustava: Nizak faktor snage znači visoku potražnju za aparentnim snaga iz izvora, što ograničava količinu stvarnog snaga koji se može dostaviti na opterećenje. Povećanjem faktora snage, potražnja za aparentnim snaga se smanji, a više stvarnog snaga se može dostaviti na opterećenje, što rezultira većim kapacitetom i pouzdanosti sustava.
Smanjenje troškova i kazni uticajne: Mnoge uticajne naplaćuju dodatne naknade ili primjenjuju kazne za potrošače s nizkim faktorom snage, jer oni uzrokuju veće opterećenje na mreži za prijenos i distribuciju i povećavaju njihove operativne troškove. Povećanjem faktora snage, te naknade ili kazne se mogu izbjegnuti ili smanjiti, što rezultira nižim računima za struju za potrošače.
Kako radi kondenzatorski bank?
Kondenzatorski bank radi pružanjem ili apsorbiranjem reaktivnog snaga sustavu, ovisno o njegovom načinu povezivanja i lokaciji. Postoje dvije glavne vrste kondenzatorskih bankova: paralelni kondenzatori i serijalni kondenzatori.
Paralelni kondenzatori
Paralelni kondenzatori su povezani paralelno s opterećenjem ili na specifičnim točkama u sustavu, poput podstanica ili vodilaca. Oni pružaju pozitivni reaktivni snaga (pozitivni Q) kako bi se poništio ili smanjio negativni reaktivni snaga (negativni Q) uzrokovan induktivnim opterećenjima, poput motora, transformatora itd. To poboljšava faktor snage sustava i smanjuje gubitke u liniji.
Paralelni kondenzatori imaju nekoliko prednosti nad drugim tipovima uređaja za kompenzaciju reaktivnog snaga, poput:
Relativno su jednostavni, jeftini i lako se instaliraju i održavaju.
Mogu se uključivati ili isključivati ovisno o varijaciji opterećenja ili zahtjeva sustava.
Mogu se podijeliti na manje jedinice ili stupnjeve kako bi se osigurala veća fleksibilnost i preciznost u kontroliranju reaktivnog snaga.
Mogu poboljšati stabilnost i kvalitet napona na kraju opterećenja pružajući lokalnu reaktivnu podršku.
Međutim, paralelni kondenzatori imaju i neke nedostatke ili ograničenja, poput:
Mogu uzrokovati prekomjerni napon ili probleme rezonancije ako nisu pravilno dizajnirani ili koordinirani s drugim uređajima u sustavu.
Mogu uvoditi harmonike ili distorzije u sustav ako nisu pravilno filtrirani ili zaštićeni.
Mogu biti neefikasni za dugačke linije prijenosa ili distribuirana opterećenja.
Serijalni kondenzatori
Serijalni kondenzatori su povezani serijalno s opterećenjem ili linijom prijenosa, smanjujući efektivni impedans kola. Pružaju negativni reaktivni snaga (negativni Q) kako bi se poništio ili smanjio pozitivni reaktivni snaga (pozitivni Q) uzrokovan kapacitivnim opterećenjima, poput dugačkih kabela, linija prijenosa itd. To poboljšava regulaciju i stabilnost napona sustava.
Serijalni kondenzatori imaju neke prednosti nad paralelnim kondenzatorima, poput:
Mogu povećati sposobnost prijenosa i učinkovitost dugačkih linija prijenosa smanjujući gubitke u liniji i pad napona.
Mogu smanjiti strujni tok kriza i nivo krize u sustavu povećavajući impedans putanje krize.
Mogu poboljšati privremenu odgovornost i dempeniranje sustava smanjujući prirodnu frekvenciju i oscilacije.
Međutim, serijalni kondenzatori imaju i neke nedostatke ili ograničenja, poput:
Mogu uzrokovati prekomjerni napon ili probleme rezonancije ako nisu pravilno dizajnirani ili zaštićeni. Na primjer, tijekom stanja krize, napon na kondenzatoru može porasti do 15 puta veće vrijednosti od nominalne, što može oštetiti kondenzator ili drugu opremu u sustavu.
Mogu uvoditi harmonike ili distorzije u sustav ako nisu pravilno filtrirani ili kompenzirani.
Mogu biti neefikasni za niske napone ili distribuirana opterećenja.
Kako izračunati velič
