Kondenzátorbank: Definíció Használat és Előnyök

A kondenzátorbank több ugyanolyan minősítésű kondenzátor csoportja, amelyek sorban vagy párhuzamosan vannak összekötve, hogy elektromos energiát tároljanak egy elektromos energia rendszerben. A kondenzátorok olyan eszközök, amelyek képesek elektromos töltést tárolni két fémlemez között létrehozott elektromos mező segítségével, amelyeket izoláló anyag választ el egymástól. A kondenzátorbankok számos célra használhatók, például a teljesítményfaktor javítására, a feszültség szabályozására, a harmonikus szűrésre és a tranzientek elnyomására.

Mi a teljesítményfaktor?

A teljesítményfaktor mérőszám, amely azt mutatja, hogy milyen hatékonyan használja fel egy VÁ (váltakozó áramú) energia rendszer a szolgáltatott energiát. A definíció szerint a valós teljesítmény (P) és a nyilvánvaló teljesítmény (S) arányát jelenti, ahol a valós teljesítmény a terhelésben hasznos munkát végző teljesítmény, a nyilvánvaló teljesítmény pedig a feszültség (V) és az áram (I) szorzata a körben. A teljesítményfaktort a feszültség és az áram közötti szög (θ) koszinuszaként is kifejezhetjük.

Teljesítményfaktor = P/S = VI cos θ

Az ideális teljesítményfaktor 1, ami azt jelenti, hogy a szolgáltatott összes energiát hasznos munkává alakítják, és nincs reaktív teljesítmény (Q) a körben. A reaktív teljesítmény az a teljesítmény, amely vissza- és előrefut a forrás és a terhelés között induktív vagy kapacitív elemek, mint például motork, átalakítók, kondenzátorok stb. jelenlétének következtében. A reaktív teljesítmény nem végez munkát, de extra veszteségeket okoz, és csökkenti a rendszer hatékonyságát.

Reaktív teljesítmény = Q = VI sin θ

A rendszer teljesítményfaktora 0 és 1 között változhat, attól függően, hogy milyen típusú és mennyiségű terhelés van hozzá csatlakoztatva. Alacsony teljesítményfaktor magas reaktív teljesítményigényt és rosszabb energiafelhasználást jelent. Magas teljesítményfaktor alacsony reaktív teljesítményigényt és jobb energiafelhasználást jelent.

Miért fontos a teljesítményfaktor javítása?

A teljesítményfaktor javítása a rendszer teljesítményfaktorának fejlesztése úgy történik, hogy reaktív teljesítményforrásokat, mint például kondenzátorbankokat vagy szinkron kondenzereket adnak hozzá vagy távolítanak el. A teljesítményfaktor javítása számos előnnyel jár mind a szolgáltató, mind a fogyasztó számára, mint például:

• Vonalveszteségek csökkentése és a rendszer hatékonyságának javítása: Alacsony teljesítményfaktor magas áramfolyamot jelent a rendszerben, ami növeli a ellenálláses veszteségeket (I2R) és csökkenti a feszültséget a terhelés végén. A teljesítményfaktor növelésével a áramfolyam csökken, és a veszteségek minimalizálódnak, ami magasabb feszültséget és jobb rendszerminőséget eredményez.

• Rendszerkapacitás és megbízhatóság növelése: Alacsony teljesítményfaktor magas nyilvánvaló teljesítményigényt jelent a forrásból, ami korlátozza a valós teljesítményt, amit a terheléshez lehet szállítani. A teljesítményfaktor növelésével a nyilvánvaló teljesítményigény csökken, és több valós teljesítményt szállíthatnak a terheléshez, ami magasabb rendszerkapacitást és megbízhatóságot eredményez.

• Szolgáltatói díjak és büntetések csökkentése: Sok szolgáltató extra díjakat számít ki vagy büntetéseket alkalmaz alacsony teljesítményfaktornál, mivel ezek nagyobb terhelést jelentenek a továbbítási és elosztási hálózatra, és növelik a működési költségeket. A teljesítményfaktor növelésével ezeket a díjakat vagy büntetéseket elkerülhetik vagy csökkenthetik, ami alacsonyabb villamosenergia-számlákat eredményez a fogyasztók számára.

Hogyan működik a kondenzátorbank?

A kondenzátorbank működése abban áll, hogy reaktív teljesítményt ad hozzá vagy von le a rendszerből, attól függően, hogy milyen kapcsolási módja és helye van. Két fő típusú kondenzátorbank létezik: párhuzamos kondenzátor bankok és sorban kapcsolt kondenzátorbankok.

Párhuzamos kondenzátorbankok

A párhuzamos kondenzátorbankok párhuzamosan vannak összekötve a terheléssel, vagy a rendszer bizonyos pontjaival, mint például a transzformátorházakkal vagy vezetékekkel. Ők előre haladó reaktív teljesítményt (pozitív Q) adnak hozzá, hogy kiegyenlítsék vagy csökkentsék a hátrahagyó reaktív teljesítményt (negatív Q), amelyet induktív terhelések, mint például motork, átalakítók stb. okoznak. Ez javítja a rendszer teljesítményfaktorát és csökkenti a vonalveszteségeket.

A párhuzamos kondenzátorbankok több előnnyel bírnak más típusú reaktív teljesítmény kompenzáló eszközökkel szemben, mint például:

• Egyszerűbbek, olcsóbbak, és könnyebben telepíthetők és karbantartandók.

• A terhelés-változás vagy a rendszer igénye alapján be- vagy kikapcsolhatók.

• Kisebb egységekre vagy lépésekbe oszthatók, hogy pontosabb legyen a reaktív teljesítmény irányítása.

• A helyi reaktív támogatás révén javíthatják a feszültség stabilizációját és minőségét a terhelés végén.

Azonban a párhuzamos kondenzátorbankoknak néhány hátránnyal is rendelkeznek, mint például:

• Túlfeszültség vagy rezonancia problémákat okozhatnak, ha nem megfelelően tervezik vagy koordinálják a rendszer más eszközeit.

• Harmonikusokat vagy torzításokat okozhatnak, ha nem megfelelően szűrnek vagy védik őket.

• Nem hatékonyak hosszú átviteli vonalaknál vagy szórt terhelések esetén.

Sorban kapcsolt kondenzátorbankok

A sorban kapcsolt kondenzátorbankok sorban vannak összekötve a terheléssel vagy az átviteli vonallal, csökkentve a kör effektív ellenállását. Ők hátrahagyó reaktív teljesítményt (negatív Q) adnak hozzá, hogy kiegyenlítsék vagy csökkentsék az előrehaladó reaktív teljesítményt (pozitív Q), amelyet hosszú kábelek, átviteli vonalak stb. okoznak. Ez javítja a feszültség szabályozását és a rendszer stabilitását.

A sorban kapcsolt kondenzátorbankok néhány előnnyel bírnak a párhuzamos kondenzátorbankokkal szemben, mint például:

• Növelhetik a hosszú átviteli vonalak energiaátviteli képességét és hatékonyságát, a vonalveszteségek és a feszültségcsökkenés csökkentésével.

• Csökkenthetik a rövidzárlat áramát és a rendszer hibaszintjét, a hibaút ellenállásának növelésével.

• Javíthatják a transzienst válasz és a rendszer dempingját, a természetes frekvencia és rezgések csökkentésével.

Azonban a sorban kapcsolt kondenzátorbankoknak néhány hátránnyal is rendelkeznek, mint például:

Tipp