Kondenzatorska banka: Definicija uporaba in prednosti
Kondenzatorska banka je skupina več kondenzatorjev z enakimi specifikacijami, ki so povezani v vrsto ali vzporedno, da shranjujejo električno energijo v električnem sistem sile. Kondenzatorji so naprave, ki lahko shranjujejo električni naboj z ustvarjanjem električnega polja med dvema kovinskima ploščama, ločenima z izolirajočim materialom. Kondenzatorske banke se uporabljajo za različne namene, kot so popravilo faktorja moči, regulacija napetosti, odstranjevanje harmonik in zadrževanje prehodnih stanj.
Kaj je faktor moči?
Faktor moči je merilo, kako učinkovito AC (izmenična struja) sistem sile uporablja zagotovljeno moč. Določen je kot razmerje med realno močjo (P) in očitno močjo (S), kjer je realna moč moč, ki opravlja uporabno delo v optni napravi, in očitna moč produkt napetosti (V) in toka (I) v krku. Faktor moči se lahko tudi izrazi kot kosinus kota (θ) med napetostjo in tokom.
Faktor moči = P/S = VI cos θ
Idealni faktor moči je 1, kar pomeni, da je vse zagotovljeno moč pretvorjeno v uporabno delo, in v krku ni reaktivne moči (Q). Reactivna moč je moč, ki teče nazaj in naprej med virjem in optno napravo zaradi prisotnosti induktivnih ali kapacitivnih elementov, kot so motorji, transformatorji, kondenzatorji itd. Reactivna moč ne opravlja nobenega dela, vendar povzroča dodatne izgube in zmanjša učinkovitost sistema.
Reaktivna moč = Q = VI sin θ
Faktor moči sistema lahko sega od 0 do 1, glede na vrsto in količino optne naprave, povezane s sistemom. Nizki faktor moči kaže na visoko zahtevo po reaktivni moči in slabo izkoriščenost zagotovljene moči. Visoki faktor moči kaže na nizko zahtevo po reaktivni moči in boljše izkoriščenost zagotovljene moči.
Zakaj je popravilo faktorja moči pomembno?
Popravilo faktorja moči je postopek izboljšanja faktorja moči sistema z dodajanjem ali odstranjevanjem virov reaktivne moči, kot so kondenzatorske banke ali sinhronni kondenzatorji. Popravilo faktorja moči ima več prednosti za oba pogodbenika in potrošnika, kot so:
Zmanjšanje izgub v črti in izboljšanje učinkovitosti sistema: Nizki faktor moči pomeni visok pretok toka v sistemu, kar poveča upornostne izgube (I2R) in zmanjša nivo napetosti pri optni napravi. Z povečanjem faktorja moči se zmanjša pretok toka in izgube, kar prinese višji nivo napetosti in boljšo delovanje sistema.
Povečanje kapacitete in zanesljivosti sistema: Nizki faktor moči pomeni visoko zahtevo po očitni moči iz vira, kar omejuje količino realne moči, ki jo je mogoče dostaviti optni napravi. Z povečanjem faktorja moči se zmanjša zahteva po očitni moči, in več realne moči je mogoče dostaviti optni napravi, kar prinese višjo kapaciteto in zanesljivost sistema.
Zmanjšanje stroškov in kazni pogodbenika: Večina pogodbenikov naprej plača dodatne provizije ali uvede kazni za potrošnike z nizkim faktorjem moči, ker povzročajo več bremena na omrežje prenosa in distribucije ter povečajo njihove operativne stroške. Z povečanjem faktorja moči se te provizije ali kazni lahko izogibajo ali zmanjšajo, kar prinese nižje račune za električno energijo za potrošnike.
Kako deluje kondenzatorska banka?
Kondenzatorska banka deluje tako, da oskrbuje ali absorpira reaktivno moč v sistem, glede na način povezave in lokacijo. Obstajata dva glavna tipa kondenzatorskih bank: shunt kondenzatorske banke in serije kondenzatorskih bank.
Shunt kondenzatorske banke
Shunt kondenzatorske banke so povezane v vzporedno z optno napravo ali na določenih točkah v sistemu, kot so podstancije ali vodi. Priskrbijo vodilno reaktivno moč (pozitiven Q) za odpoved ali zmanjšanje zapazne reaktivne moči (negativen Q), povzročene induktivnimi optnimi napravami, kot so motorji, transformatorji itd. To izboljša faktor moči sistema in zmanjša izgube v črti.
Shunt kondenzatorske banke imajo več prednosti nad drugimi tipi naprav za kompenzacijo reaktivne moči, kot so:
So relativno preproste, poceni in lahe za namestitev in vzdrževanje.
Se lahko vklopijo ali izklopijo glede na variacije optne naprave ali zahtev sistema.
Se lahko razdelijo na manjše enote ali korake za večjo fleksibilnost in natančnost v kontroli reaktivne moči.
Lahko izboljšajo stabilnost in kakovost napetosti pri optni napravi z lokalno reaktivno podporo.
Vendar pa imajo shunt kondenzatorske banke tudi nekatere slabosti ali omejitve, kot so:
Morda povzročijo previsoko napetost ali resonančne probleme, če niso pravilno oblikovane ali uskladljene z drugimi napravami v sistemu.
Morda vneseta harmonike ali distorzije v sistem, če niso pravilno filtrirane ali zaščitene.
Morda niso učinkovite za dolge prenosne črte ali razpršene optne naprave.
Serija kondenzatorskih bank
Serije kondenzatorskih bank so povezane v serijo z optno napravo ali prenosno črto, kar zmanjša učinkovito impedanco krka. Priskrbijo zapazno reaktivno moč (negativen Q) za odpoved ali zmanjšanje vodilne reaktivne moči (pozitiven Q), povzročene kapacitivnimi optnimi napravami, kot so dolgi kabeli, prenosne črte itd. To izboljša regulacijo in stabilnost napetosti v sistemu.
Serije kondenzatorske banke imajo nekatere prednosti nad shunt kondenzatorskimi bankami, kot so:
Povečujejo sposobnost prenosa moči in učinkovitost dolgih prenosnih črt z zmanjšanjem izgub v črti in padec napetosti.
Zmanjšujejo tok pri kratkem stiku in raven napaka v sistemu z povečanjem impedancije poti napake.
Izboljšujejo tranzientni odziv in demping sistema z zmanjšanjem naravnih frekvenc in oscilacij.
Vendar pa imajo serije kondenzatorske banke tudi nekatere slabosti ali omejitve, kot so:
Morda povzročijo previsoko napetost ali resonančne probleme, če niso pravilno oblikovane ali zaščitene. Na primer, v stanju napake se napetost prek kondenzatorja lahko poviša do 15-krat več kot njegova nominalna vrednost, kar lahko poškoduje kondenzator ali druge naprave v sistemu.
Morda vneseta harmonike ali distorzije v sistem, če niso pravilno filtrirane ali kompensirane.
Morda niso učinkovite za nizko napetost ali razpršene optne naprave.
