Reaktiv effektkompensation i installationer med gasurladdningslampor
Om det inte finns några speciella kompenserande kondensatorer i kretsen, är effektfaktorn för lysrörslampan - ballastinställningen när den är ansluten till nätverket mycket låg och ligger i intervallet 0,5 - 0,55. I kretsar med sekventiell inkludering av två lampor (till exempel en kontrollenhet av typen 2ABZ-40) når effektfaktorn 0,7 och i kretsar med två lampor som fungerar enligt principen om "delad fas" (till exempel en styranordning av typen 2UBK-40 ) — 0,9 — 0,95.
Med en låg effektfaktor ökar strömmarna i nätverket, vilket kan kräva en ökning av ledningarnas tvärsnitt, nätverksenheternas nominella data och transformatorernas effekt. Nätförlusterna ökar också något. Av dessa skäl krävde PUE fram till nyligen att effektfaktorn höjdes till 0,95 redan på de platser där lamporna är installerade.
I princip är dock både individuell reaktiv effektkompensation — direkt vid lamporna — och gruppkompensation, när kondensatorerna är monterade på skärmarna och tjänar en hel grupp lampor, möjliga.
Gruppkompensation har vissa fördelar: gruppkondensatorer kan vara mer tillförlitliga och mer hållbara än de för närvarande använda individuella slumpmässiga kondensatorerna som inte är specifikt utformade för den givna applikationen. Enligt vissa beräkningar är gruppersättning också mer ekonomisk än individuell ersättning.
Möjligheten att använda det ena eller det andra kompensationssystemet är föremål för ytterligare studier och lösningen på problemet kommer särskilt att bero på vilka nya typer av grupp- och individuella kondensatorer som kommer att antas av industrin.
Samtidigt, när förkopplingsdon nästan uteslutande används i våra installationer enligt en startkrets med två lampor, löses frågan om kompensation så att säga automatiskt: samma kondensatorer som tjänar till att skapa en ledande ström i lampkretsen ger också en ökning av effektkoefficienten till ca 0,92.
Både individuell och grupp reaktiv effektkompensation används för MGL- och DRL-lampor.
DRL — PRA-lampsatsen har en effektfaktor på cirka 0,57, vilket, som nämnts ovan, kan resultera i ett tyngre rutnät. Reaktiv effektkompensation kan avlasta nätverket, men innebär i sin tur installation av relativt dyra individuella eller gruppkondensatorer.
Enligt tillgängliga data, för att öka effektfaktorn till 0,9 - 0,95 i 220 V, 50 Hz nätverk med båglampor, är det nödvändigt att installera kondensatorer med följande effekter (per lampa):
Lampeffekt, W 1000 750 500 250 Kapacitanskondensatorer, μF 80 60 40 20
Kondensatorer med denna kapacitet finns för närvarande inte tillgängliga, vilket begränsar användningen av individuell ersättning.Av de som tillverkas av industrin är de mest lämpliga metallpapperskondensatorer av typen MBGO med en kapacitet på 10 μF, en spänning på 600 V. Dessa kondensatorer måste kopplas parallellt och installeras i stållådor (till exempel för en lampa med en effekt på 1000 W, det är nödvändigt låda med dimensioner på 380x300x200 mm) tillsammans med urladdningsmotstånd som säkerställer snabb urladdning av kondensatorerna efter att de stängts av.
Urladdningsmotståndet R bestäms av formeln, Ohm:
där den reaktiva effekten hos kondensatorn Q, kvar, hittas av förhållandet
där C är kondensatorns kapacitans, μF; U — kondensatorterminalspänning, kV.
För en MBGO-kondensator med en kapacitans på 10 μF är den reaktiva effekten Q 0,15 kvar. För 1000 W-lampor kan ett kolbelagt motstånd på 620 000 ohm accepteras, för 750 watt-lampor ett motstånd på 825 000 ohm.
I gruppkompenserade installationer kan den erforderliga kondensatoreffekten Q bestämmas med formeln
där P — installerad effekt, kW, inklusive ballastförluster; φ1 och φ2 är fasskiftningsvinklarna som motsvarar de önskade (φ2) och initiala (φ1) effektfaktorvärdena.
För att öka effektfaktorn från 0,57 till 0,95 för varje 1 kW installerad effekt krävs 1,1 kvar kondensatorer. Med gruppkompensation kan trefasiga pappersoljekondensatorer av typen KM-0,38-25, med en kapacitet på 25 kvar, samt andra med lägre effekt, till exempel 10 kvar, användas.
Ris. 1. Ett möjligt anslutningsschema för gruppledning med effektfaktorkompensation för gruppledning
Ris. 2. Schema för inkludering av urladdningsmotstånd med kondensator KM-0,38-25
Varje 25 kvar kondensator räcker för en 22 kW-grupp inklusive ballastförluster. Grupperna kan förgrenas bakom kondensatoranläggningen som visas i fig. 1. För linjer med KM-0.38-25 kondensatorer överstiger inte inställningen av maskinbrytaren 40 A, och strömmen för var och en av de parallella linjerna är 36 A.
Urladdningsmotståndet för kondensatorer KM-0,38-25, beräknat med den första formeln, bör inte överstiga 87 000 ohm. Varje kondensator kan utrustas med ett rörmotstånd av typ U1 med en effekt på 150 W, ett motstånd på 40 000 Ohm, med två sektioner på 20 000 Ohm anslutna enligt schemat i fig. 2.
Kondensatorer tillsammans med motstånd är monterade nära sköldar i stålskåp, vanligtvis tre till fem i ett skåp. Måtten på skåpet för fem kondensatorer är 1250 x 1450 x 700 mm.
Gruppkompensation av reaktiv effekt i en transformatorstation kan göras med samma KM-kondensatorer monterade i batterier och med inkommande skåp för att ansluta dem till transformatorstationens samlingsskenor.
Jämförande beräkningar gjorda av "Tyazhpromelectroproject" visade att alternativet med reaktiv effektkompensation längs panelernas grupplinjer är ekonomiskt nästan likvärdigt med alternativet utan reaktiv effektkompensation. Viss preferens kan dock ges åt det kompenserade alternativet, vilket har ytterligare fördelar på högspänningssidan av matningen. Dessutom, i alla fall där bristen på kompensation leder till behovet av att öka kraften hos transformatorn, är möjligheten av kompensation obestridlig.
Det rekommenderas att vägra kompensation för reaktiv effekt i de fall där en överkompenserad last är ansluten till transformatorn eller där det finns överkompensation på elnätets högspänningssida.
Av det föregående är det tydligt att frågan om reaktiv effektkompensation i belysningsnätverk inte kan lösas isolerat från hela spektrumet av strömförsörjningsproblem och utan detaljerad hänsyn till lokala förhållanden.
Det kan tilläggas att om försörjningsbelysningsnäten är mycket korta, minskar installationen av kondensatorer nära gruppskärmarna knappast förbrukningen av ledande metall, även om det kan leda till en minskning av antalet grupper. Beroende på storleken på verkstaden och kraven på belysningskontroll kan det senare vara betydande eller inte.
Lösningen på frågan om behovet och metoderna för reaktiv effektkompensation i installationer med DRL-lampor ligger således i ett antal fall helt inom elleverantörernas kompetens.
Det kommer att vara möjligt att återkomma till frågan om lämpligheten av individuell reaktiv effektkompensation efter utveckling och utveckling av industrin av speciella pålitliga kondensatorer för DRL-lampor, hållbara och billiga; vid användning av kondensatorer som MBGO eller liknande är individuell kompensation uppenbarligen olämplig.Men man måste dock alltid ha i åtanke den viktiga driftsfördelen med att installera kondensatorer i styrsatsen eller vanligtvis nära lamporna, vilket är att stänga av kondensatorerna vid samtidigt som lamporna.
Vissa företag levererar nu ballaster med kompenserande kondensatorer.Med en pålitlig design av den senare är detta naturligtvis mycket bekvämt.