Como os armários de compensação industrial podem melhorar a qualidade da energia através de acessórios principais?

Prefácio

Nos sistemas de distribuição de energia industrial, a perda de energia reativa e a poluição harmônica são fatores -chave que levam à baixa utilização de energia, redução da vida útil do equipamento e aumento dos custos de energia. Como dispositivo principal para gerenciamento da qualidade da energia, o desempenho do gabinete de compensação é determinado pela coordenação técnica dos quatro principais acessórios: Capacitor Bank,Reator da série, controlador de compensação dinâmica e resistor de descarga à prova de explosão. Este artigo explicará objetivamente os princípios técnicos, o posicionamento funcional e a lógica de integração do sistema de cada acessório.

Posicionamento funcional central do sistema de compensação

A tarefa central do gabinete de compensação é alcançar a correção do fator de potência e a supressão harmônica da rede de energia. Quando o fator de potência é inferior a 0,9, a taxa de perda de linha aumentará em 8%a 15%e, ao mesmo tempo, aciona a multa da taxa de ajuste de energia do departamento de alimentação (cerca de 3%a 8%da conta total de eletricidade). A taxa de distorção harmônica (THD) superior a 5% causará aquecimento adicional do motor, mau funcionamento do equipamento eletrônico e eficiência reduzida do transformador. O padrão nacional GB/T 15576-2020 estipula que o limite inferior do fator de potência para usuários industriais é de 0,9, e o padrão IEEE 519-2014 exige que o THD seja controlado em 5%.

Mecanismo de comando do controlador de compensação dinâmica

OControlador automático de fator de potênciaColeta a tensão da grade e a diferença de fase atual em tempo real através de um circuito de amostragem de alta velocidade com 128 pontos/ciclo. Quando uma flutuação do fator de potência causada por uma mudança repentina de carga (como menos de 0,8) é detectada, seu processador de braço incorporado completa o cálculo da transformação de Fourier dentro de 20ms e sai as instruções precisas do capacitor de energia. A tecnologia de comutação de cruzamento zero interno do controlador garante que a ação de comutação seja executada no ponto zero de tensão para evitar o choque de corrente da entrada. Os requisitos do parâmetro principal incluem: velocidade de resposta ≤50ms (limite superior nacional de 3 mm), erro de capacidade de compensação ± 0,5kvar. O módulo de comunicação 5G suporta modificação remota dos limiares de parâmetros e alarmes de falha recebendo.

Características técnicas de bancos de capacitores inteligentes

Os bancos de capacitores inteligentes atingem a correção do fator de potência das grades de energia, fornecendo energia reativa capacitiva. Seu meio principal usa um filme de polipropileno metalizado de espessura de 3,8 mícrons e usa a tecnologia de evaporação do tipo dividido para controlar a área de autocura do meio dentro de 2 milímetros quadrados quando um único ponto é perfurado. O capacitor está equipado com uma estrutura de liberação de pressão. Quando a pressão dentro da concha atinge 0,12 MPa, a tampa à prova de explosão se rompe direcionalmente para obter proteção de alívio da pressão. A configuração da capacidade adota um design de classificação escalonado, geralmente incluindo 8 grupos de diferentes unidades de capacidade, como 5 kvar, 10 kvar e 20 kvar, e a etapa de compensação mínima é de 5 kvar. Em um ambiente de grade de 380 volts, quando um 30 kvarCapacitor de potênciaO banco é ligado para um motor com uma potência nominal de 100 kW, o fator de potência do sistema pode ser aumentado de 0,75 para 0,94, enquanto reduz a corrente da linha em 28,4%. Deve -se enfatizar que o banco do capacitor deve ser operado em série com um reator de filtro, caso contrário, a corrente harmônica fará com que o meio superaqueça e falhe.

Princípio de controle harmônico do reator de filtro

O reator de filtro suprime os harmônicos em bandas de frequência específicas com base em características de reatância indutiva. O design do núcleo usa uma taxa de reatância de 7% para reduzir a frequência ressonante para 189 Hz, evitando efetivamente a faixa de frequência harmônica de 150 a 650 Hz comumente gerada por equipamentos industriais. Ele mostra um efeito significativo de aprimoramento de impedância no 5º harmônico. Em uma frequência de 250 Hz, o valor da impedância pode atingir mais de 33 vezes o da onda fundamental, suprimindo a taxa total de distorção harmônica para menos de 8%. OReator da sérieO enrolamento é o vácuo fundido com resina epóxi isolante de classe B, e as camadas são isoladas com material isolante de Nomex para garantir que o aumento da temperatura não exceda 65 Kelvin; O fusível de temperatura Celsius interno corta diretamente o circuito ao superaquecimento. A reatância indutiva é essencialmente manifestada como um efeito de bloqueio nas correntes harmônicas de alta frequência e reduz simultaneamente os componentes harmônicos que fluem através do capacitor paralelo em mais de 60%. Esse indicador de desempenho atende às especificações obrigatórias do padrão internacional IEC 60076 para reatores de energia.

Lógica de operação segura dos resistores de descarga

Os resistores de descarga são responsáveis por cumprir a tensão residual após o capacitor ser desligado. Uma estrutura de canal duplo com um resistor principal de 100 quilos/5 quilowatts em paralelo com um resistor de backup é adotado, e a grade de dissipação de calor da superfície controla a densidade de potência abaixo de 1,5 watts/centímetro quadrado. Quando a temperatura ambiente atinge 45 graus Celsius, o ventilador de fluxo axial é ativado automaticamente para aumentar a dissipação de calor. O sistema pode reduzir a tensão residual do capacitor da grade de 400 volts de um pico de 565 volts para um limite de segurança de 50 volts em 3 segundos, o que atende ao limite superior de 75 volts especificado na IEC 60831. O dispositivo de interlocação mecânico conecta automaticamente o circuito de descarga antes da operação.

Integração do sistema e padrões de verificação de desempenho

O sistema de remuneração completo deve ser verificado por meio de um procedimento de verificação de três níveis. Durante a fase de teste da fábrica, é realizado um teste de tensão de resistência de 10 segundos em 1,25 vezes a tensão nominal e 50 testes de impacto contínuo de comutação, com um intervalo de comutação não superior a 2 segundos. Durante o comissionamento no local, o valor alvo do fator de potência deve ser definido na faixa de 0,92 a 0,98, e o limiar de proteção de sobretensão é configurado para 440 volts com uma tolerância a erros de ± 5 volts. O monitoramento da operação exige que o sistema atenda continuamente a três indicadores principais: fator médio mensal de potência ≥ 0,95, taxa total de distorção harmônica ≤ 5%e taxa de flutuação de tensão <2%. Quando o sistema detecta que a flutuação do fator de potência excede 0,1 ou a taxa total de distorção harmônica aumenta em mais de 2%, a configuração da capacidade do capacitor e o status de correspondência do parâmetro do reator deve ser verificado imediatamente.