Компенсация с антирезонансными реакторами: p 7 % или 14 %?
компенсация с антирезонансными реакторами: Компенсация с антирезонансными реакторами предполагает установку реактора последовательно с каждой ступенью конденсаторов, чтобы резонансная частота цепи оказалась ниже доминирующих гармоник сети. При коэффициенте расстройки 7 % частота настройки составляет около 189 Гц, при 14 % — около 134 Гц; 7 % подходит объектам с преобладанием пятой гармоники, а 14 % выбирают при наличии третьей.
Содержание
- Почему возникает резонанс и что делает антирезонансный реактор?
- Как рассчитываются коэффициент расстройки и резонансная частота?
- Какое значение p для какого объекта?
- Класс напряжения конденсаторов, потери и нагрев реакторов
- Ввод в работу, измерения и подтверждение
- Главное
- Частые вопросы
- Похожие статьи
Установка обычной конденсаторной батареи на объекте с гармониками способна ввести установку в резонанс вместо улучшения коэффициента мощности, а результатом становятся выходящие из строя конденсаторы, перегорающие предохранители и растущее искажение напряжения. Компенсация с антирезонансными реакторами добавляет последовательный реактор в каждую ступень, опускает резонансную частоту ниже доминирующей гармоники и делает батарею индуктивной выше точки настройки. В статье рассматриваются выбор коэффициента расстройки, расчёт резонансной частоты, выбор напряжения конденсаторов и измерения при вводе в работу.
Почему возникает резонанс и что делает антирезонансный реактор?
Конденсаторная батарея вместе с индуктивностью короткого замыкания питающей сети образует параллельный резонансный контур. Если резонансная частота этого контура совпадает с составляющей гармонического спектра объекта, соответствующий гармонический ток усиливается, а искажение напряжения быстро растёт. При добавлении последовательного реактора ступень на основной частоте по-прежнему ведёт себя как ёмкость, но выше заданной реактором частоты настройки становится индуктивной, поэтому низкоомного пути для гармонических токов не остаётся. Величина реактора выражается в долях реактанса конденсатора на основной частоте, и эта доля называется коэффициентом расстройки p.
Как рассчитываются коэффициент расстройки и резонансная частота?
Резонансная частота находится делением частоты сети на квадратный корень из коэффициента расстройки. В сети 50 Гц значение 7 % даёт около 189 Гц, то есть 3,8 основной частоты; 5,67 % даёт около 210 Гц, или 4,2; а 14 % — около 134 Гц, или 2,7. Правило выбора состоит в том, что частота настройки должна оставаться ниже самой низкой доминирующей гармоники объекта. Поскольку пятая гармоника соответствует 250 Гц, значения 7 % и 5,67 % безопасны по отношению к ней; третья гармоника соответствует 150 Гц, поэтому защиту от неё даёт только 14 %.
Какое значение p для какого объекта?
На промышленных объектах с преобладанием приводов, выпрямителей и трёхфазных преобразователей доминируют пятая и седьмая гармоники, и расстройка 7 % там является распространённым и сбалансированным решением. Там, где измерения показывают значительный ток третьей гармоники — обычно в офисах, центрах обработки данных и объектах с большой осветительной нагрузкой, множеством однофазных потребителей и импульсных блоков питания, — предпочитают 14 %. Значение 5,67 % является промежуточным вариантом для объектов с низким уровнем гармоник, где риск резонанса всё же нельзя исключить, и обеспечивает несколько лучшую эффективность компенсации. Решение должно опираться на фактическое измерение гармоник; значение p, выбранное по каталожным допущениям, может не дать ожидаемого эффекта.
Класс напряжения конденсаторов, потери и нагрев реакторов
| Коэффициент расстройки p | Примерная резонансная частота (50 Гц) | Типичное применение |
|---|---|---|
| Без реактора (0 %) | Зависит от импеданса сети, непредсказуема | Небольшие объекты, где гармоники пренебрежимы |
| 5,67 % | Около 210 Гц, 4,2 | Объекты с измеренной пятой гармоникой и низким искажением |
| 7 % | Около 189 Гц, 3,8 | Промышленные объекты с приводами и выпрямителями, самый частый выбор |
| 14 % | Около 134 Гц, 2,7 | Офисы, ЦОД и осветительные нагрузки с третьей гармоникой |
Последовательный реактор повышает напряжение на выводах конденсатора на основной частоте, поэтому в сети 400 В при расстройке 7 % обычно применяют конденсаторы 440 или 480 В, а при 14 % — класса 525 В. Конденсатор с заниженным номинальным напряжением быстро выходит из строя из-за усталости диэлектрика. Реакторы создают дополнительные потери под действием гармонических токов и заметно повышают внутреннюю тепловую нагрузку щита; тепловой расчёт должен учитывать эти потери, а при необходимости предусматриваются реакторы с термозащитой и принудительная вентиляция. Для коммутации применяют конденсаторные контакторы с резисторами предварительного включения, а разряд должен завершиться до повторного включения ступени.
Ввод в работу, измерения и подтверждение
Перед вводом в работу измерение качества электроэнергии в течение не менее недели на главном вводе — самый надёжный способ увидеть гармонический спектр и профиль нагрузки. При вводе в работу искажение напряжения, ток конденсаторов и температура реакторов контролируются ступень за ступенью; если ток превышает номинальное значение более чем примерно на пятнадцать процентов, необходимо оценить гармоническую нагрузку. Последовательность включения ступеней и выдержки времени задаются в регуляторе, и время разряда не нарушается. Результаты измерений и настройки фиксируются в протоколе ввода в работу, а ёмкости конденсаторов и моменты затяжки соединений реакторов проверяются повторно при периодическом обслуживании.
Главное: компенсация с антирезонансными реакторами
- Резонансная частота задаётся p — частота настройки должна оставаться ниже самой низкой доминирующей гармоники.
- 7 % — для пятой, 14 % — для третьей гармоники — выбор следует из измеренного спектра.
- Класс напряжения конденсаторов повышается — в сети 400 В применяют конденсаторы класса 440–525 В.
- Потери реакторов входят в тепловой расчёт — гармонический ток создаёт дополнительные потери и нагрев.
- Источник стандарта — каталог публикаций IEC: iec.ch.
Частые вопросы
Фильтрует ли антирезонансный реактор гармоники?
Нет. Его задача не фильтровать гармоники, а не допустить резонанса компенсирующей батареи с ними. Если требуется снизить сам уровень гармоник, применяют настроенный пассивный или активный фильтр; батарея с антирезонансными реакторами не заменяет ни одно из этих решений.
Можно ли добавить реакторы к существующей батарее конденсаторов?
Только после переоценки класса напряжения конденсаторов, выбора контакторов, расстояний между шинами и тепловой нагрузки щита. Поскольку реактор повышает напряжение на выводах, существующие конденсаторы класса 400 В уже не подходят. На практике полная замена модулей ступеней безопаснее и обычно экономичнее.
Как проверить выбранное значение p?
При вводе в работу измерьте искажение напряжения на шинах и гармонический состав тока конденсаторов при включённой ступени. В правильно подобранной батарее ток доминирующей гармоники не усиливается, а искажение напряжения при включении ступени не растёт. Если растёт, частота настройки слишком близка к доминирующей составляющей и значение p следует пересмотреть.
Похожие статьи
- Что такое компенсация реактивной мощности? Преимущества установок компенсации.
- Гармоники и качество электроэнергии: фильтрация гармоник в распределительных щитах
- Учёт энергии в щитах: анализаторы, Modbus и интеграция со SCADA
- Все технические статьи
Щиты компенсации Devpan проектируются с расчётом коэффициента расстройки, класса напряжения конденсаторов и тепловой нагрузки по измеренному гармоническому спектру объекта. Обратитесь к нашей инженерной группе за измерением качества электроэнергии и планом ступеней. Связанное решение Devpan: щит компенсации реактивной мощности DevComp.
