Реактив чадлын компенсаци ба конденсатор банк
Аж үйлдвэрийн болон хотын цахилгаан хангамжийн сүлжээнд ачааллын ихэнх хэсэг нь индуктив шинжтэй байдаг. Хөдөлгүүр, хүчний трансформатор, дросселийн ороомог зэрэг нь идэвхтэй ажил гүйцэтгэхийн зэрэгцээ соронзон орон үүсгэхэд шаардлагатай реактив чадал-ыг сүлжээнээс татдаг. Энэ реактив чадал нь ямар нэг ашигтай ажил хийхгүй боловч дамжуулагч, дэд станцын тоног төхөөрөмжийг нэмэлт гүйдлээр ачаалж, алдагдлыг өсгөдөг. Реактив чадлын компенсаци гэдэг нь энэ урсгалыг хэрэглэгчийн ойролцоо конденсатор банкаар нөхөж, сүлжээний ачааллыг хөнгөвчлөх арга юм.
Чадлын коэффициент cosφ гэж юу вэ
Хэрэглэгчийн татаж буй бүрэн чадал (S) нь идэвхтэй чадал (P) ба реактив чадал (Q)-ын векторын нийлбэрээр тодорхойлогддог. Тэдгээрийн харьцааг чадлын коэффициент буюу cosφ гэж нэрлэдэг:
- cosφ = P / S — нэгд ойртох тусам сүлжээ үр ашигтай ажиллана.
- cosφ бага (жишээ нь 0.7) үед ижил идэвхтэй чадлыг дамжуулахад илүү их гүйдэл шаардагдана.
- Гүйдэл ихсэхэд дамжуулагч дахь халалтын алдагдал (I²R) квадратаар өсдөг.
Ихэнх эрчим хүчний компаниуд хэрэглэгчээс cosφ-г 0.9-0.95-аас дээш байлгахыг шаарддаг бөгөөд үүнээс доош бол реактив чадлын нэмэлт төлбөр ногдуулдаг.
Шаардлагатай чадлын тооцоо
Конденсатор банкны хэрэгцээт реактив чадлыг тооцохдоо одоо байгаа өнцөг φ1-ээс хүрэхийг хүсэж буй өнцөг φ2 хүртэлх зөрүүг ашиглана:
Qc = P × (tgφ1 − tgφ2)
Энд P нь идэвхтэй чадал (кВт), tgφ1 нь компенсацийн өмнөх, tgφ2 нь дараах өнцгийн тангенс юм. Жишээлбэл P = 200 кВт, cosφ1 = 0.75 (tgφ1 ≈ 0.882), зорилтот cosφ2 = 0.95 (tgφ2 ≈ 0.329) бол:
- Qc = 200 × (0.882 − 0.329) ≈ 200 × 0.553
- Qc ≈ 110 кВАр конденсатор шаардлагатай.
Практикт банкыг хэд хэдэн шаттай (жишээ нь 25 + 25 + 50 кВАр) байгуулж, ачааллын хэлбэлзэлд тохируулан үе шаттай залгадаг.
Компенсацийн байршил
Конденсатор банкыг сүлжээний аль хэсэгт байрлуулах нь эдийн засаг, техникийн үр дүнг тодорхойлно. Гурван үндсэн хэлбэр байдаг:
- Хувийн (нэгж) компенсаци: том хөдөлгүүр, тусгай тоног төхөөрөмж бүрд шууд залгана. Реактив гүйдэл тухайн төхөөрөмжөөс цааш огт урсахгүй тул хамгийн үр дүнтэй.
- Бүлгийн компенсаци: тараах самбар буюу нэг фидерт холбогдсон хэсэг хэрэглэгчийг нэг банкаар нөхнө.
- Төвлөрсөн компенсаци: 0.4 кВ-ын гол шин дээр байрлуулж, бүх ачааллын нийт реактив чадлыг зохицуулна. Суурилуулахад хялбар боловч дотоод сүлжээний алдагдлыг бууруулахгүй.
Автомат зохицуулгатай банк
Ачаалал өдрийн турш өөрчлөгддөг тул тогтмол чадалтай банк нь бага ачааллын үед хэт компенсаци үүсгэж, хүчдэлийг зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс дээш өсгөх эрсдэлтэй. Иймд орчин үеийн угсралтад реактив чадлын автомат зохицуулагч (регулятор) ашиглана:
- Тоолуур гүйдэл, хүчдэлийн фазын зөрүүг хэмжинэ.
- Зорилтот cosφ-д хүрэхэд шаардагдах шатны тоог тооцоолно.
- Таслуур эсвэл тиристорын түлхүүрээр конденсаторын хэсгийг залгаж, салгана.
Хурдан хэлбэлздэг ачаалалд тиристороор удирдсан (шуурхай) банк, тогтвортой ачаалалд контактороор удирдсан хямд шийдлийг сонгодог.
Гармоникийн резонансын анхаарал
Хувьсгуур, давтамж хувиргагч, LED гэрэлтүүлэг зэрэг шугаман бус ачаалал сүлжээнд гармоник гүйдэл шахдаг. Конденсатор нь индуктив сүлжээтэй хослон LC резонансын хэлхээ үүсгэж, тодорхой давтамжид гүйдэл, хүчдэлийг олон дахин өсгөх аюултай.
- Реактор (ихэвчлэн 7%-ийн тааруулгатай) резонансын давтамжийг ажлын гармоникаас доош шилжүүлдэг.
- Суурилуулахын өмнө сүлжээний гармоникийн түвшнийг хэмжиж, THD-ийг үнэлэх нь зайлшгүй.
Дүгнэлт
Реактив чадлын компенсаци нь цахилгаан хангамжийн чанар, эдийн засгийг сайжруулах хамгийн үр ашигтай арга хэмжээний нэг юм. Зөв тооцоолсон конденсатор банк нь cosφ-г нэмэгдүүлж, дамжуулагч дахь алдагдлыг бууруулан, дэд станцын нөөцийг чөлөөлдөг. Гэхдээ банкны чадлыг Qc = P × (tgφ1 − tgφ2) томъёогоор нягт тооцоолж, байршлыг зөв сонгон, автомат зохицуулгатай болгож, гармоникийн резонансаас сэргийлж реакторлох нь найдвартай, аюулгүй ажиллагааны үндэс болно.