घरगुती भारांच्या प्रतिक्रियाशील शक्तीची भरपाई करण्यासाठी कॅपेसिटरचा वापर

पॉवर सप्लाय सिस्टीम (SES) च्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करणाऱ्या असंख्य घटकांपैकी एक प्राधान्य स्थान व्यापलेले आहे प्रतिक्रियात्मक शक्ती भरपाई समस्या (KRM). तथापि, बहुधा सिंगल-फेज, वैयक्तिकरित्या स्विच केलेले लोड असलेल्या युटिलिटी यूजर डिस्ट्रिब्युशन नेटवर्कमध्ये, KRM डिव्हाइसेसचा अजूनही कमी वापर केला जातो.

पूर्वी असे मानले जात होते की शहरी कमी-व्होल्टेज वितरण नेटवर्कच्या तुलनेने लहान फीडर्समुळे, लहान (केव्हीए युनिट्स) जोडलेली वीज आणि भारांचा प्रसार, त्यांच्यासाठी पीएफसी समस्या अस्तित्वात नव्हती.

उदाहरणार्थ, धडा ५.२ [१] मध्ये असे लिहिले आहे: "निवासी आणि सार्वजनिक इमारतींसाठी कोणतीही प्रतिक्रियात्मक लोड भरपाई प्रदान केली जात नाही." जर आपण हे लक्षात घेतले तर गेल्या दशकात निवासी क्षेत्रातील प्रति 1 मीटर 2 विजेचा वापर तिप्पट झाला आहे, तर शहरी महानगरपालिका नेटवर्कच्या पॉवर ट्रान्सफॉर्मरची सरासरी सांख्यिकीय क्षमता 325 केव्हीए पर्यंत पोहोचली आहे आणि ट्रान्सफॉर्मर पॉवरच्या वापराचे क्षेत्रफळ आहे. वर सरकले आहे आणि 250 … 400 kVA च्या आत आहे [2], तर हे विधान शंकास्पद आहे.

निवासी इमारतीच्या प्रवेशद्वारावर बनवलेल्या लोड आलेखांची प्रक्रिया दर्शवते: दिवसा दरम्यान पॉवर फॅक्टर (cosj) चे सरासरी मूल्य 0.88 ते 0.97 पर्यंत बदलते आणि टप्प्याटप्प्याने 0.84 ते 0.99 पर्यंत असते. त्यानुसार, रिऍक्टिव पॉवर (RM) चा एकूण वापर 9 ... 14 kVAr, आणि टप्प्याटप्प्याने 1 ते 6 kVAr पर्यंत बदलतो.

आकृती 1 निवासी इमारतीच्या प्रवेशद्वारावर दैनंदिन RM उपभोग आलेख दाखवते. दुसरे उदाहरणः सिझरनच्या शहरी ग्रिडच्या टीपीमध्ये (एसटीआर-आरए = 400 केव्हीए, वीज ग्राहक बहुतेक सिंगल-फेज आहेत) मध्ये सक्रिय आणि प्रतिक्रियाशील विजेचा नोंदणीकृत दैनिक (जून 10, 2007) वापर 1666.46 kWh आणि 740.17 kvarh इतका आहे. (भारित सरासरी मूल्य cosj = 0.91 — 0.65 ते 0.97 पर्यंत पसरणे) ट्रान्सफॉर्मरच्या समान रीतीने कमी लोड फॅक्टरसह - पीक अवर्समध्ये 32% आणि किमान मापन तासांमध्ये 11%.

अशा प्रकारे, युटिलिटी लोडची उच्च घनता (केव्हीए / किमी2) पाहता, एसईएसच्या उर्जा प्रवाहात प्रतिक्रियाशील घटकाची सतत उपस्थिती, मोठ्या शहरांच्या वितरण नेटवर्कमध्ये विजेचे लक्षणीय नुकसान होते आणि त्यांची भरपाई करण्याची आवश्यकता असते. पिढीच्या अतिरिक्त स्त्रोतांद्वारे.

या समस्येचे निराकरण करण्याची जटिलता मुख्यत्वे वैयक्तिक टप्प्यांमध्ये आरएमच्या असमान वापरामुळे आहे (चित्र 1), ज्यामुळे औद्योगिक नेटवर्कसाठी पारंपारिक वापरणे कठीण होते KRM इंस्टॉलेशन्स तीन-फेज कॅपेसिटर बँक्सवर आधारित आहेत जे एका नियामकाद्वारे नियंत्रित केले जातात. भरपाई दिलेल्या नेटवर्कच्या टप्प्यांचे.

शहरी थर्मल पॉवर स्टेशन्सच्या पॉवर रिझर्व्हमध्ये वाढ करण्यात आमच्या परदेशी सहकाऱ्यांचा अनुभव स्वारस्यपूर्ण आहे. विशेषतः, वीज वितरण कंपनीच्या घडामोडी Edeinor S.A.A. (पेरू) (हा एंडेसा समूहाचा (स्पेन) भाग आहे, जो अनेक दक्षिण अमेरिकन देशांमध्ये विजेचे उत्पादन, प्रसारण आणि वितरण करण्यात माहिर आहे), ग्राहकांपासून कमीत कमी अंतरावर कमी-व्होल्टेज वितरण नेटवर्कमध्ये KRM नुसार [३]. Edeinor S.A.A. च्या ऑर्डरवर, लो-व्होल्टेज कोसाइन कॅपॅसिटरच्या सर्वात मोठ्या उत्पादकांपैकी एक-EPCOS AG ने लहान युटिलिटी लोडसाठी योग्य असलेल्या सिंगल-फेज कॅपेसिटर होमकॅप [४] ची मालिका सुरू केली.

होमकॅप कॅपेसिटरची नाममात्र क्षमता (चित्र 2) 5 ते 33 μF पर्यंत बदलते, ज्यामुळे 0.25 ते 1.66 kVAr (127 च्या श्रेणीतील 50 Hz च्या मुख्य व्होल्टेजवर) PM च्या प्रेरक घटकाची भरपाई करणे शक्य होते. . 380 V).

प्रबलित पॉलीप्रॉपिलीन फिल्मचा वापर डायलेक्ट्रिक म्हणून केला जातो, इलेक्ट्रोड्स मेटल - एमकेआर तंत्रज्ञान (मेटालाइज्ड पॉलीप्रॉपिलीन कुन्स्टस्टॉफ) फवारणीद्वारे बनवले जातात. विभागाचा वळण मानक गोल आहे, आतील खंड गैर-विषारी पॉलीयुरेथेन कंपाऊंडने भरलेला आहे. EPCOS AG मधील सर्व कोसाइन कॅपेसिटरप्रमाणे, होमकॅप कॅपेसिटरमध्ये प्लेट्सचा स्थानिक नाश झाल्यास "स्व-उपचार" ची मालमत्ता असते.

कॅपॅसिटरचे बेलनाकार अॅल्युमिनियम घर हे उष्णता-संकुचित करण्यायोग्य पॉलिव्हिनायल ट्यूब (चित्र 2) सह पृथक् केले जाते आणि दुहेरी इलेक्ट्रोड ब्लेडचे टर्मिनल डायलेक्ट्रिक प्लास्टिक कॅप (संरक्षण पदवी IP53) सह झाकलेले असतात, अशा प्रकारे ऑपरेशन दरम्यान संपूर्ण सुरक्षिततेची हमी दिली जाते. मानक UL 810 (US सुरक्षा प्रयोगशाळा) च्या संबंधित प्रमाणपत्राद्वारे पुष्टी केलेले घरगुती वातावरण.

अंगभूत उपकरण, जे जॅकेटच्या आत जास्त दाब ओलांडल्यावर सक्रिय केले जाते, विभागाच्या अतिउष्णतेच्या किंवा हिमस्खलन कोसळण्याच्या बाबतीत कंडेन्सर स्वयंचलितपणे बंद करते. होमकॅप कॅपेसिटरचा व्यास 42.5 ± 1 मिमी आहे, आणि नाममात्र क्षमतेच्या मूल्यावर अवलंबून उंची 70 ... 125 मिमी आहे. कंडेन्सर हाऊसिंगचा अनुलंब विस्तार, अतिरिक्त अंतर्गत दाबांपासून संरक्षणाच्या बाबतीत, 13 मिमी पेक्षा जास्त नाही.

कॅपेसिटर 1.5 मिमी 2 च्या क्रॉस-सेक्शनसह आणि 300 किंवा 500 मिमी [4] लांबीच्या दोन-कोर लवचिक केबलसह जोडलेले आहे. केबल इन्सुलेशनची परवानगीयोग्य गरम - 105 ° से.

HomeCap कॅपेसिटरचे ऑपरेशन -25 … + 55 ° C च्या वातावरणीय तापमानात घरामध्ये शक्य आहे. नाममात्र क्षमतेचे विचलन: -5 / + 10%. सक्रिय उर्जा नुकसान प्रति kvar 5 वॅट्सपेक्षा जास्त नाही. 100,000 तासांपर्यंत सेवा जीवनाची हमी.

होमकॅप कॅपेसिटरला माउंटिंग पृष्ठभागावर बांधणे तळाशी जोडलेल्या क्लॅम्प किंवा बोल्ट (M8x10) सह केले जाते.

अंजीर मध्ये. 3. मीटरिंग बॉक्समध्ये होमकॅप कंडेन्सरची स्थापना दर्शविते. कॅपेसिटर (खालच्या उजव्या कोपर्यात) वीज मीटरच्या टर्मिनलशी जोडलेले आहे

होमकॅप कॅपेसिटर IEC 60831-1 / 2 [4] च्या आवश्यकतांचे पूर्ण पालन करून तयार केले जातात.

Edeinor SAA नुसार, [३] उत्तर लिमाच्या इन्फंटास जिल्ह्यातील 114,000 घरांमध्ये एकूण 37,000 kvar क्षमतेसह HomeCap कॅपेसिटरच्या स्थापनेमुळे वितरण नेटवर्कचा भारित सरासरी पॉवर फॅक्टर 0.84 वरून 0.93 पर्यंत वाढला आणि अंदाजे kWh प्रति 280% बचत झाली. वर्ष .प्रत्येक कनेक्टेड kVAr RM साठी किंवा एकूण सुमारे 19,300 MWh प्रति वर्ष. याव्यतिरिक्त, घरगुती भाराच्या स्वरूपातील गुणात्मक बदल लक्षात घेऊन (विद्युत उपकरणांच्या वीज पुरवठ्याचे स्विचिंग, ऊर्जा-बचत दिव्यांच्या सक्रिय बॅलास्ट्स), मुख्य व्होल्टेजच्या सायनसॉइडॅलिटीचे विरूपण, त्याच वेळी होमकॅप कॅपेसिटरच्या मदतीने हार्मोनिक घटकांची पातळी कमी करणे शक्य झाले - THDU ची सरासरी 1%.

शहरी लोकांच्या विरूद्ध, ग्रामीण लो-व्होल्टेज वितरण नेटवर्कसाठी RPC ची गरज कधीच विचारात घेतली गेली नाही [५] कारण विस्तारित खुल्या (झाडांसारखी) उच्च-व्होल्टेज लाइन (OHL) वर आरएम ट्रांसमिशनसाठी सक्रिय ऊर्जा वापर 6 (10) kV चे व्होल्टेज सर्वात जास्त आहे [6]. त्याच वेळी, इलेक्ट्रिकल रिसीव्हर्सच्या जोडलेल्या क्षमतेचे KRM निधीचे अपुरे प्रमाण पूर्णपणे आर्थिक कारणांद्वारे स्पष्ट केले आहे. म्हणून, ग्रामीण उपयोगिता आणि घरगुती आणि लहान (140 kW पर्यंत) औद्योगिक वापरकर्त्यांच्या SPP साठी, KRM ची सर्वात स्वस्त आवृत्ती निवडण्याचा प्रश्न प्राधान्य आहे.

ग्रामीण लो-व्होल्टेज नेटवर्क्स [५] मध्ये थेट RPC च्या 80% च्या शिफारशीच्या व्यावहारिक अंमलबजावणीतील तांत्रिक अडचणींपैकी एक म्हणजे ओव्हरहेड लाइन्सच्या स्थापनेसाठी योग्य कॅपेसिटरची कमतरता.गणनेनुसार, HV 0.4 kV पेक्षा जास्त प्रसारित करताना RM चे सरासरी मूल्य 50 kW च्या सक्रिय शक्तीसह, युटिलिटी लोडच्या प्राबल्य (40% पेक्षा जास्त) सह 8 kvar आहे. , म्हणून, अशा कॅपेसिटरचे इष्टतम नाममात्र RM काही दहापट kvar च्या आत असावे.

EPCOS AG [७] द्वारे निर्मित PoleCap® मालिका कॅपेसिटर (Fig. 4) वर आधारित जयपूर विद्युत वितरण निगम लिमिटेड या पॉवर कंपनीने जयपूर (राजस्थान, भारत) मधील लो-व्होल्टेज नेटवर्कच्या ओव्हरहेड लाईन्सवर वापरलेल्या KRM प्रणालीचा विचार करा. 4600 ट्रान्सफॉर्मर 11 / 0.433 केव्हीच्या स्थापित क्षमतेसह 25-500 केव्हीए क्षमतेसह सुमारे 1000 एमव्हीए असलेल्या एसपीपीचे निरीक्षण दर्शविते: ट्रान्सफॉर्मरचा उन्हाळा भार 506 एमव्हीए (430 मेगावॅट) होता, हिवाळा — 353 एमव्हीए (300 मेगावॅट); भारित सरासरी cosj - 0.85; एकूण नुकसान (2005) - वीज पुरवठ्याच्या 17%.

KRM पायलट प्रकल्पादरम्यान, 13375 PoleCap कॅपेसिटर कमी व्होल्टेज ट्रान्सफॉर्मरच्या कनेक्शन नोड्समध्ये, थेट 0.4 ​​kV ओव्हरहेड लाईन्सच्या सपोर्टवर, एकूण RM 70 MVAr सह स्थापित केले गेले. यासह: 13000 5 kvar कॅपेसिटर; 250 - 10 kvar; 125 - 20 चौ.मी. परिणामी, cosj चे मूल्य 0.95 पर्यंत वाढते आणि तोटा 13% पर्यंत कमी होतो [7].

हे कॅपेसिटर (Fig. 4 आणि Fig. 5) MKR/MKK (मेटालाइज्ड कुन्स्टस्टॉफ कोम्पाक्ट) तंत्रज्ञान [8] नुसार बनवलेल्या मेटल-फिल्म कॅपेसिटरच्या चांगल्या-सिद्ध प्रकारातील बदल आहेत - एकाच वेळी क्षेत्र वाढवणे आणि इलेक्ट्रिकल इलेक्ट्रोडच्या लेयर कॉन्टॅक्ट मेटॅलायझेशनची ताकद, फिल्मच्या कडांच्या सपाट आणि वेव्ही कटच्या संयोजनामुळे, बेंडच्या लहान विस्थापनासह घातलेले, एमकेआर तंत्रज्ञानाचे वैशिष्ट्य.याव्यतिरिक्त, PoleCap मालिकेत पारंपारिक MKR तंत्रज्ञान [8] नुसार बनविलेले अनेक तीन-फेज कॅपेसिटर पीएम 0.5 ... 5 kVAr समाविष्ट आहेत.

एमसीसी कॅपेसिटरच्या मूळ डिझाइनमधील सुधारणांमुळे थेट (अतिरिक्त केसशिवाय) पोलकॅप कॅपेसिटर घराबाहेर, ओलसर किंवा धुळीच्या खोलीत स्थापित करणे शक्य झाले. कंडेन्सर बॉडी 99.5% अॅल्युमिनियमपासून बनलेली असते आणि अक्रिय वायूने ​​भरलेली असते.

आकृती 5 दाखवते:

• प्रतिरोधक प्लास्टिक कव्हर (आयटम 1);

• हर्मेटिकली सीलबंद, प्लास्टिकच्या रिंगने वेढलेले (पोस. 5) आणि इपॉक्सी कंपाऊंड (पोस. 7) ने भरलेले, टर्मिनल ब्लॉक आवृत्ती (पो. 8) संरक्षण IP54 ची डिग्री प्रदान करते.

कनेक्शन (चित्र 5) तीन सिंगल-कोर 2-मीटर केबल्स (पोझिशन 3) पासून केबल सील (पोझिशन 2) सील करून आणि डिस्चार्ज रेझिस्टर्सचे सिरेमिक मॉड्यूल (पोझिशन 6) संपर्क कनेक्शन क्रिमिंग आणि सोल्डरिंगद्वारे केले जाते.

सोयीसाठी व्हिज्युअल नियंत्रण ओव्हरप्रेशर प्रोटेक्शन ट्रिगर केले जाते, कंडेन्सर हाऊसिंगच्या विस्तारित भागावर एक चमकदार लाल पट्टी दिसते (स्थिती 4).

सभोवतालच्या तापमानात कमाल अनुज्ञेय फरक -40 ... + 55 ° C [8] आहे.

हे लक्षात घ्यावे की केआरएम कॅपेसिटर शॉर्ट-सर्किट करंट्सपासून संरक्षित असले पाहिजेत (PUE Ch.5), होमकॅप आणि पोलकॅप कॅपॅसिटरच्या घरांच्या आत फ्यूज तयार करणे उचित आहे जे सेक्शन ब्रेकडाउनमुळे ट्रिगर होतात.

उच्च पातळीचे नेटवर्क तोटे असलेल्या विकसनशील देशांमधील युटिलिटी नेटवर्कमधील KRM चा अनुभव असे दर्शवितो की साधे तांत्रिक उपाय देखील - विशेष प्रकारच्या कोसाइन कॅपेसिटरच्या अनियंत्रित बॅटरीचा वापर - आर्थिकदृष्ट्या खूप प्रभावी असू शकतात.

लेखाचे लेखक: ए.शिश्किन

साहित्य

1. शहरी इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्सच्या डिझाइनसाठी सूचना आरडी 34.20.185-94. द्वारे मंजूर: 07.07.94 रोजी रशियन फेडरेशनचे इंधन आणि ऊर्जा मंत्रालय, 05.31.94 रोजी RAO «UES ऑफ रशिया». 01.01.95 रोजी अंमलात आले.

2. ओव्हचिनिकोव्ह ए. वितरण नेटवर्कमधील विजेचे नुकसान 0.4 ... 6 (10) केव्ही // इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीच्या बातम्या. 2003. क्रमांक 1 (19).

3. पेरूच्या इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्समधील पॉवर फॅक्टरची दुरुस्ती // EPCOS घटक #1. 2006

4. पॉवर फॅक्टर दुरुस्तीसाठी होमकॅप कॅपेसिटर.

5. कृषी उद्देशांसाठी कृषी उपकरणे आणि इलेक्ट्रिकल नेटवर्क्सच्या डिझाइनमध्ये व्होल्टेज नियमन आणि प्रतिक्रियाशील उर्जा भरपाईचे साधन निवडण्यासाठी मार्गदर्शक तत्त्वे. M.: Selenergoproekt. 1978

6. शिश्किन S.A. ग्राहकांची प्रतिक्रियात्मक शक्ती आणि विजेचे नेटवर्क नुकसान // ऊर्जा बचत क्रमांक 4. 2004.

7. जंगविर्थ P. ऑन-साइट पॉवर फॅक्टर सुधारणा // EPCOS घटक क्र. 4. 2005

8. बाह्य लो व्होल्टेज PFC ऍप्लिकेशन्ससाठी PoleCap PFC कॅपेसिटर. EPCOS AG द्वारे प्रकाशित. 03/2005. ऑर्डर क्र. EPC: 26015-7600.