Индустриално приложение на интелигентни динамичн устройства за компенсация на реактивна енергия

Компенсация на реактивна енергия на разпределителната система за ниско напрежение е важна част от управлението на качеството на електроенергията. При традиционната реактивна компенсация скоростта на реакция е бавна, токът на компенсация е стъпка по стъпка, има свръхкомпенсация или недостатъчна компенсация и понякога може да не се постигне идеалният ефект. За да се реши този проблем, се предлага цялостен метод за контрол на реактивната компенсация. Чрез събиране на напрежението, тока и мощността в електроенергийната система модулите LC (капацитивно реактивно съпротивление) и SVG (статичен променлив генератор) се координират и управляват в реално време за смесена компенсация, известна още като интелигентна динамична реактивна компенсация, която може да постигне непрекъсната изход на компенсационен ток. Тази схема се прилага в инженерната практика и резултатите показват, че схемата може ефективно да подобри качеството на захранването и да подобри фактора на мощността на системата.

Реактивна компенсация

С непрекъснатото развитие на съвременната социална икономика и култура, общото потребление на електроенергия в производството на керамика рязко се е увеличило, но също така е довело до редица проблеми с качеството на електроенергията. Основните натоварвания на предприятията за производство на керамика включват валцоващи машини, топкови мелници и др. Например, топковите мелници използват задвижвания с променлива честота. Поради неравномерния обем на суровините, ударният ток на топковата мелница е голям и 3-ти, 5-ти и 7-ми хармоник се генерират едновременно, което води до невъзможност на традиционната реактивна компенсация да се справи, тъй като се използват повече кондензатори повредени и нисък фактор на мощността, което се отразява на стабилността на електроенергийната система.

В захранващата система с променлив ток повечето товари са индуктивни като трансформатори, двигатели, компресори, климатици и др. Тяхната еквивалентна верига може да се разглежда като последователна верига на съпротивление R и индуктивност L, както е показано на фигура 4 по-долу.

От фазовата диаграма на фигура 5 може да се види, че когато кондензаторът C не е пуснат в действие, фазовият ъгъл на напрежението U и тока I е φ1. След пускането на кондензатора C в действие фазовият ъгъл на напрежението U и тока I е φ2. Фазовият ъгъл на напрежението и тока е намален и факторът на мощността на системата е подобрен. Когато капацитивният товар освобождава енергия, индуктивният товар абсорбира енергия; и когато индуктивният товар освобождава енергия, капацитивният товар абсорбира енергия и енергията се обменя между двата товара, както е показано на фигура 6. По този начин реактивната мощност, погълната от индуктивния товар, може да бъде компенсирана от изходната реактивна мощност от капацитивния товар, който може не само да подобри фактора на мощността и системното напрежение, но също така ефективно да намали загубата на мощност в системата.

Анализирайки от гледна точка на реактивната фаза, напрежението и токът на чист резистивен товар са във фаза, напрежението на индуктивен товар води тока, а напрежението на капацитивен товар изостава от тока, както е показано на фигура 6.

Форми на компенсация на реактивната мощност

LC компенсация на реактивната мощност

Според условията на работа на място, ние приехме интелигентното решение за компенсиране на реактивната мощност на Ankerui LC+SVG цялостен контрол. Според данните от предишни измервания, необходимият капацитет на шкафа се оценява на 500kvar (два 250kvar, основен и спомагателен шкаф). В допълнение, като се има предвид, че локалните хармоници са главно 3-ти, 5-ти и 7-ми, компенсацията на LC кондензатора използва реактор с коефициент на реактивно съпротивление от 14%, за да съответства на компенсационния кондензатор в серия, което може по-ефективно да потисне хармониците и да защити кондензаторите . Контролерът координира модула ANSVG-S-G 100kvar и кондензатора за извеждане на реактивна мощност едновременно. Сравнявайки данните преди и след лечението, факторът на мощността е подобрен от 0,87 на 0,98. Тъй като SVG може също да третира някои хармоници, докато извършва компенсация на реактивната мощност, текущата степен на изкривяване на фаза B е намалена от първоначалните 23,28% на 9,06%, постигайки значителен ефект на третиране. Таблица 1 показва конфигурационната схема на основните компоненти на оборудването на едно интелигентно устройство за динамична компенсация на реактивната мощност 250kvar.

LC компенсацията на реактивната мощност принадлежи към традиционната компенсация на кондензатора. Когато работи, той е свързан паралелно в електрическата система. Според промяната на коефициента на мощност на натоварване в електрическата мрежа, той контролира превключването на силови кондензатори за компенсация на реактивната мощност. Неговият принцип е: сигналите за напрежение и ток се събират от CT и след това контролерът изчислява плана за превключване и управлява превключвателя (съставен превключвател, тиристорен превключвател и т.н.), за да превключва всяка група силови кондензатори.

SVG компенсация на реактивната мощност

SVG е устройство за компенсация на реактивна енергия. Той свързва трифазната мостова верига към електрическата мрежа паралелно чрез реактор. В зависимост от реактивната мощност на системата, тя извежда капацитивен или индуктивен основен ток, който отговаря на изискванията през IGBT преобразувателя на мощност, като по този начин реализира динамична компенсация на реактивната мощност. Няма да има феномен на свръхкомпенсация или недостатъчна компенсация и компенсацията е гладка и няма да има въздействие на пусковия ток върху товара и електрическата мрежа.

Интелигентна динамична компенсация на реактивната мощност

LC компенсацията не може да реагира бързо, когато натоварването се променя бързо или има ударно натоварване и е лесно да се компенсира свръх или недостатъчно. Второ, паралелният кондензатор в устройството за компенсация на LC има усилващ ефект върху хармоничния ток, което е лесно да предизвика системен резонанс, но е по-икономично като цена. SVG може непрекъснато и бързо да компенсира индуктивната и капацитивната реактивна мощност, да избягва свръхкомпенсация и недостатъчна компенсация и няма да резонира със системата или товарното оборудване. Подходящ е за случаи, когато натоварването се променя бързо, но цената му е сравнително висока. С оглед на предимствата и недостатъците на горните два метода за компенсация, хората са проектирали ново захранващо електронно устройство за компенсация на реактивната мощност чрез изследване и проектиране – интелигентно устройство за динамична компенсация на реактивна мощност.

Той приема цялостен метод за контрол на компенсацията на реактивната мощност, добавя контролер за управление на превключването на SVG модули и LC модули и използва характеристиките на бърза реакция и точна компенсация на SVG модулите, за да компенсира недостатъците на бавната скорост на реакция и степенуваната компенсация на LC модули и намалява разходите в сравнение с пълната SVG компенсация. Принципът на компенсация е показан на фигура 10. Напрежението и токът на компенсационния обект се откриват и командният сигнал на компенсационния ток се изчислява от работната верига на командния ток. Сигналът се усилва от веригата за генериране на компенсационен ток, за да се получи компенсационният ток. След това контролерът управлява SVG модула, за да стартира първо компенсацията, след което се стартира LC модула. Изходният ток на SVG модула се регулира, за да отговори на търсенето на реактивна мощност и да накара фактора на мощността да достигне зададената стойност.

Случаи на промишлено приложение на интелигентна компенсация на реактивна енергия

Основният товар на предприятието за производство на керамика в Дзянсу е топковата мелница. Токовият удар по време на работа е много голям. Хармониците на място са главно 3-ти, 5-ти и 7-ми, което влияе върху стабилността на енергийната система, което води до повече повреди на компенсационните кондензатори и нисък коефициент на мощност на системата. Капацитетът на трансформатора на помещението за електроразпределение на място е 1600kVA, а инсталираният капацитет на оригиналния кондензаторен шкаф е 300kvar.

Според условията на работа на място, ние приехме интелигентното решение за компенсация на реактивна енергия на Ankerui LC+SVG цялостен контрол. Според данните от предишни измервания, необходимият капацитет на шкафа се оценява на 500kvar (два 250kvar, основен и спомагателен шкаф). В допълнение, като се има предвид, че локалните хармоници са главно 3-ти, 5-ти и 7-ми, компенсацията на LC кондензатора използва реактор с коефициент на реактивно съпротивление от 14%, за да съответства на компенсационния кондензатор в серия, което може по-ефективно да потисне хармониците и да защити кондензаторите . Контролерът координира модула ANSVG-S-G 100kvar и кондензатора за извеждане на реактивна мощност едновременно. Сравнявайки данните преди и след лечението, факторът на мощността е подобрен от 0,87 на 0,98. Тъй като SVG може също да третира някои хармоници, докато извършва компенсация на реактивната мощност, текущата степен на изкривяване на фаза B е намалена от първоначалните 23,28% на 9,06%, постигайки значителен ефект на третиране. Таблица 1 показва конфигурационната схема на основните компоненти на оборудването на едно интелигентно устройство за динамична компенсация на реактивната мощност 250kvar.