Reaktiv effektkompensasjon i installasjoner med gassutladningslamper
Hvis det ikke er noen spesielle kompenserende kondensatorer i kretsen, er effektfaktoren til lysrøret - ballast satt når den er koblet til nettverket, veldig lav og er i området 0,5 - 0,55. I kretser med sekvensiell inkludering av to lamper (for eksempel en kontrollenhet av typen 2ABZ-40), når effektfaktoren 0,7, og i kretser med to lamper som opererer etter prinsippet om "delt fase" (for eksempel en kontrollenhet av typen 2UBK-40 ) — 0,9 — 0,95.
Med en lav effektfaktor øker strømmene i nettverket, noe som kan kreve en økning i tverrsnittet til ledningene, de nominelle dataene til nettverksenhetene og kraften til transformatorene. Nettverkstapene øker også noe. Av disse grunner krevde PUE inntil nylig at effektfaktoren ble økt til 0,95 allerede på stedene hvor lampene er installert.
I prinsippet er imidlertid både individuell reaktiv effektkompensasjon — direkte ved lampene — og gruppekompensering, når kondensatorene er montert på skjermene og betjener en hel gruppe lamper, mulig.
Gruppekompensasjon har visse fordeler: gruppekondensatorer kan være mer pålitelige og mer holdbare enn de for tiden brukte individuelle tilfeldige kondensatorene som ikke er spesifikt designet for den gitte applikasjonen. Ifølge enkelte beregninger er gruppekompensasjon også mer økonomisk enn individuell kompensasjon.
Muligheten for å bruke det ene eller det andre kompensasjonssystemet er gjenstand for videre studier og løsningen på problemet vil spesielt avhenge av hvilke nye typer gruppe- og individuelle kondensatorer som vil bli tatt i bruk av industrien.
I mellomtiden, når ballaster nesten utelukkende brukes i våre installasjoner i henhold til en to-lamps startkrets, løses spørsmålet om kompensasjon så å si automatisk: de samme kondensatorene som tjener til å skape en ledende strøm i lampekretsen gir også en økning i kraftkoeffisienten til ca. 0,92.
Både individuell og gruppe reaktiv effektkompensasjon brukes for MGL- og DRL-lamper.
DRL — PRA-lampesettet har en effektfaktor på ca. 0,57, som, som nevnt ovenfor, kan resultere i et tyngre rutenett. Reaktiv effektkompensasjon kan avlaste nettverket, men innebærer i sin tur installasjon av relativt dyre individuelle eller gruppekondensatorer.
I henhold til tilgjengelige data, for å øke effektfaktoren til 0,9 - 0,95 i 220 V, 50 Hz nettverk med lysbuelamper, er det nødvendig å installere kondensatorer med følgende styrker (per lampe):
Lampeeffekt, W 1000 750 500 250 Kapasitanskondensatorer, μF 80 60 40 20
Kondensatorer med denne kapasiteten er foreløpig ikke tilgjengelige, noe som begrenser bruken av individuell kompensasjon.Av de som produseres av industrien er de mest egnede metall-papir kondensatorer av typen MBGO med en kapasitet på 10 μF, en spenning på 600 V. Disse kondensatorene må kobles parallelt og installeres i stålbokser (for eksempel for en lampe med en effekt på 1000 W, det er nødvendig boks med dimensjoner på 380x300x200 mm) sammen med utladningsmotstander som sikrer rask utladning av kondensatorene etter at de er slått av.
Utladningsmotstanden R bestemmes av formelen Ohm:
der den reaktive effekten til kondensatoren Q, kvar, er funnet ved forholdet
hvor C er kapasitansen til kondensatoren, μF; U — kondensatorterminalspenning, kV.
For en MBGO-kondensator med en kapasitans på 10 μF er den reaktive effekten Q 0,15 kvar. For 1000 W lamper kan en karbonbelagt motstand på 620 000 ohm aksepteres, for 750 watt lamper en motstand på 825 000 ohm.
I gruppekompenserte installasjoner kan den nødvendige kondensatoreffekten Q bestemmes av formelen
hvor P — installert effekt, kW, inkludert ballasttap; φ1 og φ2 er faseforskyvningsvinklene som tilsvarer de ønskede (φ2) og initiale (φ1) effektfaktorverdiene.
For å øke effektfaktoren fra 0,57 til 0,95 for hver 1 kW installert effekt, kreves det 1,1 kvar kondensatorer. Med gruppekompensasjon kan trefase papiroljekondensatorer av typen KM-0,38-25, med en kapasitet på 25 kvar, samt andre med lavere effekt, for eksempel 10 kvar, brukes.
Ris. 1. En mulig gruppelinjekoblingsordning med gruppelinjeeffektfaktorkompensasjon
Ris. 2. Opplegg for inkludering av utladningsmotstander med kondensator KM-0,38-25
Hver 25 kvar kondensator er tilstrekkelig for en 22 kW gruppe inkludert ballast tap. Gruppene kan forgrenes bak kondensatoranlegget som vist på fig. 1. For linjer med KM-0.38-25 kondensatorer overstiger ikke innstillingen av maskinbryteren 40 A, og strømmen til hver av de parallelle linjene er 36 A.
Utladningsmotstanden for kondensatorer KM-0,38-25, beregnet ved den første formelen, bør ikke overstige 87 000 ohm. Hver kondensator kan utstyres med en rørmotstand av type U1 med en effekt på 150 W, en motstand på 40 000 Ohm, med to seksjoner på 20 000 Ohm koblet i henhold til skjemaet på fig. 2.
Kondensatorer sammen med motstander er montert nær skjold i stålskap, vanligvis tre til fem i et skap. Dimensjonene på skapet for fem kondensatorer er 1250 x 1450 x 700 mm.
Gruppekompensasjon av reaktiv effekt i en transformatorstasjon kan gjøres med de samme KM-kondensatorene satt sammen i batterier og ved hjelp av innkommende skap for å koble dem til transformatorstasjonens samleskinnene.
Sammenlignende beregninger gjort av "Tyazhpromelectroproject" viste at alternativet med reaktiv effektkompensasjon langs gruppelinjene til panelene er økonomisk nesten ekvivalent med alternativet uten reaktiv effektkompensasjon. En viss preferanse kan imidlertid gis til det kompenserte alternativet, som har ytterligere fordeler på høyspenningssiden av forsyningen. Dessuten, i alle tilfeller der mangelen på kompensasjon fører til behovet for å øke kraften til transformatoren, er muligheten for kompensasjon udiskutabel.
Det anbefales å nekte reaktiv effektkompensasjon i tilfeller der en overkompensert last er koblet til transformatoren eller der det er overkompensasjon på høyspenningssiden av nettforsyningen.
Fra det foregående er det klart at spørsmålet om reaktiv effektkompensasjon i belysningsnettverk ikke kan løses isolert fra hele spekteret av strømforsyningsproblemer og uten detaljert vurdering av lokale forhold.
Det kan legges til at dersom forsyningsbelysningsnettene er svært korte, vil installasjon av kondensatorer nær gruppeskjermene neppe redusere forbruket av ledende metall, selv om det kan føre til en reduksjon i antall grupper. Avhengig av størrelsen på verkstedet og kravene til lysstyring, kan sistnevnte være betydelig eller ikke.
Løsningen på spørsmålet om behov og metoder for reaktiv effektkompensasjon i installasjoner med DRL-lamper ligger således i en rekke tilfeller helt innenfor strømleverandørenes kompetanse.
Det vil være mulig å gå tilbake til spørsmålet om hensiktsmessigheten av individuell reaktiv effektkompensasjon etter utvikling og utvikling av industrien av spesielle pålitelige kondensatorer for DRL-lamper, holdbare og billige; ved bruk av kondensatorer som MBGO eller lignende er individuell kompensasjon åpenbart uhensiktsmessig, men man må alltid huske på den viktige driftsfordelen ved å installere kondensatorer i styresettet eller vanligvis i nærheten av lampene, som er å slå av kondensatorene ved samtidig som lampene.
Noen selskaper leverer nå ballaster med kompenserende kondensatorer.Med en pålitelig design av sistnevnte er dette selvfølgelig veldig praktisk.