가정용 부하의 무효 전력을 보상하기 위해 커패시터 사용

전원 공급 시스템(SES)의 효율성에 영향을 미치는 수많은 요인 중 우선 순위 중 하나는 다음과 같습니다. 무효 전력 보상 문제 (KRM). 그러나 대부분 단상 개별 스위치 부하를 포함하는 유틸리티 사용자 분배 네트워크에서 KRM 장치는 여전히 활용도가 낮습니다.

이전에는 도시 저전압 배전망의 상대적으로 짧은 피더, 작은(kVA 단위) 연결된 전력 및 부하 분산으로 인해 PFC 문제가 존재하지 않는다고 믿었습니다.

예를 들어, 5.2장 [1]에는 다음과 같이 쓰여 있습니다. «주거용 및 공공 건물의 경우 무효 부하 보상이 제공되지 않습니다.» 지난 10년 동안 주거 부문의 1m2당 전기 소비가 3배로 증가한 것을 고려하면 도시 네트워크의 전력 변압기의 평균 통계 용량은 325kVA에 도달했으며 변압기 전력 사용 영역은 위쪽으로 이동했고 250 ~ 400 kVA [2] 범위 내에 있으면 이 설명에 의문이 생깁니다.

주거용 건물 입구에서 수행되는 부하 그래프의 처리는 하루 동안 역률(cosj)의 평균값이 0.88에서 0.97까지, 단계별로 0.84에서 0.99까지 다양함을 보여줍니다. 따라서 무효 전력(RM)의 총 소비량은 9 ~ 14kVAr이며 단계별로 1 ~ 6kVAr입니다.

그림 1은 주거용 건물 입구의 일일 RM 소비 그래프를 보여줍니다. 또 다른 예: 등록된 일일(2007년 6월 10일) 시즈란(Sizran) 도시 그리드의 TP에서 활성 및 무효 전기 소비량(STR-RA = 400kVA, 전기 소비자는 대부분 단상임)은 1666.46kWh 및 740.17kvarh입니다. (가중 평균 값 cosj = 0.91 - 0.65에서 0.97까지의 분산) 변압기의 부하율이 낮더라도 피크 시간에는 32%, 최소 측정 시간에는 11%입니다.

따라서 유틸리티 부하의 고밀도(kVA/km2)를 고려할 때 SES의 에너지 흐름에 반응성 구성 요소가 지속적으로 존재하면 대도시의 배전망에서 상당한 전기 손실이 발생하고 이를 보상해야 합니다. 추가 생성 소스를 통해.

이 문제를 해결하는 복잡성은 주로 개별 단계에서 RM의 고르지 않은 소비로 인해 발생합니다(그림 1). 이는 하나에 설치된 조정기에 의해 제어되는 3상 커패시터 뱅크를 기반으로 하는 산업용 네트워크 KRM 설치에 기존의 사용을 어렵게 만듭니다. 보상 네트워크의 단계.

외국 동료들의 경험은 도시 화력 발전소의 전력 비축량을 늘리는 데 관심이 있습니다. 특히 배전 회사인 Edeinor S.A.A. (페루) (여러 남미 국가에서 전기의 생산, 송전 및 배전을 전문으로 하는 Endesa 그룹(스페인)의 일부임), 소비자로부터 최소 거리에 있는 저전압 배전망의 KRM에 따르면 [삼]. 가장 큰 저전압 코사인 커패시터 제조업체 중 하나인 Edeinor S.A.A.의 주문에 따라 EPCOS AG는 소형 유틸리티 부하에 적합한 일련의 단상 커패시터 HomeCap[4]을 출시했습니다.

HomeCap 커패시터(그림 2)의 공칭 용량은 5에서 33μF까지 다양하므로 PM의 유도성 구성 요소를 0.25에서 1.66kVAr까지 보상할 수 있습니다(127 범위에서 50Hz의 주전원 전압에서). . . 380V).

강화된 폴리프로필렌 필름은 유전체로 사용되며 전극은 금속을 분사하여 만들어집니다. MKR 기술(Metallised Polypropylene Kunststoff)입니다. 섹션의 감기는 표준 원형이며 내부 볼륨은 무독성 폴리우레탄 화합물로 채워져 있습니다. EPCOS AG의 모든 코사인 커패시터와 마찬가지로 HomeCap 커패시터는 플레이트가 국부적으로 파손될 경우 «자가 치유» 특성을 가지고 있습니다.

커패시터의 원통형 알루미늄 하우징은 열수축성 폴리비닐 튜브로 절연되어 있으며(그림 2) 이중 전극 블레이드의 단자는 유전체 플라스틱 캡(보호 등급 IP53)으로 덮여 있어 관련 인증서 UL 810(미국 안전 연구소)에 의해 확인된 국내 환경.

재킷 내부의 과도한 압력이 초과되면 활성화되는 내장 장치는 섹션의 과열 또는 눈사태 붕괴의 경우 콘덴서를 자동으로 차단합니다. HomeCap 커패시터의 직경은 42.5 ± 1mm이고 공칭 용량 값에 따라 높이는 70 ~ 125mm입니다. 과도한 내부 압력에 대한 보호의 경우 응축기 하우징의 수직 확장은 13mm 이하입니다.

커패시터는 단면적이 1.5mm2이고 길이가 300mm 또는 500mm인 2코어 유연한 케이블로 연결됩니다[4]. 케이블 절연체의 허용 가열 — 105 ° C.

HomeCap 커패시터의 작동은 -25 … + 55 ° C의 주변 온도에서 실내에서 가능합니다. 공칭 용량의 편차: -5 / + 10%. 유효 전력 손실은 kvar당 5와트를 초과하지 않습니다. 최대 100,000시간의 서비스 수명을 보장합니다.

HomeCap 커패시터를 장착면에 고정하는 작업은 하단에 연결된 클램프 또는 볼트(M8x10)로 이루어집니다.

무화과에서. 3. 미터링 박스에 홈캡 콘덴서를 설치한 모습입니다. 커패시터 (오른쪽 하단)는 전기 계량기의 단자에 연결됩니다.

HomeCap 커패시터는 IEC 60831-1/2[4]의 요구 사항을 완전히 준수하여 제조됩니다.

Edeinor SAA에 따르면[3] 리마 북부의 인판타스 지역에 있는 114,000가구에 총 용량 37,000kvar의 HomeCap 커패시터를 설치하여 배전망의 가중 평균 역률을 0.84에서 0.93으로 증가시켜 연간 약 280kWh를 절약했습니다. 연간 연결된 각 kVAr RM 또는 연간 총 약 19,300MWh에 대해. 또한 가정 부하 특성의 질적 변화(전기 제품의 전원 공급 장치, 에너지 절약 램프의 활성 안정기 전환), 주전원 전압의 정현파 왜곡을 동시에 고려하여 HomeCap 커패시터의 도움으로 고조파 성분의 수준을 줄일 수 있었습니다. THDU는 평균 1%였습니다.

도시와 달리 농촌 저전압 배전망을 위한 RPC의 필요성은 의문의 여지가 없습니다[5]. 6 (10) kV의 전압이 가장 높습니다 [6]. 동시에 전기 수신기의 연결된 용량에 대한 KRM 자금의 불충분 한 비율은 순전히 경제적 이유 때문입니다. 따라서 농촌 유틸리티 및 가정 및 소규모(최대 140kW) 산업 사용자의 SPP의 경우 가장 저렴한 버전의 KRM을 선택하는 문제가 우선 순위입니다.

농촌 저전압 네트워크[5]에서 RPC의 80% 권장 사항을 실제로 구현하는 데 있어 기술적인 어려움 중 하나는 가공선 설치에 적합한 커패시터가 부족하다는 것입니다.계산에 따르면 유틸리티 부하의 우세(40% 이상)가 있는 혼합에 대해 유효 전력이 50kW인 HV 0.4kV를 통해 전송하는 동안 잔류(과잉 보상을 허용하지 않음) RM의 평균 값은 8kvar입니다. 따라서 이러한 커패시터의 최적 공칭 RM은 수십 kvar 이내여야 합니다.

EPCOS AG에서 제조한 PoleCap® 시리즈 커패시터(그림 4)를 기반으로 하는 전력 회사 Jaipur Vidyut Vitran Nigam Ltd가 자이푸르(인도 라자스탄)의 저전압 네트워크 가공선에 사용하는 KRM 시스템을 고려하십시오[7]. 25-500 kVA의 단일 전력으로 4600 변압기 11 / 0.433 kV의 설치 용량으로 약 1000 MVA를 포함하는 SPP의 모니터링은 변압기의 여름 부하는 506 MVA (430 MW), 겨울 — 353MVA(300MW); 가중 평균 cosj — 0.85; 총 손실(2005년) — 전기 공급량의 17%.

KRM 파일럿 프로젝트 과정에서 13375개의 PoleCap 캐패시터가 저압 변압기에 대한 연결 노드에 0.4kV 가공선 지지대에 직접 설치되었으며 총 RM은 70MVAr입니다. 포함: 13000 5kvar 커패시터; 250 - 10kvar; 125 — 20제곱미터. 결과적으로 cosj 값은 0.95로 증가하고 손실은 13%로 감소합니다[7].

이 커패시터(그림 4 및 그림 5)는 MKR/MKK(Metalized Kunststoff Kompakt) 기술[8]에 따라 만들어진 잘 입증된 유형의 금속 필름 커패시터를 수정한 것입니다. MKR 기술의 특징 인 굽힘의 작은 변위로 놓인 필름 가장자리의 평평하고 물결 모양의 절단 조합으로 인해 전극의 층 접촉 금속 화의 강도.또한 PoleCap 시리즈에는 기존의 MKR 기술[8]에 따라 만들어진 여러 개의 3상 커패시터 PM 0.5 ~ 5kVAr가 포함되어 있습니다.

시리즈 MCC 커패시터의 기본 설계 개선으로 습기가 많거나 먼지가 많은 실외에서 PoleCap 커패시터를 직접(추가 케이스 없이) 설치할 수 있습니다. 콘덴서 본체는 99.5% 알루미늄으로 만들어졌으며 불활성 가스로 채워져 있습니다.

그림 5는 다음을 보여줍니다.

• 저항성 플라스틱 커버(항목 1);

• 플라스틱 링(pos. 5)으로 둘러싸여 있고 에폭시 컴파운드(pos. 7)로 채워진 완전 밀봉된 단자대 버전(pos. 8)은 IP54 보호 등급을 제공합니다.

연결(그림 5)은 3개의 단일 코어 2미터 케이블(위치 3)과 방전 저항의 세라믹 모듈(위치 6)에서 케이블 씰(위치 2)을 밀봉하고 접점 연결을 크림핑하고 납땜하여 이루어집니다.

편의를 위해 시각 제어 과압 보호가 트리거되면 콘덴서 하우징의 확장된 부분(위치 4)에 밝은 빨간색 띠가 나타납니다.

주변 온도의 최대 허용 차이는 -40 ... + 55 ° C [8]입니다.

KRM 커패시터는 단락 전류(PUE Ch.5), 홈캡과 폴캡 캐패시터의 하우징 내부에 퓨즈를 구축하는 것이 바람직해 보입니다.

높은 수준의 네트워크 손실이 있는 개발도상국의 유틸리티 네트워크에 대한 KRM의 경험은 단순한 기술 솔루션(특수 유형의 코사인 커패시터의 규제되지 않은 배터리 사용)도 경제적으로 매우 효과적일 수 있음을 보여줍니다.

기사 작성자: A.쉬시킨

문학

1. 도시 전기 네트워크 설계 지침 RD 34.20.185-94. 승인자: 94년 7월 7일 러시아 연방 연료 에너지부, 94년 5월 31일 RAO «러시아 UES», 95년 1월 1일 발효.

2. Ovchinnikov A. 유통 네트워크의 전기 손실 0.4 ... 6 (10) kV // 전기 공학 뉴스. 2003. 1호(19).

3. 페루 전기 네트워크의 역률 수정 // EPCOS COMPONENTS #1. 2006년

4. 역률 보정을 위한 HomeCap 커패시터.

5. 농업용 장비 및 전기 네트워크 설계 시 전압 조정 및 무효 전력 보상 수단 선택 지침. M.: Selenergoproekt. 1978년

6. Shishkin S.A. 소비자의 무효 전력 및 전력의 네트워크 손실 // 에너지 절약 4. 2004.

7. Jungwirth P. 현장 역률 보정 // EPCOS COMPONENTS No. 2005년 4월

8. 외부 저전압 PFC 애플리케이션용 PoleCap PFC 커패시터. EPCOS AG 발행. 2005년 3월. 주문번호 EPC: 26015-7600.