घरेलू भार की प्रतिक्रियाशील शक्ति की भरपाई के लिए कैपेसिटर का उपयोग

बिजली आपूर्ति प्रणाली (एसईएस) की दक्षता को प्रभावित करने वाले कई कारकों में से, प्राथमिकता वाले स्थानों में से एक पर कब्जा कर लिया गया है प्रतिक्रियाशील शक्ति मुआवजा समस्या (केआरएम)। हालांकि, यूटिलिटी यूजर डिस्ट्रीब्यूशन नेटवर्क में ज्यादातर सिंगल-फेज, व्यक्तिगत रूप से स्विच किए गए लोड होते हैं, KRM डिवाइस अभी भी कम उपयोग किए जाते हैं।

पहले यह माना जाता था कि शहरी लो-वोल्टेज वितरण नेटवर्क के अपेक्षाकृत कम फीडरों, छोटी (केवीए इकाइयों) से जुड़ी बिजली और भार के प्रसार के कारण, पीएफसी समस्या उनके लिए मौजूद नहीं थी।

उदाहरण के लिए, अध्याय 5.2 [1] में लिखा है: "आवासीय और सार्वजनिक भवनों के लिए कोई प्रतिक्रियाशील भार मुआवजा प्रदान नहीं किया गया है।" अगर हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि पिछले दशक में आवासीय क्षेत्र के प्रति 1 एम 2 बिजली की खपत तीन गुना हो गई है, शहरी नगरपालिका नेटवर्क के बिजली ट्रांसफार्मर की औसत सांख्यिकीय क्षमता 325 केवीए तक पहुंच गई है, और ट्रांसफार्मर बिजली के उपयोग का क्षेत्र ऊपर की ओर स्थानांतरित हो गया है और 250 ... 400 केवीए [2] के भीतर है, तो यह कथन संदिग्ध है।

एक आवासीय भवन के प्रवेश द्वार पर बने लोड ग्राफ़ का प्रसंस्करण दर्शाता है: दिन के दौरान पावर फैक्टर (cosj) का औसत मूल्य 0.88 से 0.97 तक और चरण दर चरण 0.84 से 0.99 तक भिन्न होता है। तदनुसार, प्रतिक्रियाशील शक्ति (RM) की कुल खपत 9 ... 14 kVAr, और चरण दर चरण 1 से 6 kVAr तक भिन्न होती है।

चित्रा 1 आवासीय भवन के प्रवेश द्वार पर दैनिक आरएम खपत ग्राफ दिखाता है। एक अन्य उदाहरण: पंजीकृत दैनिक (10 जून, 2007) सिज़रान के शहरी ग्रिड के टीपी में सक्रिय और प्रतिक्रियाशील बिजली की खपत (एसटीआर-आरए = 400 केवीए, बिजली उपभोक्ता ज्यादातर एकल-चरण हैं) 1666.46 kWh और 740.17 kvarh (भारित औसत मूल्य cosj = 0.91 - 0.65 से 0.97 तक फैलाव) ट्रांसफार्मर के संगत कम लोड कारक के साथ भी - पीक आवर्स के दौरान 32% और न्यूनतम माप घंटों के दौरान 11%।

इस प्रकार, उपयोगिता भार के उच्च घनत्व (केवीए / किमी 2) को देखते हुए, एसईएस के ऊर्जा प्रवाह में एक प्रतिक्रियाशील घटक की निरंतर उपस्थिति से बड़े शहरों के वितरण नेटवर्क में बिजली के महत्वपूर्ण नुकसान होते हैं और उन्हें क्षतिपूर्ति करने की आवश्यकता होती है। पीढ़ी के अतिरिक्त स्रोतों के माध्यम से।

इस समस्या को हल करने की जटिलता काफी हद तक अलग-अलग चरणों (छवि 1) में आरएम की असमान खपत के कारण है, जो एक में स्थापित नियामक द्वारा नियंत्रित तीन-चरण कैपेसिटर बैंकों के आधार पर औद्योगिक नेटवर्क केआरएम प्रतिष्ठानों के लिए पारंपरिक उपयोग करना मुश्किल बनाता है। मुआवजा नेटवर्क के चरणों की।

शहरी थर्मल पावर स्टेशनों के पावर रिजर्व को बढ़ाने में हमारे विदेशी सहयोगियों का अनुभव रुचिकर है। विशेष रूप से, बिजली वितरण कंपनी एडिनॉर एस.ए.ए. (पेरू) (यह एंडेसा समूह (स्पेन) का हिस्सा है, जो कई दक्षिण अमेरिकी देशों में बिजली के उत्पादन, संचरण और वितरण में माहिर है), उपभोक्ताओं से न्यूनतम दूरी पर कम वोल्टेज वितरण नेटवर्क में केआरएम के अनुसार [3]। लो-वोल्टेज कोसाइन कैपेसिटर-ईपीसीओएस एजी के सबसे बड़े निर्माताओं में से एक, एडिनॉर एस.ए.ए. के आदेश पर, छोटे यूटिलिटी लोड के लिए उपयुक्त सिंगल-फेज कैपेसिटर होमकैप [4] की एक श्रृंखला लॉन्च की।

होमकैप कैपेसिटर (चित्र 2) की नाममात्र क्षमता 5 से 33 μF तक भिन्न होती है, जो पीएम के आगमनात्मक घटक को 0.25 से 1.66 kVAr (127 की सीमा में 50 हर्ट्ज के मुख्य वोल्टेज पर) की भरपाई करना संभव बनाती है। ... 380 वी)।

प्रबलित पॉलीप्रोपाइलीन फिल्म का उपयोग ढांकता हुआ के रूप में किया जाता है, इलेक्ट्रोड को धातु - एमकेआर तकनीक (मेटलाइज़्ड पॉलीप्रोपाइलीन कुन्स्टॉफ़) के छिड़काव से बनाया जाता है। खंड की घुमावदार मानक दौर है, आंतरिक मात्रा गैर-विषैले पॉलीयूरेथेन यौगिक से भरी हुई है। ईपीसीओएस एजी के सभी कोसाइन कैपेसिटर की तरह, होमकैप कैपेसिटर में प्लेटों के स्थानीय विनाश के मामले में "सेल्फ-हीलिंग" का गुण होता है।

कैपेसिटर के बेलनाकार एल्यूमीनियम आवास को गर्मी-सिकुड़ने योग्य पॉलीविनाइल ट्यूब (छवि 2) के साथ इन्सुलेट किया जाता है, और डबल इलेक्ट्रोड ब्लेड के टर्मिनलों को एक ढांकता हुआ प्लास्टिक टोपी (सुरक्षा डिग्री आईपी53) के साथ कवर किया जाता है, इस प्रकार ऑपरेशन के दौरान पूर्ण सुरक्षा की गारंटी देता है। मानक यूएल 810 (यूएस सुरक्षा प्रयोगशालाओं) के प्रासंगिक प्रमाण पत्र द्वारा घरेलू पर्यावरण की पुष्टि की गई।

बिल्ट-इन डिवाइस, जो जैकेट के अंदर अतिरिक्त दबाव पार हो जाने पर सक्रिय हो जाता है, सेक्शन के ओवरहीटिंग या हिमस्खलन के मामले में कंडेनसर को स्वचालित रूप से बंद कर देता है। होमकैप कैपेसिटर का व्यास 42.5 ± 1 मिमी है, और नाममात्र क्षमता के मूल्य के आधार पर ऊंचाई 70 ... 125 मिमी है। अतिरिक्त आंतरिक दबाव के खिलाफ सुरक्षा के मामले में कंडेनसर आवास का लंबवत विस्तार, 13 मिमी से अधिक नहीं।

कैपेसिटर 1.5 मिमी2 के क्रॉस-सेक्शन और 300 या 500 मिमी [4] की लंबाई के साथ दो-कोर लचीली केबल से जुड़ा हुआ है। केबल इन्सुलेशन का अनुमेय ताप - 105 ° C।

होमकैप कैपेसिटर का संचालन -25 … + 55 ° C के परिवेशी तापमान पर घर के अंदर संभव है। नाममात्र क्षमता का विचलन: -5 / + 10%। सक्रिय बिजली का नुकसान 5 वाट प्रति क्वार से अधिक नहीं है। 100,000 घंटे तक की सेवा जीवन की गारंटी।

होमकैप कैपेसिटर को माउंटिंग सतह पर बन्धन नीचे से जुड़े एक क्लैंप या बोल्ट (M8x10) के साथ किया जाता है।

अंजीर में। 3. मीटरिंग बॉक्स में होमकैप कंडेनसर की स्थापना दिखाता है। कैपेसिटर (निचले दाएं कोने में) बिजली मीटर के टर्मिनलों से जुड़ा है

HomeCap कैपेसिटर IEC 60831-1 / 2 [4] की आवश्यकताओं के पूर्ण अनुपालन में निर्मित होते हैं।

एडिनॉर एसएए के अनुसार, [3] उत्तरी लीमा के इन्फैंटस जिले में 114,000 घरों में 37,000 केवीआर की कुल क्षमता वाले होमकैप कैपेसिटर की स्थापना ने वितरण नेटवर्क के भारित औसत पावर फैक्टर को 0.84 से 0.93 तक बढ़ा दिया, जिससे लगभग 280 किलोवाट प्रति घंटे की बचत हुई। प्रत्येक कनेक्टेड kVAr RM या कुल लगभग 19,300 MWh प्रति वर्ष। इसके अलावा, घरेलू भार की प्रकृति में गुणात्मक परिवर्तनों को ध्यान में रखते हुए (बिजली के उपकरणों की बिजली आपूर्ति को बदलना, ऊर्जा-बचत लैंप के सक्रिय रोड़े), मुख्य वोल्टेज के साइनसोइडैलिटी का विरूपण, एक ही समय में HomeCap कैपेसिटर की मदद से, हार्मोनिक घटकों के स्तर को कम करना संभव था - THDU औसतन 1%।

शहरी लोगों के विपरीत, ग्रामीण लो-वोल्टेज वितरण नेटवर्क के लिए आरपीसी की आवश्यकता पर कभी सवाल नहीं उठाया गया है [5] क्योंकि एक विस्तारित खुली (पेड़ जैसी) उच्च-वोल्टेज लाइन (ओएचएल) पर आरएम ट्रांसमिशन के लिए सक्रिय ऊर्जा की खपत होती है। 6 (10) kV का वोल्टेज उच्चतम [6] है। इसी समय, विद्युत रिसीवरों की कनेक्टेड क्षमता के लिए केआरएम फंडों के अपर्याप्त अनुपात को विशुद्ध रूप से आर्थिक कारणों से समझाया गया है। इसलिए, ग्रामीण उपयोगिता और घरेलू और छोटे (140 किलोवाट तक) औद्योगिक उपयोगकर्ताओं के एसपीपी के लिए, केआरएम का सबसे सस्ता संस्करण चुनने का सवाल प्राथमिकता है।

ग्रामीण लो-वोल्टेज नेटवर्क [5] में सीधे आरपीसी के 80% की सिफारिश के व्यावहारिक कार्यान्वयन में तकनीकी कठिनाइयों में से एक ओवरहेड लाइनों की स्थापना के लिए उपयुक्त कैपेसिटर की कमी है।गणनाओं के अनुसार, एचवी 0.4 केवी पर संचरण के दौरान अवशिष्ट का औसत मूल्य (ओवरकंपेंसेशन की अनुमति नहीं) मिश्रित के लिए 50 किलोवाट की सक्रिय शक्ति के साथ, उपयोगिता लोड के एक प्रावधान (40% से अधिक) के साथ 8 kvar है , इसलिए, ऐसे कैपेसिटर का इष्टतम नाममात्र आरएम kvar के कुछ दसियों के भीतर होना चाहिए।

EPCOS AG [7] द्वारा निर्मित पोलकैप® श्रृंखला कैपेसिटर (चित्र 4) पर आधारित बिजली कंपनी जयपुर विद्युत वितरण निगम लिमिटेड द्वारा जयपुर (राजस्थान, भारत) में लो-वोल्टेज नेटवर्क की ओवरहेड लाइनों पर उपयोग की जाने वाली केआरएम प्रणाली पर विचार करें। 25-500 केवीए की एकल शक्ति के साथ 4600 ट्रांसफॉर्मर 11 / 0.433 केवी की स्थापित क्षमता के साथ लगभग 1000 एमवीए युक्त एसपीपी की निगरानी ने दिखाया: ट्रांसफार्मर का ग्रीष्मकालीन भार 506 एमवीए (430 मेगावाट) था, सर्दी - 353 एमवीए (300 मेगावाट); भारित औसत cosj — 0.85; कुल घाटा (2005) — विद्युत आपूर्ति की मात्रा का 17%।

केआरएम पायलट प्रोजेक्ट के दौरान, 13375 पोलकैप कैपेसिटर कनेक्शन नोड्स में कम वोल्टेज ट्रांसफार्मर के लिए सीधे 70 एमवीएआर के कुल आरएम के साथ 0.4 केवी ओवरहेड लाइनों के समर्थन पर स्थापित किए गए थे। इसमें शामिल हैं: 13000 5 kvar कैपेसिटर; 250 — 10 क्वार; 125 - 20 वर्ग मीटर। परिणामस्वरूप, cosj का मान बढ़कर 0.95 हो जाता है, और नुकसान घटकर 13% [7] हो जाता है।

ये कैपेसिटर (चित्र 4 और चित्र 5) एमकेआर / एमकेके (मेटलाइज्ड कुन्स्टस्टॉफ कोम्पाकट) तकनीक [8] के अनुसार निर्मित एक अच्छी तरह से सिद्ध प्रकार की धातु-फिल्म कैपेसिटर का एक संशोधन है - एक साथ क्षेत्र में वृद्धि और विद्युत में वृद्धि परत की ताकत इलेक्ट्रोड के धातुकरण से संपर्क करती है, फिल्म के किनारों के फ्लैट और लहरदार कट के संयोजन के कारण, मोड़ के एक छोटे से विस्थापन के साथ रखी जाती है, जो एमकेआर तकनीक की विशेषता है।इसके अलावा, पोलकैप श्रृंखला में कई तीन-चरण कैपेसिटर पीएम 0.5 ... 5 केवीएआर शामिल हैं, जो पारंपरिक एमकेआर तकनीक [8] के अनुसार बनाए गए हैं।

सीरीज एमसीसी कैपेसिटर के मूल डिजाइन में सुधार ने सीधे (बिना अतिरिक्त केस के) पोलकैप कैपेसिटर को बाहर, नम या धूल भरे कमरे में स्थापित करना संभव बना दिया है। संघनित्र निकाय 99.5% एल्यूमीनियम से बना है और एक निष्क्रिय गैस से भरा हुआ है।

चित्र 5 दिखाता है:

• प्रतिरोधी प्लास्टिक कवर (आइटम 1);

• हर्मेटिक रूप से सीलबंद, एक प्लास्टिक की अंगूठी (स्थिति 5) से घिरा हुआ है और एपॉक्सी यौगिक (स्थिति 7) से भरा हुआ है, टर्मिनल ब्लॉक संस्करण (स्थिति 8) सुरक्षा की डिग्री IP54 प्रदान करता है।

कनेक्शन (चित्र 5) तीन सिंगल-कोर 2-मीटर केबल (स्थिति 3) से एक केबल सील (स्थिति 2) को सील करके और संपर्क कनेक्शनों को समेटकर और टांका लगाकर निर्वहन प्रतिरोधों (स्थिति 6) के एक सिरेमिक मॉड्यूल से बनाया गया है।

सुविधा के लिए दृश्य नियंत्रण अधिक दबाव से सुरक्षा शुरू हो जाती है, कंडेनसर हाउसिंग (स्थिति 4) के विस्तारित हिस्से पर एक चमकदार लाल बैंड दिखाई देता है।

परिवेश के तापमान में अधिकतम स्वीकार्य अंतर -40 ... + 55 डिग्री सेल्सियस [8] है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चूंकि केआरएम कैपेसिटर को शॉर्ट-सर्किट धाराओं से संरक्षित किया जाना चाहिए (पीयूई अध्याय 5), ऐसा लगता है कि होमकैप और पोलकैप कैपेसिटर के आवास के अंदर फ़्यूज़ बनाने की सलाह दी जाती है जो सेक्शन ब्रेकडाउन द्वारा ट्रिगर होते हैं।

उच्च स्तर के नेटवर्क घाटे वाले विकासशील देशों में यूटिलिटी नेटवर्क में KRM का अनुभव दर्शाता है कि सरल तकनीकी समाधान - विशेष प्रकार के कोसाइन कैपेसिटर की अनियमित बैटरी का उपयोग - आर्थिक रूप से बहुत प्रभावी हो सकते हैं।

लेख के लेखक: ए.शिश्किन

साहित्य

1. शहरी विद्युत नेटवर्क आरडी 34.20.185-94 के डिजाइन के लिए निर्देश। द्वारा अनुमोदित: 07.07.94 को रूसी संघ के ईंधन और ऊर्जा मंत्रालय, 05.31.94 को आरएओ "रूस का यूईएस"। 01.01.95 को लागू हुआ।

2. ओविचिनिकोव ए। वितरण नेटवर्क में बिजली का नुकसान 0.4 ... 6 (10) केवी // इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का समाचार। 2003. नंबर 1 (19)।

3. पेरू के विद्युत नेटवर्क // EPCOS कंपोनेंट्स #1 में पावर फैक्टर का सुधार। 2006

4. पावर फैक्टर करेक्शन के लिए होमकैप कैपेसिटर।

5. कृषि उपकरणों और कृषि प्रयोजनों के लिए विद्युत नेटवर्क के डिजाइन में वोल्टेज विनियमन और प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति के साधनों के चयन के लिए दिशानिर्देश। एम .: सेलेनेर्गोप्रोक्ट। 1978

6. शिश्किन एस.ए. उपभोक्ताओं की प्रतिक्रियाशील शक्ति और बिजली का नेटवर्क नुकसान // ऊर्जा बचत संख्या 4. 2004।

7. जंगविर्थ पी। ऑन-साइट पावर फैक्टर करेक्शन // ईपीसीओएस कंपोनेंट्स नं। 4. 2005

8. बाहरी कम वोल्टेज पीएफसी अनुप्रयोगों के लिए पोलकैप पीएफसी कैपेसिटर। ईपीसीओएस एजी द्वारा प्रकाशित। 03/2005। आदेश संख्या। ईपीसी: 26015-7600।