เหตุใดตู้ไฟฟ้าแรงต่ำจึงต้องมีการชดเชยความจุ

ในส่วนของการจ่ายไฟแรงดันต่ำ จะมีตู้สายเข้า ตู้สายขาออก และแน่นอนว่าเป็นตู้ชดเชยตัวเก็บประจุ ดังนั้นบทบาทของตู้ชดเชยตัวเก็บประจุคืออะไร? ตามชื่อที่แสดง พวกมันมีบทบาทในการชดเชยตัวเก็บประจุ ก่อนอื่นเรามาดูหลักการของการชดเชยตัวเก็บประจุกันก่อน เมื่อทำการชดเชยตัวเก็บประจุและโหลดจะเชื่อมต่อแบบขนาน ตัวเก็บประจุเปรียบเสมือนแบตเตอรี เมื่อโหลดเพิ่มขึ้นเนื่องจากความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายไฟแรงดันไฟขาออกของแหล่งจ่ายไฟจะลดลงเนื่องจากปลายทั้งสองของตัวเก็บประจุจำเป็นต้องรักษาแรงดันไฟฟ้าเดิมนั่นคือส่วนหนึ่งของแบตเตอรี่ในตัวเก็บประจุจะไหลออกมาซึ่ง ชะลอแนวโน้มแรงดันไฟฟ้าขาลง นี่คือหลักการของการชดเชยตัวเก็บประจุ

รูปภาพ

1. หลักการชดเชยของตัวเก็บประจุไฟ

โดยหลักการแล้ว ตัวเก็บประจุจะเทียบเท่ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่สร้างกระแสปฏิกิริยาแบบคาปาซิทีฟ หลักการของการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟคือการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีโหลดไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟและโหลดไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำขนานกันบนตัวเก็บประจุตัวเดียวกัน และพลังงานจะถูกแปลงระหว่างโหลดทั้งสอง ด้วยวิธีนี้ โหลดบนหม้อแปลงและสายส่งในโครงข่ายจะลดลง จึงทำให้กำลังการผลิตเอาต์พุตเพิ่มขึ้น ภายใต้เงื่อนไขของการส่งออกพลังงานที่ใช้งานอยู่ การสูญเสียของระบบจ่ายไฟจะลดลง ในการเปรียบเทียบ ตัวเก็บประจุเป็นวิธีที่ง่ายและประหยัดที่สุดในการลดภาระของหม้อแปลง ระบบจ่ายไฟ และการจำหน่ายทางอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงจำเป็นที่ตัวเก็บประจุจะต้องถูกนำมาใช้เป็นการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟในระบบไฟฟ้า ในปัจจุบัน เป็นเรื่องปกติมากที่จะใช้ตัวเก็บประจุแบบขนานเป็นอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยา

2. ลักษณะของการชดเชยตัวเก็บประจุไฟ

ข้อได้เปรียบ

อุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุไฟฟ้ามีลักษณะของการติดตั้งง่ายและตำแหน่งการติดตั้งที่สะดวก การสูญเสียพลังงานที่ใช้งานอยู่เล็กน้อย (เพียงประมาณ 0.4% ของความจุพิกัด) ระยะเวลาการก่อสร้างสั้น การลงทุนขนาดเล็ก ไม่มีชิ้นส่วนที่หมุนได้ ใช้งานง่ายและบำรุงรักษา หากธนาคารตัวเก็บประจุแต่ละแห่งได้รับความเสียหาย จะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของธนาคารตัวเก็บประจุทั้งหมดและข้อดีอื่น ๆ

ข้อบกพร่อง

ข้อเสียของอุปกรณ์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาของตัวเก็บประจุกำลังคือ: สามารถปรับขั้นตอนได้เท่านั้น แต่ไม่สามารถปรับได้อย่างราบรื่น การระบายอากาศไม่ดี เมื่ออุณหภูมิการทำงานของตัวเก็บประจุสูงกว่า 70 องศา ก็มีแนวโน้มที่จะขยายตัวและระเบิดได้ ลักษณะแรงดันไฟฟ้าต่ำ, เสถียรภาพการลัดวงจรต่ำ, มีค่าคงเหลือหลังจากการถอดออก; ความแม่นยำในการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟต่ำและส่งผลต่อผลการชดเชยได้ง่าย การจัดการการทำงานของตัวเก็บประจุชดเชยเป็นเรื่องยากและปัญหาการทำงานที่ปลอดภัยของตัวเก็บประจุไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาอย่างจริงจัง ฯลฯ

3. วิธีการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา

การชดเชยการกระจายแรงดันสูง

การชดเชยการกระจายแรงดันไฟฟ้าสูง จริงๆ แล้วคือตัวเก็บประจุชดเชยพลังงานรีแอกทีฟที่ติดตั้งที่ด้านไฟฟ้าแรงสูงของหม้อแปลงตัวเดียวเพื่อปรับปรุงคุณภาพของแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ส่วนใหญ่จะใช้ในการจำหน่ายไฟฟ้าแรงสูงในเมือง

การชดเชยส่วนกลางไฟฟ้าแรงสูง

การชดเชยแบบรวมศูนย์ไฟฟ้าแรงสูงหมายถึงวิธีการชดเชยซึ่งติดตั้งตัวเก็บประจุบนบัสไฟฟ้าแรงสูง 6 kV ~ 10 kV ในสถานีย่อยหรือสถานีย่อยแบบสเต็ปดาวน์ของผู้ใช้ ตัวเก็บประจุยังสามารถติดตั้งบนบัสแรงดันต่ำในห้องจ่ายไฟหลักของผู้ใช้ได้ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีโหลดรวมอยู่และอยู่ห่างจากบัสจ่ายไฟ เมื่อผู้ใช้มีโหลดไฟฟ้าแรงสูงในสถานที่ใกล้เคียงซึ่งมีความสามารถในการชดเชยขนาดใหญ่ จะสามารถลดการใช้พลังงานปฏิกิริยาของระบบไฟฟ้าและมีบทบาทในการชดเชยบางอย่างได้ ข้อดีของมันคือง่ายต่อการใช้งานการสลับอัตโนมัติ สามารถปรับปรุงตัวประกอบกำลังของผู้ใช้ได้อย่างสมเหตุสมผล มีอัตราการใช้สูง ลงทุนน้อย บำรุงรักษาง่าย และง่ายต่อการปรับเปลี่ยนเพื่อหลีกเลี่ยงการชดเชยมากเกินไปและปรับปรุงคุณภาพแรงดันไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ผลประโยชน์เชิงเศรษฐกิจของวิธีการชดเชยนี้ยังมีน้อย

การชดเชยการกระจายแรงดันต่ำ

การชดเชยการกระจายแรงดันไฟฟ้าต่ำจะขึ้นอยู่กับความต้องการกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละชนิด มีการติดตั้งแผงเก็บประจุไฟฟ้าแรงต่ำเดี่ยวหรือหลายเครื่องกระจายอยู่ใกล้อุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟของสายไฟฟ้าแรงสูงและแรงต่ำและหม้อแปลงไฟฟ้าทั้งหมดที่ด้านหน้าสถานที่ติดตั้ง พลัง. ข้อดีคือเมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้ากำลังทำงาน มีการใส่การชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ และเมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าไม่ทำงาน อุปกรณ์ชดเชยจะถูกถอนออกด้วย ซึ่งสามารถลดการไหลของพลังงานรีแอกทีฟในเครือข่ายการจำหน่ายและหม้อแปลงไฟฟ้าได้ ด้วยเหตุนี้ ลดการสูญเสียพลังงานที่ใช้งานอยู่ มันสามารถลดหน้าตัดลวดของเส้น และความจุของหม้อแปลง, รอยขนาดเล็ก. ข้อเสียคืออัตราการใช้กำลังการผลิตต่ำและมีการลงทุนสูง ไม่เหมาะสำหรับการทำงานด้วยความเร็วหลายระดับ การเดินหน้าและถอยหลัง การต่อนิ้ว การหยุดนิ่ง และการเบรกถอยหลัง

การชดเชยส่วนกลางแรงดันต่ำ

การชดเชยแบบรวมศูนย์แรงดันต่ำหมายถึงการเชื่อมต่อตัวเก็บประจุแรงดันต่ำเข้ากับบัสแรงดันต่ำของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายผ่านสวิตช์แรงดันต่ำ โดยใช้อุปกรณ์สวิตช์ชดเชยพลังงานปฏิกิริยาเป็นอุปกรณ์ควบคุมและป้องกัน และควบคุมการสลับโดยตรงของ ตัวเก็บประจุตามกำลังรีแอกทีฟบนบัสแรงดันต่ำ การสลับตัวเก็บประจุจะดำเนินการทั้งกลุ่มและไม่สามารถปรับได้อย่างราบรื่น ข้อดีของการชดเชยแรงดันไฟฟ้าต่ำ: การเดินสายแบบธรรมดา การทำงานขนาดเล็กและปริมาณงานการบำรุงรักษา การสร้างสมดุลของพลังงานรีแอกทีฟในพื้นที่ ดังนั้นจึงปรับปรุงการใช้หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ลดการสูญเสียเครือข่าย และประหยัดได้มาก เป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ .

4. การคำนวณความสามารถในการชดเชยตัวเก็บประจุ

ความสามารถในการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟควรถูกกำหนดตามกราฟกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟหรือวิธีคำนวณการชดเชยพลังงานรีแอกทีฟ สูตรการคำนวณมีดังนี้:

QC=p(tgφ1-tgφ2) หรือ QC=pqc(1)

ในสูตร:

Qc: ความจุตัวเก็บประจุชดเชย;

P: โหลดพลังงานที่ใช้งาน;

COSφ1: ตัวประกอบกำลังพรีโหลดการชดเชย;

COSφ2: ตัวประกอบกำลังโหลดหลังจากการชดเชย

qc: อัตราการชดเชยพลังงานปฏิกิริยา, kvar/kw

5. การทำงานที่ปลอดภัยของตัวเก็บประจุไฟฟ้า

1. กระแสไฟฟ้าที่อนุญาต

ในระหว่างการทำงานปกติ ตัวเก็บประจุควรทำงานที่กระแสไฟฟ้าที่กำหนด กระแสไฟฟ้าที่ใช้งานสูงสุดต้องไม่เกิน 1.3 เท่าของกระแสไฟฟ้าที่กำหนด และค่าความต่างของกระแสไฟฟ้าสามเฟสจะต้องไม่เกิน 5%

2. แรงดันไฟฟ้าที่อนุญาต

ตัวเก็บประจุมีความไวต่อแรงดันไฟฟ้ามาก เนื่องจากการสูญเสียตัวเก็บประจุจะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเกินจะทำให้ตัวเก็บประจุร้อนอย่างรุนแรง และฉนวนของตัวเก็บประจุจะเร่งอายุ ลดอายุการใช้งาน และอาจเป็นสาเหตุให้เกิดไฟฟ้าขัดข้องด้วย ดังนั้น อุปกรณ์ตัวเก็บประจุควรทำงานที่แรงดันไฟฟ้า ซึ่งโดยทั่วไปไม่ควรเกิน 1.05 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด และแรงดันไฟฟ้าสูงสุดไม่ควรเกิน 1.1 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด เมื่อบัสบาร์เกิน 1.1 เท่าของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด จะต้องดำเนินมาตรการทำความเย็น

3. ปัญหาฮาร์มอนิก

เนื่องจากวงจรตัวเก็บประจุเป็นวงจร LC จึงง่ายต่อการสะท้อนกับฮาร์โมนิคบางตัว ซึ่งสามารถทำให้เกิดฮาร์โมนิคลำดับสูงได้ง่าย ทำให้กระแสและแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น ยิ่งไปกว่านั้น กระแสฮาร์มอนิกนี้ยังเป็นอันตรายต่อตัวเก็บประจุอย่างมาก และทำให้ตัวเก็บประจุพังได้ง่ายและทำให้เกิดการลัดวงจรแบบเฟสต่อเฟส ดังนั้น เมื่อตัวเก็บประจุทำงานได้ตามปกติ สามารถเชื่อมต่อเครื่องปฏิกรณ์ที่มีค่าตัวเหนี่ยวนำที่เหมาะสมเป็นอนุกรมกับตัวเก็บประจุเพื่อจำกัดกระแสฮาร์มอนิกได้เมื่อจำเป็น

4. ปัญหาการป้องกันรีเลย์

การป้องกันรีเลย์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากชุดอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ครบชุด ในปัจจุบัน เทคโนโลยีอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์ที่ผลิตโดยผู้ผลิตไฟฟ้าในประเทศที่มีชื่อเสียงหลายรายมีความเป็นผู้ใหญ่ ปลอดภัย มีเสถียรภาพ และมีประสิทธิภาพ อุปกรณ์ป้องกันรีเลย์สามารถกำจัดตัวเก็บประจุที่ชำรุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเป็นวิธีการสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าระบบไฟฟ้าทำงานได้อย่างปลอดภัยและมีเสถียรภาพ มาตรการป้องกันรีเลย์ตัวเก็บประจุหลักประกอบด้วย: 1 การป้องกันกระแสเกินสามขั้นตอน; การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน 2 ตั้งค่าเพื่อป้องกันความเสียหายของตัวเก็บประจุที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าเกินสถานะคงที่ของระบบ 3 เพื่อหลีกเลี่ยงแรงดันไฟฟ้าเกินที่เกิดจากการปิดตัวเก็บประจุทันทีที่เกิดจากการปิดระบบไฟฟ้าช่วงสั้น ๆ ชุดป้องกันแรงดันไฟฟ้าต่ำเนื่องจากความเสียหายจากแรงดันไฟฟ้า ④ การป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่ไม่สมดุล การป้องกันกระแสไฟฟ้าที่ไม่สมดุล หรือการป้องกันแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันสามเฟสที่กำหนดค่าให้สะท้อนถึงความผิดพลาดในการพังทลายภายในของตัวเก็บประจุในธนาคารตัวเก็บประจุ

5. ปัญหาการปิดบัญชี

ธนาคารตัวเก็บประจุไม่ได้รับอนุญาตให้ปิดใหม่เมื่อมีการเรียกเก็บเงิน สาเหตุหลักคือต้องใช้เวลาพอสมควรในการคายประจุตัวเก็บประจุ เมื่อสวิตช์ของตัวเก็บประจุแบงค์สะดุด ถ้าปิดทันที ตัวเก็บประจุจะไม่มีเวลาคายประจุ อาจยังมีประจุที่มีขั้วตรงข้ามกับแรงดันปิดในตัวเก็บประจุซึ่งจะทำให้เกิดการปิด กระแสไฟกระชากขนาดใหญ่ถูกสร้างขึ้นทันที ทำให้เปลือกตัวเก็บประจุขยายตัว พ่นเชื้อเพลิง หรือแม้แต่ระเบิด ดังนั้นเมื่อปิดธนาคารคาปาซิเตอร์อีกครั้งจะต้องดำเนินการ 3 นาที หลังจากปลดเซอร์กิตเบรกเกอร์แล้ว ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงไม่ได้รับอนุญาตให้ติดตั้งอุปกรณ์ปิดอัตโนมัติ แต่ควรติดตั้งอุปกรณ์สะดุดอัตโนมัติแบบไร้แรงดันแทน

สถานีย่อยเทอร์มินัลบางแห่งมักติดตั้งอุปกรณ์สลับพลังงานสำรองอัตโนมัติ อุปกรณ์ทำงานเพื่อตัดแหล่งจ่ายไฟที่ชำรุด จากนั้นจึงเปิดแหล่งจ่ายไฟสำรองหลังจากหน่วงเวลาสั้นๆ ในระหว่างกระบวนการนี้ หากธนาคารตัวเก็บประจุมีฟังก์ชันการสลับตัวเองด้วยแรงดันไฟฟ้าต่ำ ธนาคารตัวเก็บประจุจะเปิดในเวลาอันสั้น หากปิดอีกครั้งภายในระยะเวลาหนึ่ง จะเกิดความล้มเหลวตามที่กล่าวข้างต้น ดังนั้นปัญหาการสลับของระบบและธนาคารตัวเก็บประจุที่ติดตั้งอุปกรณ์สวิตช์ไฟสำรองอัตโนมัติจึงสมควรได้รับความสนใจอย่างเต็มที่

6. อุณหภูมิในการทำงานที่อนุญาต

เมื่อตัวเก็บประจุทำงานได้ตามปกติ อุณหภูมิโดยรอบที่กำหนดโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 40 องศา ~ -25 องศา ; อุณหภูมิของตัวกลางภายในควรต่ำกว่า 65 องศา และสูงสุดไม่ควรเกิน 70 องศา มิฉะนั้น จะทำให้เกิดการสลายความร้อนหรือโป่ง อุณหภูมิของเปลือกตัวเก็บประจุอยู่ระหว่างอุณหภูมิปานกลางถึงอุณหภูมิแวดล้อมและไม่ควรเกิน 55 องศา ดังนั้นห้องเก็บประจุจึงควรจัดให้มีการระบายอากาศที่ดีเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิในการทำงานไม่เกินค่าที่อนุญาต

7. ปัญหาเสียงคายประจุระหว่างการทำงาน

โดยทั่วไปตัวเก็บประจุจะไม่มีเสียงในขณะที่ทำงาน แต่ในบางกรณีก็อาจมีปัญหาเรื่องเสียงคายประจุเมื่อทำงานด้วย ตัวอย่างเช่น ถ้าเคสของตัวเก็บประจุถูกปล่อยทิ้งไว้ในที่โล่งนานเกินไป เมื่อน้ำฝนเข้ามาระหว่างทั้งสองเคสและใช้แรงดันไฟฟ้า อาจเกิดเสียงคายประจุได้ เมื่อขาดน้ำมันในตัวเก็บประจุ ปลายล่างของท่อจะสัมผัสกับน้ำมันได้ง่าย พื้นผิวแล้วอาจมีเสียงปล่อยออกมา หากมีการบัดกรีหรือการแยกสารบัดกรีภายในตัวเก็บประจุ จะเกิดการคายประจุแบบวาบไฟในน้ำมัน เมื่อแกนของตัวเก็บประจุสัมผัสกับเปลือกไม่ดี แรงดันไฟฟ้าลอยจะปรากฏขึ้น ทำให้เกิดเสียงคายประจุ .

เมื่อสภาพเสียงการคายประจุข้างต้นเกิดขึ้น แต่ละสถานการณ์ควรได้รับการจัดการ กล่าวคือ วิธีการรักษามีดังนี้: หยุดตัวเก็บประจุและคายประจุออก ถอดปลอกด้านนอก เช็ดให้แห้ง และติดตั้งใหม่ เพิ่มน้ำมันตัวเก็บประจุคุณสมบัติเดียวกัน หากเสียงคายประจุไม่หยุดควรถอดประกอบและซ่อมแซม ตัวเก็บประจุควรจะไม่ใช้งานและคายประจุเพื่อให้แกนและเปลือกสัมผัสกันได้ดี

8. ปัญหาการระเบิด

ในระหว่างการทำงานของตัวเก็บประจุ หากมีการพังทลายของส่วนประกอบภายในของตัวเก็บประจุ ความเสียหายต่อฉนวนของเปลือกตัวเก็บประจุ การปิดผนึกที่ไม่ดีและการรั่วไหลของน้ำมัน การปูดและการแยกตัวภายใน การปูดและการแยกตัวภายใน การปิดประจุหรืออุณหภูมิที่มากเกินไป และการระบายอากาศไม่ดี, แรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงเกินไป, ส่วนประกอบฮาร์มอนิกมีขนาดใหญ่เกินไป, แรงดันไฟฟ้าเกินในการทำงาน ฯลฯ อาจทำให้ตัวเก็บประจุเสียหายและระเบิดได้ เพื่อป้องกันอุบัติเหตุจากการระเบิดของตัวเก็บประจุ ภายใต้สถานการณ์ปกติ สามารถติดตั้งฟิวส์แบบเร็วได้ประมาณ 1.5 ถึง 2 เท่าของปริมาณกระแสที่ไหลผ่านแต่ละกลุ่มของตัวเก็บประจุเฟส ถ้าคาปาซิเตอร์พัง ฟิวส์เร็วจะละลายและตัดออก แหล่งจ่ายไฟเพื่อป้องกันตัวเก็บประจุไม่ให้สร้างความร้อนอย่างต่อเนื่อง ติดตั้งแอมป์มิเตอร์ในแต่ละเฟสของตู้ชดเชยเพื่อให้แน่ใจว่าความต่างกระแสระหว่างแต่ละเฟสไม่เกิน ±5% หากพบความไม่สมดุล ให้ออกจากการทำงานทันทีและตรวจสอบตัวเก็บประจุ ตรวจสอบอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของตัวเก็บประจุ เสริมสร้างการตรวจสอบ ตรวจสอบธนาคารตัวเก็บประจุเพื่อหลีกเลี่ยงการรั่วไหลของน้ำมันและการโป่งของตัวเก็บประจุเพื่อป้องกันการระเบิด