Обратная связь

Главная/Клиентам/Статьи/Тиристорные конденсаторные установки. 18.04.06 г.

Тиристорные конденсаторные установки

иткин виктор львович технический директор матик электро

В настоящее время в электросетях предприятий, в связи с повышением уровня автоматизации и производительности труда технологических процессов, наблюдается количественный рост нагрузок с высокой динамикой изменения мощностей.

К таким нагрузкам относятся прокатные станы, транспортеры с переменной скоростью, насосы и компрессоры с переменной производительностью, цеха с большим количеством подъемно-транспортных механизмов, часто включаемые двигатели с большим пусковым моментом (порты), мощные двигатели штамповочных установок и прессов, сварочное оборудование, в том числе и машины контактной сварки, плавильные индукционные печи.

Вследствие высокой динамики этой нагрузки традиционные релейноконтакторные установки компенсации реактивной мощности не успевают реагировать на текущую величину коэффициента мощности. Из-за наличия временных запаздываний, при компенсации реактивной мощности, работа этих установок становится неэффективной, а порой приводит к увеличению потребления (или генерации в сеть конденсаторной установкой) реактивной энергии.

Тиристорные конденсаторные установки КРМ – лучшее, а иногда и единственное решение, когда необходимо осуществлять компенсацию реактивной мощности нагрузки с высокой скоростью.

Тиристорная конденсаторная установка

В отличие от установок с контакторами тиристорные конденсаторные установки обладают быстродействием на 2 порядка выше, т.к. не требуется задержка срабатывания на время разряда конденсатора. В тиристорных установках после подачи сигнала на коммутацию тиристор «сам выбирает» время подключения в момент, когда напряжение в сети и на конденсаторе равны. Задержка включения составляет не более 20 мс. При этом следует отметить, что конденсаторы подключаются без пусковых токов. Это продлевает срок службы конденсаторов.

Высокое быстродействие тиристоров позволяет уменьшить временные отклонения от заданного cos(φ) в потребляемой электрической энергии до величины периода колебания напряжения, т.е. 20 мс для частоты 50 Гц.

В связи с отсутствием движущихся механических контактов тиристорные конденсаторные установки имеют больший ресурс. Для защиты тиристоров применяются специальные быстродействующие предохранители Их назначение при любых перегрузках разорвать цепь раньше, чем ток через тиристоры достигнет недопустимой для них величины.

Где необходимы тиристорные конденсаторные установки?
  • Сталеплавильные заводы
  • Лифтовое хозяйство
  • Портовые краны
  • Кабельные заводы (экструдеры)
  • Аппараты точечной сварки
  • Роботы
  • Компрессоры
  • Горнолыжные подъемники
  • Промышленные сети химических заводов, бумажных фабрик,
А также там, где нужны эргономичные – малошумные (не контакторные) решения:
  • Гостиницы
  • Банки
  • Офисы
  • Больницы
  • Торговые центры
  • Телекоммуникационные компании
Недостатки традиционных УКМ 58 по сравнению с тиристорными конденсаторными установками:
  • Высокий коммутационный ток и перенапряжения конденсаторов
  • Риск возникновения коммутационных перенапряжений
  • Большое время повторного включения ступени > 30 c
  • Необходимость более частого проведения регламентного обслуживания (например: протяжка болтовых соединений, ослабляющихся из-за вибраций контакторов)
Достоинства тиристорных конденсаторных установок
  • Снижение потерь в линиях и силовых трансформаторах
  • Увеличение доступных мощностей (кВт) завода
  • Меньшие падения напряжения на предприятии
  • Минимизация аномалий в электросети таких как фликкерэффект и пропадание напряжения
  • Отсутствие движущихся частей и как следствие увеличение регламентного интервала Увеличение срока службы конденсаторов минимум в 1,5 раза

Так как тиристорная конденсаторная установка компенсирует реактивную мощность практически мгновенно, то силовой трансформатор работает на активную нагрузку, что увеличивает его срок службы. Статические тиристорные контакторы не имеют ограничений по числу коммутаций. Тиристорный ключ 25 кВАр 400 В

Требования к тиристорным ключам
  1. Тиристорные ключи должны включаться при переходе разности напряжений между обкладкой конденсатора и соответствующей фазой сети.
  2. Тиристорные ключи должны быть оборудованы эффективной интеллектуальной системой защиты, позволяющей отключить конденсатор до момента достижения тока через ключ недопустимо большого значения.
  3. Для уменьшения скорости нарастания тока через ключ обычно применяют токоограничивающие реакторы небольшой индуктивности.
  4. Для предотвращения перегрева каждый тиристорный ключ должен иметь тепловую защиту, отключающую ключ при перегреве на определенное время.
  5. На практике перегрева при стандартном режиме работы быть не должно. Поэтому контроллер, управляющий работой ключей, при повторном отключении из-за перегрева должен выдать сигнал аварии.
  6. При наличии в сети значительной гармонической составляющей, которая вызывает перегрузку конденсаторов по току на величину более 30%, тиристорный ключ должен немедленно отключаться на заранее заданное время
  7. Для предотвращения пробоя тиристорного ключа вследствие повышения сетевого напряжения конденсаторная установка должна быть оснащена устройствами защиты от перенапряжения необходимой мощности
  8. Для дополнительной защиты в каждую фазу цепи должны быть подключены быстрые предохранители. Эти предохранители вместе с вышеперечисленным оборудованием должны защитить тиристорные ключи и конденсаторы в аварийном режиме. Для этого параметр I2t предохранителя должен быть в 1,5..2 раза меньше, чем соответствующий параметр тиристора
Осциллограмма работы тиристорной установки

Красная линия: Ток нагрузки, измеренный регулятором реактивной мощности DCRJ

Синяя линия: Ток тиристорной конденсаторной установки

Зеленая линия: Ток нагрузки (200 мс – ВКЛ, 200 мс - ВЫКЛ)

ЭТАП 1 Занимает у регулятора тиристорной установки 40-60 мс
  • 1. проверка тока нагрузки
  • 2. вычисление косинуса фи
  • 3. включение необходимой ступени

ЭТАП 2 Занимает у регулятора тиристорной установки 40-60 мс
  • Достижение косинусом фи запрограммированного уровня

ЭТАП 3 Занимает у регулятора тиристорной установки 40-60 мс
  • 1. проверка изменения тока нагрузки
  • 2. вычисление косинуса фи
  • 3. отключение необходимой ступени

Технические характеристики тиристорных конденсаторных установок КРМ
Номинальное напряжение100…690 В
Номинальная мощность10 … 3 000 кВАр
Шаг регулирования5 … 100 кВАр
Частота питающей сети50/60 Гц
Ток вторичной обмотки трансформатора тока5/1 А
Диапазон задания косинуса фи0,8 емк. … 0,8 инд.
Инерционность40…60 мс
ИнтерфейсыRS-232/485
Логгированиезапись на HDD, графики.
Контроль температуры внутри шкафаАвтоматический, принудительная вентиляция.
Окружающая температура+5…+40 °С
Высота над уровнем морядо 2000 м
Относительная влажность90 %
Климатическое исполнение и категория размещенияУ1, У3, ХЛ1 (в контейнере)
Степень защитыIP 40 (IP 55 – под заказ)


В заключение хочется отметить, что в настоящее время следует обратить внимание на рост количества нелинейных нагрузок в сетях предприятий. К ним относятся инверторные привода, электроэнергетические установки с фазным управлением, блоки питания компьютеров, компактные источники света. При быстром изменении, потребляемой, активной и реактивной мощности, протекающие в этом оборудовании несинусоидальные токи, вызывают колебания в величине напряжения сети, так называемый фликкерэффект, что негативно воздействует на технологическое оборудование и приводит к изменению освещенности рабочих мест.


Нелинейность нагрузки, особенно при значительном сопротивлении сборных шин и неравномерности загрузки по фазам, приводит к повышению высших гармонических составляющих в питающем напряжении и к изменению угла сдвига между фазами.


Все это приводит к ухудшению количественных показателей сети определяемых ГОСТ 13109-97.


Для снижения уровня гармоник и стабилизации напряжения сети предприятия, наряду с тиристорными конденсаторными установками КРМ целесообразно применять системы непрерывной динамической компенсации.