Compensação de potência reativa em instalações com lâmpadas de descarga de gás

Se não houver capacitores de compensação especiais no circuito, o fator de potência da lâmpada fluorescente - conjunto de reator quando conectado à rede é muito baixo e está na faixa de 0,5 a 0,55. Em circuitos com inclusão sequencial de duas lâmpadas (por exemplo, um dispositivo de controle do tipo 2ABZ-40), o fator de potência chega a 0,7, e em circuitos com duas lâmpadas operando no princípio de "fase dividida" (por exemplo, uma dispositivo de controle do tipo 2UBK-40 ) — 0,9 — 0,95.

Com um baixo fator de potência, as correntes na rede aumentam, o que pode exigir um aumento na seção transversal dos fios, nos dados nominais dos dispositivos da rede e na potência dos transformadores. As perdas de rede também aumentam um pouco. Por esses motivos, a PUE até pouco tempo exigia que o fator de potência fosse aumentado para 0,95 já nos locais onde as lâmpadas são instaladas.

Em princípio, no entanto, são possíveis tanto a compensação de potência reativa individual - diretamente nas lâmpadas - quanto a compensação de grupo, quando os capacitores são montados nas blindagens e servem a um grupo inteiro de lâmpadas.

A compensação de grupo tem certas vantagens: os capacitores de grupo podem ser mais confiáveis ​​e mais duráveis ​​do que os capacitores aleatórios individuais usados ​​atualmente que não são projetados especificamente para a aplicação em questão. Segundo alguns cálculos, a remuneração em grupo também é mais econômica do que a individual.

A viabilidade da utilização de um ou outro sistema de compensação está sujeita a estudos mais aprofundados e a solução do problema dependerá principalmente de quais novos tipos de capacitores de grupo e individuais serão adotados pela indústria.

Enquanto isso, quando os reatores são usados ​​​​quase exclusivamente em nossas instalações de acordo com um circuito de partida de duas lâmpadas, a questão da compensação é resolvida, por assim dizer, automaticamente: os mesmos capacitores que servem para criar uma corrente principal no circuito da lâmpada também fornecem um aumento no coeficiente de potência para cerca de 0,92.

A compensação de potência reativa individual e em grupo é usada para lâmpadas MGL e DRL.

O conjunto de lâmpadas DRL — PRA tem um fator de potência de cerca de 0,57, o que, conforme observado acima, pode resultar em uma grade mais pesada. A compensação de potência reativa pode aliviar a rede, mas por sua vez envolve a instalação de capacitores individuais ou de grupo relativamente caros.

De acordo com os dados disponíveis, para aumentar o fator de potência para 0,9 — 0,95 em redes de 220 V, 50 Hz com lâmpadas de arco, é necessário instalar capacitores com as seguintes potências (por lâmpada):

Potência da lâmpada, W 1000 750 500 250 Capacitância capacitores, μF 80 60 40 20

Capacitores desta capacidade não estão disponíveis atualmente, o que limita o uso de compensação individual.Dos produzidos pela indústria, os mais adequados são os capacitores de papel-metal do tipo MBGO com capacidade de 10 μF, tensão de 600 V. Esses capacitores devem ser conectados em paralelo e instalados em caixas de aço (por exemplo, para um lâmpada com potência de 1000 W, é necessária caixa com dimensões de 380x300x200 mm) juntamente com resistores de descarga que garantem a descarga rápida dos capacitores após serem desligados.

A resistência de descarga R é determinada pela fórmula, Ohm:

em que a potência reativa do capacitor Q, kvar, é encontrada pela razão

onde C é a capacitância do capacitor, μF; U — tensão terminal do capacitor, kV.

Para um capacitor MBGO com capacitância de 10 μF, a potência reativa Q é 0,15 kvar. Para lâmpadas de 1000 W, uma resistência revestida de carbono de 620.000 ohms pode ser aceita, para lâmpadas de 750 watts, uma resistência de 825.000 ohms.

Em instalações com compensação de grupo, a potência necessária do capacitor Q pode ser determinada pela fórmula

onde P — potência instalada, kW, incluindo perdas de lastro; φ1 e φ2 são os ângulos de deslocamento de fase correspondentes aos valores de fator de potência desejados (φ2) e iniciais (φ1).

Para aumentar o fator de potência de 0,57 para 0,95 para cada 1 kW de potência instalada, são necessários capacitores de 1,1 kvar. Com compensação de grupo, podem ser utilizados capacitores trifásicos de óleo de papel do tipo KM-0,38-25, com capacidade de 25 kvar, bem como outros com potência menor, por exemplo, 10 kvar.

Arroz. 1. Um possível esquema de conexão de linha de grupo com compensação de fator de potência de linha de grupo

Arroz. 2. Esquema de inclusão de resistências de descarga com capacitor KM-0,38-25

Cada capacitor de 25 kvar é suficiente para um grupo de 22 kW incluindo perdas de lastro. Os grupos podem ser ramificados atrás da planta do capacitor, conforme mostrado na fig. 1. Para linhas com capacitores KM-0,38-25, a configuração do disjuntor da máquina não excede 40 A e a corrente de cada uma das linhas paralelas é de 36 A.

A resistência de descarga para capacitores KM-0,38-25, calculada pela primeira fórmula, não deve exceder 87.000 ohms. Cada capacitor pode ser equipado com uma resistência de tubo do tipo U1 com potência de 150 W, resistência de 40.000 Ohm, com duas seções de 20.000 Ohm conectadas de acordo com o esquema da fig. 2.

Capacitores e resistores são montados perto de blindagens em gabinetes de aço, geralmente de três a cinco em um gabinete. As dimensões do gabinete para cinco capacitores são 1250 x 1450 x 700 mm.

A compensação de grupo de potência reativa em uma subestação pode ser feita com os mesmos capacitores KM montados em baterias e usando gabinetes de entrada para conectá-los aos barramentos da subestação.

Cálculos comparativos feitos pelo "Tyazhpromelectroproject" mostraram que a opção com compensação de potência reativa ao longo das linhas de grupo dos painéis é economicamente quase equivalente à opção sem compensação de potência reativa. No entanto, alguma preferência pode ser dada à opção compensada, que apresenta vantagens adicionais no lado de alta tensão da alimentação. Além disso, em todos os casos em que a falta de compensação leva à necessidade de aumentar a potência do transformador, a viabilidade da compensação é indiscutível.

Recomenda-se recusar a compensação de potência reativa nos casos em que uma carga sobrecompensada estiver conectada ao transformador ou onde houver sobrecompensação no lado de alta tensão da rede elétrica.

Do exposto, fica claro que a questão da compensação de potência reativa em redes de iluminação não pode ser resolvida isoladamente de todo o espectro de problemas de fornecimento de energia e sem consideração detalhada das condições locais.

Acrescenta-se que se as redes de iluminação de alimentação forem muito curtas, a instalação de condensadores perto dos painéis dos grupos dificilmente reduz o consumo de metal condutor, embora possa levar a uma redução do número de grupos. Dependendo do tamanho da oficina e dos requisitos de controle de iluminação, este último pode ou não ser significativo.

Assim, em vários casos, a solução para a questão da necessidade e métodos de compensação de potência reativa em instalações com lâmpadas DRL é inteiramente da competência dos fornecedores de eletricidade.

Será possível retornar à questão da conveniência da compensação de potência reativa individual após o desenvolvimento e desenvolvimento pela indústria de capacitores especiais confiáveis ​​​​para lâmpadas DRL, duráveis ​​​​e baratos; ao usar capacitores do tipo MBGO ou similares, a compensação individual é obviamente inadequada, mas deve-se sempre ter em mente a importante vantagem operacional de instalar capacitores no conjunto de controle ou geralmente próximo às lâmpadas, que é desligar os capacitores no ao mesmo tempo que as lâmpadas.

Algumas empresas agora fornecem reatores com capacitores de compensação.Com um design confiável deste último, é claro que é muito conveniente.