Compensation de la puissance réactive dans les installations avec lampes à décharge
S'il n'y a pas de condensateurs de compensation spéciaux dans le circuit, le facteur de puissance de l'ensemble lampe fluorescente - ballast lorsqu'il est connecté au réseau est très faible et se situe dans la plage de 0,5 à 0,55. Dans les circuits avec l'inclusion séquentielle de deux lampes (par exemple, un dispositif de commande de type 2ABZ-40), le facteur de puissance atteint 0,7, et dans les circuits avec deux lampes fonctionnant sur le principe de la "phase divisée" (par exemple, un dispositif de commande du type 2UBK-40 ) — 0,9 — 0,95.
Avec un faible facteur de puissance, les courants dans le réseau augmentent, ce qui peut nécessiter une augmentation de la section des fils, des données nominales des appareils du réseau et de la puissance des transformateurs. Les pertes de réseau augmentent également quelque peu. Pour ces raisons, le PUE exigeait jusqu'à récemment que le facteur de puissance soit augmenté à 0,95 déjà dans les endroits où les lampes sont installées.
En principe, cependant, la compensation de puissance réactive individuelle - directement sur les lampes - et la compensation de groupe, lorsque les condensateurs sont montés sur les blindages et desservent tout un groupe de lampes, sont possibles.
La compensation de groupe présente certains avantages : les condensateurs de groupe peuvent être plus fiables et plus durables que les condensateurs aléatoires individuels actuellement utilisés qui ne sont pas spécifiquement conçus pour l'application donnée. Selon certains calculs, la rémunération collective est également plus économique que la rémunération individuelle.
La faisabilité d'utiliser l'un ou l'autre système de compensation fait l'objet d'études complémentaires et la solution au problème dépendra notamment des nouveaux types de condensateurs collectifs et individuels qui seront adoptés par l'industrie.
Pendant ce temps, lorsque les ballasts sont utilisés presque exclusivement dans nos installations selon un circuit d'amorçage à deux lampes, la question de la compensation est résolue, pour ainsi dire, automatiquement: les mêmes condensateurs qui servent à créer un courant d'avance dans le circuit de la lampe fournissent également un augmentation du coefficient de puissance à environ 0,92.
La compensation de puissance réactive individuelle et de groupe est utilisée pour les lampes MGL et DRL.
L'ensemble de lampes DRL - PRA a un facteur de puissance d'environ 0,57, ce qui, comme indiqué ci-dessus, peut entraîner une grille plus lourde. La compensation de puissance réactive peut soulager le réseau, mais implique à son tour l'installation de condensateurs individuels ou groupés relativement coûteux.
Selon les données disponibles, pour augmenter le facteur de puissance à 0,9 - 0,95 dans les réseaux 220 V, 50 Hz avec lampes à arc, il est nécessaire d'installer des condensateurs avec les puissances suivantes (par lampe):
Puissance de la lampe, W 1000 750 500 250 Condensateurs capacitifs, μF 80 60 40 20
Des condensateurs de cette capacité ne sont pas actuellement disponibles, ce qui limite le recours à la compensation individuelle.Parmi ceux produits par l'industrie, les plus adaptés sont les condensateurs métal-papier de type MBGO d'une capacité de 10 μF, une tension de 600 V. Ces condensateurs doivent être connectés en parallèle et installés dans des boîtiers en acier (par exemple, pour un lampe d'une puissance de 1000 W, il faut une boîte aux dimensions de 380x300x200 mm) ainsi que des résistances de décharge qui assurent une décharge rapide des condensateurs après leur mise hors tension.
La résistance de décharge R est déterminée par la formule Ohm :
dans lequel la puissance réactive du condensateur Q, kvar, est trouvée par le rapport
où C est la capacité du condensateur, μF ; U — tension aux bornes du condensateur, kV.
Pour un condensateur MBGO d'une capacité de 10 μF, la puissance réactive Q est de 0,15 kvar. Pour les lampes de 1000 W, une résistance revêtue de carbone de 620 000 ohms peut être acceptée, pour les lampes de 750 watts, une résistance de 825 000 ohms.
Dans les installations à compensation de groupe, la puissance requise du condensateur Q peut être déterminée par la formule
où P — puissance installée, kW, y compris les pertes de ballast ; φ1 et φ2 sont les angles de déphasage correspondant aux valeurs de facteur de puissance souhaitée (φ2) et initiale (φ1).
Pour augmenter le facteur de puissance de 0,57 à 0,95 pour chaque 1 kW de puissance installée, des condensateurs de 1,1 kvar sont nécessaires. Avec compensation de groupe, des condensateurs à huile papier triphasés de type KM-0.38-25, d'une capacité de 25 kvar, ainsi que d'autres de puissance inférieure, par exemple 10 kvar, peuvent être utilisés.
Riz. 1. Un schéma de connexion de ligne de groupe possible avec compensation du facteur de puissance de ligne de groupe
Riz. 2. Schéma d'inclusion des résistances de décharge avec condensateur KM-0.38-25
Chaque condensateur de 25 kvar est suffisant pour un groupe de 22 kW y compris les pertes de ballast. Les groupes peuvent être ramifiés derrière l'usine de condensateurs comme indiqué sur la fig. 1. Pour les lignes avec condensateurs KM-0.38-25, le réglage du disjoncteur de la machine ne dépasse pas 40 A et le courant de chacune des lignes parallèles est de 36 A.
La résistance de décharge des condensateurs KM-0.38-25, calculée selon la première formule, ne doit pas dépasser 87 000 ohms. Chaque condensateur peut être équipé d'une résistance tubulaire de type U1 d'une puissance de 150 W, d'une résistance de 40 000 Ohm, avec deux tronçons de 20 000 Ohm connectés selon le schéma de la fig. 2.
Les condensateurs ainsi que les résistances sont montés près des blindages dans des armoires en acier, généralement trois à cinq dans une armoire. Les dimensions de l'armoire pour cinq condensateurs sont de 1250 x 1450 x 700 mm.
La compensation de groupe de la puissance réactive dans une sous-station peut être effectuée avec les mêmes condensateurs KM assemblés en batteries et en utilisant des armoires d'arrivée pour les connecter aux jeux de barres de la sous-station.
Des calculs comparatifs effectués par "Tyazhpromelectroproject" ont montré que l'option avec compensation de puissance réactive le long des lignes de groupe des panneaux est économiquement presque équivalente à l'option sans compensation de puissance réactive. Cependant, une certaine préférence peut être donnée à l'option compensée, qui présente des avantages supplémentaires du côté haute tension de l'alimentation. De plus, dans tous les cas où l'absence de compensation conduit à la nécessité d'augmenter la puissance du transformateur, la faisabilité de la compensation est indiscutable.
Il est recommandé de refuser la compensation de puissance réactive dans les cas où une charge surcompensée est connectée au transformateur ou en cas de surcompensation du côté haute tension de l'alimentation secteur.
De ce qui précède, il est clair que la question de la compensation de la puissance réactive dans les réseaux d'éclairage ne peut être résolue isolément de l'ensemble des problèmes d'alimentation électrique et sans considération détaillée des conditions locales.
On peut ajouter que si les réseaux d'éclairage d'alimentation sont très courts, l'installation de condensateurs à proximité des écrans de groupe ne réduit guère la consommation de métal conducteur, bien qu'elle puisse conduire à une réduction du nombre de groupes. Selon la taille de l'atelier et les exigences de contrôle de l'éclairage, ces dernières peuvent être importantes ou non.
Ainsi, dans un certain nombre de cas, la solution à la question de la nécessité et des méthodes de compensation de la puissance réactive dans les installations à lampes DRL relève entièrement de la compétence des fournisseurs d'électricité.
Il sera possible de revenir à la question de l'opportunité de la compensation individuelle de la puissance réactive après le développement et le développement par l'industrie de condensateurs spéciaux fiables pour les lampes DRL, durables et bon marché; lors de l'utilisation de condensateurs tels que MBGO ou similaires, la compensation individuelle est évidemment inappropriée.Cependant, il faut toujours garder à l'esprit l'avantage opérationnel important de l'installation de condensateurs dans le groupe de contrôle ou généralement à proximité des lampes, qui est d'éteindre les condensateurs à la en même temps que les lampes.
Certaines entreprises fournissent désormais des ballasts avec des condensateurs de compensation.Avec une conception fiable de ce dernier, c'est bien sûr très pratique.