Installations de compensation de puissance réactive
L'article décrit le but et les éléments structurels des unités de compensation pour l'électricité réactive.
La compensation de l'énergie électrique réactive est l'un des moyens les plus efficaces d'économiser les ressources énergétiques. La production moderne est saturée d'un grand nombre de moteurs, d'équipements de soudage, de transformateurs de puissance. Cela consomme une quantité importante de puissance réactive pour créer des champs magnétiques dans les équipements électriques. Pour réduire la consommation de ce type d'énergie des réseaux externes, des unités de compensation de l'énergie électrique réactive sont utilisées. La conception, les principes de fonctionnement et les caractéristiques de leur utilisation seront discutés dans cet article.
L'utilisation de batteries de condensateurs pour réduire la charge réactive est connue depuis longtemps. Mais l'inclusion de condensateurs séparés en parallèle avec les moteurs n'est économiquement justifiée qu'avec une puissance importante de ces derniers. En règle générale, la batterie de condensateurs est connectée à des moteurs d'une puissance supérieure à 20-30 kW.
Comment résoudre le problème de la réduction des charges réactives dans une usine de confection où des centaines de moteurs de faible puissance sont utilisés ? Jusqu'à récemment, dans les sous-stations d'entreprise, un ensemble fixe de batteries de condensateurs était connecté, qui était éteint manuellement après la fin du quart de travail. Avec un inconvénient évident, de tels ensembles ne pouvaient pas suivre les fluctuations de puissance des charges pendant les heures de travail et étaient peu performants. Les unités de condensation modernes peuvent améliorer considérablement l'efficacité.
La situation a changé avec l'avènement de contrôleurs à microprocesseur spécialisés qui mesurent la valeur de la puissance réactive consommée par les charges, calculent la valeur de puissance requise de la batterie de condensateurs et la connectent (ou la déconnectent) du réseau. Sur la base de ces contrôleurs, une large gamme d'unités de condensateurs automatiques pour la compensation de l'énergie réactive. Leur puissance va de 30 à 1200 kVar (la puissance réactive est mesurée en kVars).
Les capacités des contrôleurs ne se limitent pas à la mesure et à la commutation de batteries de condensateurs. Ils mesurent la température dans le compartiment de l'appareil, mesurent les valeurs de courant et de tension, surveillent la séquence de connexion des batteries et leur état. Les contrôleurs peuvent stocker des informations sur les situations d'urgence et également exécuter des dizaines de fonctions spécifiques, garantissant le fonctionnement fiable du système de compensation.
Un rôle très important dans la conception des unités de compensation de puissance réactive est joué par des contacteurs spéciaux qui connectent et déconnectent les batteries de condensateurs sur un signal du contrôleur.Extérieurement, ils diffèrent peu des démarreurs magnétiques ordinaires utilisés pour commuter les moteurs.
Mais la particularité des condensateurs de connexion est telle qu'au moment où une tension est appliquée à ses contacts, la résistance du condensateur est pratiquement nulle. À charge du condensateur il se produit un courant d'appel qui dépasse souvent 10 kA. De telles surtensions ont un effet néfaste à la fois sur le condensateur lui-même, sur l'appareil de commutation et sur le réseau externe, provoquant une érosion des contacts de puissance et créant des interférences nuisibles dans le câblage électrique.
Pour surmonter ces problèmes, une conception spéciale de contacteurs a été développée, dans laquelle, après avoir appliqué une tension au condensateur, sa charge passe à travers les circuits auxiliaires de limitation de courant, et alors seulement les contacts d'alimentation principaux sont activés. Cette conception vous permet d'éviter des sauts importants dans le courant de charge des condensateurs, de prolonger la durée de vie de la batterie de condensateurs et du contacteur spécial lui-même.
Enfin, les éléments principaux et les plus coûteux des systèmes de compensation sont les batteries de condensateurs... Les exigences qui leur sont imposées sont assez strictes et contradictoires. D'autre part, ils doivent être compacts et avoir de faibles pertes internes. Ils doivent résister aux processus de charge et de décharge fréquents et avoir une longue durée de vie. Mais la compacité et les faibles pertes intrinsèques entraînent une augmentation des pointes de courant de charge, une augmentation de la température à l'intérieur du boîtier du produit.
Condensateurs modernes fabriqués par la technologie à couche mince.Ils utilisent un film métallisé et un mastic hermétique sans imprégnation d'huile. Cette conception permet d'obtenir des produits de petite taille avec une puissance importante. Par exemple, les condensateurs cylindriques d'une capacité de 50 kVar ont des dimensions : diamètre 120 mm et hauteur 250 mm.
Des batteries de condensateurs remplies d'huile similaires à l'ancienne pesaient plus de 40 kg et étaient 30 fois plus grandes que les produits modernes. Mais cette miniaturisation nécessite l'adoption de mesures pour refroidir la zone où sont installées les batteries de condensateurs. Par conséquent, dans les installations automatiques, le soufflage forcé par les ventilateurs du compartiment condenseur est obligatoire.
De manière générale, la réalisation d'unités de condensateurs nécessite la prise en compte d'un grand nombre de paramètres de fonctionnement : l'état des réseaux électriques de l'utilisateur, l'empoussièrement, la nature de la charge du moteur et bien d'autres facteurs affectant la fiabilité et l'efficacité des systèmes de compensation.