Конденсаторные батареи

Силовой конденсатор представляет из себя рулон обкладок из фольги, разделенных изолятором (бумага или полипропиленовая пленка) размещенный в герметичном корпусе (обычно стальном), и заполненном трансформаторным маслом или другой изолирующей диэлектрической жидкостью. Конденсаторы изготавливаются однофазными с 2-мя выводами и 3-х фазными с 3-мя выводами из герметичного корпуса. Промышленность выпускает конденсаторы, на напряжение от 220 В до 6-10(35) кВ, мощностью 5-3000 кВАр.

Удельные потери активной мощности внутри конденсаторов малы и составляют 

ΔР₀ = 0,003-0,004 [кВт/кВАр] – бумажные конденсаторы; 

ΔР₀ = 0,0001-0,0005 [кВт/кВАр] – полипропиленовые конденсаторы.

Потери мощности в синхронном двигателе: ΔР₀ намного больше, чем ΔР₀ конденсаторов, т.е. это не очень экономичный источник реактивной мощности.

Мощность конденсатора:

QC=SC=UI=U*U/X_C=U²ωс

Реактивная мощность конденсатора пропорциональна квадрату напряжения, т.е. выгодно использовать конденсаторы, работающие на высоком напряжении.

Емкость конденсатора:

c=εε₀F/d , где

ε — относительная диэлектрическая проницаемость;

ε₀ — абсолютная диэлектрическая проницаемость;

F- площадь пластины;

d — расстояние между пластинами;

Пути увеличения емкости конденсатора:

• изменить материал диэлектрика (ε);
  
• увеличить площадь пластин (F) – это затруднительно;
  
• уменьшить расстояние между пластинами (d). Сильно уменьшить нельзя, т.к. наступит пробой изоляции.
  

Напряженность электрического поля:

E=U/d , где

U — напряжение на обкладках конденсатора.

Нормальная напряженность электрического поля Е = 150 – 200 кВ/см (для бумаги). Такая напряженность легко достигается в высоковольтных конденсаторах (>1000В), использующих многослойные изоляционные материалы, благодаря чему плотные и слабые места слоев надежно перекрывают друг друга (рис.5.7). В низковольтных конденсаторах такую напряженность достичь не удается из-за необходимости уложить несколько слоев для перекрытия слабых мест, поэтому напряженность поля в низковольтных конденсаторах получается вынужденно низкой, что приводит к снижению емкости и к возрастанию удельной стоимости конденсаторов З1(руб/квар).

Рис.5.7. Структура слоя конденсаторной бумаги

Практически удельные затраты З1 для низковольтных конденсаторов в 2 раза больше по сравнению с затратами на высоковольтные конденсаторы.

Комплектные конденсаторные установки(ККУ)

ККУ – это силовые конденсаторы собранные в батареи, оснащенные приборами коммутации (контакторами), защиты (МТЗ, предохранителями, реле) и измерения (V,A, варметр). ККУ выпускаются как на напряжение ниже 1000В, так и выше 1000 В. Шкала мощностей — от десятков до тысяч кВАр. ККУ используются в сетях освещения, силовых сетях и пр.

Фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ)

ФКУ – конденсаторная батарея, оснащенная последовательно включенными реакторами и предназначенная для компенсации РМ на основной гармонике и одновременно для фильтрации (устранения) одной из высших гармоник (обычно 5, 7, 11 или 13) (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Схема ФКУ