ઘરગથ્થુ લોડની પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિને વળતર આપવા માટે કેપેસિટરનો ઉપયોગ

પાવર સપ્લાય સિસ્ટમ (એસઇએસ) ની કાર્યક્ષમતાને અસર કરતા અસંખ્ય પરિબળોમાં, અગ્રતા સ્થાનોમાંથી એક દ્વારા કબજો લેવામાં આવ્યો છે પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર વળતર સમસ્યા (KRM). જો કે, મોટાભાગે સિંગલ-ફેઝ, વ્યક્તિગત રીતે સ્વિચ કરેલ લોડ ધરાવતા યુટિલિટી યુઝર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક્સમાં, KRM ઉપકરણો હજુ પણ ઓછા ઉપયોગમાં લેવાય છે.

અગાઉ એવું માનવામાં આવતું હતું કે શહેરી લો-વોલ્ટેજ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક્સના પ્રમાણમાં ટૂંકા ફીડર, નાના (kVA એકમો) કનેક્ટેડ પાવર અને લોડના ફેલાવાને કારણે, તેમના માટે PFC સમસ્યા અસ્તિત્વમાં નથી.

ઉદાહરણ તરીકે, પ્રકરણ 5.2 [1] માં લખ્યું છે: "રહેણાંક અને જાહેર ઇમારતો માટે કોઈ પ્રતિક્રિયાશીલ ભાર વળતર આપવામાં આવતું નથી." જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ કે છેલ્લા દાયકામાં રહેણાંક ક્ષેત્રના 1 એમ 2 દીઠ વીજળીનો વપરાશ ત્રણ ગણો વધી ગયો છે, તો શહેરી મ્યુનિસિપલ નેટવર્કના પાવર ટ્રાન્સફોર્મર્સની સરેરાશ આંકડાકીય ક્ષમતા 325 kVA સુધી પહોંચી ગઈ છે, અને ટ્રાન્સફોર્મર પાવરના ઉપયોગનો વિસ્તાર. ઉપર તરફ સ્થળાંતર થયું છે અને તે 250 … 400 kVA [2] ની અંદર છે, તો આ નિવેદન શંકાસ્પદ છે.

રહેણાંક મકાનના પ્રવેશદ્વાર પર બનાવેલ લોડ ગ્રાફની પ્રક્રિયા બતાવે છે: દિવસ દરમિયાન પાવર ફેક્ટર (cosj) નું સરેરાશ મૂલ્ય 0.88 થી 0.97 સુધી બદલાય છે, અને તબક્કાવાર 0.84 થી 0.99 સુધી. તદનુસાર, પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ (RM) નો કુલ વપરાશ 9 ... 14 kVAr, અને તબક્કાવાર 1 થી 6 kVAr સુધી બદલાય છે.

આકૃતિ 1 રહેણાંક મકાનના પ્રવેશદ્વાર પર દૈનિક RM વપરાશ ગ્રાફ બતાવે છે. બીજું ઉદાહરણ: સિઝરનના શહેરી ગ્રીડના ટીપીમાં નોંધાયેલ દૈનિક (જૂન 10, 2007) સક્રિય અને પ્રતિક્રિયાશીલ વીજળીનો વપરાશ (STR-RA = 400 kVA, વીજળીના ગ્રાહકો મોટાભાગે સિંગલ-ફેઝ છે) 1666.46 kWh અને 740.17 kvarh છે. (ભારિત સરેરાશ મૂલ્ય cosj = 0.91 — 0.65 થી 0.97 સુધીનું વિક્ષેપ) ટ્રાન્સફોર્મરના અનુરૂપ ઓછા લોડ પરિબળ સાથે પણ — પીક અવર્સ દરમિયાન 32% અને લઘુત્તમ માપન કલાકો દરમિયાન 11%.

આમ, યુટિલિટી લોડની ઊંચી ઘનતા (kVA/km2) જોતાં, SES ના ઊર્જા પ્રવાહમાં પ્રતિક્રિયાશીલ ઘટકની સતત હાજરી, મોટા શહેરોના વિતરણ નેટવર્કમાં વીજળીના નોંધપાત્ર નુકસાન તરફ દોરી જાય છે અને તેને વળતર આપવાની જરૂરિયાત ઊભી થાય છે. જનરેશનના વધારાના સ્ત્રોતો દ્વારા.

આ સમસ્યાને ઉકેલવાની જટિલતા મોટે ભાગે વ્યક્તિગત તબક્કાઓ (ફિગ. 1) માં RM ના અસમાન વપરાશને કારણે છે, જે ઔદ્યોગિક નેટવર્ક્સ KRM સ્થાપનો માટે પરંપરાગત ઉપયોગ કરવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે જે એકમાં સ્થાપિત નિયમનકાર દ્વારા નિયંત્રિત થ્રી-ફેઝ કેપેસિટર બેંકો પર આધારિત છે. વળતરવાળા નેટવર્કના તબક્કાઓ.

અમારા વિદેશી સાથીદારોનો અનુભવ શહેરી થર્મલ પાવર સ્ટેશનોના પાવર રિઝર્વને વધારવામાં રસ ધરાવે છે. ખાસ કરીને, વીજળી વિતરણ કંપની એડીનોર S.A.A ના વિકાસ. (પેરુ) (તે એન્ડેસા જૂથ (સ્પેન) નો એક ભાગ છે, જે દક્ષિણ અમેરિકાના સંખ્યાબંધ દેશોમાં વીજળીના ઉત્પાદન, પ્રસારણ અને વિતરણમાં નિષ્ણાત છે), ગ્રાહકોથી ઓછામાં ઓછા અંતરે લો-વોલ્ટેજ વિતરણ નેટવર્કમાં KRM અનુસાર [3]. Edeinor S.A.A.ના ઓર્ડર પર, લો-વોલ્ટેજ કોસાઈન કેપેસિટર્સ-EPCOS AG ના સૌથી મોટા ઉત્પાદકોમાંના એકે નાના ઉપયોગિતા લોડ માટે યોગ્ય, સિંગલ-ફેઝ કેપેસિટર્સ હોમકેપ [4] ની શ્રેણી શરૂ કરી.

હોમકેપ કેપેસિટર્સ (ફિગ. 2) ની નજીવી ક્ષમતા 5 થી 33 μF સુધી બદલાય છે, જે PM ના પ્રેરક ઘટકને 0.25 થી 1.66 kVAr (127 ની રેન્જમાં 50 Hz ના મુખ્ય વોલ્ટેજ પર) વળતર આપવાનું શક્ય બનાવે છે. ... 380 વી).

પ્રબલિત પોલીપ્રોપીલીન ફિલ્મનો ઉપયોગ ડાઇલેક્ટ્રિક તરીકે થાય છે, ઇલેક્ટ્રોડ્સ ધાતુના છંટકાવ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે — MKR ટેક્નોલોજી (મેટાલાઇઝ્ડ પોલીપ્રોપીલીન કુન્સ્ટસ્ટોફ). વિભાગનું વિન્ડિંગ પ્રમાણભૂત રાઉન્ડ છે, આંતરિક વોલ્યુમ બિન-ઝેરી પોલીયુરેથીન સંયોજનથી ભરેલું છે. EPCOS AG ના તમામ કોસાઇન કેપેસિટર્સની જેમ, હોમકેપ કેપેસિટર્સ પ્લેટોના સ્થાનિક વિનાશના કિસ્સામાં "સ્વ-હીલિંગ" ની મિલકત ધરાવે છે.

કેપેસિટર્સનું નળાકાર એલ્યુમિનિયમ હાઉસિંગ ગરમીથી સંકોચાઈ શકે તેવી પોલિવિનાઇલ ટ્યુબ (ફિગ. 2) વડે ઇન્સ્યુલેટેડ હોય છે, અને ડબલ ઇલેક્ટ્રોડ બ્લેડના ટર્મિનલ્સને ડાઇલેક્ટ્રિક પ્લાસ્ટિક કેપ (પ્રોટેક્શન ડિગ્રી IP53) વડે આવરી લેવામાં આવે છે, આમ ઓપરેશન દરમિયાન સંપૂર્ણ સલામતીની ખાતરી આપે છે. સ્થાનિક પર્યાવરણ પ્રમાણભૂત UL 810 (યુએસ સલામતી પ્રયોગશાળાઓ) ના સંબંધિત પ્રમાણપત્ર દ્વારા પુષ્ટિ થયેલ છે.

બિલ્ટ-ઇન ડિવાઇસ, જે સક્રિય થાય છે જ્યારે જેકેટની અંદર વધારાનું દબાણ ઓળંગાઈ જાય છે, તે વિભાગના ઓવરહિટીંગ અથવા હિમપ્રપાતના કિસ્સામાં કન્ડેન્સરને આપમેળે બંધ કરે છે. હોમકેપ કેપેસિટર્સનો વ્યાસ 42.5 ± 1 મીમી છે, અને ઉંચાઈ, નજીવી ક્ષમતાના મૂલ્યના આધારે, 70 ... 125 મીમી છે. કન્ડેન્સર હાઉસિંગનું વર્ટિકલ એક્સ્ટેંશન, વધારાના આંતરિક દબાણ સામે રક્ષણના કિસ્સામાં, 13 મીમીથી વધુ નહીં.

કેપેસિટર 1.5 mm2 ના ક્રોસ-સેક્શન અને 300 અથવા 500 mm [4] ની લંબાઈ સાથે બે-કોર લવચીક કેબલ સાથે જોડાયેલ છે. કેબલ ઇન્સ્યુલેશનની અનુમતિપાત્ર ગરમી - 105 ° સે.

હોમકેપ કેપેસિટર્સનું સંચાલન -25 … + 55 °C ના આસપાસના તાપમાને ઘરની અંદર શક્ય છે. નજીવી ક્ષમતાનું વિચલન: -5 / + 10%. સક્રિય પાવર લોસ પ્રતિ kvar 5 વોટથી વધુ નથી. 100,000 કલાક સુધીની ખાતરીપૂર્વકની સેવા જીવન.

હોમકેપ કેપેસિટરને માઉન્ટિંગ સપાટી પર બાંધવાનું તળિયે જોડાયેલા ક્લેમ્પ અથવા બોલ્ટ (M8x10) વડે કરવામાં આવે છે.

અંજીરમાં. 3. મીટરિંગ બોક્સમાં હોમકેપ કન્ડેન્સરનું ઇન્સ્ટોલેશન બતાવે છે. કેપેસિટર (નીચલા જમણા ખૂણામાં) વીજળી મીટરના ટર્મિનલ્સ સાથે જોડાયેલ છે

હોમકેપ કેપેસિટર્સનું ઉત્પાદન IEC 60831-1/2 [4] ની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણપણે પાલન કરીને કરવામાં આવે છે.

Edeinor SAA અનુસાર, [3] ઉત્તરી લિમાના ઇન્ફન્ટાસ જિલ્લામાં 114,000 ઘરોમાં કુલ 37,000 kvar ની ક્ષમતા સાથે હોમકેપ કેપેસિટરના ઇન્સ્ટોલેશનથી વિતરણ નેટવર્કનું વેઇટેડ એવરેજ પાવર ફેક્ટર 0.84 થી 0.93 સુધી વધ્યું, લગભગ kWh પ્રતિ 280 ની બચત થઈ. વર્ષ .દરેક કનેક્ટેડ kVAr RM માટે અથવા કુલ આશરે 19,300 MWh પ્રતિ વર્ષ. વધુમાં, ઘરગથ્થુ લોડની પ્રકૃતિમાં ગુણાત્મક ફેરફારોને ધ્યાનમાં લેતા (વીજળીના ઉપકરણોના વીજ પુરવઠાનું સ્વિચિંગ, ઊર્જા-બચત લેમ્પના સક્રિય બૅલાસ્ટ્સ), મુખ્ય વોલ્ટેજની સિનુસોઇડિલિટીનું વિકૃતિ, તે જ સમયે હોમકેપ કેપેસિટર્સની મદદથી, હાર્મોનિક ઘટકોના સ્તરને ઘટાડવાનું શક્ય હતું - THDU ની સરેરાશ 1%.

શહેરી લોકોથી વિપરીત, ગ્રામીણ લો-વોલ્ટેજ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન નેટવર્ક્સ માટે આરપીસીની જરૂરિયાત પર ક્યારેય પ્રશ્ન ઉઠાવવામાં આવ્યો નથી [5] કારણ કે વિસ્તૃત ખુલ્લી (વૃક્ષ જેવી) હાઇ-વોલ્ટેજ લાઇન (OHL) પર આરએમ ટ્રાન્સમિશન માટે સક્રિય ઊર્જા વપરાશને કારણે. 6 (10) kV નો વોલ્ટેજ સૌથી વધુ છે [6]. તે જ સમયે, વિદ્યુત રીસીવરોની કનેક્ટેડ ક્ષમતા સાથે KRM ભંડોળનો અપૂરતો ગુણોત્તર સંપૂર્ણપણે આર્થિક કારણો દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. તેથી, ગ્રામીણ ઉપયોગિતા અને ઘરગથ્થુ અને નાના (140 kW સુધી) ઔદ્યોગિક વપરાશકર્તાઓના SPP માટે, KRM નું સૌથી સસ્તું સંસ્કરણ પસંદ કરવાનો પ્રશ્ન પ્રાથમિકતા છે.

ગ્રામીણ લો-વોલ્ટેજ નેટવર્ક્સ [5] માં સીધા RPC ની 80% ભલામણના વ્યવહારિક અમલીકરણમાં તકનીકી મુશ્કેલીઓ પૈકી એક છે ઓવરહેડ લાઇન્સ ઇન્સ્ટોલ કરવા માટે યોગ્ય કેપેસિટરનો અભાવ.ગણતરીઓ અનુસાર, મિશ્રિત માટે 50 kW ની સક્રિય શક્તિ સાથે HV 0.4 kV પર ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન શેષ (વધારે વળતરની મંજૂરી આપતું નથી) RM નું સરેરાશ મૂલ્ય 8 kvar છે. , તેથી, આવા કેપેસિટર્સનું શ્રેષ્ઠ નામાંકિત RM કેટલાંક kvar ની અંદર હોવું જોઈએ.

EPCOS AG [7] દ્વારા ઉત્પાદિત PoleCap® શ્રેણીના કેપેસિટર (ફિગ. 4) પર આધારિત પાવર કંપની જયપુર વિદ્યુત વિતરન નિગમ લિમિટેડ દ્વારા જયપુર (રાજસ્થાન, ભારત) માં લો-વોલ્ટેજ નેટવર્કની ઓવરહેડ લાઇન પર ઉપયોગમાં લેવાતી KRM સિસ્ટમનો વિચાર કરો. 25-500 kVA ની સિંગલ પાવર સાથે 4600 ટ્રાન્સફોર્મર્સ 11 / 0.433 kV ની સ્થાપિત ક્ષમતા સાથે લગભગ 1000 MVA ધરાવતા SPP નું મોનિટરિંગ દર્શાવે છે: ટ્રાન્સફોર્મર્સનો ઉનાળાનો ભાર 506 MVA (430 MW), શિયાળામાં — 353 MVA ( 300 MW); ભારિત સરેરાશ cosj — 0.85; કુલ નુકસાન (2005) - વીજ પુરવઠાના જથ્થાના 17%.

KRM પાયલોટ પ્રોજેક્ટ દરમિયાન, 13375 PoleCap કેપેસિટર્સ નીચા વોલ્ટેજ ટ્રાન્સફોર્મર્સના કનેક્શન નોડ્સમાં, સીધા 0.4 kV ઓવરહેડ લાઇનના સપોર્ટ પર, કુલ RM 70 MVAr સાથે ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવ્યા હતા. સહિત: 13000 5 kvar કેપેસિટર્સ; 250 - 10 kvar; 125 - 20 ચો.મી. પરિણામે, cosj નું મૂલ્ય વધીને 0.95 થાય છે, અને નુકસાન ઘટીને 13% થાય છે [7].

આ કેપેસિટર્સ (ફિગ. 4 અને ફિગ. 5) એ MKR/MKK (મેટલાઇઝ્ડ કુન્સ્ટસ્ટોફ કોમ્પાક્ટ) ટેક્નોલોજી [8] અનુસાર બનાવવામાં આવેલ સારી રીતે સાબિત પ્રકારના મેટલ-ફિલ્મ કેપેસિટર્સનું મોડિફિકેશન છે - વારાફરતી વિસ્તાર વધારતા અને વિદ્યુત ઇલેક્ટ્રોડ્સના લેયર કોન્ટેક્ટ મેટાલાઈઝેશનની મજબૂતાઈ, ફિલ્મની ધારના ફ્લેટ અને વેવી કટના મિશ્રણને કારણે, બેન્ડ્સના નાના ડિસ્પ્લેસમેન્ટ સાથે નાખવામાં આવે છે, જે MKR ટેક્નોલોજીની લાક્ષણિકતા છે.વધુમાં, PoleCap શ્રેણીમાં પરંપરાગત MKR ટેક્નોલોજી [8] અનુસાર બનાવવામાં આવેલા PM 0.5 ... 5 kVAr સંખ્યાબંધ ત્રણ-તબક્કાના કેપેસિટરનો સમાવેશ થાય છે.

શ્રેણીના MCC કેપેસિટર્સની મૂળભૂત ડિઝાઇનમાં થયેલા સુધારાને કારણે સીધા (વધારાના કેસ વિના) પોલેકેપ કેપેસિટર્સ બહાર, ભીના અથવા ધૂળવાળા રૂમમાં સ્થાપિત કરવાનું શક્ય બન્યું. કન્ડેન્સર બોડી 99.5% એલ્યુમિનિયમથી બનેલી છે અને તે નિષ્ક્રિય ગેસથી ભરેલી છે.

આકૃતિ 5 બતાવે છે:

• પ્રતિરોધક પ્લાસ્ટિક કવર (આઇટમ 1);

• હર્મેટિકલી સીલબંધ, પ્લાસ્ટિકની વીંટી (પોઝ. 5)થી ઘેરાયેલું અને ઇપોક્સી કમ્પાઉન્ડ (પોઝ. 7)થી ભરેલું, ટર્મિનલ બ્લોક વર્ઝન (પોઝ. 8) રક્ષણ IP54 ની ડિગ્રી પ્રદાન કરે છે.

કનેક્શન (ફિગ. 5) ત્રણ સિંગલ-કોર 2-મીટર કેબલ (પોઝિશન 3) માંથી કેબલ સીલ (પોઝિશન 2) અને સંપર્ક કનેક્શન્સને ક્રિમિંગ અને સોલ્ડરિંગ કરીને ડિસ્ચાર્જ રેઝિસ્ટરના સિરામિક મોડ્યુલ (પોઝિશન 6) દ્વારા સીલ કરીને બનાવવામાં આવે છે.

સગવડતા માટે દ્રશ્ય નિયંત્રણ ઓવરપ્રેશર પ્રોટેક્શન ટ્રિગર થાય છે, કન્ડેન્સર હાઉસિંગ (પોઝિશન 4) ના વિસ્તૃત ભાગ પર એક તેજસ્વી લાલ બેન્ડ દેખાય છે.

આસપાસના તાપમાનમાં મહત્તમ અનુમતિપાત્ર તફાવત -40 ... + 55 ° સે [8] છે.

એ નોંધવું જોઈએ કે KRM કેપેસિટર્સ શોર્ટ-સર્કિટ કરંટ સામે સુરક્ષિત હોવા જોઈએ (PUE Ch.5), હોમકેપ અને પોલેકેપ કેપેસિટરના આવાસની અંદર ફ્યુઝ બનાવવાની સલાહ આપવામાં આવે છે જે વિભાગના ભંગાણને કારણે શરૂ થાય છે.

ઉચ્ચ સ્તરના નેટવર્ક ખોટ સાથે વિકાસશીલ દેશોમાં યુટિલિટી નેટવર્ક્સમાં KRM નો અનુભવ દર્શાવે છે કે સરળ તકનીકી ઉકેલો પણ - ખાસ પ્રકારના કોસાઇન કેપેસિટરની અનિયંત્રિત બેટરીનો ઉપયોગ - આર્થિક રીતે ખૂબ અસરકારક હોઈ શકે છે.

લેખના લેખક: એ.શિશ્કીન

સાહિત્ય

1. શહેરી વિદ્યુત નેટવર્ક્સની ડિઝાઇન માટે સૂચનાઓ RD 34.20.185-94. દ્વારા મંજૂર: 07.07.94 ના રોજ રશિયન ફેડરેશનના ઇંધણ અને ઊર્જા મંત્રાલય, 05.31.94 ના રોજ RAO «યુઇએસ ઑફ રશિયા». 01.01.95 ના રોજ અમલમાં આવ્યું.

2. ઓવચિનીકોવ એ. વિતરણ નેટવર્ક્સમાં વીજળીની ખોટ 0.4 ... 6 (10) kV // ઇલેક્ટ્રિકલ એન્જિનિયરિંગના સમાચાર. 2003. નંબર 1 (19).

3. પેરુના વિદ્યુત નેટવર્કમાં પાવર ફેક્ટરનું કરેક્શન // EPCOS કમ્પોનન્ટ્સ #1. 2006

4. પાવર ફેક્ટર કરેક્શન માટે હોમકેપ કેપેસિટર્સ.

5. કૃષિ હેતુઓ માટે કૃષિ સાધનો અને વિદ્યુત નેટવર્ક્સની ડિઝાઇનમાં વોલ્ટેજ નિયમન અને પ્રતિક્રિયાશીલ પાવર વળતરના માધ્યમોની પસંદગી માટે માર્ગદર્શિકા. એમ.: સેલેનરગોપ્રોક્ટ. 1978

6. શિશ્કિન એસ.એ. ગ્રાહકોની પ્રતિક્રિયાશીલ શક્તિ અને વીજળીનું નેટવર્ક નુકસાન // ઊર્જા બચત નંબર 4. 2004.

7. જંગવર્થ P. ઑન-સાઇટ પાવર ફેક્ટર કરેક્શન // EPCOS ઘટકો નં. 4. 2005

8. બાહ્ય લો વોલ્ટેજ પીએફસી એપ્લીકેશન માટે પોલેકેપ પીએફસી કેપેસિટર્સ. EPCOS AG દ્વારા પ્રકાશિત. 03/2005. અનુક્રમ નંબર. EPC: 26015-7600.