اتصالات و ترکیب بانک های خازنی LV / MV / HV

اتصالات و ترکیب بانک های خازنی LV / MV / HV

خازن‌های جبران ساز

خازن‌های جبران ساز در مکان‌های بی شماری در تاسیسات برقی نصب می‌شوند. آنها در سیستم‌های انتقال و توزیع ولتاژ بالا ، در پستهای ترانسفورماتور و همچنین در سطوح مختلف در تاسیسات دارای ولتاژ پایین یافت می‌شوند. از این رو خازن‌ها باید مطابق با مشخصات فنی بسیار متنوعی ساخته شوند ، برای قدرت‌های مختلف از kvar  تا چندین Mvar

اتصالات و ترکیب بانکهای خازن LV / MV / HV

نصب خازن ها در سیستم‌های الکتریکی وظیفه‌های مختلفی را انجام می‌دهد. اگرچه مشهورترین مورد آن جبران کننده ضریب توان‌است ، اما آنها همچنین با کاهش افت ولتاژ ، تنظیم ولتاژ خطوط انتقال را بهبود می‌بخشند و مولفه خازنی خطوط را افزایش می‌دهند که به طور طبیعی القایی هستند.  

بانکهای خازنی از واحدهای خازنی ساخته شده که به هم متصل و محافظت‌شده و با توجه به حالت‌های مختلف اتصال متناسب جهت کاربری، متصل می شوند. هر یک از این حالت‌ها دارای مزایا و مضرات هستند.

همچنین لازم به ذکر است که سیستم‌های نمایان سازی بی شماری (رله جریان یا ولتاژ ، کنترلر و …) با استفاده از بانک‌های خازن برای نمایان سازی (آستانه آلارم‌ها) و از بین بردن موقعیت‌های خطرناک که ممکن‌است اتفاق بیفتد مانند عدم تعادل ، آسیب آبشاری و غیره با بانک های خازنی نصب می‌شود.

فهرست مطالب:

1.                      اتصالات بانکهای خازن

1.                      اتصال مثلث

2.                      اتصال ستاره ، نول متصل نیست

3.                      اتصال ستاره دوبل ،  نول متصل نیست

4.                      اتصالات ستاره و ستاره دوبل ، نول زمین شده

5.                      اتصال H

2.                      خطا های داخلی در بانکهای خازن

1.                      حفاظت توسط دستگاه نظارت بر فشار

2.                      حفاظت با استفاده از فیوزهای داخلی 

3.                      خازنهای HV “تمام فیلم“(تمام صفحه ای)

3.                      ترکیب بانکهای خازن LV

1.                      بانکهای خازنی ثابت

2.                      پله  های خازنی با تنظیم خودکار (رگولاتور بانک خازنی)

3.                      بانکهای خازنی با کنترل جداگانه

4.                      قانون متعارف برای انتخاب فناوری بانک خازن

 

1-     اتصالات  بانک خازنی

1-1-          اتصال مثلث

این رایج‌ترین حالت اتصال برای بانکهای خازنی با ولتاژ کمتر از 12 کیلو ولت است . این پیکربندی ، که به ویژه در تاسیسات توزیع استفاده‌می‌شود ، حداکثر توان راکتیو را در حداقل ابعاد فراهم می‌کند. در صورت عدم تعادل جریان یا تغییر فاز یک فاز در رابطه با فاز دیگر (وجود گیرنده‌های قدرتمند تک فاز) ، بانک خازنی با این اتصال به صورت “طبیعی” خودش را متعادل می‌کند.

با این حال ، این حالت اتصال محدودیتی دارد. این اتصال اجازه نمی‌دهد که مولفه توالی صفر فیلتر شود (هارمونیک شماره 3 و مضارب آن)

خازن ها باید برای ولتاژ کامل (اتصال بین فازها) عایق‌بندی شوند ، و در صورت بروز خرابی نتیجه این‌است که جریان خطا زیاد‌است زیرا این جریان حاصل از اتصال کوتاه فاز به فاز است‌.

شکل 1 – اتصال مثلث بانک خازنی

 

1-2-          اتصال ستاره ، نول متصل نیست

اتصال ستاره نسبت به اتصال مثلث دارای چندین مزیت فنی است ، اما از نظر اقتصادی  مطلوبیت کمتری دارد .  می‌تواند جریانهای توالی صفر را مسدود کند. از آنجا که خازن‌ها تحت ولتاژ فاز به نول قرار دارند ، برای بدست آوردن همان قدرت توان راکتیو منفی همانند اتصال مثلث ، باید مقدار آنها 3 برابر شود. 

ولتاژ عایق آنها باید برای ولتاژ  فاز به فاز فراهم شود  تا از خرابی شاخه‌ای جلوگیری شود و تا از  شکست شاخه دیگری جلوگیری شود.  

این اصلی‌ترین اشکال این طرح‌است که ممکن‌است در آن از دست رفتن خازن در یک شاخه شناسایی نشود و منجر به عدم تعادل بار و جبران ساز شود . به همین دلیل ، اتصال ستاره دوبل ترجیح داده‌می‌شود.  

شکل 2 – اتصال ستاره ، بانک خازن بدون اتصال نول

 1-3-         اتصال ستاره دوبل ، بدون اتصال نول

این نوع ساختار برای همه قدرتها و کلیه ولتاژهای خازن مناسب است. این نوع  اتصال مزایای اتصال ستاره را حفظ می‌کند ، و یک حالت محافظتی را نیز به شما می‌دهد که می توان خطای داخلی را تشخیص داد.

علاوه بر افزایش ظرفیت بانک ، این امکان را فراهم می‌کند که خازن ها فقط برای استفاده از ولتاژ فاز تا نول عایق شوند . 

یک وسیله محافظت از عدم تعادل (ترانسفورماتور و رله جریان) به طور مداوم جریان عدم تعادل بین دو نقطه نول را کنترل می‌کند و در صورت لزوم باعث قطع اتصال بانک خازنی می‌شود.  

شکل 3 – اتصال ستاره دوبل ، بدون اتصال نول

بانک‌های خازن ولتاژ بالا از خازن‌های ابتدایی تشکیل شده‌است ، که به طور کلی در چندین گروه موازی متصل می‌شوند و مشخصات الکتریکی لازم را برای دستگاه ارائه می‌دهند.

ولتاژ نامی  عایق بانک خزانی  به تعداد گروه‌های سری بستگی دارد ، در حالی که توان راکتیو آن  به تعداد خازن‌های متصل به صورت موازی در هر گروه بستگی دارد .  

 1-4-          اتصال ستاره و ستاره دوبل ، نول زمین شده

اتصا با نول زمین‌شده محافظت بهتری در برابر اضافه ولتاژهای موقتی (صاعقه) و به طور کلی در برابر اختلال الکترومغناطیسی ایجاد می‌کند.  با این وجود ، در صورت بروز خطا یا در نتیجه از دست رفتن یک فاز ، رزونانس و جریان توالی صفر ایجاد می‌کند.  

این ساختار نیاز به محافظت در برابر اضافه ولتاژ و عدم تعادل دارد.

شکل 4 – اتصال ستاره ، نول زمین شده است

شکل 5 – اتصالات ستاره دوبل ، نول  زمین شده است

 

1-5-         اتصال نوع H

از اتصال H می‌توان برای اتصالات تک فاز یا سه فاز مثلث یا ستاره استفاده‌کرد. نقشه‌های زیر یک شاخه بین دو فاز یا بین فاز و نول را نشان می‌دهد . 

این نوع سیم کشی برای بانکهای خازن HV با قدرت بالا در نظر گرفته‌شده‌است. برای بانکهای خازنی سه فاز ، عدم تعادل در هر فاز کنترل می‌شود. این ساختار حساسیت بیشتری برای اندازه گیری عدم تعادل جریان را فراهم میکند.

شکل ۶- اتصال نوع H‌بانک خازنی

  

2- خطای داخلی در بانک های خازنی

2-1- محافظت توسط دستگاه نظارت بر فشار

علاوه بر فیوزها یا به جای آن ، و بسته به شرایط حفاظت لازم ، از خازن ها نیز می‌توان با استفاده از یک سوئیچ فشار محافظت کرد که افزایش فشار در داخل محفظه خودشان را تشخیص می‌دهد ، که با شکست و عیب خازن ها ایجاد میشود.

یک کنتاکت با استفاده از حالت اندازه‌گیری‌شده ، باعث عملکرد رله حفاظتی نیز  میشود.

شکل 7 – سطح مقطع یک بانک خازن که محل سوییچ فشار را نشان می‌دهد

  

2-2- محافظت با استفاده از فیوزهای داخلی

هنگامی که یک خطای داخلی بر روی یک یا چند خازن ابتدایی تأثیر می‌گذارد ، مهم‌است که این خطا را تشخیص‌داده و هر چه سریع تر آن را از بین ببرید تا از عدم تعادل بانک جلوگیری شود. اگر در خازن خطایی وجود داشته‌اشد ، فیوز داخلی مربوطه خازن معیوب را از مدار خارج می‌کند.

با توجه به تعداد زیاد خازن ابتدایی که دستگاه را تشکیل می‌دهند ، تلفات توان راکتیو ناچیز‌است (کمتر از 2٪).

شکست (سوختن) فیوز داخلی میتواند ناشی از اضافه ولتاژ یا اضافه جریان با منشأ خارجی باشد که از حد تایین‌شده برای خازن بالاتر رفته یا ناشی از خطاهای داخلی می‌تواند‌باشد.

با استفاده از فیوزها ، حفاظت بر اساس حفظ تقارن (شکل 8 را ببینید) ، شناسایی نا متعادل را که مطابق با تعدادی از خازن های معیوب است ، ممکن می‌سازد. آستانه تنظیم ، دقیقا توسط سازنده تعریف شده است ، حداکثر شرایط کار را برای اطمینان از حداکثر قابلیت اطمینان و استمرار تنظیم می‌کند.

شکل 8 – نمای داخلی خازن HV “تمام فیلم” با فیوزهای داخلی

 جایی که:

1.                      مقاومت دشارژ

2.                      فیوز داخلی

3.                      خازن اولیه

 -2-3خازن های HV “تمام فیلم“ (تمام صفحه ای)

هر خازن ابتدایی با استفاده از دو فویل آلومینیومی تشکیل می‌شود که  با یک نوار پلی پروپیلن با کیفیت بالای دی الکتریکی تشکیل می‌دهند و عایق میشود . 

پس از خشک شدن، پالایش و تحت خلاء با مواد غیر سمی، دی الکتریک مایع غیر کلری تخریب پذیر آغشته می‌شود، همه عناصر به هم پیوسته در یک فولاد ضد زنگ قرار می گیرد، با ترمینال های چینی یا عایق از بالای محفظه برای اتصال خارج میشود. 

شکل 9 – ترکیب خازن HV “تمام فیلم“ تمام صفحه ای

این نوع  تکنولوژی خازن دارای ویژگی‌های با کیفیت بالا: مقاومت عالی در برابر میدانهای الکتریکی، تلفات اهمی بسیار کم که دما را کاهش می دهد، عمر بسیار طولانی‌تر نسبت به فن آوری‌های قبلی با استفاده از کاغذ، و مقاومت عالی در برابر اضافه جریان و ولتاژ‌های گذرا  را دارا می‌باشد

با‌استفاده از نوار پلی پروپیلن ، دی الکتریک مایع ، که از پایداری شیمیایی قابل ملاحظه‌ای بالا ، ظرفیت جذب بالای گاز و ظرفیت بالای جلوگیری از تخلیه جزئی (نقطه فلش تقریباً 150 درجه سانتیگراد) برخوردار‌است ، عایق بندی کامل بین الکترودها را تضمین می‌کند.

جدول 1 – مشخصات فنی 

ضریب  از دست دادن ظرفیت	در زمان راه اندازی :	0.15 W / kvar
	بعد از 500 ساعت کار:	0.10 W / kvar
تغییر متوسط ​​خازن به عنوان تابعی از دما		2 × 10 -4 ° C
فرکانس کار	استاندارد:	50 هرتز
	بنا به درخواست:	60 هرتز
اضافه بار مجاز	دائمی:	1.3 In
اضافه ولتاژ مجاز	12 h/24 h:	1.1 Un
	30 min/24 h:	1.15 Un
	5 min/24 h:	1.2 UN
	1 min/24 h:	1.3 Un

 

3-ترکیب بانک های خازنی  LV

بین بانک‌های خازنی  با مقدار ثابت و بانکهای خازنی “پله ای” (یا اتوماتیک) که دارای سیستم تنظیم هستند که جبران ساز را با تغییرات در مصرف تاسیسات سازگار می کند ، تمایز قائل میشود.

  

 3-1- بانکهای خازنی ثابت

با قدرت ثابت ، این ترکیب برای جبران ساز‌های فردی در ترمینال‌های مصرف کننده (موتور ، ترانسفورماتور ، و غیره) یا به طور کلی برای تاسیساتی که بار ثابت باشد مناسب‌است.

شکل 10 – بانکهای خازنی ثابت
 
 

3-2-  بانک های خازنی  پله ای با تنظیم خودکار (با رگولاتور)

این نوع ساختار  باعث می‌شود تا مقدار توان راکتیو با تغییرات در مصرف تطبیق پیدا کند ، بنابراین جبران ساز را در مقدار بهینه خود نگه می‌دارد . در موقعیت‌هایی استفاده‌می‌شود که میزان مصرف توان راکتیو بسیار متفاوت باشد و از نظر قدرت ترانسفورماتور زیاد‌است. چنین شرایطی در ترمینال‌های تابلوهای توزیع اصلی LV یا در منشاء خطوط خروجی برق بالا مشاهده می‌شود.

بانکهای خازنی  پله‌ای از ترکیبی از پله‌های به صورت موازی تشکیل شده‌اند . یک پله شامل یک خازن (یا ترکیبی از خازن) و یک کنتاکتور است. 

روشن یا خاموش کردن تمام یا بخشی از بانک خازن توسط یک کنترلر ضریب توان کنترل می‌شود . 

شکل 11 – بانکهای خازن پله ای با تنظیم خودکار

بنابراین خازن ها فقط پس از راه اندازی موتور فعال می‌شوند. به همین ترتیب ، آنها ممکن‌است قبل از خاموش شدن موتور قطع شوند.

مزیت این سیستم توانایی جبران کامل توان راکتیو موتور در بار کامل است . اگر چندین بانک خازنی از این نوع در همان سیستم نصب شده باشد ، باید یک راکتور میرایی فراهم شود. 

شکل 12 – بانک های خازنی با کنترل جداگانه
  

3.3 بانک های خازنی با کنترل جداگانه

ممکن‌است لازم باشد که از یک بانک خازن جداگانه استفاده‌شود تا از اضافه ولتاژ ، از طریق خود تحریکی در هنگام راه اندازی موتور یا در استفاده از دستگاه مخصوص ، جلوگیری شود:

•    رئوستات ،
•     تغییر اتصال ،
•     راکتورها ،
•   ترانسفورماتور خودکار ،
•     و غیره.
   

3-4-  قانون متعارف برای انتخاب فن آوری بانک خازنی

جبران توان راکتیو با بانک خازنی ثابت خطر جبران بیش از حد را دارد که ولتاژ را به طور غیر طبیعی افزایش می‌دهد. جبران ساز اتوماتیک از اضافه ولتاژهای دائمی ناشی از جبران بیش از حد جلوگیری می کند ، هنگامی که سیستم دارای بار بسیار کمی است ، بنابراین یک ولتاژ پایدار حفظ می شود و از هزینه های اضافی توان راکتیو جلوگیری می کند

اگر قدرت خازن ها بر حسب kvar   کمتر از 15٪ از قدرت ترانسفورماتور  بر حسبkvar   باشد ، انتخاب بانک خازن ثابت قطعاً بهترین هزینه را در بر دارد .

اگر قدرت خازن ها بر حسب kvar  بیش از 15٪ از قدرت ترانسفورماتور باشد ، باید یک بانک خازن پله ای با تنظیم اتوماتیک انتخاب شود . 

 

مقالات مرتبط:

بانک خازنی در سیستم های قدرت

چرا بانک خازنی نباید زمین شود

حفاظت بانک‌های خازنی با استفاده از فیوزها در حین برق‌دار کردن و بهره‌برداری

قابلیت اطمینان یا عدم قابلیت اطمینان بانک‌ خازنی، مدهای خرابی و ترکیدگی

تابلو بانک خازنی – مشخصات و کاربرد آن ها

نگه داری بانک های خازنی

تست بانک خارنی

حفاظت نامتقارنی در بانک خازنی موازی ستاره زمین شده و زمین نشده (شنت)

لینک زبان اصلی مقاله:

Connections and composition of LV/MV/HV capacitor banks