Специалистов многих областей долгое время волновал вопрос автоматизации промышленных процессов. И год за годом вспомогательная инфраструктура многих предприятий постепенно переходит от ручного управления к автоматическому. Коснулась автоматизация и систем электрификации предприятий, а эту тему переоценить сложно.
Энергопотребление мощного предприятия всегда связано с расходами на электроэнергию, которые по возможности нужно минимизировать. Инновации помогают в решении этого вопроса. Системы электроснабжения должны быть модернизированы, и повышение качества электроэнергии приведет к снижению себестоимости продукции.
Средства контроля и оперативного управления системами электроснабжения измеряют параметры систем, меняют их характеристики, оптимизируя режим работы оборудования, повышая срок его службы, и сводя к минимуму процент аварий и брака. Это достигается путем рационализации распределения и потребления энергоресурсов на предприятии.
Главным образом для большинства нагрузок на заводах и в цехах, свойственен индуктивный их характер. Электродвигатели станков, системы люминесцентного освещения, блоки питания разнообразного оборудования. Все эти устройства нагружают провода и кабели по току до 2 раз сильнее, чем номинальный ток, а это потери на нагрев, которые возрастают в 4 раза. Мало того, силовые трансформаторы должны быть мощнее, а это лишние расходы.
Обычно проблема решается подключением конденсаторов параллельно индуктивным нагрузкам, с целью приблизить характер потребления к активному. Но каждый прибор не всегда выгодно оснащать конденсаторами, поэтому батарея емкостей подключается к фидеру, который питает сразу несколько потребителей. Да и потребители могут работать независимо, включаться и выключаться в резное время, порой непредсказуемо, вот и встает задача автоматизации подключения точного набора конденсаторов, необходимого в данный момент времени для компенсации текущей индуктивной нагрузки.
Контроллеры компенсации реактивной мощности успешно справляются с этой задачей. Установка компенсации реактивной мощности, состоящая из нескольких конденсаторов, емкости которых позволяют набирать любую комбинацию, позволяет плавно менять суммарную подключаемую емкость для компенсации в любой момент времени. Контроллер на микропроцессоре в режиме реального времени отслеживает индуктивную составляющую тока, и в нужный момент присоединяет или отсоединяет соответствующую емкость, нужное количество конденсаторов.
Контроллеры из наиболее прогрессивных имеют и ряд дополнительных функций. В частности, контроллер может измерить параметры конденсаторов, их температуру, имеет ли место перенапряжение, есть ли гармоники, и если параметры превышают критические значения, конденсатор, подверженный риску, из работы будет исключен. Приоритет при подключении будут иметь конденсаторы с наибольшим рабочим ресурсом, то есть те, которые меньше работали. Параметры работы конденсаторной установки измеряются и передаются для обработки в компьютер. То есть контроллер может быть интегрирован и в информационную сеть предприятия.
Регуляторы все время совершенствуются, оптимизируются алгоритмы их работы, эффективность установок повышается. Еще совсем недавно популярностью пользовались контроллеры мгновенного регулирования, когда по текущему значению коэффициента мощности тут же происходило подключение конденсаторной батареи нужной емкости, чтобы довести коэффициент мощности до единицы или до заданного значения. Данный алгоритм имеет низкую точность удержания коэффициента мощности на среднем значении, и чреват перекомпенсацией.
Более совершенные контроллеры отслеживают не мгновенное значение коэффициента мощности, а его среднее значение за некоторый период времени, также и время подключения конденсаторов меняется в зависимости от условий работы оборудования. В итоге коэффициент мощности нагрузки поддерживается на постоянном заданном уровне все время, и счетчик это фиксирует.
Современные контроллеры имеют возможность простого переключения в случае необходимости с режима измерения среднего значения на режим измерения мгновенного значения коэффициента мощности, то есть пользователь сам решает, чего он хочет от установки компенсации реактивной мощности.
Конденсаторные ступени настраиваются по объему добавляемой или убавляемой реактивной мощности, можно задать произвольное значение величины мощности одной ступени. Мощность автоматически изменяется и настраивается. Контроллеры могут работать с тиристорными контакторами или с обычными электромагнитными.
Лучше всего с контроллерами применять тиристорные контакторы, поскольку электронные ключи гораздо более долговечны, чем электромагнитные, которые приходится часто менять. Подвижные части в них отсутствуют, поэтому износостойкость не является проблемой, кроме того скорость коммутации очень высока.
Эти достоинства позволяют собирать на тиристорных контакторах такие схемы компенсации, что конденсаторы будут присоединяться к сети строго в тот момент, когда напряжение на конденсаторе будет равно напряжению сети, то есть ток при коммутации будет почти нулевым.
Достоинство тиристорных контакторов относительно скорости и точности срабатывания обусловлено тем, что они включают в себя кроме ключа еще и электронный блок, позволяющий безопасно коммутировать ступени мощностью до 100 кВар, при этом никаких помех в сети не возникнет.
Таким образом, контроллеры компенсации реактивной мощности в сочетании с электронными контакторами позволят переключать ступени конденсаторов со скоростью в десятки раз за секунду, и даже быстропеременные реактивные нагрузки, такие как мощные двигатели кранов или сварочные аппараты, не перегрузят сеть предприятия, провода не будут перегреваться, ресурс трансформаторов возрастет, а качество потребляемой электроэнергии будет высоким.