Силовая электроника №1'2007

Модульное исполнение низковольтных установок компенсации реактивной мощности

Сергей Шишкин

Две первые серии низковольтных модулей PhaseMod реализуют новый подход к топологии систем компенсации реактивной мощности (патент EPCOS AG [1]). Эта топология заменяет традиционную технологию раздельного размещения элементов комплектных конденсаторных установок и является стационарным объединением в одном корпусе всех необходимых компонентов компенсации (рис. 1). Подобное конструктивное исполнение повышает в среднем на 80% [2] компактность установок компенсации, обеспечивает высокую технологичность заводской сборки и скорость монтажа непосредственно на объекте.



Поперечный разрез модуля PhaseMod
Рис. 1. Поперечный разрез модуля PhaseMod: 1 — место для монтажа контроллера реактивной мощности BR604 с 4 ступенями регулирования [3]; 2 — плавкие предохранители типа HRS; 3 — светодиодная индикация состояния конденсаторных ступеней; 4 — конденсаторный контактор; 5 — разрядные резисторы; 6 — прессованная, армированная стекловолокном монтажная плата компонентов модуля; 7 — косинусные конденсаторы, выполненные по МКК-технологии; 8 — стальной корпус камеры установки конденсаторов со степенью защиты IP65; 9 — шинный мост для параллельного соединения модулей (мощность присоединения до 500 квар); 10 — датчик давления камеры установки конденсаторов; 11 — разъем для подключения контрольного кабеля; 12 — фронтальная пластиковая крышка корпуса, степень защиты IP20

Основой модуля PhaseMod служат заключенные в вакуумированную и заполненную инертным газом металлическую камеру (поз. 8, рис. 1) бескорпусные (поз. 7, рис. 1) концентрически намотанные на изолированный трубчатый сердечник рулонные обмотки трехфазных косинусных конденсаторов PhaseCap [3]. В свою очередь, камера интегрирована в изоляционную несущую платформу (поз. 6, рис. 1), которая содержит встроенные сборные шины (поз. 9, рис. 1) и неразъемные перемычки межконтактных электрических соединений, а также внешние резьбовые контакты или разъемные посадочные гнезда, обеспечивающие механическое крепление и надежный контакт с элементами схемы модуля. Сырьем для изготовления платформы служит термически стойкий, листовой прессованный композит (Sheet Molding Compound — SMC) на основе ненасыщенных полиэфиров [2].

Выводы обмоток конденсаторов соединены с электромеханическими контакторами (поз. 4, рис. 1), эквивалентными по числу и мощности ступеням модуля (табл. 2, 3), через герметично запрессованные уплотнения. Число пар разъемных посадочных гнезд соответствует возможности установки 4 контакторов. В точках подключения к шинам выводы горизонтально расположенных плавких предохранителей (поз. 2, рис. 1) жестко зафиксированы винтами.

Используемые предохранители обладают высокой отключающей способностью (HRS) и защитной характеристикой (категорией применения) gL/gG — символ, соответствующий защите общего назначения во всем диапазоне нагрузок (IEC TR61818 «Инструкция по применению низковольтных предохранителей»), гарантируя, таким образом, надежное отключение конденсаторов, как при недопустимой токовой перегрузке, так и при КЗ обкладок. Указанный на корпусе предохранителя номинальный ток плавкой вставки (IEC/EN 60269 часть 1, 2, 2-1) должен в 1,6–1,8 раза превышать значение номинального тока защищаемой ступени модуля [3].

Для защиты конденсаторных ступеней модулей PhaseMod (табл. 2, 3) используют предохранители типоразмера 000 (00С) и 00 на номинальные токи от 35 до 160 А [1]. Также винтами к контактам выводов обмоток конденсатора крепится разрядный резистор (сопротивлением 380 кОм и рассеваемой мощностью 5 Вт) с ленточными выводами (поз. 5, рис. 1), обеспечивающий соответствие времени разряда конденсаторов требованиям стандарта IEC 60831 (табл. 1). Применяемая для построения активной части конденсаторов PhaseCap технология МКК (Metallized Kunststoff Kompakt) предусматривает одновременное упрочнение и расширение площади контактной поверхности секций за счет ровного и волнового среза кромок как структурированной, так и неструктурированной металлизированной полимерной пленки, укладываемой с небольшим смещением витков [1, 3].

Помимо отключения конденсаторов при превышении давления внутри камеры (поз. 8, рис. 1) контактным датчиком (поз. 10, рис. 1) конструктивная адаптация поверхности металлизации обкладок обеспечивает функцию их самовосстановления после возможного локального пробоя в результате тепловой или кратковременной электрической перегрузки (табл. 1).

Таблица 1. Основные технические характеристики PhaseMod PFC-модулей, стандарты IEC 60439-1, IEC 60831-1/-2, EN 61921 [1]
Основные технические характеристики PhaseMod PFC-модулей, стандарты IEC 60439-1, IEC 60831-1/-2, EN 61921 [1]
Основные технические характеристики PhaseMod PFC-модулей, стандарты IEC 60439-1, IEC 60831-1/-2, EN 61921 [1]

На правой стороне лицевой крышки корпуса (поз. 12, рис. 1) расположена индикация включения 4 ступеней модуля (поз. 3, рис. 1), а слева — 2-позиционная сигнализация работы элементов модуля в целом [1].

Внешний вид модуля типа А-PhaseMod, встраиваемого в систему компенсации реактивной мощности
Рис. 2. Внешний вид модуля типа А-PhaseMod, встраиваемого в систему компенсации реактивной мощности (технические характеристики приведены в табл. 2): 1 — вид соединения сборных шин
Таблица 2. Технические характеристики модулей типа А-PhaseMod [1]
Технические характеристики модулей типа А-PhaseMod [1]

Модули типа A-PhaseMod (рис. 2, табл. 2) устанавливаются в специальном металлическом шкафу и крепятся на перфорированных продольных боковых монтажных профилях, а отдельные модули S-PhaseMod (рис. 3, табл. 3) навешиваются непосредственно на стену при помощи 2 реек, входящих в комплект поставки [1]. Болтовое соединение сборных шин модулей APhaseMod производится стандартными медными накладками (поз. 1, рис. 2). Допустимая токовая нагрузка шин (табл. 1) и габариты шкафа (2200D600D600 мм) позволяют одновременно соединить в вертикальный ряд до 5 модулей типа A-PhaseMod суммарной реактивной мощностью 500 квар [1]. Как видно из таблиц 2, 3, мощности ступеней регулирования модулей PhaseMod типа А и S унифицированы.

Внешний вид модуля типа S-PhaseMod для автономной автоматизированной системы компенсации реактивной мощности
Рис. 3. Внешний вид модуля типа S-PhaseMod для автономной автоматизированной системы компенсации реактивной мощности (технические характеристики приведены в табл. 3). Ошиновка кабельного ввода (1) закрыта изоляционным коробом, входящим в комплектацию модуля
Таблица 3. Технические характеристики модулей типа S-PhaseMod [1]
Технические характеристики модулей типа S-PhaseMod [1]

На текущий момент семейство модулей PhaseMod включает в себя более чем 70 стандартных модификаций системных блоков [3] в интервале мощностей от 50 до 100 квар (табл. 2, 3). В процессе дальнейшего совершенствования и расширения функциональных возможностей модулей PhaseMod предполагается встроить внутрь корпуса защитный антирезонансный дроссель [3], обеспечивающий частичное подавление гармоник, а также их адаптацию к динамической компенсации реактивной мощности [2] (разрабатываемые серии AF-PhaseMod и SF-PhaseMod). Для этого вместо конденсаторных контакторов (поз. 4, рис. 1) на SMC-платформу будут установлены платы быстродействующих полупроводниковых ключей [3]. Поскольку срок службы конденсаторов (табл. 1) во многом зависит от соблюдения температурного режима обмоток [3], особое внимание будет уделено проблеме отвода избыточного тепла, рассеиваемого внутри модуля [2].

Литература

  1. PhaseMod PFC Modules for Low-Voltage Power Factor Correction. Epcos AG. Corporate Communications. Edition 03/2005. Germany.
  2. Muller R. PFC out of the box // Epcos Components. 2005. № 2.
  3. Power Factor Correction. Power Quality Solutions. Epcos AG. Corporate Center. Edition 04/2006. Germany.


*  *  *

Другие статьи по этой теме


Скачать статью в формате PDF

Скачать статью в формате PDF 2007_01_90.pdf  

 
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
Хорошо
Нормально
Плохо