Модульное исполнение низковольтных установок компенсации реактивной мощности

Сергей Шишкин

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).

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].

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.

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.