کارگاه ساخت تابلو برق - آموزش مونتاژ ، محاسبات و طراحی تابلو بانک خازن به همراه نقشه سیم کشی مدار قدرت و فرمان و تست بانک خازنی جهت افزایش ضریب توان.
کارگاه ساخت تابلو برق - آموزش مونتاژ ، محاسبات و طراحی تابلو بانک خازن به همراه نقشه سیم کشی مدار قدرت و فرمان و تست بانک خازنی جهت افزایش ضریب توان.
طراحی تابلو برق جبران قدرت راکتیو بسیار متفاوت است و مانند پانل یا تابلو برق توزیع استاندارد ساده نیست. هنگام برخورد با چنین تابلو ها ، ده ها پارامتر برای مشخص کردن و موارد دیگر برای مراقبت از بانک خازنی وجود دارد.
پروژه جبران توان راکتیو(ساخت تابلو برق بانک خازنی)
آموزش مرحله به مرحله طراحی و ساخت تابلو بانک خازن ، نقشه سیم کشی و اجزای تابلو بانک خازنی: این مقاله بخشی از مقاله پایان نامه عالی آقای Jakub Kępka با موضوع جبران توان راکتیو است. هدف از پروژه تحت عنوان "تابلو برق جبران قدرت راكتیو" طراحی بانك خازن با توان نامی 200kVar و ولتاژ نامی 400 ولت اقتباس شدهاست. برای بهره برداری از شبكه ها ، جایی كه هارمونیك های بالا وجود دارد. تابلو برق بانک خازن باید بصورت اتوماتیک توسط رگولاتور بانک خازنی (power factor regulator) کنترل شود.
این اجزا به دلیل قیمت آن در مقایسه با فیلترهای فعال به عنوان جبران کننده توان انتخاب شدند. تابلو بانک خازن ، لازم است تمامی الزامات استاندارد بانک خازنی را از نظر عناصر ، ابعاد ، اتصالات ، سطح مقطع سیم ها و محافظت از خازن ها برآورده سازد. زیرا نیاز به آزمایش دارد. و توسط آزمایشگاه معتبر پذیرفته شده است. با در نظر داشتن این نکته ، اولین کاری که باید انجام شود این است که الزامات اساسی ساخت بانکهای خازنی را مطابق با استانداردهای روز (در اینجا استانداردهای لهستانی) بررسی کنید.
مهمترین استانداردهای مورد استفاده در فرآیند طراحی تابلو برق بانک خازنی عبارتند از:
دسترسی به اجزای بانک خازن: دسترسی به عناصر خاص درون بانک خازنی باید آسان باشد ، به طوری که مشکلی برای جایگزینی یک عنصر در صورت خرابی وجود نداشته باشد.
درجه حفاظت بانک خازنی: بستگی به محل نصب بانک خازن دارد. اگر قرار است بانک خازنی در همان محل تابلو برق اصلی یا اتاق تاسیسات موجود در کنار آن قرار گیرد ، IP 20 کافی است.
ساخت تابلو بانک خازن : در تابلوی جبران کننده توان راكتیو بخشهای خاصی قابل تعیین است؛ قرار دادن آنها در تابلوهای مجزا یا در همان تابلو.
علامت گذاری اجزای بانک خازنی: هر بانک خازن باید دارای پلاکی که حاوی اطلاعاتی در مورد تولید کننده ، شماره شناسایی ، تاریخ تولید ، توان نامی در [kVar] ، ولتاژ نامی در [V] ، حداقل و حداکثر دمای محیط ، شاخص حفاظت ، قدرت قطع جریان اتصال کوتاه در [A] باشد .
اجزای تابلو بانک خازنی: ترتیب اجزا:
1. اسکلت تابلو بانک خازنی
با داشتن اطلاعات فوق می توان تابلویی مناسب برای عناصر بانک خازن طراحی کرد. از آنجا که تابلو برق بانک خازنی روی برق شبکه (شهر) کار می کند ، جایی که هارمونیک مرتبه بالاتری در آن موجود است ، باید خازن های قدرت توسط راکتورها و جرقه گیرها محافظت شوند. هر خازن مقداری گرما و همچنین یک مقدار راکتور ساطع می کند. به همین دلیل لازم است که فن خنک کننده در تابلو بانک خازنی نصب شود. تا جریان هوا به داخل تابلو وارد شود که باعث خنک شدن عناصر شود. حداکثر دما در خازنهای قدرت نمی تواند بالاتر از جدول زیر باشد.
| دمای ماکزیمم بانک خازنی | 55 درجه |
|
دمای حداکثر بانک خازن، میانگین در طی 24 ساعت |
45 درجه |
|
حداکثر دمای میانگین سالانه بانک خازنی |
35 درجه |
| حداقل دمای بانک خازن | 25- درجه |
مسئله خنک سازی بانک خازنی بسیار مهم است. خازنها و راکتور(سلف)هایی که در شرایط حرارتی نامناسب کار می کنند در معرض خطر گرمای بیش از حد قرار دارند و عمر خازن ها کوتاه تر می شود. برای جلوگیری از این امر ، باید قوانین کمی و کیفی را رعایت کنید که جلوی اثرات ناخواسته را می گیرد. موارد به شرح زیر است:
از آنجا که می دانیم برای محاسبه کارایی سیستم خنک کننده به هواکش نیاز است. به طور کلی ، می توان فرض کرد که اتلاف توان خازن قدرت در تابلو برق (از جمله سیم ، مقاومت در حال تخلیه و کنتاکتور) تقریباً 7W در هر kvar در تابلو بانک خازنی خواهد بود. طبق فرمول های زیر:
D = 0.3 × Ps [m3/h] = 0.3 × (200 × 7) = 420 [m3/h]
با در نظر گرفتن قوانین فوق ، اسکلت تابلو بانک خازنی زیر انتخاب شد:
شکل1: اسکلت تابلو برق بانک خازنی
| ارتفاع [میلی متر] | 2000 |
| عرض [میلی متر] | 1050 |
| عمق [میلی متر] | 500 |
اسکلت تابلو بانک خازنی خانگی برای جبران توان راکتیو: عکس زیر فضای داخلی تابلو برق بانک خازنی را نشان می دهد:
شکل 2 - تابلو بانک خازنی برای منزل
همانطور که مشاهده می کنید در این تابلو بانک خازن، سینی کفی وجود ندارد. این نوع ساخت تابلو بانک خازنی اجازه می دهد تا جریان هوا به راحتی تا بالای تابلو بانک خازنی جریان یابد که برای تهویه بهتر ، تابلو برق بانک خازنی کمی بلندتر ساخته شده است.
مدار قدرت و فرمان بانک خازنی:
ترتیب عناصر داخل تابلو بانک خازنی باید به راحتی برای نگهداری و تعویض در دسترس باشد. و هر عنصر مطابق مستندات فنی باید به وضوح مشخص شود. در این پروژه ، از لحاظ ساخت اسکلت تابلو برق بانک خازنی ، راه حل زیر در نظر گرفته شده است (شکل 3 را در زیر مشاهده کنید). عناصر شماره گذاری شده هستند. که قطعات کنتاکتور و تجهیزات حفاظت بخش های خاصی از بانک خازنی را تشکیل می دهند. عنصر شماره 3 نمایانگر سدی بین خازن و قسمت فرمان تابلو بانک خازنی است.
تمام عناصر 1،2،3 از همان تولید کننده تهیه شده و از همان فهرست تهیه شده اند ، تا بتوانند از ساخت وسایل بعدی از نوع مشابه ساده تر استفاده کنند. و تنوع قطعات را کاهش دهند.
شکل 3 - نقشه جا نمایی تابلو برق بانک خازنی جبران توان راکتیو خانگی (طراحی CAD) برای منزل
نیاز بعدی برای سکسیونر ها(فیوز فشنگی) قرار گرفتن آنها در بالای خازن های تابلو بانک خازنی است. زیرا آنها گرمای بیشتری نسبت به خازن ها تحمل می کنند که سبک تر هستند. و می تواند بالا برود و باعث افزایش دمای خازن نشود. اگر کسی بخواهد سکسیونر ها را در همان قسمت قرار دهد ، باید از نظر فیزیکی توسط یک صفحه جدا شود. این همان چیزی است که در بخش ساخت و ساز EN 61921: 2005 ذکر شد. در این پروژه ، سد با استفاده از یک صفحه فلزی که بین خازنها و راکتورها قرار گرفته بود ، انجام شد.
خازنهای قدرت و راکتورهای جدا کننده: قدم بعدی انتخاب خازنهای مناسب است. این بدان معنی است که فرد باید به ولتاژ و توان نامی خود توجه کند. از آنجا که خازن ها به صورت سری با جرقه گیر ها کار می کنند ، چه چیزی باعث افزایش ولتاژ در پایانه های خازن ها می شود. مطابق با داده های ارائه شده توسط سازندگان ، بسیاری از خازن ها نمی توانند در برابر ولتاژ 1.1×Un بیش از 8 ساعت در روز مقاومت کنند. به همین دلیل ، نیاز به استفاده از خازنهای دارای ولتاژ بالاتر از ولتاژ برق وجود دارد.
به همین دلیل باید این بیانیه را در نظر بگیرد: با افزایش یا افت ولتاژ ، قدرت واکنش خازن نیز مطابق با فرمول زیر تغییر می یابد:
در این پروژه بانک خازنی 400 ولتی فرض شده است. بیایید یک محاسبه مثال بزنیم. در نظر گرفتن خازن با توان 20kvar و ولتاژ نامی 440 ولت تأمین شده توسط شبکه در Un = 400V.
این نوع محاسبه در صورت عدم وجود راکتور به صورت سری با خازن ،صادق است. هنگامی که توان کل خازن ها را بدانیم می توانیم خازن ها را برای تصحیح PF انتخاب کنیم. 200kvar وجود دارد که باید تقسیم شود. با توجه به این نکته ، باید تعداد خازن های مورد استفاده را در نظر گرفت. با این حال ، قبل از انتخاب خازن های تابلو بانک خازنی ، باید نگاهی دقیق تر به تعداد خروجی رگولاتورهای تنظیم کننده ضریب توان و راکتور بیندازیم که باعث تغییر کل قدرت بخش بانک خازنی می شود.
توان راکتیو خازن در تابلو برق سه فاز
3.1 رگولاتور بانک خازنی
دستگاههای الکترونیکی دارای تأثیر بر کیفیت انرژی هستند.
مدار قدرت بانک خازنی
مدار پذیرنده: استقرار سری خازن و سلف متصل به یک مدار رزونانس با فرکانس طبیعی fr برای فرکانسهای زیر fr ، (فرکانس 50 هرتز) ، مدار دارای رفتار خازنی است. که این امر باعث جبران توان القایی می شود. برای همه فرکانسهای بالاتر از فرکانس طبیعی ، مدار پذیرنده رفتار سلفی دارد. این امر از ایجاد پدیده رزونانس بین بانک خازن و شبکه تأمین کننده جلوگیری می کند.
در فیلترهای جداشده ، به طوری که مقدار فرکانس طبیعی بانک خازن از فرکانس کمترین هارمونیک موجود در شبکه برق تولید کننده کوچکتر است ،پارامترهای L و C باید از چنین مقداری برخوردار باشند.
به عنوان نمونه ، اگر مشخص شد که در شبکه ، این هارمونیک ها وجود دارد: 5 ، 7 ، 11 و سیزدهم، باید پارامترهای LC بگونه ای انتخاب شود تا فرکانس رزونانس در محدوده 174 - 210Hz (معمولاً 189 هرتز) گنجانده شود. این نوع فیلتر در بانکهای خازنی اتوماتیک مورد استفاده قرار می گیرد. اگر کسی بخواهد عملکرد بانک خازن را بدون راکتورهای رزونانس در نظر بگیرد ، واقعیت این است که منابع هارمونیک مرتبه بالاتر می توانند گیرنده هایی از محیط باشند ، جایی که CB نصب شده است یا پست برق متصل شده است.
قبل از تصمیم گیری ، اینکه راکتورها را نصب کنید یا نه ، به شدت توصیه می شود در محل نصب بریکر تابلو بانک خازنی ، هارمونیک ها را اندازه گیری کنید. زیرا هارمونیک های مرتبه بالاتری در جریان و ولتاژ وجود دارد. همانطور که می توان متوجه شد ، خازن یا راکتورها بخش مهمی از بانک خازنی هستند. هارمونیک ها همچنین باعث افزایش ولتاژ خازن متصل به سلف سری می شوند. افزایش ولتاژ باعث تغییر قدرت خازن می شود. بنابراین ، یکسری محاسبات وجود دارد که لازم است در طی مراحل طراحی انجام شود.
اول از همه ، همانطور که در بالا ذکر شد ، با استناد به تجزیه و تحلیل دقیق شبکه ، دانستن محتوای هارمونیک در تهیه ولتاژ / جریان ، می توان یک عامل جداکننده را پیدا کرد. از آنجا که بانک خازن در این پروژه دارای شبکه مشخصی برای کار با آن نیست ، اما برای شرکت ELEKTROTIM ساخته شد. فرض بر این بود که باید بتواند در فرکانس رزونانس 189 هرتز کار کند.
ضریب بازدارندگی (detuning) بیانگر توانایی مدار گیرنده برای فیلتر کردن هارمونیک های مرتبه بالاتر است. به صورت p نشان داده می شود و بصورت درصد بیان می شود. می توان آن را به عنوان نسبت واکنشپذیری راکتور نسبت به واکنش پذیری خازن تعریف کرد. با این حال ، می توان آن را با توجه به فرکانس شبکه و فرکانس طبیعی مدار مطابق فرمول محاسبه کرد:
محدوده معمولی محدود کردن هارمونیک مرتبه بالاتر شامل هارمونیک های 5 و 7 است. که معمولاً در شبکه ها وجود دارند و بیشترین سهم را در تأمین جریان دارند.
| 14% | 12.5% | 7% | 5.76% | 5 | P |
| 134HZ | 141HZ | 189HZ | 210HZ | 224HZ | Fr |
از آنجایی که عامل بازدارندگی برای این پروژه به عنوان p = 7٪ داده شده است ، می دانیم که بانک خازن باید به راکتورها(خازنها) مجهز شود. به همین دلیل برای محاسبه توان خازنها و ولتاژ نامی آن با در نظر گرفتن توان راکتیو راکتورهای جداکننده ، باید برخی محاسبات انجام شود. زمانی که توان بانک خازن تعیین می شود این توان را باید در نظر گرفت. در مرحله اول ، ظرفیت خازن باید براساس فرمول توان و مقدار ولتاژ خازن پیدا شود ، مطابق فرمول:
فرمول محاسبه خازن های بانک خازنی
با رعایت مفروضات پروژه ، برای٪ 7 = p و با در نظر گرفتن مقدار C محاسبه شده در بالا ، می توان میزان راکتانس یا واکنش خازنی و ضریب بازدارندگی را تعیین کرد:
فرمول محاسبه راکتانس تابلو بانک خازنی
در نتیجه راکتانس مدار بازدارنده:
با محاسبه مقادیر فوق می توان اندوکتانس فاز را یافت:
و همچنین جریان خازن:
سلف متصل به صورت سری ، ولتاژ را در پایانه های خازن بالا می برد که با فرمول زیر پیدا میشود:
با توجه به تمام محاسبات فوق ،توان بانک خازن ، وقتی ولتاژ در ترمینال آن تغییر یافته است:
در مرحله بعد ، توان راکتیو جداکننده محاسبه می شود:
سپس ، توان مدار گیرنده :
| QRES | QL | QRE | UC | IS | IR | XCB | XL | XC | C |
| KVAR | KVAR | KVAR | V | I | I | OHM | OHM | OHM | µF |
| 18 | 1.34 | 19.11 | 430 | 25.65 | 2.16 | 9 | 0.68 | 9.86 | 329 |
در جدول فوق همه نتایج محاسبه ذکر شده است. از آنجا که ، بانک خازن با شبکه اصلی که هارمونیک مرتبه بالاتری در آن وجود دارد ، کار می کند ، باید به سلف هایی مجهز شود ، که بر کل توان راکتیو بانک خازن تأثیر می گذارد. برای پیدا کردن کل توان خازن از جمله راکتورها ، باید تمام محاسبات فوق انجام شود. داده های گرفته شده برای محاسبات فوق:
| خازن | ||
| توان نامی | Qcn | 20KVAR |
| فرکانس | Fn | 50HZ |
| ولتاژ نامی | Ucn | 440V |
| مابقی مقادیر | ||
| ولتاژ خط | Un | 400V |
| ضریب بازدارندگی | P | 7% |
ولتاژ نامی خازن که برای محاسبات بانک خازنی در نظر گرفته شده است تصادفی نیست. زیرا مشخص شده است که راکتور سلف براساس فرمول Uc = Us (1-p) باعث افزایش ولتاژ در بین ترمینال های خازن می شود. با استفاده از توان راکتیو حاصل از مدار گیرنده و نشان دادن آن به عنوان QRES و توان نامی خازن Qcn ، می توانید این نسبت را پیدا کنید:
ایده برای تعیین ضریب M این است که پیدا کردن کل توان خازنی در هنگام مجهز بودن به سلف آسان تر باشد. برای پروژه:
خلاصه اینکه ، توان کلی خازنهایی که در بانک خازن استفاده می شوند ، بزرگتر از توان بریکر انتخابی خواهد بود. این به دلیل وجود سلف های متصل به خازنهای سری به وجود آمد. از آنجا که ولتاژ در پایانه های خازن افزایش می یابد ، تا 430 ولت ، باید از خازن های بیش از ولتاژ نامی 440V استفاده شود. با این حال ، توان نامی خازن در ولتاژ نامی آن محاسبه شده است. به این ترتیب یعنی 20kvar در 440V. اگر ولتاژ اصلی 400 ولت باشد ، ولتاژ نامی خازن 440 است.
و سلف باعث تغییر ولتاژ در پایانه های خازن و همچنین راه اندازی توان راکتیو اضافی به مدار می شود ، باید تمام محاسبات معرفی شده در این مقاله انجام شود.
3.2 تعداد و نوع خازن ها
پس از محاسبه ضریب M و همچنین توان کل خازنهایی که باید نصب شوند ، ممکن است تعداد خازن ها را انتخاب کنیم. در این مرحله ، مطابقت با خازن که اولین بار در این سری است ، مهم است. با این حال ، قبل از این "نوع سری " باید توضیح داده شود. رگولاتور های ضریب توان(رگولاتور بانک خازن) با 6 یا 12 خروجی تولید می شوند. این بدان معنی است که حداکثر 6 یا 12 خازن را می توان وصل یا قطع کرد. بگذارید نگاهی دقیق تر به سری های زیر بیندازیم:
1:1:1:1: سری اول (مورد 1) می گوید ، در یک بانک خازن شش خازن با همان توان نامی وجود دارد. این مرحله یکنواخت اجازه می دهد تا خازن را بدون انتظار تا زمانی که تخلیه شود و آماده شود یک بار دیگر وصل کرد. اولین شماره در این سری (نشان دهنده افزایش توان نامی یک خازن) است که باید با دقت انتخاب شود. معمولاً بستگی به نوسان بار در شبکه ای دارد که بانک خازن با آن کار می کند. مسئله ای مهم است ، زیرا خازن بعدی در این سری باید ضرب مساوی یا عدد صحیح از یک در وهله اول باشد. این سری در حال افزایش است.
4:2:2:2:2:1: در مورد دوم می توان متوجه شد که ، اگر توان نامی خازن اول در این سری برابر 10kvar باشد، دومی 20kvar و غیره خواهد بود. پس از آنکه مجموع توان 220 کیلوواری که قرار است بین تعداد مشخصی از خازن ها توزیع شود ، باید فهمید که رنج های معمولی خازن های ارائه شده در بازار داخلی و بین المللی چیست.
ویژگی های خازن های انتخاب شده در تابلو بانک خازنی
شرکت ZEZ SILKO خازن ها را در سیستم های MKP و MKV تولید می کند. هر دو سیستم دارای دی الکتریک خود درمانی هستند. در صورت افت ناگهانی ولتاژ ، لایه اندود فلزی تبخیر می شود. سطح عایق تشکیل شده بسیار ناچیز است و عملکرد خازن را تحت تأثیر قرار نمی دهد. صفحات خازنی بسیار نازک و آلومینیومی هستند. محفظه مجهز به جدا کننده فشار بیش از حد است.
جدول 6: جدول انتخاب خازنها:
با در اختیار داشتن لیست خازن ها ، می توان تعداد کل آن را برای بانک خازنی مشخص کرد. اولین خازن این سری از قدرت 20kvar برخوردار خواهد بود. اگر باقیمانده توان به روش هوشمندی مدیریت شود ، می توان هزینه رگولاتور ضریب توان را که یکی را انتخاب می کند ، کاهش داد. که به جای 12 از 6 خروجی برخوردار است.
توضیحات نوع خازن در بانک خازنی
هر خازن توسط شرکت با نام خاصی مانند CSADG یا CSADP توصیف شده است. در این نماد ، هر حرف یک ویژگی خازن را نشان می دهد:
جدول7: توصیف نوع خازنهای بانک خازنی
جدول8: جدول انتخاب کنتاکتوربرای تابلو برق بانک خازنی
نقشه مدار قدرت و فرمان تابلو بانک خازنی
ادامه دارد....
با تشکر از مطالعه شما ، شرکت آسان ژنراتور دانیال فعال در زمینه :
به روز رسانی 99/2/30