ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ БИК-7 от аналогичных устройств
1. Экономия активной энергии от 5 до 25%!
2. БИК-7 обеспечивает минимум тока нагрузки на любых режимах.
3. Собственные потери активной электрической энергии (tg потерь) БИК-7 в несколько десятков (сотен) раз меньше, чем у всех существующих аналогов. Всего 1х10ˉ³.
4. БИК-7 уменьшает пусковые токи и время пуска в 2 раза. При дополнительной установке системы плавного запуска возможно еще большее уменьшение пусковых токов.
5. Устройство оборудовано индикатором наличия напряжения на каждой конденсаторной секции.
6. Работа устройства с искажениями сети (наличие гармоник) до 40%.
7. Диапазон рабочих температур -40°С….+50°С.
8. Окупаемость изделия 1,5-2 года за счет уменьшения потребления активной электрической энергии при текущем сos ɸ ≈ 1/
9. В высоковольтном варианте БИК-7 заменяется на КТР (Конденсатор трансформаторный регулируемый).
10. Комплектующие изделия на БИК-7 изготавливаются на предприятиях РБ (кроме конденсаторов, которые изготавливаются на Северо-Задонском конденсаторном заводе, РФ, поскольку в Республике Беларусь таких производств не существует).
В технических характеристиках Автоматической конденсаторной установки не приводится такой параметр как тангенс потерь, который является отличительной особенностью БИК-7УМ от других устройств.
Тангенс потерь (tg δ) – это отношение активных потерь конденсатора к прокачиваемой реактивной мощности.
Например, КУ имеет реактивную емкостную мощность 150 кВАр.
Тангенс потерь равен 0,05.
Прирост активной мощности потребления самой установкой равен
150 кВАр х 0,05 = 7,5 кВт.
При двухсменной работе электродвигателя и количестве рабочих дней в году 269 потери составят:
7,5 кВт х 16 х 269 = 32 280 кВт.ч.
В денежном выражении при цене на 1 кВт.ч,, к примеру, 1500 руб., доплата за потери составит 48 807 360 руб. в год.
То есть ни о какой окупаемости речи идти не может. Пусть АКУ и стоит дешево, но придется за нее доплачивать каждый год.
У БИК-7 тангенс потерь (tg δ) доведен в настоящее время до 0,0004. Отсюда прирост потребления активной мощности самим БИК-7 составит
150 кВАр х 0,0004 = 0,06 кВт или 60 Вт.
При двухсменной работе электродвигателя (16 часов) и количестве рабочих дней в году 269 потери составят:
0,06 х 16 х 269 = 258 кВт.ч, что в денежном выражении:
1500 руб. х 258 = 387 000 руб. в год.
I. АВТОМАТИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРНЫЕ УСТАНОВКИ (АКУ)
Автоматические конденсаторные установки предназначены для уменьшения реактивной составляющей индуктивного характера в сетях единой энергетической системы. То есть для уменьшения тока нагрузки, протекающего по сетям и генераторам.
Компенсация реактивной составляющей индуктивного характера осуществляется конденсаторами, которые устанавливают в энергетических узлах (цеховые трансформаторы; реже трансформаторы входные заводские, так как для этого требуются высоковольтные конденсаторы).
Фиксирование и измерение реактивной составляющей индуктивного характера проводится по замеру сдвига фазы тока нагрузки от фазы питающего напряжения. Угол сдвига выражается в величине коэффициента активной мощности, соs φ. Поэтому конденсаторы называются косинусными. Они имеют достаточно большую емкость при небольшом объеме. Существующие установки АКУ замеряют текущий соs φ по любой из фаз (считается, что нагрузка по фазам симметричная, но в практике этого никогда не бывает на предприятиях) и меняют величину емкости симметрично по трем фазам.
Прокачивая реактивную составляющую индуктивного характера нагрузки через себя, конденсаторы часть реактивной энергии (реактивная энергия – это энергия, которая не тормозит ротор генератора) преобразуют в активную энергию, тепловую, что фиксируется текущим тангенсом потерь, который определяется как отношение активной энергии, потребляемой конденсатором, к его реактивной энергии: tg δ = W/Q.
Самый минимальный tg δ, зафиксированный в процессе эксплуатации, равен 0,05 (з-д «Тесла» в Чехии). Данные, которые дают некоторые производители – 5•10-3, 2•10-3 можно получить при кратковременном включении. В дальнейшем тангенс потерь повышается и достигает катастрофических величин ~0,3 (конденсаторы с водным охлаждением в системах генерации токов высокой частоты). Это явление обусловлено конструкцией конденсаторов. Увеличение емкости и уменьшение объема привело к ухудшению теплоотвода, а значит, к нагреву и уменьшению сопротивления диэлектрика. И второе – это достаточно большое сопротивление обкладок конденсатора, так как наносится слишком тонкий слой металла.
Для примера.
Предприятие купило АКУ мощностью 1000 кВАр за $ 40 000. Текущмий тангенс потерь минимален и равен 5 •10-2. В году 8760 часов. Активная мощность, потребляемая АКУ равна 50 кВт. В течение года АКУ потребило W = 50 • 8760 = 438 000 [кВт•ч] энергии. Стоимость 1 кВт•ч ≈ $ 0,18.
Таким образом, заплатив за АКУ $40 000 через год предприятие доплатит за «это удовольствие» еще $65 700.
Нам остается только выяснить размеры положительного эффекта! Это направление распадается на два основных потока, а именно:
1. Общая компенсация
Общая компенсация, во всех случаях ее применения, приводит к увеличению текущего соs φ при неизменной, в лучшем случае, токовой нагрузки. То есть, установив АКУ около трансформатора, мы обязательно получим увеличение активной составляющей тока нагрузки. Это явление связано не только с большим тангенсом потерь, но и с резонансом напряжения, возникающим в индуктивности сети и емкости АКУ.
Общая компенсация в зародыше вредна как сетям, так и предприятию!
2. Индивидуальная компенсация
Индивидуальная компенсация не получила в свое время развития, так как tg δ косинусных конденсаторов советского периода достигал величин 0,15 ÷ 0,2, особенно в жаркий период.
При этом надо заметить, что индивидуальная компенсация обязательно предполагает предварительные замеры параметров электроприемников и подключение КУ после коммутационной аппаратуры. На электроприемниках с большим перепадом нагрузки требуется регулировка в режиме on-line, что затруднительно, так как форма кривой тока в этот момент очень мало походит на синусоиду.
Именно по этим причинам «компенсация реактивной мощности до сих пор остается гадким утенком», который начал превращаться в лебедя только в последнее время.
II. Фильтрующее конденсаторное устройство с токодемпфирующими функциями ФКТФ
Действующий Евразийский патент № 012145, ТУ 790609322.001-2012.
Отличие ФКТФ от АКУ заключается в том, что исходная емкость состоит из параллельно соединенных конденсаторов, собранных на монтажных платах. Чем больше параллельных цепей, тем меньше потерь активной энергии, так как мощность потерь пропорциональна квадрату тока и количеству параллельных цепей. Таким образом, потери уменьшаются соответственно количеству параллельных цепей.
Кроме этого, последовательно с конденсаторами подключены расчетные индуктивности, которые ограничивают зарядные и разрядные токи.
Последняя разработка по ФКТФ –БИК-7УМ предусматривает ограниченную регулировку реактивной мощности емкостного характера по алгоритму «минимального тока нагрузки». Экспериментальный образец установлен на двигателе 75 кВт. Готовится к подаче заявка на изобретение.
Текущий тангенс потерь ФКТФ не более 3•10-3. Экономия активной энергии от 12% и выше в зависимости от режимов работы электроприемника.
III. Фильтрующий аккумулятор мощности конденсаторный ФАМК
ФАМК (ТУ BY 790796075.001-2012) является дальнейшим развитием ФКТФ.
Принципиальное отличие ФАМК (БИК-7УМ) от ФКТФ в том, что ФАМК (БИК-7) является регулируемым устройством. При этом ФАМК является высоковольтным – до 35 кВ, регулируемым в режиме on-line устройством, позволяющим ограничить пусковые токи и поддерживать минимум тока нагрузки на разных режимах работы электроприемников (электроплавка, высокочастотная закалка, электросварки и т.д.).