Экспертная оценка причин сбоев и неэффективности работы КРМФ

Анонс: Сервисная диагностика экспертами компании «МИРКОН» эксплуатируемых КРМ, КРМФ, КРМТ на объектах «по запросу». Экспертная оценка причин сбоев и неэффективности работы КРМФ-189-0,4-1250-50 У3

Содержание:

   - Увеличение частоты последовательного резонанса фильтра из-за неправильного согласования индуктивности дросселя и емкости конденсаторов
   - Занижение мощности КРМФ из-за использования более дешевых конденсаторов
   - Критическое сокращение срока службы конденсаторов (1,5-2 года вместо 10-15 лет), значительный дрейф емкости, снижение мощности из-за неправильного конструктивного исполнения установки
   - Вывод

Команда «МИРКОН» в соответствии с обозначенной менеджментом стратегией поддержки отечественного производителя «по запросу» проводит сервисную диагностику инсталляций конденсаторных установок повышения коэффициента мощности сторонних компаний-сборщиков для выявления причин отказов, аварийных ситуаций, неэффективности работы. Диагностика выполняется профильными специалистами компании «МИРКОН» с выездом на объект и профессиональным анализом сетевых параметров, соответствия КРМ, фильтровых КРМФ, тиристорных КРМТ заявленным характеристикам, конструкции, комплектующих современным технологиям, нормам и требованиям отечественным и международным стандартам.

Экспертная оценка специалистов «МИРКОН» позволяет выявить реальные технические причины нарушений функциональности, снижения эффективности работы конденсаторных установок и в подавляющем большинстве случаев ответственность за это несут:

  • компания-сборщик, снижающая себестоимость и цену КРМ, КРМФ, КРМТФ для увеличения продаж за счет проектирования, упрощения конструкции, подбора компонентов по цене, а не характеристикам, нарушений технологий и т.д.;
  • Заказчик, подбирающий конденсаторную установку по наиболее низкой цене без учета уровня компетенций и реноме производителя.

В качестве одной из типовых ситуаций, когда низкая цена гарантирует исключительно проблемы в эксплуатации, ниже приведены технические и технологические нарушения сборки КРМФ-189-0,4-1250-50 У3, выявленные экспертами «МИРКОН» при диагностике конденсаторной установки на объекте.


Рис 01. Исследуемая фильтровая конденсаторная установка повышения коэффициента мощности КРМФ-189-0,4-1250-50 У3.

Увеличение частоты последовательного резонанса фильтра из-за неправильного согласования индуктивности дросселя и емкости конденсаторов

При подборе элементов для конденсаторной установки необходимо придерживаться правильного выбора рабочих характеристик во избежание возникновения нежелательных процессов в сети, таких, например, как резонанс между индуктивностью в сети и емкостью конденсаторов.

Последовательный резонанс происходит, когда индуктивное сопротивление равно емкостному:


Резонансная частота между конденсатором и последовательно включенным расстроенным дросселем ниже 250Гц, а с учетом влияния последовательных контуров на частоты управляющих сигналов IEC (International Electrotechnical Commission) определила безопасные частоты резонанса для промышленных (и аналогичных им по характеру нагрузок) сетей (см. таблицу ниже).


Таблица. Рекомендованные IEC резонансные частоты для контуров фильтров высших гармоник.
Характеристическое сопротивление реактивной нагрузки р, % Резонансные частоты L-C контуров fs
5%223 Hz
5.67%210 Hz
7%189 Hz
8%177 Hz
12.5%141 Hz
14%134 Hz

Примечание: р – волновое или характеристическое сопротивление реактивной нагрузки (некорректно - коэффициент частотной расстройки, дросселирования, перенапряжения), равное квадрату отношения фундаментальной и резонансной частоты (50/fs).

Согласно IEC 61642 оптимальной для большинства сетей с нелинейными нагрузками является частота


но никак не «больше» (по интервалу 189-210), чтобы не мешать прохождению сигналов управления, исключить риски резонанса токов, перегрузки конденсаторов, дополнительный нагрев и как следствие - выход из строя, поскольку импеданс контура с ростом частоты быстро увеличивается. Проверить частоту расстроенного дросселя, установленного последовательно с конденсатором, можно по формуле:


Если в сети присутствует гармоника тока с частотой равной частоте последовательного резонанса, то она полностью поглощается системой конденсатор – расстроенный дроссель, что может вызвать резонанс и как следствие - выход из строя.


На рис.02 и рис.03 мы видим стандартный дроссель на мощность 50кВАр с резонансной частотой 189Гц, и индуктивностью 0,77 мГн, а также конденсатор мощностью 25кВАр при номинальном напряжении 440В (в контуре с дросселем подключены два конденсатора суммарной емкостью 6х137=822 мкФ).

Важный итог:

При пересчёте по вышеприведённым формулам получаем, что реальная резонансная частота контура 200 Гц вместо заявленной 189 Гц, что приведёт к выходу из строя конденсаторов, т.к. на них будет воздействовать 5-ая гармоника защита от которой должна быть в КРМФ-189-0,4-1250-50У3.


Занижение мощности КРМФ из-за использования более дешевых конденсаторов

Напряжение емкости в колебательном контуре пассивного фильтра


Тогда при резонансной частоте контура 200 Гц р = 0.0625 (для 189 Гц p = 0.07) реальное напряжение на конденсаторном блоке


При данных условиях конденсаторы с Un 440 В (см. рис.03) в системе конденсатор - расстроенный дроссель имеют компенсационную мощность в каждом блоке 44 кВАр, вместо предусмотренных 50 кВАр, что на 12% ниже заявленной, а суммарно по данной установке менее 1100 кВАр.

Важный итог:

По факту заказчик получил более дешёвую установку КРМФ-200-0,4-1100-50 У3 вместо КРМФ-189-0,4-1250-50 У3(рис.01)


Критическое сокращение срока службы конденсаторов (1,5-2 года вместо 10-15 лет), значительный дрейф емкости, снижение мощности из-за неправильного конструктивного исполнения установки


Размещение конденсаторов рядом с дросселем без эффективного принудительного охлаждения приводит к нагреву конденсаторов выше их оптимальной рабочей температуры, поскольку температура дросселя может достигать 100-105°C, в то время, как предельно допустимая максимальная температура рабочей среды конденсатора +55°C, средняя в сутки +45°C, а средняя за год +35°C.

При рабочей температуре +35℃ заявленный службы конденсаторов составляет 100 000 часов, при повышении температуры – резко снижается (см. более детально здесь). Так, реальный срок службы конденсаторов при температуре:

  • +42°C – 50 000 часов;
  • +49°C – 25 000 часов;
  • +56°C – 12 500 часов (примерно 1,5-2 года).

На рис. 05 указан измеренный ток на ступени 50кВАр (реально 44кВАр), и он равен 54,4А, в то время, как при примененном конденсаторе 25кВАр/440В (2шт) и дросселе 50кВАр номинальный ток должен составлять 63,6А.

Важный итог:

За 1,5-2 года работы ёмкость конденсаторов снизилась на 14%, и одной ступенью компенсируется даже не 44 кВАр (см. выше), а 38кВАр вместо оплаченных 50кВАр.


Вывод

В итоге на данный момент заказчик имеет:

  1. Установку с заниженной примерно на 20% мощностью.
  2. Эксплуатация возможна только при открытых дверях, иначе срабатывает защита от перегрева (рис. 06). Повышается риск получения персоналом электродуговой травмы т.к. эксплуатация КУ происходит с открытыми дверями в непосредственной доступности токоведущих шин.
  3. В установке не функционирует защита от перегрева конденсаторов, т.к. датчик температуры находится в регуляторе, а он в свою очередь смонтирован на открытой двери.
  4. Высокая вероятность аварии, т.к. ёмкость конденсаторов снижается, защита по температуре не работает, частота расстройки выбрана неправильно и возможен резонанс.


  5.  856   08.07.2020
Если голосом проще!
Менеджеры готовы принять заявку. Телефоны:
+7(495) 783-56-30
(многоканальный)
+7(925) 132-99-91
(WhatsApp)
Если проще написать!
В заявке укажите какая продукция Вас интересует.
Оставить заявку

Ждем Вас в гости!
Согласуйте время и приезжайте в наши офисы для получения технических консультаций
перейти к контактам