Vitaindító

Gondolatok a fázisjavításról

2009. március 23. | Kropkó László |  9644 |

Az alábbi tartalom archív, 17 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A technika szakadatlan fejlődése a villamos iparnak olyan kis szegletébe is eljut, mint a fázisjavítás. Az elmúlt 80 esztendő alatt a fix. kompenzációjú fázisjavítástól, amely a megfelelő motorhoz megfelelő kondenzátort elvet jelentette, eljutottunk a csúcstechnikának nevezhető gyors kompenzálásig. A fázisjavító berendezések élettartamának növelése érdekében minden fontosnak számító alkatrész megújult.

1. ábra: fix. kompenzációjú fázisjavítás

2. ábra: csúcstechnikának nevezhető gyors kompenzálás

Tekintsük át a legfontosabb változásokat

• speciális kondenzátor mágneskapcsolók, melyek kialakításukkal a kondenzátorokra jutó áramtranziensek nagyságát kordában tartják;
• vezérlő automatikák (képesek a fokozatokat az ideális cos fi elérése érdekében válogatni, kapcsolni);
• kondenzátorok (élettartam növelése, az üzembiztonság érdekében növelt feszültséggel, erősített dielektrikummal készülnek, öngyógyuló képességgel rendelkeznek).

3. ábra: Környezetbarát Mkpg kondenzátor

A fenti alkatrészek megjelenése fokozta az üzembiztonságot. A hálózati, terhelési viszonyok megváltozása sokváltozóssá tette a típusválasztást. Egy 0,4 kV-os villamos elosztó tervezésénél a tervezők kialakítják a fázisjavító berendezés helyét, kiszámítják a várható induktív-meddő energia nagyságát és ennek alapján 400 V-on méretezik kvar-ban a fázisjavító berendezés névleges teljesítményét. Ezért nagyon körültekintően kell tervezni, méretezni.

Hogy néz ki a gyakorlatban?

A villamos elosztó kivitelezését végző cégek tervezői kiírás alapján, a fázisjavító berendezésgyártóktól árajánlatot kérnek. A megrendelő megtévesztése ekkor kezdődhet!

Mint ismeretes, a fázisjavító berendezés teljesítményének ismert mérőszáma a kvar, ez pedig feszültségfüggő.
Q₂/Q₁ = (U₂/U₁)²

Vegyünk egy példát: a kondenzátor egység teljesítménye 1 kvar, a kondenzátor névleges feszültsége 480 V. A magyarországi kisfeszültségű hálózat, ahol a kondenzátor üzemel, 400 V. A fenti 1 kvar-os kondenzátor teljesítménye a 400 V-os hálózaton 0.694 kvar. Tehát a „trükkös” ajánlatadó csak a 70%-át adja az igényelt teljesítménynek. Egy 400 kvar-os berendezés esetén (400 V-on) csak 278 kvart szállít. Ezáltal a tisztességes ajánlatadók kb. 30%-os hátrányba kerülnek! Az árajánlat elbírálásánál az ár mellett alaposan át kell nézni a műszaki tartalmat is, mert a berendezések 400 V-on üzemelnek. Javasoljuk tehát, hogy követeljék meg a gyártótól azt, hogy az adattáblán tüntesse fel a berendezés műszaki adatait, valamint a kondenzátorok áramfelvételét (tényleges) üzembe helyezési jegyzőkönyvben rögzítse!
 

4. ábra: Vákuumban impregnált fojtó

5. ábra: Speciális kondenzátor kapcsoló

Egyszerű ellenőrzés lakatfogóval

6. ábra: processzor vezérlésű automatika

1 kvar = 1, 44 A (400 V). Például egy 25 kvar-os 400 V-on üzemelő kondenzátor L1 fázisában min. 36 A-t kell mérnünk. 
Ellenőrzés szemrevételezéssel
A kondenzátorok adattábláján szerepel a feszültséghez tartozó teljesítmény (fotó mellékelve). Pl. 440 V = 28,2kvar, 415 V = 25 kvar, ellenőrizze az adatokat és követelje meg a névleges teljesítményt!
Emelt feszültségű kondenzátorokból (480 V) többet kell beépíteni (x1,437 ) azért, hogy 400 V-on meglegyen a névleges teljesítmény! 
Mint szakmai körökben ismeretes, a létesítmények belső, 0,4 kV-os, villamos hálózata torzult, szennyezett (ennek okait egy korábbi számban már ismertettük).
A fázisjavító kondenzátorok védelme és a további belső szennyezés meggátolása megköveteli a fojtott fokozatok beépítését. Tudatosan, vagy kellő szakmai ismeretek hiányában (ennek eldöntése nem e cikk szerzőjének feladata) ebben a szegmensben is megtörtént a megrendelő megtévesztése. A 7% és a 14% között nagy különbség van! Miről is beszélünk?

Az alábbiakban mellékelem az erősen szennyezett hálózatra alkalmazható, ún. torlófojtós berendezések méretezéséhez szükséges adatokat. Az alábbi példa egy 7%, 189 Hz, torló fojtós fokozat (50 kvar) számítását mutatja. 

1. Kondenzátor feszültsége: U_C
   Ha U_N=400 V, és p = 7% 189 Hz a feszültség a kondenzátor kapcsain 430,1 V-ra emelkedik, ezért kell 440 V-os kondenzátorokat alkalmazni! De vigyázat, a kondik teljesítményét 2×28,2 = 56,4 kvar-ra kell növelni, hogy a 400 V-os hálózaton meglegyen az 50 kvar!
   Rezonanciafrekvencia f_r:
   

   Fojtási tényező (p)	Rezonanciafrekvencia fN =50 Hz
   7%	189 Hz
   14%	134 Hz

2. 50 kvar, 400 V, p=7%-os 189 Hz fojtott fokozat méretezése
   Kondenzátoráram: 72 A. Kondenzátor feszültsége: 430 V.
   Illesztett kondenzátor mennyiség: nagyon fontos hogy a megadott kapacitás érték 50 kvar-ra 924 µF legyen, például 2×28,2 kvar (924 µF).
   Kondenzátorreaktancia: 3,44 ohm.
   Induktív reaktancia: 0,24 ohm.
   Szükséges induktivitás: 0,77 mH. Minden ettől eltérő induktivitás elhangolja a rendszert, megváltozik a rezonancia frekvencia, amelynek hatására káros hálózati jelenségek következnek be.
   A kvar x 1,44 ampernek teljesülni kell!
3. 50 kvar, 400 V, p=14%-os 134 Hz fojtott fokozat méretezése
   Kondenzátoráram: 72 A. Kondenzátor feszültsége: 465,1 V, ezért kell minimum 480 V-os kondenzátorokat alkalmazni. De vigyázat, a kondik teljesítményét 4×18.5=74 kvar-ra kell növelni, hogy a 400 V-s hálózaton, meglegyen az 50 kvar!
   Illesztett kondenzátor mennyiség: 50 kvar-ra 856 µF legyen, például 4×18.5=74 kvar= (856 µF).
   Kondenzátor reaktancia: 3,73 ohm
   Induktív reaktancia: 0,52 ohm
   Szükséges induktivitás: 1,66 mH
   Minden ettől eltérő induktivitás elhangolja a rendszert, megváltozik a rezonancia frekvencia, melynek hatására káros hálózati jelenségek következnek be.

Néhány szó a tervezésről

Amikor tervezők elkészítik egy-egy létesítmény villamos terveit, a rendelkezésre álló adatok alapján a beépített teljesítményre méreteznek szem előtt tartva az üzembiztonságot. A valós egyidejű terhelés viszont a beépített teljesítménynek 60-70%-a.

8. ábra: Az öngyógyulás folyamata

9. ábra: feltüntetik a feszültséghez tartozó teljeítményt

Csak így fordulhat elő, hogy bármilyen új létesítmény kapcsolóterében nézünk szét, egy dolog rögtön szembe tűnik. A fázisjavító berendezések jelentősen túlméretezettek.

Ha megvizsgálunk egy teljes kapacitással üzemelő irodaházat vagy ipari létesítményt, tapasztalhatjuk, hogy a fázisjavító berendezések névleges teljesítményének kevesebb, mint fele is elegendő a teljes kompenzáláshoz.

A mai, minden területen a takarékosság fokozottabb előtérbe helyezése érdekében beruházások kezdésénél, tervezésénél, ezeket a tényeket illene figyelembe venni!

Összefoglalás

Át kell gondolnunk a villamos energia vételezésének felhasználásának módját, szem előtt kell tartani a költségcsökkentést, a takarékosságot. 2020-ra el kell érni a 20%-kal kisebb széndioxid kibocsátást, a 20%-kal több megújuló energia felhasználását. Át kell gondolni a napenergia felhasználásának jelentőségét. A mikroelektronika megállíthatatlan fejlődése következtében növekedni fog a hálózati szennyezés, torzítás, várhatóan a 14% 134 Hz és 5,67% 210 Hz-s fázisjavító berendezésekre lesz szükség. Olyan berendezések kellenek, amik nem jelentenek zavart a hálózatnak: nem bölcs dolog a fokozatokat túl nagyra (100 kvar) vagy túl kicsire (1000 A betáp. – 2,5 kvar) választani. Törekedni kell az ind. 0,98-ra történő kompenzálásra. Az automatikus fázisjavító berendezéseknek nagy jelentősége lesz, amelyekkel szemben elvárás az, hogy gyorsak és pontosak legyenek.

Cikkünknek megírása a figyelem felkeltését szolgálja: a fázisjavítással naponta találkozó, minden újdonságra nyitott szakembereknek és üzemeltetőknek szól, és ha rohanó világunkban megállnak egy percre, elgondoltbodykodnak a leírtakon, akkor ez a rövid műszaki ismertető már nem készült hiába.

10. ábra: 7% 189 Hz esetén 440 V van a kondenzátor kapcsain

Csak remélni merjük, hogy egyetértenek az alábbiakkal. Egy több százezer (esetleg több millió) forint értékű fázisjavító berendezésnél elsődleges szempont a műszaki tartalom, a berendezésbe beépített anyagok jellege, származási helye (egy-két év üzemelés után lehet-e pótolni a meghibásodott alkatrészeket), a berendezést gyártó cég referenciái és csak ezek után jöjjön az ár, amely nagyon fontos, de nem a legfontosabb.

Ha a fentiekre rábólintanak, úgy érzem, a szakemberek jó irányba mozdulnak el. Nem lenne szabad a fázisjavító berendezések telepítése során azt a szemléletet erősíteni, hogy semmi más nem számít, csak az ár. Az ár fontos szempont, de nem nyomhatja el a műszaki tartalmat. Az ilyen (minden milyen csak olcsó legyen) szemlélet eluralkodása azt eredményezheti, hogy később karbantartásra, javításra kell kifizetni egy nagyobb összeget. Hiszen a jól ismert mottót minden érintettnek illik szem előtt tartani: a második legfontosabb dolog az ár!

---