Надежность, эффективность и долговечность работы конденсаторных установок компенсации реактивной мощности напрямую зависит от рабочего режима электрических и электронных компонентов внутри корпуса. Так, заявляемый производителями срок службы (или наработки на отказ) конденсаторов, реакторов в десятки, а часто и в сотни тысяч часов условно можно признать достоверным, но исключительно в случае, если отклонения по напряжению не превышают стандартных значений, отсутствуют перегрузки по току, а температура эксплуатации (внутри корпуса) не выше 40 градусов Цельсия.
даже наиболее лояльный к производителям IEC 61709:2017/COR1:2019 определяет срок службы tsl = tsl,ref * 1/πv * 1/πt * 1/πс, как обратную зависимость от факторов температуры πt, емкости πс и напряжения πv, а из справочных таблиц стандарта (см. рис. ниже) видно, что уже при температуре в 50 градусов срок службы уменьшится почти в 2 раза, при 60 – 3, при 70 – в 5 раз и ситуация с напряжением почти аналогичная.
В то же время уменьшить колебания напряжения, снизить риски перегрузок по току, дрейф емкости можно с помощью пассивных фильтров гармоник (колебательных L-C контуров), однако как конденсаторы, кабели, контакторы, ПЛК (программируемые логические контроллеры), так и (особенно) реакторы генерируют тепло, что повышает фактор температуры и, соответственно, снижает срок службы и повышает интенсивность отказов (λ = λref * πV * πT * πс) компонентов и конденсаторной установки повышения коэффициента мощности в целом.
Факторы, влияющие на температурный режим электрических и электронных компонентов внутри корпуса УКРМ, УКРМФ, УКРМТ, УКРМТФ.
В действующих стандартах по конденсаторным батареям и установкам коррекции коэффициента мощности рекомендуется размещать реакторы выше остальных электрических, электронных компонентов, обеспечивать расстояние между отдельными конденсаторами (минимально 5 см) и располагать их на перфорированных панелях для улучшения конвективного теплообмена.
Кроме того, на температуру внутри оболочки УКРМ, УКРМФ, УКРМТ, УКРМТФ будет влиять:
- число и расположение внутренних перегородок, блоков при секционировании;
- температура окружающей среды (как при размещении УКРМ, УКРМТ, УКРМФ, УКРМТФ на открытом воздухе, так и в помещении;
- солнечное излучение, сила ветра, цвет корпуса, определяющий отражение/поглощение УФ излучения - для конденсаторных установок компенсации реактивной мощности, эксплуатируемых вне зданий;
- положение корпуса УКРМ, УКРМФ, УКРМТ, УКРМТФ в помещении относительно стен, других электротехнических шкафов, что определяет площадь эффективного теплообмена стенок с окружающей средой.
IEC TR 60890:2022 регламентирует формулы расчета площади поверхности эффективного теплообмена для:
- отдельно стоящих автономных шкафов - A = 1.8 (H x W) + 1.8 (H x D) + 1.8 (W x D), где Н – высота, W – ширина, D – глубина корпуса (см. поз. 1 на рис. ниже).
Рис. варианты размещения электротехнических шкафов в помещениях зданий; - автономных напольных шкафов, расположенных у стены - A = 1.8 (H x W) + 1.8 (H x D) + 1.4 (W x D) (поз. 2 на рис. выше);
- отдельно стоящих напольных (или навесных) «спаренных» шкафов - A = 1.8 (H x W) + 1.4 (H x D) + 1.8 (W x D) (поз. 3 на рис. выше);
- «спаренных» шкафов, расположенных у стены - A = 1.4 (H x W) + 1.4 (H x D) + 1.8 (W x D) (поз. 4 на рис. выше);
- отдельно стоящего (или навесного) шкафа между другими шкафами - A = 1.8 (H x W) + (H x D) + 1.8 (W x D) (поз. 5 на рис. выше);
- напольного (или навесного) шкафа между другими шкафами при размещении у стены - A = 1.4 (H x W) + (H x D) + 1.4 (W x D) (поз. 6 на рис. выше);
- встроенных в стену шкафов, щитов, щитков - A = 1.4 (H x W) + 0.7(H x D) + (W x D) (поз. 7 на рис. выше).
В общую формулу расчета необходимости (при PH ˃ PV) и требуемой мощности системы вентиляции (или нагрева) PH = (A x k x ΔT) - PV (в Вт) включены k – коэффициент теплопередачи (для обычной стали 5.5 Вт/(м2*К) , нержавеющей 3.7 Вт/(м2*К), пластических масс 3.5 Вт/(м2*К), алюминиевых сплавов 12 Вт/(м2*К)), температурный градиент ΔT (разница между температурами внутри и снаружи корпуса) и суммарная мощность (в Вт) теплогенерирующего оборудования.
Как обеспечить оптимальный рабочий режим конденсаторных установок компенсации реактивной мощности.
Традиционными способами улучшения конвективного теплообмена и снижения температуры внутри УКРМ, УКРМФ, УКРМТ, УКРМТФ являются увеличение пространства в оболочке (габаритных размеров), планирование размещения компонентов (более «теплые» выше) и использование принудительной вентиляции. Вместе с тем, практический интерес представляют результаты многочисленных исследований в этом направлении, согласно которым:
- изменение положения монтажной платы, блока, модуля от вертикального или горизонтального до наклона на 30 градусов увеличивает тепловой поток и число Нуссельта;
- изменение положения входа-выхода естественной или принудительной, в том числе смешанной конвекции с традиционного (на верхней и нижней панели корпуса) на боковое (снизу и на левой или правой панели) улучшает конвекцию и снижает внутреннюю температуру.
Рис. не типичное, но эффективное по конвективному теплообмену расположение входа-выхода естественной или принудительной вентиляции; - смешанная конвекция экономичней принудительной и несущественно отличается от последней по эффективности;
- исполнение корпуса с фаской на передней грани существенно (почти на треть) увеличивает тепловой поток и число Нуссельта благодаря турбулентности.
Рис. Исполнение корпусов электротехнических шкафов с фасками для улучшения теплообмена с внешней средой.
Рис. Зависимость теплоотдачи для корпусов с различным исполнением фасок.
Однако эффект будет только в случае, если «фаска» по высоте будет около 10% высоты корпуса (при меньших значениях повышение эффективности теплообмена на 3-4%).
Главная
Каталог
Оставить заявку
Корзина