Méthodes de commutation pour la compensation de puissance réactive des condensateurs

La méthode de commutation pour la compensation de puissance réactive des condensateurs est une technologie clé qui détermine l'efficacité de la compensation, la durée de vie des équipements et la qualité de l'alimentation du réseau. L'objectif principal est d'allumer ou d'éteindre les batteries de condensateurs rapidement, précisément et en douceur en fonction des changements dans la demande de puissance réactive de la charge, en évitant une « sur-compensation » ou une « sous--compensation ».

 

Voici les principales méthodes de commutation et leurs comparaisons détaillées :

1. Classification par principe de contrôle

(1) Commutation basée sur la tension-

● Principe : Surveille la tension du jeu de barres. Les condensateurs sont activés étape par étape-par-lorsque la tension tombe en dessous d'une limite inférieure définie et désactivés-par-étape lorsqu'elle dépasse une limite supérieure définie.

● Avantages : Contrôle simple, faible coût.

● Inconvénients : Régulation indirecte de la puissance réactive. Cela peut provoquer un dysfonctionnement-tel que l'activation de condensateurs lorsque la charge est légère et que la demande réactive est faible mais que la tension est faible (à l'extrémité d'une longue ligne), conduisant à une sur-compensation et à une tension plus élevée, et vice versa. Convient aux situations où le niveau de tension est la principale préoccupation.

● Application : premiers appareils simples ou sous-stations utilisateur spécifiques avec des exigences de tension strictes.

(2) Commutation basée sur le facteur de puissance-

● Principe : Surveille le facteur de puissance (PF) du système. Les condensateurs sont activés lorsque le PF tombe en dessous d'une limite inférieure définie (par exemple, 0,92 en retard) et éteints lorsqu'il dépasse une limite supérieure définie (0,98 en retard).

● Avantages : Contrôle directement le paramètre cible (PF). Il s'agit de la méthode de contrôle la plus couramment utilisée actuellement, garantissant efficacement les résultats de compensation et répondant aux exigences des services publics.

● Inconvénients : Peut provoquer des oscillations de commutation. Par exemple, sous une charge légère, l'activation même de la plus petite batterie de condensateurs peut instantanément faire passer le PF de « en retard » à « en avance », ce qui oblige le contrôleur à l'éteindre immédiatement, entraînant des cycles répétés.

● Application : Armoires de compensation de puissance réactive pour la grande majorité des utilisateurs industriels.

(3) Commutation basée sur la puissance réactive-

● Principe : surveille la puissance réactive (Q) du système en-temps réel. Une batterie de condensateurs est activée lorsque la puissance réactive requise dépasse la capacité d'une batterie et désactivée dans le cas contraire.

● Avantages : contrôle le plus précis, bonne réponse dynamique, évite efficacement les oscillations de commutation, permettant de « compenser uniquement ce qui est nécessaire ».

● Inconvénients : L'algorithme du contrôleur est relativement complexe et le coût est légèrement plus élevé.

● Application : Situations nécessitant une grande précision de compensation et des variations de charge fréquentes. Souvent utilisé en combinaison avec la « Commutation basée sur le facteur de puissance- » (la priorité peut être définie).

(4) Commutation composée/intégrée

● Principe : combine deux ou plusieurs des stratégies de contrôle ci-dessus avec d'autres contraintes (limites de tension, limites de courant, limites d'harmoniques). Par exemple, utiliser la puissance réactive comme critère principal tout en surveillant également le facteur de puissance et la tension, en exécutant une commutation uniquement lorsque toutes les conditions sont remplies.

● Avantages : Haute intelligence, forte adaptabilité, fonctionnement le plus stable et le plus fiable.

● Inconvénients : Contrôleur complexe, nécessite un paramétrage minutieux.

● Application : Dispositifs de compensation intelligents modernes, contrôle coordonné avec filtres de puissance actifs (APF) / générateurs de var statiques (SVG).

 

2. Classification par dispositif de commutation (détermine la vitesse et la durée de vie)

(1) Contacteur(Commutateur mécanique) Commutation

● Méthode : utilise des contacteurs CA comme dispositifs de commutation.

● Avantages : Coût le plus bas, technologie mature, maintenance simple.

● Inconvénients :

Une réponse lente (de quelques centaines de millisecondes à quelques secondes) ne permet pas de suivre les charges qui évoluent rapidement.

Courant d'appel élevé : peut générer des courants d'appel des dizaines de fois supérieurs au courant nominal lors de la fermeture, ce qui a un impact sur les condensateurs et le réseau.

Durée de vie limitée : les contacts mécaniques s'usent et brûlent facilement lors de commutations fréquentes, générant des surtensions.

Ne convient pas à un fonctionnement fréquent.

● Application : situations avec des changements de charge lents (variation quotidienne) et aucune exigence de performance dynamique (la plupart des applications commerciales et industrielles générales).

nos modèles de contacteurs AC comme suit :

Numéro de modèle	Tension d'isolation nominale (V)	Tension nominale (V)	Courant nominal (A)	Sous AC-6b Courant de fonctionnement (A)	Long-terme Courant nominal (A)	Capacité de contrôle nominale (kvar)
CJ19-25	690	230/400	25	17	25	12
CJ19-32			32	23	32	16
CJ19-43			46	29	43	20
CJ19-63			63	46	63	30
CJ19-95			95	63	95	44
CJ19-115			115	95	115	60
CJ19-150			150	115	150	80

 

(2) Commutateur à thyristors(Relais statique-) Commutation

● Méthode : utilise des thyristors anti-parallèles (SCR) comme commutateurs électroniques sans-contact.

● Avantages :

Commutation au passage à zéro : s'allume au passage à zéro de la tension{{1} et s'éteint au passage à zéro du courant-, ce qui entraîne un courant d'appel minimal et aucune surtension de commutation.

Réponse extrêmement rapide (niveau milliseconde,<20ms), enabling dynamic compensation.

Longue durée de vie, permet un fonctionnement à haute-fréquence.

● Inconvénients :

Coût élevé.

Les pertes inhérentes (environ . 1 W/A) nécessitent des dissipateurs de chaleur et éventuellement des ventilateurs de refroidissement.

Sensible aux surtensions et aux surintensités.

● Application : Dispositifs de compensation dynamique de charges à évolution rapide (machines à souder, grues, laminoirs).

(3) Commutateur composite

● Méthode : utilise des thyristors et des contacteurs en parallèle. Les thyristors effectuent la commutation au passage par zéro-au moment du fonctionnement, et après une conduction stable, le contacteur se ferme pour transporter le courant en régime permanent-, et les thyristors s'éteignent.

● Avantages : combine les avantages de l'absence de courant d'appel, de faibles pertes (très faible chute de tension aux bornes du contacteur en régime permanent) et du coût entre les deux.

● Inconvénients : Structure complexe, la fiabilité dépend de la coordination entre les deux composants.

● Application : situations entre compensation statique et dynamique, actuellement une solution rentable et largement utilisée.

 

3. Classification par vitesse de réponse en matière de compensation

● Compensation statique : utilise la commutation de contacteur, une réponse lente (secondes ou plus), utilisée pour compenser la charge réactive de base qui varie lentement.

● Compensation dynamique : utilise une commutation à thyristors ou à commutateur hybride, une réponse rapide (de quelques millisecondes à des centaines de millisecondes), utilisée pour compenser des charges réactives de type-à impact fluctuant rapidement.

 

Recommandations de synthèse et de sélection

Fonctionnalité	Commutation de contacteur	Commutation de thyristors	Commutation de commutateur composite
Vitesse de commutation	Lent (secondes)	Très rapide (millisecondes)	Rapide (dizaines de millisecondes)
Appel/surtension	Haut	Minimal	Minimal
Pertes	Faible	Relativement élevé	Faible
Coût	Faible	Haut	Moyen
Durée de vie	Plus court (mécanique)	Long	Relativement long
Scénario d'application	Compensation statique, charges stables	Compensation dynamique, charges changeantes rapidement	Compensation quasi-dynamique, choix-rentable

 

4. Guide de sélection :

● Définir les caractéristiques de la charge : analysez si le modèle de variation de puissance réactive de la charge est lent, échelonné-ou très fluctuant.

● Déterminer les objectifs de compensation : si l'objectif principal est de répondre aux exigences du facteur de puissance, de stabiliser la tension ou de filtrer les harmoniques.

● Évaluer le budget : équilibrer les performances et les coûts.

● Choix général : pour la plupart des utilisateurs industriels, utilisez la solution Jinneng "Contrôleur de compensation de puissance réactive JKWF-32sur Facteur de Puissance/Puissance Réactive +Commutateur compositeLa méthode de commutation est le choix courant pour équilibrer l'efficacité, la vitesse et le coût. Pour des conditions extrêmes telles que le laminage de l'acier ou le soudage, des dispositifs de compensation dynamique à commutation de thyristors purs-ou des dispositifs de compensation dynamique plus avancésSVGdes systèmes sont nécessaires.