POWER FACTOR CORRECTION SYSTEMS FOR MEDIUM VOLTAGE COSINUS PHI VERBETERINGSSYSTEMEN VOOR MIDDENSPANNING
ENCLOSED CAPACITOR BANKS GEHEEL GESLOTEN CONDENSATORBANKEN
Introduction Power factor correction systems, especially automatic ones, have during the past 10 years increased their presence in the utility, large industrial and commercial consumer environments. The primary reason for this increase is the need to maintain voltage at acceptable levels and to compensate reactive power to reduce losses in medium voltage distribution systems.
Enclosed capacitor banks designed by Nokian Capacitors Ltd. are used for power factor correction, voltage support, harmonic suppression and to maximise network capacity in industrial applications and distribution systems. They supply individual, group or central reactive power compensation of fluctuating loads in three-phase networks from 3.3 kV up to 24 kV. General features • Modular, compact and robust design optimised for easy future expansion of the system, facilitating transport, storage and installation.
• Galvanised steel enclosures available for indoor and outdoor installations, with different ventilation systems. Protection class ranges from IP20 to IP55. • Design and testing complies with the requirements of the latest edition of relevant standards and the specific technical requirements from the customers. • Use of simplified design and proven components ensures high reliability and low maintenance costs. • Several communication protocols and the possibility of using arc sensors available in protection relays. • Optimised to give a low environmental load by using recyclable materials and PCB-free capacitor units. • The banks are supplied as fully assembled units, factory tested and ready for connection.
Types of banks The banks are manufactured in two basic types: Fixed banks Formed by capacitor units and reactors mounted in a common enclosure with no stepping capability. The capacitors are connected on continuous mode directly to the loads and they provide a fixed quantity of reactive power at all times. This method of correction is suitable for example for large machines operating at steady loads. Switching can be done by devices located in customer’s switchgear.
Inleiding Cosinus Phi verbeteringssystemen en speciaal de automatisch geregelde systemen worden de laatste 10 jaar steeds meer bij zowel elektriciteitsbedrijven, grote industrieën als bij andere commerciële electriciteitsverbruikers toegepast. De belangrijkste reden voor deze toename is de noodzaak om de spanning op een aanvaardbaar niveau te houden en om reactief vermogen te compenseren teneinde de verliezen in middenspanningssystemen te verminderen. De geheel gesloten condensatorbanken van Nokian Capacitors worden toegepast voor cosinus Phi verbetering, spanningshandhaving, onderdrukking van harmonische stromen en om de capaciteit van het netwerk in industriële installaties en distributie systemen te optimaliseren. Ze zorgen voor individuele, groeps- of centrale compensatie van reactief vermogen van wisselende belastingen in driefasige netwerken van 3,3 kV tot en met 24 kV. Algemene voordelen • Modulair, compact en robuust ontwerp, uitgelegd voor eenvoudige toekomstige uitbreiding. Eenvoudig te transporteren, eventueel op te slaan en te installeren. • Gegalvaniseerde metalen behuizing voor binnen- en buitenopstelling met verschillende ventilatie systemen. Beschermklasse mogelijk van IP20 tot IP55. • Het ontwerp en de beproevingen voldoen aan de meest recente uitgave van de relevante voorschriften en de specifieke technische eisen van de afnemers. • Een eenvoudig ontwerp en het gebruik van beproefde componenten verzekert een hoge betrouwbaarheid en lage onderhoudskosten. • De toegepaste beveiligingsrelais bieden verschillende communicatie protocollen en de mogelijkheid voor het toepassen van lichtboog sensors. • Toepassing van recyclebare materialen en PCB-vrije condensatoreenheden. • De condensatorbanken worden geleverd als volledig samengestelde units, compleet in de fabriek getest en gereed om aan te sluiten.
Uitvoering van de banken De banken worden in twee basis versies gefabriceerd: Vaste banken Vaste banken bestaan uit condensatoreenheden en spoelen gemonteerd in een gemeenschappelijke behuizing zonder stap mogelijkheden. De condensatoren produceren continue een vaste hoeveelheid reactief vermogen. Deze manier van compensatie is geschikt voor b.v. grote machines met een gelijkmatige belasting. Het schakelen kan worden uitgevoerd in de schakelinstallatie van de afnemer.
Automatic banks Formed by different steps, each one composed of capacitor units, reactors and switching devices, mounted in a common enclosure. They can improve the power factor by providing the required amount of reactive power under varying load conditions. The operation, control and monitoring of the different steps is carried out by our microprocessor based controller according to the need for reactive power. The controller also provides network data and alarm conditions.
Configuration of banks A bank is usually formed by an incoming cubicle where the main circuit breaker, earthing switch and control and protection relays are placed. Next to it there are one or more step cubicles where capacitors, reactors, fuses and the switching devices are located. Banks can be manufactured with various options and configurations to meet virtually all customer needs.
Protection devices Typical system protection might include: • Internal discharging devices in capacitor units • Unbalance current protection • Overcurrent and Earth-fault protection • Over and undervoltage protection • Arc-fault tested enclosures • HV-HRC fuses with striker pin contacts • Earthing switches • Monitoring of internal enclosure temperature
Automatische banken Automatische banken zijn opgebouwd uit verschillende stappen, elke stap bestaande uit condensatoreenheden, spoelen en schakelaars, gemonteerd in een gemeenschappelijke behuizing. Deze banken verbeteren de cosinus Phi door de vereiste hoeveelheid reactief vermogen bij wisselende belastingen te produceren. De besturing en bewaking van de verschillende stappen wordt verzorgd door een microprocessor-gestuurde regelaar. Deze regelaar biedt tevens verschillende netwerk gegevens en alarmfuncties.
Samenstelling van de banken Een bank bestaat meestal uit een inkomend voedingsveld voorzien van een vermogensschakelaar, aardingsschakelaar en besturings- en beveiligingsrelais. Daarnaast bevinden zich één of meerdere stap kasten waarin de condensatoren, spoelen, zekeringen en schakelaars zijn gemonteerd. De banken kunnen volgens diverse opties worden samengesteld zodat aan vrijwel alle specifieke wensen van de individuele gebruikers kan worden voldaan. Beveiligingssystemen Typische beveiligingen kunnen bestaan uit: • Interne ontlaadweerstanden in de condensatoreenheden • Onbalans stroom beveiliging • Overstroom- en aardfout beveiliging • Over- en onderspanningsbeveiliging • Lichtboog geteste behuizingen • HV-HRC zekeringen • Aardingsschakelaars • Temperatuurbewaking in de behuizing
Switching components Switching devices with tested capacitive switching capability are used, like disconnectors and vacuum or SF6 contactors and circuit breakers.
Schakelaars Toegepast worden schakelaars welke geschikt zijn voor het schakelen van capacitieve stromen. Dit kunnen zijn scheidingsschakelaars, vacuum- of SF6 contactors en vermogensschakelaars.
Reactors Depending on the harmonic level of the network where the bank is connected, and the number of steps needed, the banks can be fitted with air-cored or ironcored damping reactors or blocking reactors.
Spoelen Afhankelijk van het harmonische niveau in het netwerk waarop de bank wordt aangesloten en het benodigde aantal stappen kan de bank worden uitgerust met luchtof ijzerkern dempspoelen of sperspoelen.
Capacitor units Depending on the capacitor connection configuration, the banks are divided in two groups: • Banks with one-phase capacitor units connected in double-star. Ratings: 300 to 12000 kVAr up to 24 kV. • Banks with three-phase capacitor units connected in star. Ratings: 50 to 4800 kVAr up to 7.2 kV.
Condensatoreenheden Afhankelijk van de schakeling van de condensatoren kunnen de banken in twee groepen worden onderverdeeld: • Banken met enkelfasige condensatoreenheden in dubbel ster geschakeld. Vermogens van 300 tot 12.000 kVAr bij spanningen tot 24 kV. • Banken met driefasige condensatoreenheden in ster geschakeld. Vermogens van 50 tot 4.800 kVAr bij spanningen tot 7.2 kV.
Additional components Voltage indicators, ventilation fans, cooling units, anti-condensation heaters, earthing balls, arc containment relief vents, enclosure illumination, key locks, electrical locks, key interlocking systems, bottom or side wall cable entries, door contact switches. Applications Large industrial power users and utilities can benefit from the compensation of power factor and harmonic mitigation. Typical applications include: • • • • • • • • • •
Windfarms Automotive assembly Heavy manufacturing Large institutions Mining Petrochemical Plastics Pulp & Paper Steel processing Utilities
Opties Tot de leveringsmogelijkheden behoren: spanningsindicatoren, ventilatoren, koeleenheden, anticondens verwarmingselementen, aardingskogels, drukontlastingskleppen, sleutelvergrendelingen, electrische vergrendelingen, sleutel interlock systemen, kabelingangen aan bodem of zijkant, deur contactschakelaars. Toepassingen Industriële grootverbruikers en elektriciteitsbedrijven kunnen profiteren van cosinus Phi compensatie en het verminderen van harmonische stromen. Typische toepassingen zijn : • Windmolen parken • Automotiv industrie • Zware productiebedrijven • Grote kantoren • Mijnindustrie • Petrochemie • Kunststofindustrie • Papierindustrie • Staalindustrie • Electriciteitsbedrijven
Excerpt from the Reference List Excerpt van de referentielijst Our banks have already been proven in many different applications all around the world. Onze banken hebben zich reeds in verschillende toepassingen wereldwijd bewezen.
Type of Application Toepassing Cement plant Cement fabriek
Voltage Spanning 4.16 kV 60 Hz
Installation Installatie Indoor IP 30
Windpark Windmolen park Windpark Windmolen park Windpark Windmolen park
15 kV 50 Hz 20 kV 50 Hz 20 kV 50 Hz
Indoor IP 30 Outdoor IP 55 Indoor IP 30
Sweden Zweden Petrol refinery Rafinaderij
6 kV 50 Hz 6 kV 50 Hz
Outdoor IP 44 Indoor IP 31
Windpark Windmolen park Holland Nederland China China Estonia Estland Sweden Zweden U.A.E. Arabische Emiraten
20 kV 50 Hz 10 kV 50 Hz 10 kV 50 Hz 6 kV 50 Hz 6 kV 50 Hz 11 kV 50 Hz
Outdoor IP 44 Indoor IP 30 Indoor IP 30 Indoor IP 30 Indoor IP 23 Indoor IP 42
The data and illustrations are not binding. We reserve the right to make changes in the course of technical development of the product. De gegevens en illustraties zijn niet bindend. Wij behouden ons het recht voor om in de loop van de technische ontwikkeling van het product wijzigingen aan te brengen. Vers.: 2004.04 en-nl, Rev.: 2004.04
Type of Bank Supplied Uitvoering van de bank 1 Fixed bank of 350 kVAr with 6% blocking reactor. 2 Fixed banks of 130 kVAr with 6% blocking reactor. 2 Fixed banks of 75 kVAr with 6% blocking reactor. 1 Automatic bank of 4000 kVAr with 2 steps (1600+2400 kVAr) with damping reactors.
Year jaar 2003
2003
1 Automatic bank of 5000 kVAr with 3 steps (1000 + 2 x 2000 kVAr) with damping reactors.
2003
1 Fixed bank of 300 kVAr with damping reactors. 1 Fixed bank of 2000 kVAr with damping reactors. 3 Fixed bank of 4000 kVAr with damping reactors. 1 Fixed bank of 3790 kVAr with 6% blocking reactor.
2003
2003
2 Automatic banks of 75 kVAr with damping reactors. 2 Automatic banks of 110 kVAr with damping reactors. 2 Automatic banks of 2000 kVAr with damping reactors. 1 Automatic bank of 3260 kVAr with 2 steps (2 x 1630 kVAr) with damping reactors.
2004
1 Fixed bank of 1500 kVAr with damping reactors.
2004
2 Fixed banks of 600 kVAr with 6% blocking reactor.
2004
2 Fixed banks of 750 kVAr with damping reactors.
2004
1 Fixed bank of 3000 kVAr with 5.5% blocking reactor.
2004
4 Automatic banks of 12000 kVAr with 4 steps (4 x 3000 kVAr) with 5.67% blocking reactors.
2004
2004
NOKIAN CAPACITORS LTD. Kaapelikatu 3 P.O. Box 4 FIN-33331 Tampere FINLAND Tel.: +358 3 388 311 Fax: +358 3 388 3360 E-mail:
[email protected] Internet: http://www.nokiancapacitors.com
