Компенсация реактивной мощности. Виды и нагрузки. Применение
Компенсация реактивной мощности — в жилых помещениях обычно установлен один счетчик электроэнергии. Принято считать, что расходуется только активная часть электроэнергии. Это не совсем правильно, так как существует еще такой показатель, как реактивная мощность, которую можно охарактеризовать задержкой между фазными синусоидами тока и напряжения в сети питания.
Показателем расхода реактивной мощности считается коэффициент мощности. Он равен косинусу угла между напряжением и током. Коэффициент мощности нагрузки рассчитывается как отношение расходуемой активной мощности к общей мощности:
сos (ф) = P / S
Таким показателем характеризуют реактивную мощность генераторов, электродвигателей и всей сети. В современных квартирах имеется много различных бытовых устройств, которые при функционировании сдвигают фазу напряжения. Но, доля реактивной мощности, потребленной бытовыми электрическими устройствами намного меньше, чем оборудованием промышленных предприятий. По этой причине при расчете расхода электроэнергии этой частью энергии пренебрегают.
Компенсация реактивной мощности в цепях потребителей на промышленных предприятиях является необходимостью, иначе это будет оказывать негативное влияние на энергосистемы, выраженное в нагревании обмоток трансформаторов в пиковые часы, нагреве воздуха вокруг линии электропередач и других отрицательных явлений.
Емкостная и индуктивная нагрузка
Если рассмотреть простой потребитель электроэнергии в виде лампочки или нагревателя, то мощность, которая характеризует это устройство (указана в инструкции), будет равна произведению тока и напряжения на этом устройстве. Но, если в конструкции устройства находится, например, трансформатор, либо другие элементы, имеющие индуктивность или емкость, то мощность определяется иначе.
Такие элементы в устройствах имеют специфические свойства. В них электрический ток по фазе отстает от напряжения, либо опережает его, то есть, фаза сдвигается. В таком случае к обычному расчету потребляемой мощности необходимо добавить коэффициент мощности.
Если векторы активной и реактивной мощности сложить между собой, то в результате получится полная мощность потребления. На графике она изображена в виде гипотенузы треугольника. На практике, чем меньше угол наклона гипотенузы (полной мощности), тем лучше.
Q – реактивная мощность, Р – активная мощность, S – полная мощность.
Полному равенству активной и полной мощности мешает реактивная составляющая мощности, которую называют паразитной. Она отрицательно влияет на работу линии электропередач и трансформаторы подстанции, которые могут перегреваться.
Эту проблему решает компенсация реактивной мощности, которая снижает угол φ, и приближает коэффициент мощности к единице. Для обеспечения такой компенсации необходимо увеличить вектор реактивной мощности настолько, чтобы появился резонанс токов, при котором доля реактивной мощности значительно снизится. Простым способом решения этой задачи является подключение конденсаторов необходимой емкости в автоматическом режиме.
Сегодня существуют системы, удерживающие коэффициент мощности в пределах 0,9-1. Идеального результата добиться трудно, так как подключение емкостей происходит ступенчато. Однако эффект экономии от этого получается неплохой.
Такие устройства имеют интеллектуальные алгоритмы, действующие автоматически, без настроек. Достижения науки в области информационных технологий позволяют достичь равномерного включения конденсаторов.
Время реакции приборов снижено до минимума, вспомогательные дроссели уменьшают перепад напряжения при процессах перехода.
Система управления питанием промышленного предприятия выполнена в виде щита эргономичной компоновки. Он обеспечивает работу оператора для быстрого принятия решения в аварийных случаях.
Простое устройство, с помощью которого обеспечивается компенсация реактивной мощности, состоит из металлического шкафа с контрольной панелью управления на лицевой части. Внизу шкафа размещены батареи конденсаторов. Они имеют немалый вес, поэтому и размещаются снизу
Вверху расположены приборы контроля, показывающие различные параметры сети, в том числи и коэффициент мощности. Имеется аварийная индикация, переключатель работы с ручного режима на автоматический. Микропроцессор устройства сравнивает показания датчиков и выдает сигналы управления на исполнительные устройства. Такие механизмы выполнены на основе мощных тиристоров, поэтому их работа не создает шума, и имеет высокое быстродействие.
Виды компенсации реактивной мощности
- Постоянная (индивидуальная) компенсация. При этом индуктивная мощность компенсируется на месте возникновения, что приводит к уменьшению нагруженности проводов.
- Групповая компенсация. В ней по аналогии с постоянной компенсацией для нескольких индуктивных нагрузок подключается общая батарея конденсаторов. Разгружается электрическая сеть.
- Централизованная компенсация. При ней некоторое количество конденсаторов подключается к групповому или основному распределительному щиту. Такой метод используют чаще всего в больших системах с изменяемой нагрузкой. Управление этой емкостной установки осуществляет электронный контроллер, анализирующий расход реактивной мощности. Такие регуляторы производят коммутацию конденсаторов.
Определение емкости конденсаторов
На предприятиях промышленности реактивную мощность можно определить по числу работающих устройств с учетом их характеристик, сдвигающих фазу. Например, асинхронный двигатель, который чаще всего имеет место в приводах механизмов на заводе, наполовину загруженный, имеет коэффициент мощности 0,73, светильник люминесцентного типа 0,5. Коэффициент мощности сварочного аппарата находится в интервале 0,8-0,9, печь дуговая 0,8.
По таблицам можно найти эти параметры для любого оборудования. Такая информация является базовой. На ее основе вносятся корректировки путем отключения и добавления конденсаторов.
Компенсация реактивной мощности в квартире
Электрические устройства домашней бытовой сети имеют активное, емкостное и индуктивное сопротивление. Для них подходят все, рассмотренные выше, формулы расчета мощности. Это создает дополнительную нагрузку на электропроводку в квартире.
Эти показатели не учитываются в старых электросчетчиках индукционного типа. Некоторые новые модели приборов учета могут фиксировать их. Это дает возможность произвести точный анализ ситуации нагрузки тока и теплового воздействия на изоляцию проводов при эксплуатации большого числа потребителей. Емкостное сопротивление у бытовых устройств имеет малую величину и не учитывается электросчетчиками.
Компенсация реактивной мощности в таких случаях заключается во включении в электрическую цепь батарей конденсаторов, которые способны погасить индуктивную составляющую мощности. Конденсаторы должны включаться в определенный момент на некоторый промежуток времени.
Такие устройства компенсации имеют большие размеры, и больше подходят для промышленных целей в комплексе с автоматической системой. Они не уменьшают расход активной мощности и не сокращают оплату за электроэнергию.
Чудо-приборы
В интернете и в торговой сети встречается множество рекламируемых устройств, которые якобы снижают реактивную мощность, и очень сильно экономят электрическую энергию, что создаст колоссальное снижение денежных затрат. Однако, как показывает практика, такие устройства являются всего лишь мифом, и не могут экономить электроэнергию.
Одним из таких приборов является «Saving Box». Его возможности и технические данные используются в качестве рекламы и не соответствуют действительности. Такая реклама построена на обмане покупателей.
Компенсация реактивной мощности и ее необходимость
Реактивная составляющая мощности снижает показатели функциональности энергетической системы. Реактивные токи генераторов повышают потребление топлива, потерю энергии в приемниках и подводящих сетях.
Реактивная энергия создает дополнительную нагрузку на линии электропередач. В связи с этим необходимо увеличивать поперечное сечение жил кабелей и проводов. Как следствие, повышаются затраты на электропроводящие материалы.
Основными нагрузками, потребляющими реактивную мощность, являются:
- Асинхронные электродвигатели, расходующие около 40% общей мощности, вместе с бытовыми нуждами.
- Линии электропередач (расходуют около 7%).
- Преобразователи (10%).
- Электрические печи (8%).
- Трансформаторы (35%).
Наиболее эффективным методом уменьшения расхода реактивной мощности является использование устройств, с помощью которых проводится компенсация реактивной мощности. Такими устройствами являются конденсаторные установки.
Преимущества применения конденсаторных установок
- Снижение расходов на оплату электрической энергии.
- Снижение расходов на техническое обслуживание и ремонт, а также обновление электрооборудования.
- Подавление помех в сети.
- Уменьшение перекоса фаз.
- Повысить возможности системы электроснабжения, что позволяет дополнительно подключить электрические устройства без повышения стоимости сети питания.
- Снижение токовой нагрузки на трансформаторы, распредустройства и линии электропередач.
- Уменьшение уровня гармонических колебаний высокой частоты.
- Повысить экономичность и надежность распределительных сетей.
- Получение информационных данных о состоянии и параметрах электрической сети.
Похожие темы:
Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/kompensatsiia-reaktivnoi-moshchnosti/
Реактивная мощность и виды ее компенсации
В последние годы наблюдается значительный рост производства и развитие инфраструктуры городов. В связи с этим увеличивается число и мощности электроприемников, использующихся на производствах в основных технологических и вспомогательных циклах, а объекты инфраструктуры применяют все большее количество осветительных аппаратов для рабочего освещения, рекламы и дизайна. Соответственно увеличивается потребляемая электрическая мощность.
Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети. Реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.
Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок). Использование конденсаторных установок позволяет:
• разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства; • снизить расходы на оплату электроэнергии; • при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник; • подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
• сделать распределительные сети более надежными и экономичными
На практике коэффициент мощности после компенсации находится в пределах от0,93 до0,99.
Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности
• малые удельные потери активной мощности(собственные потери современных низковольтных косинусных конденсаторов не превышают0,5 Вт на1000 ВАр); • отсутствие вращающихся частей; • простой монтаж и эксплуатация(не нужно фундамента); • относительно невысокие капиталовложения; • возможность подбора любой необходимой мощности компенсации; • возможность установки и подключения в любой точке электросети;
• отсутствие шума во время работы;
Виды компенсации
Единичная компенсация предпочтительна там, где: — требуется компенсация мощных(свыше20 кВт) потребителей; — потребляемая мощность постоянна в течение длительного времени.
Групповая компенсация применяется для случая компенсации нескольких расположенных рядом и включаемых одновременно индуктивных нагрузок, подключенных к одному распределительному устройству и компенсируемых одной конденсаторной батареей
Централизованная компенсация
Для предприятий с изменяющейся потребностью в реактивной мощности постоянно включенные батареи конденсаторов не приемлемы, т. к. при этом может возникнуть режим недокомпенсации или перекомпенсации. В этом случае конденсаторная установка оснащается специализированным контроллером и коммутационно-защитной аппаратурой.
При отклонении значения сosj от заданного значения контроллер подключает или отключает ступени конденсаторов. Преимущество централизованной компенсации заключается в следующем: включенная мощность конденсаторов соответствует потребляемой в конкретный момент времени реактивной мощности без перекомпенсации или недокомпенсации.
При выборе конденсаторной установки требуемая мощность конденсаторов может определяться как
Qc = P • (tgj1 – tgj2), где
tgj1 – коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств;
tgj2 – коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств(желаемый или задаваемый энергосистемой коэффициент).
Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности
Преимущества установок обуславливаются возможностями использования: — самовосстанавливающихся косинусных конденсаторов, что обеспечивает их надежность, долговечность и низкую стоимость при профилактических и ремонтных работах; — специальных контакторов опережающего включения, увеличивающих срок службы контакторов; — специальных контроллеров нескольких типов, обеспечивающих автоматическое регулированиеcos φ в том числе с возможностью передачи данных наPC и возможностью контроля в сети высших гармоник тока и напряжения; — индикации при неисправностях;
— фильтра высших гармонических;
Источник: http://kvar.su/reaktivnaia-moshchnost-i-vidy-ee-kompens/
Компенсация реактивной мощности как средство сокращения затрат
Описание:
В последние годы наблюдается значительный рост производства и развитие инфраструктуры городов. В связи с этим увеличивается число и мощности электроприемников, использующихся на производствах в основных технологических и вспомогательных циклах, а объекты инфраструктуры применяют все большее количество осветительных аппаратов для рабочего освещения, рекламы и дизайна. Соответственно увеличивается потребляемая электрическая мощность.
В последние годы наблюдается значительный рост производства и развитие инфраструктуры городов. В связи с этим увеличивается число и мощности электроприемников, использующихся на производствах в основных технологических и вспомогательных циклах, а объекты инфраструктуры применяют все большее количество осветительных аппаратов для рабочего освещения, рекламы и дизайна. Соответственно увеличивается потребляемая электрическая мощность.
В зависимости от вида используемого оборудования нагрузка подразделяется на активную, индуктивную и емкостную. Наиболее часто потребитель имеет дело со смешанными активно-индуктивными нагрузками. Соответственно, из электрической сети происходит потребление как активной, так и реактивной энергии.
Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и пр. энергии.
Реактивная же энергия не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, индукционных печах, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах.
Показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сosj. Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S, потребляемой электроприемниками из сети:
сosj = P / S.
Значения коэффициента мощности нескомпенсированного оборудования приведены в табл. 1, а усредненные значения коэффициента мощности для систем электроснабжения различных предприятий – в табл. 2. В оптимальном режиме показатель должен стремиться к единице и соответствовать нормативным требованиям.
Таким образом, видно, что при отсутствии компенсации реактивной мощности потребитель переплачивает за потребление реактивной энергии 30–40% общей стоимости.
Срок окупаемости конденсаторных установок можно оценить следующим образом:
T = З1/(З2 – З3),
где З1 – стоимость конденсаторной установки, руб.;
З2 – затраты на электроэнергию без компенсации, руб./мес.;
З3 – затраты на электроэнергию при применении конденсаторных установок, руб./мес.
| Применение конденсаторных установок |
Основы компенсации реактивной мощности
Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети. Реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.
Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок). Наглядно это представленно на рисунке.
Использование конденсаторных установок позволяет:
— разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
— снизить расходы на оплату электроэнергии;
— при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;
— подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
— сделать распределительные сети более надежными и экономичными.
На практике коэффициент мощности после компенсации находится в пределах от 0,93 до 0,99.
Единичная компенсация
предпочтительна там, где:
— требуется компенсация мощных (свыше 20 кВт) потребителей;
— потребляемая мощность постоянна в течение длительного времени.
Групповая компенсация
применяется для случая компенсации нескольких расположенных рядом и включаемых одновременно индуктивных нагрузок, подключенных к одному распределительному устройству и компенсируемых одной конденсаторной батареей.
| Единичная компенсация | Групповая компенсация |
Централизованная компенсация
Для предприятий с изменяющейся потребностью в реактивной мощности постоянно включенные батареи конденсаторов не приемлемы, т. к. при этом может возникнуть режим недокомпенсации или перекомпенсации. В этом случае конденсаторная установка оснащается специализированным контроллером и коммутационно-защитной аппаратурой.
При отклонении значения сosj от заданного значения контроллер подключает или отключает ступени конденсаторов. Преимущество централизованной компенсации заключается в следующем: включенная мощность конденсаторов соответствует потребляемой в конкретный момент времени реактивной мощности без перекомпенсации или недокомпенсации.
| Централизованная компенсация |
При выборе конденсаторной установки требуемая мощность конденсаторов может определяться как
Qc = P • (tgj1 – tgj2),
где tgj1 – коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств;
tgj2 – коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств (желаемый или задаваемый энергосистемой коэффициент).
P = Ew/T
где Ew – показания счетчика активной энергии, кВт•ч;
Eq – показатель счетчика реактивной энергии, кВАр•ч;
T – период снятия показаний счетчиков электроэнергии, ч.
Технико-экономический эффект, ожидаемый в результате применения конденсаторных установок, представлен в табл. 3.
Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности
Для реализации задачи компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ ЗАО «ЭТМ» рекомендует использовать и предлагает к поставке конденсаторные установки типа УК, УКМ58, УКМ70 и УКМФ71, на стороне 6,3 и 10,5 кВ – установки типа УКЛ(П)-56 производства ЗАО «Электро-интернешнл».
Данные конденсаторные установки являются наиболее адаптированными к требованиям российских энергосетей и потребителей.
На протяжении длительного срока эксплуатации они зарекомендовали себя как качественное, надежное оборудование, позволяющее решать любые задачи компенсации реактивной мощности.
В зависимости от типоисполнения установки изготавливаются в различном конструктивном исполнении и комплектации (табл.4).
Преимущества установок обуславливаются использованием:
— самовосстанавливающихся сегментированных конденсаторов, что обеспечивает их надежность, долговечность и низкую стоимость при профилактических и ремонтных работах;
— специальных контакторов опережающего включения, увеличивающих срок службы контакторов;
— специальных контроллеров нескольких типов, обеспечивающих автоматическое регулирование cosj, в том числе с возможностью передачи данных на PC и возможностью контроля в сети высших гармоник тока и напряжения;
— индикации при неисправностях;
— фильтра высших гармонических;
— устройства терморегуляции;
— эмалевой или порошковой окраски (по желанию заказчика).
По желанию заказчика возможно изготовление и поставка конденсаторных установок напряжением 0,4 кВ, мощностью до 1 200 кВАр.
Вся продукция имеет соответствующие сертификаты.
ООО «ЭТМ» является официальным представителем завода «Электро-интернешнл» и предлагает услуги по расчету требуемой установки по заданным параметрам, поставке оборудования и отгрузке продукции со склада.
| Таблица 1 | ||||||||||||||
|
| Таблица 2 | ||||||||||||||||
|
| Таблица 3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||
|
| Таблица 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Источник: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=1967
Компенсация реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности на предприятии позволяет существенно сократить расход электроэнергии, снизить нагрузку на кабельные сети и трансформаторы, продлив тем самым их ресурс.
Установка оборудования компенсации реактивной мощности позволяет сократить расход электроэнергии примерно на 10-20%, а при низких значениях cos φ (0,5 и менее) потребность в электроэнергии может сократиться более чем на 30%.
Внедрение систем компенсации реактивной мощности актуально практически на любом предприятии. На крупных промышленных предприятиях потребителями реактивной мощности в основном являются недогруженные асинхронные двигатели.
Такие двигатели входят состав станков, подъемно-транспортного оборудования, основного технологического оборудования предприятий химической промышленности, нефтепеработки и т.д.
На небольших предприятиях, в офисных зданиях и торговых центрах реактивная мощность может генерироваться нелинейной нагрузкой, системами приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования, электроприводами насосов систем водоснабжения и теплоснабжения, источниками освещения с люминесцентными лампами.
Сертификаты на оборудование
Каталоги продукции
Какие решения мы предлагаем
Наша Компания производит все типы оборудования для компенсации реактивной мощности: низковольтные и высоковольтные конденсаторные установки, батареи статических конденсаторов (БСК), фильтрокомпенсирующие устройства (ФКУ).
Мы можем предложить как типовые решения, так и спроектировать, изготовить и внедрить на предприятии Заказчика уникальную систему компенсации реактивной мощности, учитывающую специфику конкретного предприятия.
В зависимости от потребности Заказчика установки могут изготавливаться как для внутренней, так и для уличной установки. Кроме этого возможен монтаж установок внутри утепленного блок-контейнера.
Для предприятий с резкопеременной нагрузкой (предприятия с большим количеством подъемно-транспортного оборудования, мощного сварочного оборудования и т.д.) мы предлагаем тиристорные конденсаторные установки, которые обеспечивают переключение ступеней конденсаторов с задержкой не более 20 мс.
Для выработки оптимального технического решения мы предлагаем выездные замеры параметров качества электроэнергии в сети предприятия. При необходимости наши инженеры выполнят шефмонтаж оборудования, а также любое гарантийное и послегарантийное обслуживание и ремонт.
Как правильно выбрать оборудование для компенсации реактивной мощности
Компания Матик-электро занимается производством и внедрением систем компенсации реактивной мощности уже более 10 лет. На протяжении всех этих лет мы не только выпускаем оборудование, но проводим научные и исследовательские работы, целью которых является повышение качества нашей продукции.
Имея большой опыт внедрения и обслуживания систем компенсации реактивной мощности мы знаем, что в основном отказы оборудования компенсации реактивной мощности связаны с выходом из строя силовых конденсаторов.
Чаще всего конденсаторы выходят из строя по двум причинам: из-за перегрузки (превышения номинальных значений тока и напряжения) и из-за наличия в сети больших гармонических искажений (свыше 2%). Большие перенапряжения и просадки, наличие больших гармонических искажений встречается на большинстве предприятий.
Такая ситуация обусловлена действующим в настоящее время устаревшим ГОСТ-13109. Например, данный ГОСТ допускает наличие гармонических искажений до 12%.
Для обеспечения длительной безаварийной работы при наличии перегрузок мы используем только качественные конденсаторы от проверенных производителей. Эти конденсаторы обладают повышенной надежностью и большей перегрузочной способностью, чем дешевые аналоги.
Кроме этого применяем конденсаторы и другие комплектующие в полном соответствии с техническими условиями на них и не используем технологические запасы этих комплектующих, как часто для снижения себестоимости делают другие поставщики аналогичной продукции.
В случае присутствия в сети больших гармонических искажений мы предлагаем конденсаторные установки с фильтрами гармоник. Только применение установок с фильтрами гармоник гарантирует длительную бесперебойную работу оборудования. Силовые конденсаторы, не защищенные фильтрами, в сетях с гармониками подвергаются сильному перегреву и быстро выходят из строя
Для правильного определения параметров устанавливаемого оборудования компенсации реактивной мощности мы предлагаем выездные измерения параметров качества электроэнергии. Только имея данные замеров можно определить необходимость применения конденсаторных установок с фильтрами гармоник и правильно рассчитать параметры самих фильтров. Замеры выполняются нашими квалифицированными инженерами с применением высокоточных японских анализаторов качества электроэнергии HIOKI.
Наша компания производит регулируемые и нерегулируемые установки компенсации реактивной мощности на напряжение от 0,4 до 35 кВ. В наших установках мы используем только высококачественные комплектующие ведущих мировых производителей.
Для компенсации реактивной мощности при резкопеременных нагрузках мы предлагаем тиристорные конденсаторные установки, которые обеспечивают переключение ступеней менее чем за 20 мс. При необходимости конденсаторные установки могут изготавливаться с фильтрами, обеспечивающими защиту силовых конденсаторов от гармоник в электросети.
Такие установки целесообразно применять на предприятиях имеющих тиристорные преобразователи, частотные преобразователи, устройства плавного пуска электродвигателей и т.д.
Батареи статических конденсаторов предназначены для компенсации реактивной мощности (выравнивания cos фи) при постоянной нагрузке. Также применение БСК позволяет повысить напряжение на шинах подстанции на 3-4% и снизить потери в электросети. Батареи статических конденсаторов изготавливаются на напряжение до 220кВ.
— конденсаторы SAMWHA (Корея)
— трансформаторы тока SACI (Испания)
— измерительные приборы и регуляторы реактивной мощности Lovato electric (Италия)
Источник: http://www.matic.ru/reactive-power-compensation/
Исторический обзор решений для динамической компенсации реактивной мощности с начала применения переменного тока для передачи электроэнергии до наших дней
Передача электрической энергии с использованием переменного тока началась еще в конце 19 века, заменяя существовавшие небольшие локальные системы постоянного тока.
При расширении локальных систем энергоснабжения и обеспечении передачи на дальние расстояния возникали различные проблемы с управлением напряжением и стабильностью, связанные в первую очередь с небалансом реактивной мощности в системах.
Для управления напряжениями стационарной системы в основном использовалась коммутируемая компенсация реактивной мощности (шунтирующие конденсаторы и шунтирующие реакторы). Динамический способ основывался на вращающихся машинах, например синхронных компенсаторах.
В середине 60-х годов 20 века появились первые статические компенсирующие устройства реактивной мощности, то есть реакторы, управляемые постоянным током (ртутные вентили) и устройства, управляемые тиристорами (конденсаторы с тиристорным управлением, реакторы с тиристорным управлением).
Малое время отклика, низкие потери и меньшие требования к техническому обслуживанию сняли многие ограничения, присущие вращающимся машинам и устройствам, управляемым постоянным током. Оценка рабочих потерь имеет своим результатом всё большее увеличение использования статических конденсаторных установок реактивной мощности, состоящих из комбинаций ветвей конденсаторов и реакторов с тиристорным управлением.
Эти шунтирующие устройства совместно с последовательными конденсаторами с тиристорным управлением составили основу гибких систем передачи переменного тока (FACTS). FACTS позволяет более эффективно использовать системы передачи благодаря улучшенному динамическому управлению напряжением системы с одной стороны и более высокой пропускной способностью с другой стороны.
В системах передачи переменного тока в настоящее время установлены статические конденсаторные установки реактивной мощности общей мощностью более 100 000 МВА.
В устройствах FACTS стали использоваться новые силовые электронные приборы (GTO, IGCT, IGBT), которые позволяют использовать преобразователи тока и напряжения для обеспечения быстродействующей компенсации реактивной мощности.
На основе дальнейшего развития систем управления, совершенствования полупроводниковых приборов и новых технологий преобразователей напряжения в настоящее время компенсация реактивной мощности является ключевым фактором для надёжной передачи энергии переменного тока.
В данной статье вашему вниманию предлагается обзор положений в области систем передачи от начала применения первых УКРМ до существующего в настоящее время положения. Также сравниваются ранние решения и современные устройства, приводятся основные факторы и этапы совершенствования установок и обсуждаются преимущества современных устройств.
Передача энергии переменного тока началась в конце 19 века. Развитие шло от низких уровней напряжения и ограниченных районов до больших расстояний, высоких мощностей и всё более возрастающего напряжения передачи. На рис. 1 приводится примерная картина возрастания напряжения систем передачи от года к году.
Генерация электрической энергии и её потребители обычно не находятся близко друг от друга. Большие города и большие промышленные регионы часто получают электроэнергию от источников, находящихся на большом расстоянии.
Составляющие системы и нагрузка включают в себя источники реактивной мощности (конденсаторы и катушки индуктивности), которые оказывают влияние на профиль напряжения сети и стабильность системы. Линии передачи высоковольтных систем (735 кВ) могут иметь до 200 Мвар емкостной мощности на длину 100 км.
Кабельные соединения могут давать даже большую реактивную мощность. Большие нагрузки, содержащие электрические дуговые печи или мощные приводы, могут иметь до 100 Мвар индуктивной реактивной мощности.
Без соответствующей компенсации реактивной мощности в длинных линиях передачи могут наступить критические условия работы системы из-за сильных колебаний напряжения и проблем со стабильностью. Эти проблемы могут быть решены с помощью схем параллельной и последовательной компенсации.
Если нагрузка чисто резистивная, без индуктивных или емкостных компонентов (реактивной мощности), например, электрический нагреватель, кривые напряжения и тока пересекают координатную ось (проходят через ноль) в одной точке (рис. 1.1).
В этом случае говорят, что напряжение и ток находятся «в фазе». Точки кривой мощности (P) рассчитывается как произведение мгновенных значений напряжения (V) и тока (I). Эта кривая имеет частоту в 2 раза выше частоты напряжения питания и полностью находится в положительной области, так как произведение двух отрицательных чисел является положительным числом, так же, как, естественно, произведение двух положительных чисел.
Рис. 1.1. Кривые напряжения, тока и мощности для чисто резистивной нагрузки (φ = 0°)
В этом случае:
(-V) · (-I) = (+P)
Активная или полезная мощность определяется как составляющая мощности, которая преобразуется в другую форму (например, тепло, свет, механическую энергию) и регистрируется счётчиком электроэнергии. При чисто резистивной или омической нагрузке она вычисляется путём перемножения эффективных значений напряжения [V] и тока [I]:
P (Вт) = V (В) · I (А)
Активная и реактивная мощность
На практике, однако, чисто резистивные нагрузки не являются типичными, обычно также имеется и индуктивная составляющая.
Это относится ко всем потребляющим электроэнергию устройствам, принцип работы которых основан на использовании магнитного поля, к примеру, электродвигателям, дросселям, трансформаторам. Также реактивный ток необходим для процессов коммутации в силовых преобразователях.
Ток, используемый для создания и изменения магнитного поля, не рассеивается, а циркулирует туда и обратно как реактивный ток между генератором и потребителем.
Рис. 1.2. Напряжение, ток и мощность при резистивно-индуктивной нагрузке (φ = 45°)
Как показано на рисунке 1.2, кривые напряжения и тока уже не проходят через ноль в одной точке, а имеется смещение фазы. При индуктивной нагрузке ток отстаёт от напряжения, а при емкостной – ток опережает напряжение. При расчёте мгновенных значений мощности по формуле (P) = (V)·(I) теперь получаются отрицательные значения, если один из множителей отрицательный.
В этом примере фазовый сдвиг φ = 45°. Это соответствует индуктивному cosφ = 0,707. Как видим, часть кривой мощности находится в отрицательной области.
Активная мощность в этом случае определяется по формуле:
P (Вт) = V (В) · I (А) · cosφ
Реактивная мощность
Чисто индуктивная реактивная мощность потребляется двигателями и трансформаторами, работающими без нагрузки (если пренебречь потерями в меди, железе и, при их наличии, потерями на трение). Можно считать, что силовые конденсаторы RTR ENERGIA имеют чисто емкостную реактивную мощность, так как они имеют очень низкие потери (менее 0,05%).
Рис. 1.3. Напряжение, ток и мощность при чисто реактивной нагрузке (φ = 90°)
Если напряжение и ток имеют сдвиг по фазе на 90°, одна половина кривой мощности находится в положительной области, а другая – в отрицательной (рис. 1.3). Активная мощность равна нулю, так как положительная и отрицательная области уравновешивают друг друга.
Реактивная мощность определяется как мощность, которая циркулирует между генератором и нагрузкой на частоте питающего напряжения для обеспечения нарастания и спада магнитного поля.
Q (вар) = V (В) · I (А) · sinφ
Полная мощность
Значение полной мощности является основным параметром при выборе номинальных параметров сетей энергоснабжения. На полную мощность системы должны рассчитываться генераторы, трансформаторы, распределительные устройства, предохранители, автоматические выключатели и проводники.
Значение полной мощности – это результат произведения значений напряжения и тока без учёта фазового сдвига.
Источник: https://khomovelectro.ru/articles/kompensatsiya-reaktivnoy-moshchnosti.html
Влияние реактивной мощности на энергоресурсоэффективность
За последние годы характер потребления электроэнергии сильно изменился. Это обусловлено увеличением мощности нелинейных потребителей, а также опережающим ростом потребления реактивной мощности по отношению к активной вследствие уменьшения загрузки силовых трансформаторов. Это является характерной чертой современной электроэнергетики, отрицательно влияющей на качество и потери электроэнергии.
Поэтому основная задача оптимизации электропотребления, как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации системы электроснабжения, состоит в том, чтобы наиболее полно обеспечить компенсацию реактивной мощности в сети.
Основные негативные последствия, вызванные ростом потребления реактивной мощности:
- Общее снижение уровней напряжения в распределительных сетях, на шинах потребителей и снижение качества электрической энергии;
- Увеличение потерь активной мощности в элементах электрической сети;
- Дополнительная линий электропередач и силовых трансформаторов потоками реактивной мощности, которые увеличивают токовую нагрузку электросети, снижают резерв пропускной способности и устойчивость сети;
- Значительное увеличение потребности в источниках реактивной мощности в энергосистеме.
| Первопричины и вызываемые ими помехи в сети | Колебания напряжения в сети | Несимметрия напряжения в сети | Высшие гармоники | Промежуточные гармоники |
| Мощные регуляторы напряжения | × | |||
| Генераторы электроэнергии (ветровые станции, фотоэлектрические установки) | × | × | ||
| Медицинские электроприводы (рентгеновские станции, магнитные диагностические аппараты) | × | |||
| Эксцентриковые приводы (пилорамы) | × | × | ||
| Частотные преобразователи (преобразователи числа фаз, несинхронные преобразователи тока) | × | × | ||
| Газоразрядные лампы (мощные осветительные установки) | × | |||
| Пульсирующая нагрузка (напр. от терморегуляторов) | × | |||
| Выпрямители переменного тока (напр. для питания ж/д. транспорта, для узлов связи) | × | |||
| Мощные потребители (переходные процессы при вкл./выкл.) | × | |||
| Индукционные нагревательные установки | × | |||
| Дуговые сталеплавильные печи | × | |||
| Дуговые сварочные агрегаты | × | |||
| Светомузыкальные установки | × | × | ||
| Среднечастотные индукционные печи | × | |||
| Электродвигатели большой мощности (лифты, вентиляторы, насосы) | × | |||
| Индукционные печи промышленной частоты | × | × | ||
| Вентильные преобразователи | × | |||
| Кузнечные прессы | × | |||
| Агрегаты и блоки резервного питания | × | |||
| Электропечи для производства электродов | × | × | × | |
| Плавильные электропечи | × | |||
| Автоматы контактной сварки | × | × | × |
С чего начать? Мониторинг параметров КЭЭ
Чтобы понять суть процессов, протекающих в конкретной электросети, нужна достоверная техническая информация. Для этого необходимо проводить мониторинг параметров электросети, снимая и фиксируя специальными приборами одновременно несколько десятков характеристик электросети с интервалом в доли секунды (токи, напряжения, активные, реактивные и полные мощности по каждой фазе, СosF, гармонический состав сети и т.д.).
Полученную информацию необходимо обрабатывать, анализировать, и только после этого можно будет с уверенностью сказать, что за процессы протекают в вашей электросети, самое главное, где, каким образом и сколько нужно компенсировать реактивной мощности, чтобы электроэнергия, получаемая от поставщика, имела бы необходимые показатели качества, и расходовалась самым экономичным образом на нужды предприятия, без потерь, а вы бы еще и экономили эту самую электроэнергию.
Отрицательное влияние реактивной мощности на электрическую сеть несоизмеримо больше, чем положительное
Недаром еще во времена заката СССР в конце 80-х годов директивно на всех промышленных предприятиях были установлены конденсаторные батареи. К сожалению, в дальнейшие 90-е годы многие предприятия-потребители электроэнергии отключали имевшиеся у них компенсирующие устройства, а некоторые — вовсе демонтировали, не занимались поддержанием их работоспособности по причине отсутствия финансирования.
Все изменилось после опубликования Приказа Минпромэнерго от 22 февраля 2007 года № 49, утверждающего :
«Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договоры энергоснабжения)» энергосистемам следует начать подготовку к переходу на новый уровень взаимоотношений с потребителями и новую организацию работ по управлению реактивной мощностью.
Многие энергосистемы уже приступили к этой работе, не дожидаясь указания сверху, на особо проблемных участках электрических сетей устанавливая компенсирующие устройства.
Важно, чтобы положительные результаты этой работы в локальных энергосистемах тиражировались на другие регионы.
После выхода в свет новой методики применения скидок и надбавок к тарифам на электроэнергию, которая готовится в недрах Минпромэнерго, потребителю будет дана возможность получить скидку за поддержание требуемого коэффициента реактивной мощности за регулирование реактивной мощности у себя в электросети предприятия в часы max/min нагрузок.
Пути решения. Новые подходы
Сегодня проектировщикам и эксплуатационным службам пром. предприятий следует обращать особое внимание решению проблемы качества электроэнергии.
Все мощные потребители на предприятии должны оснащаться фильтро-компенсирующими устройствами (ФКУ), а потребители с большой единичной мощностью и резко-переменной нагрузкой (дуговые печи с электропечными трансформаторами 100 МВА и выше) — статическими тиристорными компенсаторами (СТК).
Это позволит обеспечить высокую степень стабилизации требуемой реактивной мощности при по-фазном регулировании, а также снизить уровень высших гармоник в сети за счет фильтро-компенсирующих цепей (ФКЦ). Применение СТК даст также дополнительный технологический эффект.
К примеру, их использование в сетях, питающих дуговые сталеплавильные печи (ДСП), поможет повысить стабильность горения дуги и почти на 10% поднять производительность печи. Кроме того, в остальных менее ответственных участках электросети предприятия необходимо устанавливать регулируемые УКМ с электромеханическим переключением ступеней.
В системах промышленного электроснабжения 6-10 кВ устройства компенсации реактивной мощности служат для поддержания напряжения на шинах 6(10) кВ при провалах напряжения, вызванных КЗ в цепях 110(35) кВ. Они ограничивают колебания напряжения на шинах 6(10) кВ, а гармонические составляющие снижаются фильтро-компенсирующими устройствами ФКУ, состоящими из емкостей и реакторов, при этом улучшается и СosF.
На трансформаторных подстанциях рекомендуется применять устройства компенсации реактивной мощности, например такие как управляемые шунтирующие реакторы с вакуумными (элегазовыми) выключателями с повышенным коммутационным ресурсом и устройством синхронной коммутации в сетях до110 кВ включительно.
В электроустановках потребителей 0,4-10 кВ наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение регулируемых конденсаторных установок УКМ непосредственно на шинах РУНН-0,4 кВ трансформаторных подстанций.
Преимущества УКМ перед другими техническими средствами — синхронными компенсаторами и синхронными двигателями, в том, что последние имеют большие потери активной электрической мощности и вращающиеся части, подверженные механическому износу.
В качестве примера снижения электропотребления системы электроснабжения коммунальных однофазных потребителей представляет интерес опыт применения УКРМ в низковольтных городских распределительных сетях при минимальном удалении от потребителей, предприятий, входящих в группу Endesa (Испания). По данным Edeinor S. A.A.
[6], установка конденсаторов суммарной мощностью 37 000 кВАр в 114 000 домовладений района Инфантас северной части Лимы (Перу), повысила средневзвешенный CosF распределительной сети с 0,84 до 0,93, что позволило ежегодно экономить примерно 280 кВт/ч на каждый установленный кВАр реактивной мощности или всего около 19 300 МВт/?ч в год.
Остались вопросы? Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)
Источник: https://epusk.ru/articles/kondensatornye-ustanovki/vliyanie-reaktivnoy-moshchnosti-na-energoresursoeffektivnost/
Компенсация реактивной мощности: способы и средства
Компенсация реактивной мощности: способы и средства
Реактивная мощность — часть полной мощности, затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке имеющей емкостную и индуктивную составляющие. Не выполняет полезной работы, вызывает дополнительный нагрев проводников и требует применения источника энергии повышенной мощности.
Статьи по теме компенсации реактивной мощности
Реактивная мощность относится к техническим потерям в электросетях согласно Приказу Минпромэнерго РФ № 267 от 04.10.2005.
При нормальных рабочих условиях все потребители электрической энергии, чей режим сопровождается постоянным возникновением электромагнитных полей (электродвигатели, оборудование сварки, люминесцентные лампы и многое др.
) нагружают сеть как активной, так и реактивной составляющими полной потребляемой мощности.
Эта реактивная составляющая мощности (далее реактивная мощность) необходима для работы оборудования содержащего значительные индуктивности и в то же время может быть рассмотрена как нежелательная дополнительная нагрузка на сеть.
Для наглядности и лучшего понимания происходящих процессов, рекомендуем ознакомиться с роликом о реактивной мощности:
При значительном потреблении реактивной мощности напряжение в сети понижается. В дефицитных по активной мощности энергосистемах уровень напряжения, как правило, ниже номинального. Недостаточная для выполнения баланса активная мощность передается в такие системы из соседних энергосистем, в которых имеется избыток генерируемой мощности. Обычно энергосистемы дефицитные по активной мощности, дефицитны и по реактивной мощности.
Однако недостающую реактивную мощность эффективнее не передавать из соседних энергосистем, а генерировать в компенсирующих устройствах, установленных в данной энергосистеме.
В отличие от активной мощности реактивная мощность может генерироваться не только генераторами, но и компенсирующими устройствами – конденсаторами, синхронными компенсаторами или статическими источниками реактивной мощности, которые можно установить на подстанциях электрической сети.
Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения и снижения нагрузок на электросеть.
По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает значительную величину в себестоимости продукции.
Это достаточно веский аргумент, чтобы со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления предприятия, выработке методики и поиску средств для компенсации реактивной мощности.
Средства компенсации реактивной мощности
Индуктивной реактивной нагрузке, создаваемой электрическими потребителями, можно противодействовать с помощью ёмкостной нагрузки, подключая точно рассчитанный конденсатор. Это позволяет снизить реактивную мощность, потребляемую от сети и называется корректировкой коэффициента мощности или компенсацией реактивной мощности.
Преимущества использования конденсаторных установок, как средства для компенсации реактивной мощности
- малые удельные потери активной мощности (собственные потери современных низковольтных косинусных конденсаторов не превышают 0,5 Вт на 1000 ВАр);
- отсутствие вращающихся частей;
- простой монтаж и эксплуатация (не нужно фундамента);
- относительно невысокие капиталовложения;
- возможность подбора любой необходимой мощности компенсации;
- возможность установки и подключения в любой точке электросети;
- отсутствие шума во время работы;
- небольшие эксплуатационные затраты.
В зависимости от подключения конденсаторной установки возможны следующие виды компенсации:
- Индивидуальная или постоянная компенсация, при которой индуктивная реактивная мощность компенсируется непосредственно в месте её возникновения, что ведет к разгрузке подводящих проводов (для отдельных, работающих в продолжительном режиме потребителей с постоянной или относительно большой мощностью — асинхронные двигатели, трансформаторы, сварочные аппараты, разрядные лампы и т.д.).
- Групповая компенсация, в которой аналогично индивидуальной компенсации для нескольких одновременно работающих индуктивных потребителей подключается общий постоянный конденсатор (для находящихся вблизи друг от друга электродвигателей, групп разрядных ламп). Здесь также разгружается подводящая линия, но только до распределения на отдельных потребителей.
- Централизованная компенсация, при которой определенное число конденсаторов подключается к главному или групповому распределительному шкафу. Такую компенсацию применяют, обычно, в больших электрических системах с переменной нагрузкой. Управление такой конденсаторной установкой выполняет электронный регулятор — контроллер, который постоянно анализирует потребление реактивной мощности от сети. Такие регуляторы включают или отключают конденсаторы, с помощью которых компенсируется мгновенная реактивная мощность общей нагрузки и, таким образом, уменьшается суммарная мощность, потребляемая от сети.
Групповая компенсация
Индивидуальная компенсация
Централизованная компенсация
Установка компенсации реактивной мощности состоит из определенного числа конденсаторных ветвей, которые в своём построении и ступенях подбираются исходя из особенностей каждой конкретной электросети и её потребителей реактивной мощности.
Больше других распространены ветви в 5 кВАр, 7,5 кВАр, 10 кВАр 12,5 кВАр, 20 кВАр, 25 кВАр, 30 кВАр, 50 кВАр. Более крупные ступени включения, например, в 100 кВАр или ещё больше, достигаются соединением нескольких малых ветвей.
Таким образом, снижается нагрузка на сеть, создаваемая токами включения и следовательно, уменьшаются образующиеся от этого помехи (например, импульсы тока).
Если в напряжении электросети содержится большая доля высших гармоник, то конденсаторы, обычно, защищают дросселями (реакторами фильтрующего контура).
Применение автоматических установок компенсации реактивной мощности позволяет решить ряд проблем:
- снизить загрузку силовых трансформаторов (при снижении потребления реактивной мощности снижается потребление полной мощности);
- обеспечить питание нагрузки по кабелю с меньшим сечением (не допуская перегрева изоляции);
- за счет частичной токовой разгрузки силовых трансформаторов и питающих кабелей подключить дополнительную нагрузку;
- позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удаленных потребителей (водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т. д.);
- максимально использовать мощность автономных дизель — генераторов (судовые электроустановки, электроснабжение геологических партий, стройплощадок, установок разведочного бурения и т. д.);
- облегчить пуск и работу двигателя (при индивидуальной компенсации);
- автоматически отслеживается изменение реактивной мощности нагрузки в компенсируемой сети и, в соответствии с заданным, корректируется значение коэффициента мощности — cosφ;
- исключается генерация реактивной мощности в сеть;
- исключается появление в сети перенапряжения, т. к. нет перекомпенсации, возможной при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
- визуально отслеживаются все основные параметры компенсируемой сети;
Установки компенсации изготавливаются из отдельных, расположенных в металлических шкафах, силовых компенсационных модулей, конструкция которых обеспечивает взаимозаменяемость идентичных элементов установки. Сборка и комплектация установок компенсации реактивной мощности производится на предприятии-изготовителе, а на месте их размещения — только монтаж и подключение к компенсируемой сети электроснабжения.
Установки компенсации реактивной мощности до100 кВАр, обычно, выпускаются в настенном исполнении.
Размещать установки компенсации лучше всего вблизи распределительного щита, т.к. в этом случае упрощается их присоединение к электросети. При соблюдении требований ПУЭ комплектные установки компенсации реактивной мощности можно устанавливать непосредственно в производственных помещениях.
Источник: https://www.nucon.ru/reactive-power/reactive-power-and-types-of-compensation.php
Способы и виды компенсации реактивной мощности | Статьи
Для того, чтобы минимизировать потребление реактивной мощности (РМ) от электроснабжающей организации ограничивают её генерацию границей балансовой принадлежности предприятия.
Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности (УКРМ) выполняют функицю ограничителя.
Сдвиг фаз в конденсаторе установки имеет направленность противоположную сдвигу фаз в индуктивной нагрузке, подбор оптимального номинала ёмкости, включаемой вместе с имеющейся индуктивной нагрузкой, позволяет минимизировать суммарный сдвиг фаз, и соответственно РМ.
Основная формула расчёта необходимой ёмкости С для компенсации имеющейся рактивной мощности:
C=Q/(2πfU2)
где Q – реактивная мощность (кВАр), f – частота (Гц), U — напряжение (В).
Виды компенсации реактивной мощности
Виды компенсации реактивной мощности от типа нагрузки. При неизменной индуктивной нагрузке сети используется нерегулируемая компенсация. Если значение реактивной мощности меняется в течение дня, то в таком случае имеет смысл применять регулируемую компенсацию. Как правило, в промышленных сетях изменение РМ в течение дня нормальное явление.
При таком виде компенсации реактивной мощности применяется автоматическая регулировка, которая достигается применением специальных цифровых регуляторов КРМ.
Особенность регуляторов данного вида компенсации реактивной мощности заключается в том, что они измеряют параметры сети и подключают количество конденсаторных ступеней, необходимое для КРМ, возникающей в данный момент.
Рис. 1.
Способы компенсации реактивной мощности
В зависимости от того, где находится граница балансовой принадлежности: на низкой стороне или на высокой (у масштабных промышленных потребителей или больших жилых комплексов), применяют низковольтный и высоковольтный способы компенсации реактивной мощности. Точка подключения конденсаторной установки определяет, какая часть сети будет разгружена от реактивной мощности.
Высоковольтный способ компенсации реактивной мощности
При способе компенсации по высокой стороне (рис.1А) компенсируется РМ в общей сети, но в сети внутри предприятия и подстанции реактивная мощность остаётся. Вместе с тем, требуется меньшее количество дорогостоящих конденсаторов.
Низковольтный способ компенсации реактивной мощности
Разгрузить от РМ трансформаторы подстанции позволяют методы компенсации реактивной мощности по низкой стороне (рис.1 Б-Г).
Выбор вида компенсации реактивной мощности по низкой стороне зависит от количества и характера нагрузки на объекте.
Индивидуальный метод компенсации реактивной мощности используется на малых и кустарных производствах, где постоянно задействовано небольшое число моторов, когда к каждому двигателю подключается свой конденсатор или батарея конденсаторов (рис.1Г). Этот метод компенсации реактивной мощности требует наибольшего количества конденсаторов, но избавляет от РМ всю сеть выше реактивной нагрузки.
Групповой метод компенсации реактивной мощности (рис.1В) или централизованный (рис.1Б) метод компенсации реактивной мощности с применением автоматической регулировки используется на предприятиях с большим числом источников реактивной мощности, работающих так, что уровень РМ меняется в течение рабочего дня.
Таким образом, применение того или иного способа компенсации реактивной мощности определяется экономической целесообразностью. Факторами, влияющими на принятие решения о выборе способа является расположение границы балансовой принадлежности, количество и режим работы источников реактивной мощности.
Источник: http://compensation.ru/articles/sposoby-kompensatsii-reaktivnoy-moshchnosti/
Компенсация реактивной мощности: успешные варианты энергосбережения
- 2 апреля 2013 г. в 14:58
- 749
Компенсация реактивной мощности (КРМ) является одним из важных вопросов, который связан с результативным потреблением энергии. Компенсации реактивной мощности помогают предприятиям существенно уменьшить затраты электроэнергии, а также свести к нулю потребность в дополнительных устройствах вырабатывающих электроэнергию.
Как известно, Линии энергосбережения часто приходят в аварийное состояние. Одно из решений данной проблемы — это применение устройств компенсации реактивной мощности (КРМ), которое помогает максимально снизить процент выхода из строя оборудования и увеличивает срок эксплуатации оборудования.
Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности являются одним из основных способов компенсации реактивной мощности. Главными элементами КРМ являются конденсаторы, которые позволяют добиться отличных результатов в вопросе компенсации реактивной мощности энергосетей. Так же, применение конденсаторных установок позволяет увеличить временной ресурс энергоснабжения. КРМ помогают стабилизировать энергоснабжение при резких нагрузках и скачках напряжения.
Устройства компенсации реактивной мощности являются одним из типов электрощитового оборудования, которое успешно применяется для энергосбережения и эффективно справляется со своими задачами.
Конденсаторные установки изготавливаются в двух вариантах: моноблочном и модульном. Модульные конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной мощности в групповых сетях, а также в сетях энергообеспечения на средних и крупных предприятиях. Моноблочные конденсаторные установки широко используются для реактивной мощности в групповых сетях энергоснабжения на малых предприятиях.
Компанией «РУСЭЛТ» освоено изготовление следующих устройств компенсации реактивной мощности (КРМ):
- контакторные (серии КРМ-К);
- тиристорные (серии КРМ-Т);
- фильтрокомпенсирующие (серии КРМ-Ф);
Компактные «MINI» (серии КРМ-М).
Компенсаторы реактивной мощности — КРМ-К с пошаговым регулированием реактивной мощности, предназначены для повышения коэффициента мощности нагрузки с широким диапазоном изменения потребления реактивной мощности.
Каждый КРМ-К комплектуется регулятором, подключенным к компенсируемой сети и отслеживающим изменение потребления нагрузкой реактивной мощности. По поступающим от регулятора реактивной мощности командам управления, КРМ-К автоматически производит набор необходимой мощности компенсации, что не требует вмешательства обслуживающего персонала.
Для управления ступенями КБ используются специальные электромеханические контакторы, безопасность эксплуатации КРМ-К производства «РУСЭЛТ» обеспечивается наличием размыкателей с плавкими предохранителями, устройств разряда и защиты конденсаторов. Для КРМ-К , при необходимости, может быть предусмотрена установка принудительной вентиляции и устройства подогрева воздуха внутри шкафа.
Компенсаторы реактивной мощности тиристорные (серии КРМ-Т)
Предназначены для быстрой коррекции коэффициента мощности нагрузки в широком диапазоне изменения потребления реактивной мощности нагрузки.
Каждый КРМ-Т комплектуется специальными тиристорными контакторами, управление которыми производится от внешнего источника постоянного тока напряжением 1530 В через транзисторные выходы специальных модификаций регуляторов реактивной мощности, подключенных к компенсируемой сети и отслеживающим изменение потребления нагрузкой реактивной мощности. По поступающим от регулятора реактивной мощности командам управления КРМ-Т автоматически производит набор необходимой мощности компенсации.
В КРМ-Т производства «РУСЭЛТ» применение тиристорных ключей обеспечивает высокое быстродействие регулирования и снижение бросков токов коммутации при переключении КБ ступеней.
Компенсаторы реактивной мощности фильтрокомпенсирующие (серии КРМ-Ф)
Аналогично КРМ-К — это установки компенсации реактивной мощности с пошаговым регулированием. Применяются для компенсации реактивной мощности в сетях с повышенным уровнем гармоник.
Последовательно с КБ каждой ступени регулирования подключается специальный трехфазный дроссель, который защищает конденсаторы от присутствующих в компенсируемой сети гармонических составляющих соответственно выбранному коэффициенту частотной расстройки ступеней и предотвращает появление резонансного режима на частоте присутствующих в сети гармоник. Частота расстройки ступеней конденсаторных батарей выбирается таким образом, чтобы она была ниже частоты наибольшей гармоники компенсируемой сети.
Компенсаторы реактивной мощности производства «РУСЭЛТ» допускают совокупное (в том числе от наличия гармоник) увеличение номинального тока не более чем на 30%, поэтому из-за возможных значительных токовых перегрузок использование в таких сетях конденсаторных батарей без защитных дросселей недопустимо. Применение КРМ-Ф характерно для промышленных сетей электроснабжения, так, на сегодняшний день, доля таких конденсаторных установок в системах промышленного электроснабжения Центральной Европы составляет около 90%.
КРМ-Ф номинальной мощностью от 100 до 1000 кВАр (включительно) на номинальное напряжение 0,4 кВ, выполняются в напольном исполнении. Ступени КРМ-Ф оборудованы размыкателями с комплектом плавких предохранителей. Принимая во внимание значительное выделение тепла на дросселях, шкафы КРМ-Ф оборудованы принудительной вентиляцией.
Компактные компенсаторы реактивной мощности «MINI»
КРМ-М представляет управляемое малогабаритное устройство для компенсации реактивной мощности в низковольтных (380В) сетях переменного тока 50 Гц. Состоит из четырех основных узлов:
- двух трехфазных или трех однофазных конденсаторов;
- управляемого переключателя для подключения к сети необходимой секции конденсаторных батарей;
- встроенный регулятор реактивной мощности;
- встроенный миниатюрный автомат защиты.
КРМ-М можно использовать как отдельно, так и параллельном режиме с другими КРМ (до 32 шт. в параллельной работе), удобно встраивается в другие электротехнические устройства, такие как: распределительные шкафы, стабилизаторы и т.д.
КРМ-М выполняются в двух вариантах:
- с функцией одновременной компенсации реактивной мощности во всех трех фазах.
Устанавливаются два трехфазных конденсатора с разным значением номинальной мощности таким образом, что обеспечивается 3 ступени компенсации реактивной мощности. - с функцией пофазного регулирования реактивной мощностью раздельно в каждой фазе.
- Управление КРМ-М может осуществляться как вручную, так и в автоматическом режиме выбора ступени компенсируемой реактивной мощности, управлением внешним сигналом через последовательный порт RS-485.
Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности
- малые удельные потери активной мощности (у современных низковольтных косинусных конденсаторов собственные потери не превышают 0,5 Вт на 1 кВАр);
- отсутствие вращающихся частей;
- простой монтаж и эксплуатация;
- возможность подбора практически любой необходимой мощности компенсации;
- возможность установки и подключения в любой точке сети;
- отсутствие шума во время работы.
Проблемы, которые помогут решить конденсаторные установки
- применяются для замедления вращения счетчика реактивной энергии;
- снижение загрузки силовых трансформаторов;
- обеспечение питания нагрузки по кабелю с меньшим сечением;
- за счет частичной токовой разгрузки силовых трансформаторов и питающих кабелей подключение дополнительной активной нагрузки;
- позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удаленных потребителей;
- Позволяет максимально использовать мощность автономных дизель-генераторов;
- облегчается пуск и работа асинхронных двигателей.
Преимущества автоматизированных конденсаторных установок при КРМ
- исключается генерация реактивной энергии в сеть;
- исключается появление в сети перенапряжения;
- на дисплее выводятся все основные параметры компенсируемой сети;
- контролируется очередь батарей конденсаторов;
- предусмотрена система аварийного отключения конденсаторной установки и предупреждения обслуживающего персонала;
- возможно автоматическое подключение обогрева или вентиляции конденсаторной установки.
По матреиалам Группы «РУСЭЛТ»
Источник: https://www.elec.ru/articles/kompensaciya-reaktivnoj-moshnosti-uspeshnye-varian/
