Что такое компенсация реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности в электрических сетях: методы, устройства и преимущества

Что такое реактивная мощность и зачем ее компенсировать. Какие существуют методы компенсации реактивной мощности. Какие устройства применяются для компенсации. Какие преимущества дает компенсация реактивной мощности.

Понятие реактивной мощности и необходимость ее компенсации

Реактивная мощность — это часть полной мощности в электрической сети переменного тока, которая не совершает полезной работы, но необходима для создания электромагнитных полей в электрооборудовании. В отличие от активной мощности, реактивная мощность циркулирует между источником и потребителем, создавая дополнительную нагрузку на сеть.

Основные потребители реактивной мощности в электрических сетях:

• Асинхронные двигатели (до 60-65% всей реактивной мощности)
• Трансформаторы
• Индукционные печи
• Преобразовательные установки
• Линии электропередачи

Передача реактивной мощности по сетям приводит к ряду негативных последствий:

• Дополнительные потери активной мощности
• Снижение пропускной способности линий и трансформаторов
• Увеличение падения напряжения в сети
• Ухудшение качества электроэнергии

Поэтому компенсация реактивной мощности является важной технико-экономической задачей в электроэнергетике.

Методы компенсации реактивной мощности

Существует несколько основных методов компенсации реактивной мощности в электрических сетях:

1. Естественная компенсация

Заключается в снижении потребления реактивной мощности за счет:

• Замены недогруженных асинхронных двигателей
• Устранения режима холостого хода двигателей
• Применения синхронных двигателей вместо асинхронных
• Повышения качества ремонта электродвигателей

2. Искусственная компенсация

Предполагает использование специальных компенсирующих устройств:

• Конденсаторные установки
• Синхронные компенсаторы
• Статические тиристорные компенсаторы
• Шунтирующие реакторы

3. Комбинированные методы

Сочетают естественную и искусственную компенсацию для достижения наилучшего эффекта.

Устройства компенсации реактивной мощности

Рассмотрим подробнее основные устройства, применяемые для компенсации реактивной мощности:

Конденсаторные установки

Наиболее распространенный и экономичный способ компенсации. Конденсаторные батареи подключаются параллельно нагрузке и генерируют реактивную мощность емкостного характера, компенсируя индуктивную составляющую.

Преимущества:

• Низкие потери активной мощности
• Отсутствие вращающихся частей
• Простота монтажа и обслуживания
• Возможность регулирования мощности

Синхронные компенсаторы

Представляют собой синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода. Могут как генерировать, так и потреблять реактивную мощность за счет регулирования тока возбуждения.

Основные особенности:

• Возможность плавного регулирования
• Быстродействие
• Улучшение качества напряжения
• Высокая стоимость

Статические тиристорные компенсаторы

Современные устройства на базе силовой электроники. Позволяют осуществлять быстродействующее регулирование реактивной мощности.

Ключевые преимущества:

• Высокое быстродействие
• Точность регулирования
• Отсутствие механических коммутаций
• Возможность фильтрации высших гармоник

Преимущества компенсации реактивной мощности

Внедрение компенсации реактивной мощности позволяет получить следующие положительные эффекты:

• Снижение потерь электроэнергии в сетях
• Разгрузка линий электропередачи и трансформаторов
• Улучшение качества напряжения у потребителей
• Увеличение пропускной способности сетей
• Снижение платы за потребляемую реактивную мощность
• Возможность подключения новых потребителей

Выбор способа компенсации реактивной мощности

При выборе метода и устройств компенсации необходимо учитывать следующие факторы:

• Характер нагрузки (постоянная, переменная)
• Требуемая мощность компенсации
• Необходимость регулирования
• Наличие высших гармоник
• Технико-экономическое обоснование

Оптимальным вариантом часто является комбинированное применение различных устройств компенсации.

Эффективность компенсации реактивной мощности

Экономическая эффективность внедрения компенсирующих устройств определяется:

• Снижением потерь электроэнергии
• Уменьшением платы за потребляемую реактивную мощность
• Увеличением пропускной способности сетей
• Улучшением качества электроэнергии

Срок окупаемости установок компенсации обычно составляет 1-3 года в зависимости от конкретных условий.

Заключение

Компенсация реактивной мощности является эффективным способом повышения энергоэффективности электрических сетей. Правильный выбор и внедрение компенсирующих устройств позволяет существенно снизить потери, улучшить качество электроэнергии и получить значительный экономический эффект. При проектировании систем электроснабжения необходимо уделять особое внимание вопросам компенсации реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности в сетях 6-10 кВ

Компенсация реактивной мощности в сетях 6-10 кВ

1. Главная
2. Статьи
3. Компенсация реактивной мощности в сетях 6-10 кВ

Макарова С.С. ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», г. Ставрополь

Напсо А.Р. ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», г. Ставрополь

Ключевые слова: реактивная мощность, компенсирующее устройство, оптимизация, сокращение потерь электроэнергии

Рассмотрен вопрос компенсации реактивной мощности на примере электрических сетей 6-10 кВ ГУП СК «Ставрополькоммунэлектро». Предмет исследования – оптимизация мест установки и мощности компенсирующих устройств. Приводится разработка мероприятий по компенсации реактивной мощности. Определение мест установки и мощности компенсирующих устройств проведено в программном комплексе RersPC.

Литература:

1. О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии. Приказ Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 22 Февраля 2007 г. № 49.

2. Патент РФ № 2537851, МПК H02G 7/16.

3. Справка программного комплекса RersPC версии 2.1.

Одной из основных задач государственной программы «Энергоэффективность и развитие энергетики» является развитие энергосбережения и повышение энергоэффективности, в том числе сокращение потерь электрической энергии в электросетевом комплексе. Одним из эффективных способов снижения потерь активной мощности, электроэнергии и потерь напряжения в электрических сетях является установка компенсирующих устройств (КУ) в сети. Оптимальное решение соответствующей проблемы не только создает возможность существования максимальных режимов работы электрических систем за счет обеспечения баланса реактивной мощности как по системе в целом, так и в отдельных ее узлах, но и существенно уменьшает потери электрической энергии, а также приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию сетей. Рассмотрим вопрос компенсации реактивной мощности на примере электрических сетей 6-10 кВ ГУП СК «Ставрополькоммунэлектро». Наиболее актуальные проблемы, которые приходится ре шать организации, являются высокий износ основного оборудования распределительных электрических сетей напряжением 6-10 кВ и относительно высокий уровень технических потерь электроэнергии. Компенсация реактивной мощности в сетях 6-10 кВ позволит не только снизить потери электрической энергии, но и позволит снизить загруженность оборудования электрических сетей. Рассмотрим следующие филиалы ГУП СК «Ставрополькоммунэлектро»: филиал г. Минеральные Воды «Электросеть», филиал г. Михайловск «Электросеть» участок Грачевка, филиал г. Новоалександровск «Электросеть». Для каждого фидера рассматриваемых филиалов на основании режимных замеров определим коэффициенты реактивной мощности. На рис. 1 приведена гистограмма распределения tg ɸ по фидерам рассматриваемых объектов. В соответствии с приказом Министерства промышленности и энергетики РФ от 22 февраля 2007 г.

№ 49 tg ɸ в сетях 6-20 кВ должен быть равен 0,4 [1]. Из расчетов видно, что рассматриваемые филиалы ГУП СК «Ставрополькоммунэлектро» потребляют большое количество реактивной мощности (для большинства фидеров tg ɸ>0,4). Наибольшее отклонение от нормируемого коэффициента реактивной мощности наблюдается на следующих фидерах: а) филиал г. Минеральные Воды – Ф606,Ф609; б) филиал г. Михайловск, участок Грачевка – Ф101,Ф102; в) филиал г.Новоалександровск – Ф 325,Ф210. В качестве компенсирующих устройств будем рассматривать батареи конденсаторов (БК).

Для Цитирования:

Макарова С.С., Напсо А.Р., Компенсация реактивной мощности в сетях 6-10 кВ. Электроцех. 2017;8.

Полная версия статьи доступна подписчикам журнала

Для Цитирования:

Макарова С.С., Напсо А.Р., Компенсация реактивной мощности в сетях 6-10 кВ. Электроцех. 2017;8.

ФИО

Ваш e-mail

Ваш телефон

Нажимая кнопку «Получить доступ» вы даёте своё согласие обработку своих персональных данных

Ваше имя

Ваша фамилия

Ваш e-mail

Ваш телефон

Придумайте пароль

Пароль еще раз

Запомнить меня

Информируйте меня обо всех новостях и спецпредложениях по почте

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Код подтверждения

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Код подтверждения

Логин

Пароль

Ваше имя:

Ваш e-mail:

Ваш телефон:

Сообщение:

На сайте используется защита от спама reCAPTCHA и применяются Условия использования и Конфиденциальность Google

Использовать это устройство?

Одновременно использовать один аккаунт разрешено только с одного устройства.

На указанный Вами номер телефона был отправлен код подтверждения.
Повторно запросить код можно будет через секунд.

Код подтверждения

×

Мы перевели вас на Русскую версию сайта

You have been redirected to the Russian version

Мы используем куки

Компенсация реактивной мощности в теории

Компенсация реактивной мощности (КРМ). Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности, потребляемой нагрузкой, составляющей, которая формирует электромагнитные поля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер. В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резистивный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер(двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер(конденсаторы), ток опережает напряжение.

Суммарный ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой

1. Iа— активный ток
2. Iри— реактивный ток индуктивного характера

К этим токам привязаны мощности потребляемые двигателем.

1. Р– активная мощность привязана к Iа(по всем гармоникам суммарно)
2. Q– реактивная мощность привязана к Iри(по всем гармоникам суммарно)
3. A– полная мощность потребляемая двигателем. (по всем гармоникам суммарно)

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (φ)

Cos (φ) = P1гарм/ A1гарм

P1гарм— активная мощность первой гармоники 50 Гц
А1гарм— полная мощность первой гармоники 50 Гц
где,

A = √P² + Q²

Таким образом, сos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению сos (φ), т.к. низкий сos (φ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности)
2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях(например 330…370 В, вместо 380 В)
3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность двигателей.

Потребители реактивной мощности

Потребителями реактивной мощности, необходимой для создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи(трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле(асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До 80-85% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминесцентное освещение и т.п.

Трансформатор как потребитель реактивной мощности. Трансформатор является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от электростанции до потребителя. В зависимости от расстояния между электростанцией и потребителем и от схемы передачи электроэнергии число ступеней трансформации лежит в пределах от двух до шести. Поэтому установленная трансформаторная мощность обычно в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов энергосистемы. Каждый трансформатор сам является потребителем реактивной мощности. Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного потока, при помощи которого энергия из одной обмотки трансформатора передаётся в другую.

Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности. Асинхронные двигатели наряду с активной мощностью потребляют до 60-65% всей реактивной мощности нагрузок энергосистемы. По принципу действия асинхронный двигатель подобен трансформатору. Как и в трансформаторе, энергия первичной обмотки двигателя– статора передаётся во вторичную– ротор посредствам магнитного поля.

Индукционные печи как потребители реактивной мощности. К крупным электроприемникам, требующим для своего действия большой реактивной мощности, прежде всего, относятся индукционные печи промышленной частоты для плавки металлов. По существу эти печи представляют собой мощные, но не совершенные с точки зрения трансформаторостроения трансформаторы, вторичной обмоткой которых является металл (садка), расплавляемый индуктированными в нём токами.

Преобразовательные установки, преобразующие переменный ток в постоянный при помощи выпрямителей, также относятся к крупным потребителям реактивной мощности. Выпрямительные установки нашли широкое применение в промышленности и на транспорте. Так, установки большей мощности с ртутными преобразователями используются для питания электроизоляционных ванн, например при производстве алюминия, каустической соды и др. Железнодорожный транспорт в нашей стране почти полностью электрифицирован, причём значительная часть железных дорог использует постоянный ток преобразовательных установок.

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

Смотрите также: Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности (КРМ)

С другой стороны, элементы распределительной сети(линии электропередачи, повышающие и понижающие трансформаторы) в силу особенностей конструктивного исполнения имеют продольное индуктивное сопротивление. Поэтому, даже для нагрузки потребляющей только активную мощность, в начале распределительной сети будет иметь место индуктивная составляющая– реактивная мощность. Величина этой реактивной мощности зависит от индуктивного сопротивления распределительной сети и полностью расходуется на потери в элементах этой распределительной сети.
Действительно, для простейшей схемы:

Р– активная мощность в центре питания,
Рн– активная мощность на шинах потребителя,
R – активное сопротивление распределительной сети,
Q – реактивная мощность в центре питания,
Qн– реактивная мощность на шинах потребителя.
U – напряжение в центре питания,
Uн– напряжение на шинах потребителя,
Х– индуктивное сопротивление распределительной сети.

В результате, независимо от характера нагрузки, по распределительной сети от источника питания будет передаваться реактивная мощностьQ. При двигательном характере нагрузки ситуация ухудшается– значения мощности в центре питания увеличивается и становится равными:

Р= Рн + ( Рн² + Qн² ) * R / Uн²;
Q = Qн + ( Рн² + Qн² ) * X / Uн².

Передаваемая от источника питания к потребителю реактивная мощность имеет следующие недостатки:

В распределительной сети возникают дополнительные потери активной мощности – потери при транспорте электрической энергии:
∆Р= ( Рн² + Qн² ) * R ,
часть которых(а иногда и значительную) составляют потери от транспорта реактивной мощности.

Величина напряжения у потребителя, а, следовательно, и качество электрической энергии, снижается:
Uн= U – ( P * R + Q * X ) / U.

Увеличивается загрузка распределительной сети током, что лишает потребителя возможности перспективного развития.

Таким образом, транспортировка реактивной мощности по распределительным сетям от центров питания к потребителям превращается в сложную технико-экономическую проблему, затрагивающую как вопросы экономичности так и вопросы надежности систем электроснабжения.

Классическим решением данной проблемы в распределительных сетях является компенсация реактивной мощности у потребителя путём установки у него дополнительных источников реактивной мощности– потребительских статических конденсаторов.

Тэги: реактивная мощность, компенсация реактивной мощности, КРМ

Компенсация реактивной мощности — Shanghai Metal Corporation

Компенсация реактивной мощности (VAR) определяется как управление реактивной мощностью для повышения производительности систем переменного тока. Есть два аспекта:

1. Компенсация нагрузки  

Основные цели заключаются в следующем:

· Для увеличения коэффициента мощности системы

· Чтобы сбалансировать реальную мощность, потребляемую системой

· Для компенсации регулирования напряжения

· Для устранения гармоник тока

2. Опора напряжения

Основная цель — уменьшить колебания напряжения на данном конце линии передачи. Таким образом, компенсация реактивной мощности улучшает стабильность системы переменного тока за счет увеличения максимальной передаваемой активной мощности.

Что такое реактивная мощность?

Сила подразумевается как результат напряжения и тока, т. Е. Мощность = V x I Бит мощности, который создает и управляет электрическими и притягивающими полями оборудования с вращающимся током. Отзывчивая сила должна подаваться на большинство привлекательных аппаратных средств, например, на двигатели и трансформаторы. В трансмиссии кондиционера, когда напряжение и ток меняются одновременно, передается только реальная сила, а когда происходит сдвиг периода между напряжением и током, передаются как динамическая, так и реактивная сила.

Во многих отношениях реактивную мощность можно представить как пену на пинте или стакане пива. Вы платите бармену за полный стакан пива, но пьете только настоящее жидкое пиво, которое всегда меньше, чем полный стакан.

Это связано с тем, что пивная пена занимает дополнительное свободное пространство в стакане, оставляя меньше места для настоящего пива, которое вы пьете, и та же идея верна для реактивной мощности.

Зачем нужна реактивная мощность?

В резистивных нагрузках ток обеспечивает тепловую энергию, которая обеспечивает желанный результат, но если возникает индуктивная нагрузка, ток создает поле притяжения, которое облегчает выполнение желаемой работы. Таким образом, реактивная сила — это нерабочая сила, вызванная потоком притяжения для работы и управления притяжением в гаджете. Сила отклика (вары) требуется для поддержания напряжения, необходимого для передачи динамической силы (ватты) по линиям электропередачи. В момент, когда реактивная сила недостаточна, напряжение падает, и нецелесообразно передавать необходимую энергию в стек по линиям. Необходимость компенсации реактивной мощности

Реактивная мощность, вырабатываемая источником переменного тока, запасается в конденсаторе или реакторе в течение четверти цикла, а в следующую четверть цикла возвращается обратно в источник питания. Поэтому реактивная мощность колеблется между источником переменного тока и конденсатором или реактором с частотой, в два раза превышающей номинальное значение (50 или 60 Гц). Поэтому, чтобы избежать циркуляции между нагрузкой и источником, необходимо

Методы компенсации реактивной мощности  

Шунтовая компенсация

Устройство, включенное параллельно линии передачи, называется шунтовым компенсатором. Шунтовой компенсатор всегда подключается посередине линии передачи. Это может быть источник тока, источник напряжения или конденсатор.

Синхронные конденсаторы  

В устройствах используются синхронные источники напряжения для выработки или поглощения реактивной мощности. Синхронный источник напряжения (СИН) построен с использованием преобразователя источника напряжения (ИПН).

Статические компенсаторы реактивной мощности  

Статический компенсатор реактивной мощности (или SVC) представляет собой электрическое устройство для обеспечения реактивной мощности в сетях передачи. Термин «статический» относится к тому факту, что SVC не имеет движущихся частей (кроме автоматических выключателей и разъединителей, которые не двигаются при нормальной работе SVC). SVC представляет собой автоматическое устройство согласования импеданса, предназначенное для приближения системы к коэффициенту мощности, равному единице. Если реактивная нагрузка энергосистемы является емкостной (опережающей), SVC будет использовать реакторы (обычно в виде реакторов с тиристорным управлением), чтобы потреблять переменную энергию из системы, снижая напряжение в системе. В индуктивных (запаздывающих) условиях батареи конденсаторов включаются автоматически, что обеспечивает более высокое напряжение в системе.

Шунтовая компенсация

Реакторы с параллельным подключением используются для снижения перенапряжения в линии за счет потребления реактивной мощности, а конденсаторы с параллельным подключением используются для поддержания уровней напряжения путем компенсации реактивной мощности в линии передачи.

Серийная компенсация 

Когда устройство соединено последовательно с линией передачи, оно называется последовательным компенсатором. Последовательный компенсатор может быть подключен в любом месте линии. Существует два режима работы – емкостной режим работы и индуктивный режим работы. Упрощенная модель системы передачи с последовательной компенсацией показана на рис. Величина напряжения двух шин считается равной V, а фазовый угол между ними равен δ.

В целом, из всего предыдущего обсуждения мы можем сделать вывод, что компенсация реактивной мощности является обязательным условием для повышения производительности системы переменного тока. Компенсируя реактивную мощность, мы можем контролировать коэффициент мощности и снижать потребление электроэнергии.

Shanghai Metal Corporation является надежным производителем алюминиевых сплавов, цен на алюминиевую фольгу, цен на нержавеющую сталь и производителей нержавеющей стали, видов нержавеющей стали в Китае.

FERC утверждает владельцев линий электропередач MISO/предложение об отмене компенсации реактивной мощности для всех генераторов

31 января 2023 г.

27 января 2023 г. исключить компенсацию реактивной мощности в соответствии с Приложением 2, Служба управления реактивным снабжением и напряжением от генерации или других источников Тарифа (тарифа) на рынки передачи электроэнергии и оперативного резерва Midcontinent Independent System Operator, Inc. (MISO).

Изменения в Тарифах вступают в силу с 1 декабря 2022 года. Комиссар Клементс высказал совпадающее мнение, а комиссар Дэнли выразил несогласие.

Приняв заявление Владельцев передачи MISO, FERC пришла к выводу, что предлагаемые изменения Приложения 2 являются справедливыми и разумными, а не чрезмерно дискриминационными или предпочтительными. FERC подчеркнула, что в соответствии с Приказами №№ 2003 и 2003-A, если поставщик услуг по передаче не компенсирует отдельно своим или аффилированным производителям реактивную мощность в пределах требуемого стандартного диапазона коэффициента мощности (т. е. диапазона коэффициента мощности для присоединения, как подробно описано в соглашение о присоединении генератора), он не обязан компенсировать неаффилированным производителям реактивную мощность в том же диапазоне. Основываясь на этом стандарте, FERC пришла к выводу, что предложение владельцев передачи MISO разрешено, является справедливым и разумным.

Приказы № 2003 и 2003-A, заявила FERC, не предписывают, чтобы после того, как поставщик услуг передачи выплачивает компенсацию своим собственным или аффилированным производителям, он никогда не прекращал такую ​​компенсацию и всегда должен компенсировать неаффилированным производителям. Скорее, FERC обнаружила, что прецедент допускает такое устранение, и протесты против такого действия являются побочными атаками на этот прецедент. FERC также подтвердила, что для генераторов необходимы небольшие дополнительные инвестиции или они вообще не требуются для обеспечения реактивной мощности в пределах требуемого стандартного диапазона коэффициента мощности.

FERC явно не согласилась с аргументами протестующих о том, что предлагаемое устранение компенсации реактивной мощности повлияет на надежность системы, подчеркнув, что новые и существующие генераторы по-прежнему потребуются для обеспечения реактивной мощности в стандартном диапазоне коэффициента мощности. FERC также отметила, что владельцы трансмиссии MISO не предлагали изменить возможность MISO перераспределять отдельные генераторы вручную для контроля напряжения, и что генераторы будут получать компенсацию в соответствии с отдельными тарифными механизмами, если MISO предписывает производителям оказывать поддержку за пределами стандартного диапазона.