Компенсация реактивной мощности в электрических сетях: способы и преимущества — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое реактивная мощность и почему ее нужно компенсировать. Какие существуют способы компенсации реактивной мощности. Каковы преимущества компенсации реактивной мощности в электрических сетях. Как правильно выбрать и установить устройства компенсации.

Содержание

Что такое реактивная мощность и почему ее нужно компенсировать

Реактивная мощность — это составляющая полной мощности, которая не совершает полезной работы, но циркулирует между источником и потребителем электроэнергии. Основными источниками реактивной мощности являются:

Асинхронные электродвигатели
Трансформаторы
Электропечи
Сварочное оборудование
Преобразователи частоты

Хотя реактивная мощность не выполняет полезной работы, она необходима для создания магнитных полей в электрооборудовании. Однако избыточная реактивная мощность приводит к ряду негативных последствий:

Увеличению потерь электроэнергии в сетях
Снижению пропускной способности линий электропередачи
Падению напряжения в сети
Увеличению платы за электроэнергию

Поэтому компенсация реактивной мощности является важной задачей для повышения эффективности электроснабжения.

Основные способы компенсации реактивной мощности

Существует несколько основных способов компенсации реактивной мощности в электрических сетях:

1. Конденсаторные установки

Это наиболее распространенный способ компенсации. Конденсаторные батареи подключаются параллельно нагрузке и генерируют реактивную мощность, снижая ее потребление из сети. Преимущества конденсаторных установок:

Простота конструкции и обслуживания
Низкие потери активной мощности
Возможность регулирования генерируемой мощности
Относительно невысокая стоимость

2. Синхронные компенсаторы

Это синхронные двигатели, работающие в режиме холостого хода. При перевозбуждении они генерируют реактивную мощность в сеть. Преимущества синхронных компенсаторов:

Плавное регулирование реактивной мощности
Возможность как генерации, так и потребления реактивной мощности
Повышение устойчивости энергосистемы

3. Статические тиристорные компенсаторы (СТК)

СТК состоят из управляемых реакторов и конденсаторных батарей. Они обеспечивают быстродействующее регулирование реактивной мощности. Основные достоинства СТК:

Высокое быстродействие (доли периода)
Плавное регулирование во всем диапазоне мощностей
Отсутствие вращающихся частей

Преимущества компенсации реактивной мощности

Правильно организованная компенсация реактивной мощности дает ряд существенных преимуществ:

1. Снижение потерь электроэнергии

За счет уменьшения полного тока в сети снижаются потери активной мощности в линиях электропередачи и трансформаторах. Это позволяет сэкономить до 3-5% передаваемой электроэнергии.

2. Повышение пропускной способности сетей

Компенсация позволяет разгрузить питающие линии и трансформаторы от реактивной составляющей тока. Это дает возможность передать больше полезной активной мощности по существующим сетям.

3. Улучшение качества напряжения

Снижение реактивных токов уменьшает падение напряжения в сети. Это позволяет поддерживать напряжение у потребителей в допустимых пределах.

4. Снижение платы за электроэнергию

Многие энергоснабжающие организации взимают плату за потребление реактивной мощности. Компенсация позволяет существенно снизить эти затраты.

Выбор и установка устройств компенсации реактивной мощности

При выборе и установке компенсирующих устройств необходимо учитывать следующие факторы:

Характер нагрузки (постоянная, переменная)
Требуемую мощность компенсации
Наличие высших гармоник в сети
Условия окружающей среды
Экономическую целесообразность

Установку компенсирующих устройств целесообразно производить как можно ближе к потребителям реактивной мощности. Это позволяет разгрузить максимальный участок сети.

Мощность и тип компенсирующих устройств выбираются на основе технико-экономических расчетов. При этом учитываются как капитальные затраты на установку, так и эксплуатационные расходы.

Автоматическое регулирование компенсации реактивной мощности

Для максимальной эффективности компенсации реактивной мощности применяются системы автоматического регулирования. Они позволяют:

Поддерживать заданный коэффициент мощности
Минимизировать потребление реактивной мощности из сети
Обеспечить оптимальный режим работы компенсирующих устройств
Исключить перекомпенсацию

Автоматические регуляторы анализируют текущие параметры сети и управляют включением/отключением ступеней конденсаторных установок или изменением тока возбуждения синхронных компенсаторов.

Особенности компенсации реактивной мощности в промышленных сетях

Промышленные предприятия являются основными потребителями реактивной мощности. Особенности компенсации в промышленных сетях:

Большая единичная мощность компенсирующих устройств
Необходимость учета режимов работы мощных электроприемников
Наличие резкопеременных нагрузок (прокатные станы, дуговые печи)
Высокий уровень высших гармоник

Для промышленных сетей часто применяют комбинированные установки компенсации, включающие конденсаторные батареи и фильтры высших гармоник.

Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях

В распределительных сетях 6-10 кВ и 0,4 кВ компенсация реактивной мощности позволяет:

Снизить потери в линиях и трансформаторах
Увеличить пропускную способность сетей
Улучшить качество напряжения у потребителей

Особенности компенсации в распределительных сетях:

Распределенный характер нагрузок
Сезонные колебания нагрузки

Необходимость согласования с режимами регулирования напряжения

В распределительных сетях обычно применяют регулируемые конденсаторные установки, устанавливаемые на подстанциях или у крупных потребителей.

Экономическая эффективность компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности является экономически выгодным мероприятием. Основные составляющие экономического эффекта:

Снижение потерь активной энергии
Уменьшение платы за потребление реактивной энергии
Увеличение пропускной способности сетей
Снижение капитальных затрат на развитие сетей

Срок окупаемости установок компенсации обычно составляет 1-3 года. При этом они продолжают приносить экономию в течение всего срока службы (15-20 лет).

Для оценки экономической эффективности проводят технико-экономические расчеты, учитывающие стоимость оборудования, монтажа, эксплуатационные расходы и ожидаемый экономический эффект.

Для чего необходима компенсация реактивной мощности?

Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка в процессе работы является источником реактивной электроэнергии (реактивной мощности), которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором), не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей и создает дополнительную нагрузку на силовые линии питания. Поэтому очень важен компенсатор реактивной мощности.

Реактивная мощность характеризуется задержкой (в индуктивных элементах ток по фазе отстает от напряжения) между синусоидами фаз напряжения и тока сети. Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинусу угла (ф) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е.: cos(ф) = P/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение cos(ф) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.

Пример: при cos(ф) = 1 для передачи 500 KW в сети переменного тока 400 V необходим ток значением 722 А. Для передачи той же активной мощности при коэффициенте cos(ф) = 0,6 значение тока повышается до 1203 А.

Соответственно все оборудование питания сети, передачи и распределения энергии должны быть рассчитаны на большие нагрузки. Кроме того, в результате больших нагрузок срок эксплуатации этого оборудования может соответственно снизиться. Дальнейшим фактором повышения затрат является возникающая из-за повышенного значения общего тока теплоотдача в кабелях и других распределительных устройствах, в трансформаторах и генераторах. Возьмем, к примеру, в нашем выше приведенном случае при cos(ф) = 1 мощность потерь равную 10 KW. При cos(ф) = 0,6 она повышается на 180% и составляет уже 28 KW.

Таким образом, наличие реактивной мощности является паразитным фактором, неблагоприятным для сети в целом.

В результате этого:

возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока;
снижается пропускная способность распределительной сети;
отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).

Все сказанное выше является основной причиной того, что предприятия электроснабжения требуют от потребителей снижения доли реактивной мощности в сети. Решением данной проблемы является компенсация реактивной мощности – важное и необходимое условие экономичного и надежного функционирования системы электроснабжения предприятия. Эту функцию выполняют устройства компенсации реактивной мощности КРМ-0,4 (УКМ-58) — конденсаторные установки

, основными элементами которых являются конденсаторы.

Правильная компенсация позволяет:

снизить общие расходы на электроэнергию;
уменьшить нагрузку элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевая их срок службы;
снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;
снизить влияние высших гармоник;
подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.

Кроме того, в существующих сетях

исключить генерацию реактивной энергии в сеть в часы минимальной нагрузки;
снизить расходы на ремонт и обновление парка электрооборудования;
увеличить пропускную способность системы электроснабжения потребителя, что позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей;

обеспечить получение информации о параметрах и состоянии сети.

А во вновь создаваемых сетях — уменьшить мощность подстанций и сечения кабельных линий, что снизит их стоимость.

Зачем компенсировать реактивную мощность?

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

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.

Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Основные потребители реактивной мощности:

асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40% всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами;
электрические печи 8%;
преобразователи 10%;
трансформаторы всех ступеней трансформации 35%;
линии электропередач 7%.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

Мало нагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, 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 для компенсации реактивной мощности 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.

продольная и поперечная компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ

Анонс: Электрические сети 0.4 кВ и реактивная энергия (мощность). Где и когда применяется компенсация реактивной мощности. Особенности отечественных распределительных сетей 0.4 кВ и необходимосчть компенсации реактивной мощности.

Электрические сети 0.4 кВ – распределительные общего назначения (городские, сельские) и промышленные — ГОСТ 32144-2013 относит к сетям низкого напряжения (до 1000 В), что коррелируется со ст. 3 N 347-ФЗ (по низковольтному оборудованию) и с международной договоренностью по классификации силовых сетей VDE, IEEE, CENELEC, ETSI и IEC (аббревиатуры Verband Deutscher Elektrotechniker, Institute of Electrical and Electronics Engineers, Comité Européen de Normalisation Électrotechnique, European Telecommunications Standards Institute и International Electrotechnical Commission).

Реактивная мощность необходима индуктивной (реактивной) нагрузке для возбуждения обмоток трансформаторов, электродвигателей, для компенсации электрических и/или электромагнитных потерь и, хотя считается «мнимой», «паразитной» и пр., но при отсутствии компенсации установками, батареями, конденсаторами:

необходима для запуска и работы оборудования, устройств, приборов, систем;
потребляется из сети, и реактивная энергия оплачивается вместе с активной в составе полной мощности.

Где и когда применяется компенсация реактивной мощности.

Для того, чтобы определиться где и когда необходима компенсация реактивной мощности, нужно четко понимать реальное состояние распределительных сетей, в том числе в России по характеру превалирующей нагрузки.

Реальная реактивная нагрузка, реактивные токи и реактивная энергия в современных распределительных сетях

Сегодня de facto не существует «чистых» синфазных распределительных сетей только с резистивной нагрузкой и, соответственно, одинаковыми по времени амплитудами и зависимостями тока и напряжения. Практически в любом сегменте сети 0.4 кВ вне зависимости от характера потребителя сочетаются резистивные, индуктивные и емкостные нагрузки, причем обычно превалируют индуктивные, что вызывает необходимость потребления реактивных токов для создания магнитных и электромагнитных полей и, соответственно перетоки реактивной энергии (мощности).

Причем в действительности в масштабах каждой распределительной сети (промышленного объекта, района города, сельского поселка и пр.) сегодня уже не существует и «чистых» индуктивных/емкостных нагрузок с идеальной синусоидальной формой тока и напряжения, поскольку:

в промышленных сетях активно применяют вентильные преобразователи, аппараты и установки дуговой или контактной сварки, индукционные или дуговые электропечи, преобразователи частоты и пр., а в сетях общего назначения – телевизоры, компьютеры, программируемые электропечи и т.д., которые имеют нелинейную зависимость потребляемого тока от напряжения;
с увеличением опциональности оборудования, приборов, устройств их зависимости тока, напряжения становятся нелинейными, формирующими «нетиповой» сдвиг фаз, появление значительных (по амплитуде) токов гармоник, в том числе реактивных токов гармоник 5, 7, 11 порядков, и искаженную форму синусоид.

Управление потоками активной и реактивной энергии в отечественных распределительных сетях 0.4 кВ.

Специалисты и эксперты сегодня едины во мнении, что от европейских распределительных сетей наши в целом отличаются:

значительной протяженностью воздушных линий (сельские районы, небольшие города), как правило, выполненных с алюминиевым кабелем, который имеет значительное индуктивное сопротивление и вызывает падение сетевого напряжения из-за перетоков реактивной мощности;
большой долей — как в бытовом секторе, так и промышленности — морально и технически устаревшего оборудования, приборов, устройств, потребляющих существенные объемы реактивной энергии;
увеличением объемов нелинейной нагрузки – интенсивным в сетях общего назначения и умеренным, но стабильным в промышленных сетях, что в совокупности определяет значительные перетоки реактивной мощности по распределительным сетям, предельную сложность централизованного управления потоками активной и реактивной энергии, нестабильность сетевого напряжения, засоренность сетей гармониками высшего порядка, интергармониками, магнитными и электромагнитными помехами.

В итоге по отечественным сетям 0.4 кВ сформировался дефицит реактивной энергии, что в совокупности со сложностью управления потоками мощности снизило качество поставляемой электроэнергии. В свою очередь выработка любого прибора, устройства, оборудования и, соответственно его реальный срок, а часто и сама возможность эксплуатации, зависят от качества поставляемой и потребляемой электроэнергии, на которое напрямую и существенно влияют перетоки реактивной мощности по распределительной сети 0.4 кВ.

Поэтому на вопросы где и когда применяется компенсация реактивной мощности сегодня для сети 0.4 кВ корректными однозначными будут ответы:

где применяется компенсация реактивной мощности – в любом сегменте сети городской общего назначения, в сельских и промышленных сетях, где есть индуктивные нагрузки, т.е. сегодня практически повсеместно, но только после энергоаудита, поскольку перекомпенсация реактивной мощности приведет к негативам не меньшим, чем отсутствие компенсации;
когда применяется компенсация реактивной мощности – если сетевое напряжение нестабильно, происходит интенсивная выработка (износ) оборудования, приборов, устройств и/или когда надоело платить за реактивную энергию из сети в то время, как ее можно генерировать на месте бесплатно с помощью установок компенсации реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности | Электроснабжение промышленных предприятий | Архивы

Страница 10 из 14

Вопросы генерирования реактивной мощности имеют большое значение, так как потребность в ней возрастает в связи с широким применением электроприемников с довольно низким коэффициентом мощности: больших дуговых электропечей, мощных вентильных преобразователей, крупных электросварочных агрегатов.
Баланс реактивной мощности должен обеспечиваться при всех режимах работы системы электроснабжения: нормальном, послеаварийном, ремонтном. При послеаварийном и ремонтном режимах используются все средства генерации реактивной мощности независимо от их экономичности. Компенсирующие устройства используются также в качестве одного из средств регулирования напряжения с целью обеспечения оптимального режима напряжений в электрических сетях.
Для стимулирования мероприятий по компенсации реактивной мощности установлены скидка (—) и надбавка (+) к тарифу на электроэнергию, зависящие от степени компенсации реактивной мощности [Л.1].

Суммарная мощность компенсирующих устройств QK, которые устанавливаются на предприятиях, зависит от их реактивных нагрузок QM и от той наибольшей реактивной мощности Qc, которая может быть передана из сети энергосистемы в сеть предприятия в период наибольших активных нагрузок системы и которая задается последней (с приближенным учетом потерь электроэнергии также и в сети предприятия).

где QM — реактивная нагрузка предприятия в период наибольших активных нагрузок энергосистемы.
Так как режимы наибольших реактивных нагрузок предприятия и наибольших активных нагрузок энергосистемы могут не совпадать по времени, то при существенных расхождениях в расчете нужно вносить поправки по результатам анализа графика нагрузки. Для выбора оптимальных режимов работы источников реактивной мощности на предприятии и определения условий регулирования их мощности энергоснабжающая организация кроме величины Qc в режиме наибольшей активной нагрузки задает также допустимые по техническим условиям величины реактивных мощностей Qc в режиме наименьших активных нагрузок энергосистемы (ночной минимум) и в послеаварийном режиме.

Средства компенсации.

Для уменьшения затрат на установку специальных компенсирующих устройств проводятся следующие мероприятия:
упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования и к повышению коэффициента мощности;
выбор электродвигателей и трансформаторов с оптимальной их загрузкой;
преимущественное применение синхронных электродвигателей, когда это возможно и целесообразно по условиям сети и производства;
применение устройств, ограничивающих холостой ход электроприемников (асинхронных электродвигателей, трансформаторов), в частности широкое внедрение ограничителей холостого хода для устранения холостой работы асинхронных двигателей в тех случаях, когда продолжительность межоперационного периода превышает 10 с;
применение переключателей с треугольника на звезду у тех асинхронных двигателей напряжением до
1000 В, которые систематически загружаются не более чем на 40%.
При реконструкции электроснабжения производится замена незагруженных трансформаторов и электродвигателей и замена асинхронных двигателей синхронными, если последнее технически возможно и экономически целесообразно.

Рис. 27. Принципиальная схема компенсационного преобразователя.

Основным средством компенсации на промышленных предприятиях являются батареи силовых конденсаторов (КБ), подключаемые параллельно к электросети, т. е. поперечная компенсация. К их преимуществам относятся: простота, относительно невысокая стоимость, недефицитность материалов, малые удельные собственные потери активной мощности, а к недостаткам — отсутствие плавного регулирования отдаваемой в сеть реактивной мощности, пожароопасность, наличие остаточного заряда (см. ниже). Конденсаторные батареи устанавливаются вблизи от места потребления реактивной мощности, при необходимости снабжаются автоматическим регулированием для изменения присоединенной мощности при разных режимах нагрузок.
Неблагоприятное влияние на работу конденсаторных установок оказывает наличие в сети высших гармоник (см. §6).
Конденсаторы применяются также в схемах крупных компенсационных ртутно-выпрямительных агрегатов, например на заводах электролиза алюминия. На стороне катодов вентилей включается уравнительный реактор, к которому присоединяются конденсаторы (рис. 27). При периодическом заряде и разряде конденсаторов они создают дополнительные напряжения, которые заставляют ток переходить на очередную фазу раньше, чем это было бы при отсутствии в схеме конденсаторов, в результате чего преобразователь генерирует компенсирующую мощность Qn. Следовательно, конденсаторы выполняют в основном только функцию коммутирующего звена; общий компенсирующий эффект Кэ от их применения значительно превышает их номинальную мощность

На подстанциях с несколькими преобразователями обычно применяется не более одного-двух компенсационных преобразователей, что обычно достаточно для улучшения общего коэффициента мощности всей установки. Разрабатывается схема компенсации с тиристорными преобразователями.

К широкому применению для генерации реактивной мощности рекомендуются синхронные электродвигатели в большом диапазоне их мощностей. Они способны отдавать реактивную мощность в сеть на месте потребления при полезной нагрузке на валу, допускают форсировку возбуждения и широкие пределы регулирования отдаваемой реактивной мощности, меньше зависят от колебаний напряжения, чем косинусные конденсаторы, повышают устойчивость системы.
Значение реактивной мощности, генерируемой СД, зависит от их загрузки по активной и реактивной мощности и от относительного напряжения на их зажимах.
Целесообразно применять синхронные двигатели совместно с конденсаторами, которые осуществляют в основном компенсацию базисной части суточного графика реактивной нагрузки, а синхронные двигатели, главным образом, снижают пики графика.
Синхронные компенсаторы (СК) на промышленных предприятиях применяются редко — при больших мощностях компенсирующих устройств, на подстанциях, имеющих районное значение, а также иногда на крупных электропечных установках (дуговых и руднотермических).
Использование реактивной мощности генераторов заводских станций экономически целесообразно, если это не вызывает увеличения числа или сечения питающих линий, числа устанавливаемых трансформаторов и других сетевых затрат, связанных с передачей реактивной мощности от генераторов.
При определенных условиях учитываются также реактивные мощности, генерируемые воздушными линиями и токопроводами напряжением выше 20 кВ и кабельными линиями напряжением 6 кВ и выше, которые пропорциональны их длине и квадрату напряжения. Средние значения реактивной мощности, генерируемой различными линиями, приведены в [Л. 5].
Распределение мощности компенсирующих устройств в сетях производится в основном из условия наибольшего снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. Установка конденсаторов относительно большей мощности производится в местах наибольших реактивных нагрузок и сопротивлений питающих линий. Это обеспечивает повышение напряжения в тех частях сети, где это напряжение ниже расчетного уровня.
Не рекомендуется чрезмерное разукрупнение конденсаторных установок, так как это приводит к значительному увеличению удельных затрат на отключающую аппаратуру, измерительные приборы и конструкции на установленный 1 кВАр батареи. Единичная мощность батарей на напряжение 6—10 кВ принимается не менее
400 кВАр, если присоединение выполняется с помощью отдельного выключателя. В сетях низкого напряжения не рекомендуется снижать мощность конденсаторных батарей до величины менее 30 кВАр. Если расчетная мощность батареи на отдельных участках получается менее указанных величин, то конденсаторы на них не устанавливаются, а полученная по расчету мощность конденсаторов перераспределяется между близко расположенными другими более мощными батареями путем пропорционального увеличения их мощности.
В сетях 6—10 кВ в первую очередь следует полностью использовать для компенсации реактивную мощность работающих СД [Л. 1]. При отсутствии СД нли недостаточности их реактивной мощности дополнительно применяются конденсаторы, которые устанавливаются либо на цеховых подстанциях, имеющих РУ 6—10 кВ, либо на РП. Целесообразна также установка конденсаторов на вторичном напряжении ПГВ 110—220 кВ, которые в данном случае выполняют функции РП и от которых непосредственно производится распределение электроэнергии по цеховым подстанциям.
Не рекомендуется устанавливать конденсаторы напряжением 6—10 кВ на бесшинных цеховых подстанциях, на которых трансформаторы присоединены наглухо или только через разъединитель, так как присоединение конденсаторных батарей к этим подстанциям вызовет их усложнение и удорожание.
В сетях 380—660 В для компенсации реактивной мощности также следует в первую очередь использовать свободную реактивную мощность СД 6—10 кВ, оставшуюся после компенсации реактивных нагрузок в сети 6—10 кВ, если это экономически целесообразно. Передача реактивной мощности от СД 6—10 кВ в сеть напряжением до 1000 В, как правило, оказывается невыгодной, если это вызывает увеличение числа понижающих трансформаторов. Это, в основном, объясняется тем, что стоимость комплектных трансформаторных подстанций очень велика. По этой же причине может оказаться нецелесообразной передача в сеть низкого напряжения реактивной мощности от генераторов заводской ТЭЦ.

Нерегулируемые конденсаторные батареи на напряжение 380—660 В обычно устанавливаются на цеховых распределительных пунктах или присоединяются к магистральным токопроводам, если этому не препятствует окружающая среда. Получается значительно лучшее использование конденсаторов, чем при индивидуальной компенсации, и разгружаются питательная сеть и трансформаторы цеховых подстанций. Место установки регулируемых конденсаторных батарей в сетях до 1000 В выбирается с учетом требований регулирования напряжения или реактивной мощности.

Рис. 28. Распределение мощности конденсаторов в сетях низкого напряжения.
а — при радиальной схеме; б — при магистральной схеме.
Централизованная установка конденсаторов 380—660 В на цеховых подстанциях нецелесообразна, так как это не дает снижения потерь в сети низкого напряжения. Она может быть применена лишь в тех случаях, когда размещение конденсаторов в цехе недопустимо по условиям пожарной безопасности и в то же время имеется необходимость в разгрузке силового трансформатора на подстанции. В этих случаях нужно произвести уточнение целесообразной мощности конденсаторов напряжением до 1000 В по сравнению с конденсаторами напряжением выше 1000В. При выборе цеховых конденсаторных батарей (КБ) следует стремиться (в пределах их типажа), чтобы их мощность была близка к реактивным нагрузкам цехового РП, к которому присоединена эта батарея, так как это дает наибольший экономический эффект от снижения потерь энергии в сети.
Распределение мощностей конденсаторов радиальной сети (рис. 28, с) производится по формуле

где QK» — искомая реактивная мощность КБ в данном пункте, Мвар; Q — суммарная распределяемая реактивная мощность, Мвар; — сопротивление радиальной линии питающей данный пункт, Ом; гэ — эквивалентное сопротивление сети, Ом, определяемое по формуле

При распределении мощностей конденсаторов в магистральных сетях, в частности при присоединении КБ к магистральным токопроводам, в большинстве случаев можно пренебречь потерями энергии в ответвлениях г и г2 и т. д. от магистрали к КБ, так как их длина обычно невелика. На рис. 28,6 приведен пример распределения реактивных нагрузок Qu и мощностей конденсаторов Qh при присоединении их к токопроводам 380—660 В. При суммарной реактивной мощности Q=770 кВАр применены стандартные батареи по 225 и 150 кВАр на суммарную мощность 750 кВАр. Если нельзя пренебречь потеря- Ми электроэнергии в ответвлениях от магистрали, то определение эквивалентного сопротивления производится по формуле сложения двух параллельно соединенных сопротивлений. Так, например, эквивалентное сопротивление в узловой точке 3 (рис. 28,6) определится по формуле
Для небольших электроустановок, присоединяемых к действующим сетям 6—10 кВ, как правило, экономически целесообразна полная компенсация реактивной мощности на вторичном напряжении 380—660 В.

Схемы.

Наиболее распространены схемы присоединения КБ через отдельные выключатели при напряжении 6—10 кВ или через рубильники и предохранители или автоматы при напряжении 380 В.
Схемы с подсоединением под общий выключатель (рис. 29,6) применяются очень редко, в основном при индивидуальной компенсации реактивной мощности электродвигателей или при установке батарей на работающей подстанции, когда нет свободной камеры для установки выключателя.
Конденсаторные батареи напряжением 380—660 В присоединяются к цеховым групповым щиткам или к токопроводам и в отдельных случаях к шинам вторичного напряжения цеховых подстанций. Схема на рис. 30, в предназначена для автоматически регулируемых батарей, схема на рис. 30,6 может применяться как при автоматическом регулировании конденсаторных батарей на предприятии, так и при отсутствии такого регулирования, схема на рис. 30, а применяется при отсутствии автоматического регулирования.
Рис. 29. Присоединение конденсаторных батарей на напряжении 6—10 кВ.
а — к сборным шинам через выключатель: б — через общий выключатель с трансформатором или электродвигателем.

На относительно крупных конденсаторных батареях или при необходимости регулирования реактивной мощности применяются секционированные схемы с подразделением конденсаторной батареи на несколько секций, что дает также возможность поочередного осмотра или ремонта секций без полного отключения всей конденсаторной батареи. Число секций, необходимых для регулирования конденсаторных батарей, зависит от требуемого количества ступеней регулирования. На рис. 31 представлена экономичная секционированная схема с тремя конденсаторными батареями на каждой секции. Каждая секция подключена к шинам через выключатель Ви рассчитанный на отключение полной мощности к. з. Выключатели же В2 в цепях конденсаторных батарей не рассчитаны на это и служат лишь для переключений при автоматическом регулировании конденсаторной установки.
При аварии на какой-либо батарее сначала отключается выключатель Ви затем подается импульс на отключение выключателя В2 поврежденной части, после че го вновь включается выключатель В\ и восстанавливается питание оставшихся батарей секции. В качестве выключателей В2 рекомендуются вакуумный или элегазовый выключатели. Если выключатели В2 выбрать на полную мощность к. з., то эксплуатация и релейная защита упростятся, но установка в целом удорожится.

Рис. 30. Присоединение конденсаторных батарей на напряжение 0,38—0,66 кВ.
а — через рубильник и предохранитель; б — через автомат; в — через рубильник, предохранитель и контактор.

При включении и переключении конденсаторов возникают переходные процессы, характеризующиеся перенапряжениями и кратковременными бросками тока, вели чина которых многократно превышает номинальный ток батарей. Бросок тока зависит от мощности батареи и параметров сети, в которую она включается: он будет тем больше, чем выше ток к. з. в сети.

При включении батареи или секции на параллельную работу с работающими батареями или секциями бросок тока получается значительно больше, чем при включении отдельной батареи, так как работающие батареи разряжаются на вновь включаемую, что вызывает колебания в контуре, состоящем из индуктивности ошиновки между батареями и включенными последовательно емкостями вновь включаемой и работающей батарей.

Рис. 31. Секционированная схема конденсаторной батареи.

Для управления конденсаторными установками применяются быстродействующие выключатели, имеющие повышенную износоустойчивость контактной и механической частей и допускающие частые и быстрые переключения. Они должны обладать большой скоростью размыкания и замыкания контактов,- чтобы избежать повторных зажиганий дуги при незаряженной конденсаторной батарее, которые могут вызвать перенапряжения до трех-пятикратных значений номинального напряжения. Обычные масляные и воздушные выключатели не удовлетворяют полностью всем требованиям для коммутации емкостных нагрузок. Наиболее пригодны и перспективны вакуумные выключатели. Но они маломощны и применяются пока лишь для секционирования конденсаторных батарей и регулирования их мощности в схемах подобных представленным на рис. 31, когда им не приходится отключать тока к. з. Их выбирают, исходя примерно из полуторакратного номинального тока секции конденсаторной батареи.
Весьма пригодными для регулирования конденсаторных батарей являются быстродействующие бесконтактные тиристорные выключатели. Обычные выключатели на напряжение 6—10 кВ, выбранные с запасом по номинальному току не менее чем на 50%, удовлетворительно работают при коммутации КБ мощностью до 2500 кВАр.
Если деление конденсаторной батареи на секции делается при помощи разъединителей, то последние снабжаются блокировкой с выключателем всей батареи, которая не позволяет оперировать разъединителями под нагрузкой.
Для конденсаторных установок до 1000 В необходимы аппараты, рассчитанные на частое (до 20—30 операций в сутки) коммутирование часто емкостной нагрузки в диапазоне 300—800 А при автоматическом регулировании. Обычные автоматы А 3700 или контакторы КТУ-4; КТ6043 с предохранителями следует выбирать с запасом по току не менее 50%, так как они рассчитаны для коммутации индуктивной, а не емкостной нагрузки.

Защита.

Для конденсаторных батарей 6—10 кВ применяется общая для всей установки максимальная токовая защита от коротких замыканий и от перегрузок без выдержки времени. Уставка защиты принимается примерно вдвое большей номинального тока батареи для отстройки от тока включения и тока разряда батареи. При регулируемых конденсаторных батареях токовая защита устанавливается на каждой секции; она действует на отключение всей батареи с последующим восстановлением питания неповрежденных секций (см. рис.31). При присоединении конденсаторной батареи под общий выключатель с электродвигателем или трансформатором на ней устанавливается отдельная защита с действием на головной выключатель.
Так как конденсаторы 6—10 кВ не имеют встроенной индивидуальной защиты, то у каждого конденсатора, кроме того, устанавливаются быстродействующие токоограничивающие предохранители типа ПК необходимой разрывной мощности, рассчитанные на броски тока при включении конденсатора, на максимальный разрядный ток, протекающий от неповрежденных конденсаторов к поврежденному, и на обычные колебания нагрузки при работе конденсаторной установки. Исходя из этих условий, ток плавкой вставки предохранителя выбирают не менее 150% номинального тока конденсатора при номинальном токе предохранителя свыше 30 А и не менее
200% при номинальном токе предохранителя до 30 А. Ниже приведены рекомендации по выбору плавких вставок предохранителей для индивидуальной защиты однофазных конденсаторов 6—10 кВ:

Индивидуальная защита конденсаторов должна быть селективной с общей защитой всей батареи.
Если в сети возможно повышение напряжения более 110% номинального, то применяется защита от повышения напряжения.
При токе замыкания на землю 20 А и более применяется защита от однофазных замыканий на землю.
Конденсаторы до 1000 В имеют индивидуальные встроенные предохранители, следовательно, необходима только общая защита батареи. При защите предохранителями ток плавкой вставки определяется по формуле, А:

где п — общее количество конденсаторов в установке (во всех фазах), шт; QK — номинальная мощность одного однофазного конденсатора, кВАр; Ll„ — линейное напряжение, кВ.

При защите автоматами автомат должен иметь комбинированный расцепитель, обеспечивающий защиту с плавной регулировкой тока. Уставка тока выбираемая исходя из перегрузочной способности конденсатора, не должна превышать 130% 1ак. Она определяется по формуле

При наличии в сетях высших гармоник проверяется вероятность перегрузки конденсаторов по току в резонансных или близких к ним режимах и предусматриваются меры по предотвращению резонансных явлений (см. §6).
Для измерения тока и контроля равенства емкостей в цепи конденсаторной батареи предусматриваются три амперметра или один амперметр с переключателем. Для небольших КБ мощностью до 400 кВАр допускается установка одного амперметра. При подключении КБ по схеме 29, б предусматривается раздельное измерение тока в цепи КБ. Для измерения напряжения вольтметр допускается подключать к вторичной обмотке трансформатора напряжения, служащего для разряда.
Предусматриваются приборы для контроля наибольших и наименьших реактивных 30-минутных мощностей, потребляемых предприятием в режиме наибольших активных нагрузок энергоснабжающей системы, зафиксированных в договоре с последней. Для этого применяются счетчики реактивной энергии с указателями 30-минутного максимума, причем наибольшая нагрузка определяется по указателю нагрузки, а наименьшая — по счетному механизму счетчика. При отсутствии специальных счетчиков с указателем максимума учет наибольшей и наименьшей реактивных нагрузок производится по показаниям обычных счетчиков реактивной анергии. При этом записи подлежат 30-минутные показания счетчиков во время максимума энергосистемы и на начало и конец суточного провала нагрузки. Если предприятие выдает реактивную мощность в сеть энергосистемы (по договору с последней), то для ее учета устанавливается отдельный счетчик.

Разряд.

Для быстрого разряда конденсаторов после их отключения применяются индуктивные или активные разрядные сопротивления, подключаемые параллельно конденсаторной батарее. Без этих разрядных сопротивлений естественный саморазряд конденсаторов до безопасного напряжения 65 В происходит очень медленно, остающееся на зажимах отключенной батареи напряжение будет представлять опасность для обслуживающего персонала. Кроме того, при обратном включении в сеть неразрядившегося конденсатора возникает большой бросок тока, значительно превосходящий ток включения полностью разряженного конденсатора. В секционированных конденсаторных установках предусматривается отдельное разрядное сопротивление на каждой секции, с отдельным выключателем.
Разрядное сопротивление R выбирается таким образом, чтобы потери активной мощности в нем при номинальном напряжении не превышали 1 Вт/кВАр. Оно определяется по формуле, Ом:

где Г/ф — фазное напряжение сети, кВ; QK — мощность конденсаторной батареи, кВАр.
Разрядные сопротивления в трехфазных конденсаторных батареях можно соединить треугольником, открытым треугольником, звездой. Соединение треугольником наиболее надежно, так как при обрыве одной фазы эта схема превращается в открытый треугольник и, следовательно, сохраняется возможность разряда всех трех фаз конденсаторной батареи, что не имеет места при других схемах. При напряжении 6—10 кВ обычно применяют два трансформатора напряжения, соединенных открытым треугольником (рис. 32, а) во избежание образования колебательного контура, увеличивающего перенапряжения при включении батареи. Для контроля целости цепи разряда применяются неоновые лампы, включенные во вторичные обмотки трансформаторов напряжения. К этим же обмоткам присоединяются измерительные приборы и реле. Для разряда батарей 380 В обычно применяют лампы накаливания на напряжение 220 В, так как газосветные лампы не обеспечивают полного разряда. Чтобы увеличить срок службы ламп и уменьшить потребляемую ими мощность, их соединяют попарно последовательно и три такие группы включают в звезду (рис. 32,6).

Наилучшим решением является применение конденсаторов со встроенными разрядными сопротивлениями, которые у конденсаторов на напряжение 380 В устанавливаются снаружи между выводами конденсатора, а у конденсаторов 6—10 кВ — внутри в верхней части бака конденсатора.
При присоединении батареи под общий выключатель с двигателем или трансформатором разряд происходит на их обмотки и специальных разрядных сопротивлений не требуется.

Рис. 32. Схемы разряда конденсаторной батареи, а — при напряжении 6—10 кВ; б — при напряжении 880—220 кВ.
При этом оперирование разъединителем на ответвлении к батарее допускается только при снятом напряжении, т. е. после предварительного кратковременного отключения выключателя.
В цепи между конденсаторной батареей и разрядными сопротивлениями не ставится никаких коммутационных аппаратов и трансформаторы напряжения, служащие для разряда батареи, не должны иметь предохранителей на стороне 6—10 кВ.
Разрядные сопротивления проверяют на продолжительность разряда конденсаторной батареи до безопасного напряжения 65 В.
Для конденсаторных батарей до 1000 В разрядные сопротивления нормально отключены и автоматически включаются только в момент отключения конденсаторов.
Это делается для уменьшения потерь электроэнергии. Имеется ряд схем такого автоматического включения [Л. I].
Регулирование мощности компенсирующих устройств уменьшает потери энергии в сетях, является одним из средств для регулирования напряжения и способствует улучшению общего режима работы системы электроснабжения и повышению качества электроэнергии, особенно при большой неравномерности графика нагрузки. При включении конденсаторной мощности QK напряжение в этой точке сети будет повышаться на величину AU, а при отключении QK будет понижение напряжения
где U — междуфазное напряжение, кВ; х — реактивное сопротивление сети от данной точки до источника питания.
В первую очередь целесообразно использовать автоматическое регулирование возбуждения синхронных электродвигателей, а затем уже предусматривать регулирование мощности части конденсаторных батарей в зависимости от режима работы проектируемой системы электроснабжения. На трехсменных промышленных предприятиях с ровным графиком нагрузки в течение всех смен мощность постоянно включенных источников реактивной мощности (ИРМ) принимается равной их расчетной мощности и регулирование, как правило, не применяется. На мелких односменных предприятиях также, как правило, применяется ИРМ постоянной мощности без регулирования. В остальных случаях при неравномерном суточном графике реактивной мощности ИРМ регулируются частично в соответствии с графиком.

Конденсаторные установки допускают только ступенчатое регулирование мощности, которое бывает одноступенчатым, когда отключается или включается сразу вся установка, и многоступенчатым при отключении или включении по секциям. Одноступенчатое регулирование — самое простое, дешевое и надежное ввиду минимального количества коммутационных и управляемых аппаратов и приборов.
Число и мощность ступеней регулирования и последовательность их включения и отключения определяются по графикам нагрузки предприятия и в зависимости от заданий энергетической системы. Обычно бывает достаточным подразделение конденсаторных батарей на две-три секции одинаковой мощности, что упрощает и удешевляет схему регулирования и повышает надежность ее работы. Если же секции принять разной мощности, то уже при двух секциях можно получить трехступенчатое регулирование. Наиболее целесообразно. выбирать мощности разных секций, отличающиеся в геометрической прогрессии, например 100 :200:400 : 800 кВАр и т. д. По условиям эксплуатации в большинстве случаев нет необходимости на предприятиях применять число ступеней регулирования более трех. На предприятиях, где нагрузки двух дневных смен мало различаются и снижение происходит только в третью (ночную) смену, обычно бывает достаточно двух ступеней, что сильно упрощает все устройство. Если на предприятии имеется несколько конденсаторных батарей, то многоступенчатое регулирование суммарной реактивной мощности, вырабатываемой всеми конденсаторными батареями предприятия, осуществляется разновременным включением или отключением отдельных батарей в соответствии с графиком нагрузки.
Автоматическое регулирование конденсаторных батарей выполняется несколькими способами [Л. 1]:
по напряжению с коррекцией, если потребуется, по полному току или по реактивной его составляющей, если необходимо уменьшить отклонения уровня напряжения от оптимального значения;
но величине реактивной мощности или реактивной составляющей тока при изменении графика реактивной мощности;
по времени суток при необходимости ограничения выдачи реактивной мощности в сеть энергосистемы;
по комбинированным схемам в зависимости от нескольких факторов (например, по направлению мощности, напряжению и времени суток).
В большинстве случаев можно рекомендовать схемы автоматического регулирования по напряжению или по времени суток.

На рис. 33 приведена в качестве примера схема автоматического регулирования по времени суток с коррекцией по напряжению. Принцип действия схемы заключается в том, что если после включения конденсаторной батареи (КБ) действием ЭВЧС в заданное время суток напряжение будет повышенное, реле 1Н вновь отключит КБ. Наоборот, если ЭВЧС в заданное время отключит КБ, а напряжение на данном участке будет пониженное, то реле 1Н вновь включит ее. Если же напряжение опять повысится, то реле 1Н отключит КБ, не дожидаясь заданного времени на ЭВЧС. Следовательно, реле 1Н вводит коррективы в работе ЭВЧС в зависимости от напряжения.

Рис. 33. Схема одноступенчатого автоматического регулирования конденсаторных батарей по времени суток с коррекцией но напряжению.

Схема автоматического регулирования по напряжению применяется в тех случаях, когда основной задачей является поддержание напряжения в определенных пределах. На рис. 34 приведен пример суточного графика реактивной мощности при регулировании по напряжению. Конденсаторная батарея автоматически включается, когда напряжение становится ниже номинального, и отключается, когда оно вновь станет выше номинального. В результате такого регулирования напряжение не выходит за нормированные пределы ±5%.

Рис. 34. Суточный график при регулировании конденсаторных батарей по напряжению.

1 — потребляемая реактивная мощность; 2 — компенсируемая реактивная мощность; 3 — реактивная мощность после компенсации; 4 — изменение напряжения.

Рис. 35. Принципиальная схема регулирования УК при помощи устройства «Аркон».
1 — командный блок; 2 — приставки программного блока; 3 — секции регулируемой УК.

На рис. 35 показана принципиальная схема регулирования, предусмотренная в комплектных конденсаторных установках серии УК с применением автоматического регулятора «Аркон». Схема позволяет осуществлять регулирование по напряжению либо по напряжению с коррекцией по току нагрузки и углу между ними. Устройство «Аркон» состоит из командного и программного блоков.

При регулировании по напряжению на командный блок подаются входное напряжение Uъ и напряжение питания Uп. При регулировании же с коррекцией по току нагрузки, кроме того, подаются ток свободной фазы от трансформатора тока ввода — /т.тi (или же /т.тt Iт.тг) и ток /т.т3 от трансформатора тока УК. Командный блок 1 в соответствии с полученным входным сигналом подает программному блоку 2 команду на включение или отключение секции УК- Программный блок состоит из так называемых приставок, число которых зависит от числа секций УК.

Способы и средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

Анонс: Технически корректная концепция средств и способов компенсации реактивной мощности. Активные и пассивные средства компенсации реактивной мощности. Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения.

Средства компенсации реактивной мощности – любые устройства и мероприятия, посредством которых можно целенаправленно воздействовать на баланс реактивной мощности в системах электроснабжения, причем и путем уменьшения потребляемой, и увеличения генерации реактивной мощности. Способы компенсации реактивной мощности – системное применение средств по определенным схемам, оптимальным реактивной нагрузке систем электроснабжения.

Средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения.

Все средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения условно делят на пассивные и активные, причем реализация пассивных средств приводит к уменьшению объемов потребляемой реактивной мощности, а активные средства генерируют реактивную мощность и интегрируются в электрические сети в соответствии с оптимальным способом компенсации.

Пассивные средства компенсации реактивной мощности.

Типовыми средствами компенсации реактивной мощности, используемыми для разгрузки сети по реактивным токам, сегодня являются:

организационно-технические мероприятия по оптимизации административных, производственных и технологических процессов, позволяющие обеспечить улучшение энергетического режима работы энергоприемников – оборудования, устройств, систем.
Это замена устаревшего не энергоэффективного оборудования, модернизация систем освещения, контроля и управления процессами, не одновременное, а распределенное (несмимметричное) пол времени включение реактивных нагрузок, оптимизация режима работы подразделений и т.д. и т.п;
использование переключения с треугольника на звезду статорных обмоток асинхронных двигателей с загрузкой в часы работы менее, чем на 40%;
снижение объемов потребляемой реактивной мощности за счет отключения асинхронных двигателей, работающих на холостом ходу, а также вывода из эксплуатации (или отключения) трансформаторов с загрузкой менее, чем на треть;
применение в проектах и замена в действующих приводах асинхронных двигателей синхронными, где это допустимо в техническом и технологическом аспектах;
модернизация приводов с применением тиристорного управления регулированием напряжения, преобразователей с заменой на модели с большим числом фаз выпрямления;
интеграция в электрические сети систем с искусственной коммутацией вентилей или ограничениями по генерации токов высших гармоник;
применение в новых сегментах электрической сети и поэтапная замена действующих реактивных нагрузок на оборудование, устройства, сертифицированные по энергосбережению.

Активные средства компенсации реактивной мощности.

К активным средствам компенсации реактивной мощности, генерирующим реактивную энергию в электрические сети, относят:

единичные косинусные конденсаторы и конденсаторные батареи, применяемые в способах индивидуальной и групповой компенсации реактивной мощности;
конденсаторные батареи с коммутационной аппаратурой, средствами защиты и управления – комплектные установки повышения коэффициента мощности – нерегулируемые и автоматические с релейными контакторами;
синхронные двигатели и их разновидность – синхронные компенсаторы, работающие без нагрузки на валу и используемые для стабилизации напряжения в точке подключения в пределах интервала ±5% от номинального значения;
многоступенчатые установки коррекции коэффициента мощности на конденсаторных батареях и с тиристорными ключами. Установка устройств с тиристорными ключами дает возможность снизить броски тока при включении ступеней — конденсаторных батарей и риски перенапряжения при отключении ступеней;
статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности — мостовые генераторы реактивной мощности с индуктивным накопителем, реакторы насыщения с нелинейной или линейной вольтамперной характеристикой, а также последовательным подключением встречно-параллельных управляемых вентилей – работающие принципу прямой и косвенной компенсации.
тиристорные компенсаторы реактивной мощности для сетей с резкопеременной нагрузкой напряжением 6-10 кВ, тиристорно-реакторные группы для ЛЭП и т.д.

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения.

Среди популярных способов выделяют централизованную (по стороне высшего и низшего напряжения), групповую, индивидуальную и комбинированную компенсацию реактивной мощности, а в качестве комбинированной обычно используется централизованная в сочетании с групповой и/или индивидуальной.

Рис. Способы компенсации реактивной мощности: а – централизованная по стороне высшего напряжения, б – централизованная по стороне низшего напряжения, в – групповая (посекционная), г – индивидуальная, где штриховым обозначением показаны электрические сети, разгруженные от перетоков реактивной мощности.

Выбор средства и способа компенсации реактивной мощности, установка устройств и обслуживание осуществляется профильной компанией по результатам энергетического аудита объекта, что позволяет исключить риски перекомпенсации и минимизировать объемы недокомпенсированной мощности для конкретной электрической сети с реактивными нагрузками.

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

1. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

2. 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.

3. Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Основные потребители реактивной мощности:

— Асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

— Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности 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.

Компенсация реактивной мощности

Для электрических систем предприятий реактивные нагрузки имеют большие величины в сравнении с активными. Значительное увеличение реактивных нагрузок, превышающие экономически установленные значения, приводит к добавочным потерям электроэнергии, снижению пропускной способности элементов электросетей и т.п.

Технологическими последствиями этого могут являться:

— потребность увеличения номинальных мощностей трансформаторов, сечения кабельных линий и пр.;

— снижение качества электроснабжения, что отражается на технологическом процессе и может послужить следствием снижения производительности технологического производства;

— увеличения расхода электроэнергии и, как следствие, увеличение затрат.

В ходе работы для уменьшения потребления реактивной мощности выполняют комплекс организационных мероприятий:

— замену малонагруженных асинхронных электродвигателей;

— уменьшение режимов холостого хода сварочных трансформаторов, электродвигателей.

Увеличение потоков реактивной мощности приводит увеличению рабочего напряжения. С целью регулирования на подстанциях с помощью устройств РПН автоматически снижают или повышают отпайки трансформатора (встречное регулирование).

При изменяющихся нагрузках рабочее напряжение изменяется в пропорциональной зависимости от величины нагрузки. Ключевыми потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели. При увеличении питающего напряжения потребление реактивной — также увеличивается. В таких сетях используют вольтодобавочные трансформаторы, трансформаторы с РПН и прочие технические средства.

К техническим мероприятиям относят установку в электросетях компенсирующих устройств. Экономический смысл установки компенсирующих устройств объясняется следующим образом. При их отсутствии потребляемая реактивная мощность – максимальна. Аналогично, максимальными являются потери активной мощности, рабочее напряжение, затраты на электроэнергию и пр. Следовательно, грамотно компенсация реактивной мощности помогает решать вопросы энергосбережения.

В роли компенсирующих устройств сегодня наиболее часто используют конденсаторные установки. Это объясняется рядом преимуществ таких установок:

— низкие затраты активной мощности на производства 1кВАр реактивной мощности;

— малыми потерями;

— легкий монтаж и недорогое последующее техническое обслуживание;

— возможность установки в любом узле системы;

— предоставление компенсации практически неограниченного количества реактивной мощности;

— быстрый срок окупаемости (около 1 года).

У низковольтных потребителей в электрических сетях с однородной нагрузкой надлежащие качество напряжения поддерживается встречным регулированием в основных точках питания и соответствующим подбором переключателя ответвления обмоток трансформаторов. С целью поддержания оптимального режима компенсации реактивной мощности рекомендуется ежеквартально анализировать и по потребности изменять положение переключателей трансформаторов. При этом расчеты режимов электропотребления рекомендуется выполнять в автоматизированном режиме. Батареи конденсаторов в сетях со значительной неоднородностью рекомендуется использовать и для регулирования рабочего напряжения.

Методы компенсации реактивной мощности в сетях с нелинейными нагрузками Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Серiя: TexHÍ4HÍ науки ISSN 2225-6733

ЕЛЕКТРОТЕХН1КА ТА ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА

УДК 621.311

МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СЕТЯХ С НЕЛИНЕЙНЫМИ НАГРУЗКАМИ

В данной работе рассмотрен вопрос компенсации реактивной мощности в электрических сетях при работе нелинейных нагрузок. Особое внимание уделено вопросу компенсации реактивной мощности для случая, когда нелинейная нагрузка является источником интергармоник.

Ключевые слова: реактивная мощность, высшие гармоники, интергармоники, компенсация, фильтро-компенсирующее устройство, активный фильтр.

Саенко Ю.Л. Бараненко Т.К. Бараненко €.В. Методи компенсаци реактивноï потужностi в мережах з нелшшними навантаженнями. У дант робот1 розгля-нуто питання компенсацИ’ реактивноï потужност1 в електричних мережах при робот1 нелШйних навантажень. Особливу увагу придтено питанню компенсацИ’ реактивног потужност1 для випадку, коли нелттне навантаження е джерелом ттергармотк.

Ключовi слова: реактивна потужтсть, вищ1 гармошки, ттергармотки, компен-сащя, фыьтро-компенсуючий пристрт, активний фтьтр.

Y.L. Sayenko, T.K. Baranenko, E. V. Baranenko. Methods of reactive power compensation in networks with non-linear load. Problems of reactive power compensation in networks with of non-linear loads are considered in this article. A special focus was made to the reactive power compensation in the case if non-linear load represent a source of in-terharmonics.

Keywords: reactive power, higher harmonics, interharmonics, the compensation, filter-compensating device, the active filter.

Постановка проблемы. В настоящее время решение вопроса компенсации реактивной мощности (КРМ) в электрических сетях с нелинейными нагрузками становится все более актуальной задачей. Связано это с постоянным ростом использования нелинейных нагрузок, являющихся одновременно источниками искажений кривых напряжений и токов и потребителями реактивной мощности. Проблема заключается в том, что при наличии несинусоидальных режимов в электрических сетях появляется реактивная мощность искажения, которая не позволяет использовать классический подход к КРМ, применяемый в синусоидальных сетях. В этом случае необходим специальный подход.

Анализ последних исследований и публикаций. Для снижения искажений напряжения сети чаще всего применяют резонансные ZC-фильтры, а также ЛС-цепи. Для компенсации реактивной мощности в большинстве случаев используются батареи конденсаторов. Использование в сетях с нелинейными нагрузками традиционных способов компенсации, основанных на применении конденсаторных батарей и пассивных фильтров часто приводит к дальнейшему распространению гармоник, например из-за возникновения резонанса между индуктивностью линий и параллельно включенными конденсаторами источников реактивной мощности. В связи с этим в последние годы большое внимание уделялось «активным» устройствам подавления гармоник [1-3]. Современное состояние силовых полупроводниковых систем позволяет для

1 д-р техн. наук, профессор, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь

2 канд. техн. наук, доцент, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь

3 студент, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь

Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733

улучшения качества электроэнергии использовать активные фильтры, построенные, например, на модулях ЮВТ [4, 5]. При создании алгоритмов управления такими фильтрами необходимо учитывать, что при несинусоидальных режимах интегральное значение реактивной мощности (РМ) не позволяет в полной мере описать процессы обмена электромагнитной энергией между источником и нагрузкой. Таким образом, анализируя электромагнитные процессы в нелинейных цепях несинусоидального тока целесообразно применять понятие мгновенной РМ [6].

Целью настоящей работы является разработка комплексного подхода к проблеме компенсации реактивной мощности и снижению несинусоидальности напряжения в электрических сетях с нелинейными нагрузками, генерирующими как высшие гармоники (ВГ), так и интергармоники (ИГ). Для достижения цели необходимо определить сущность физических процессов, имеющих место при потреблении РМ нелинейной нагрузкой, и на основании этого выбрать оптимальный способ КРМ.

Изложение основного материала. При наличии несинусоидальности, превышающей допустимые ГОСТ 13109-97 значения, целесообразно одновременно с решением вопроса минимизации гармонических искажений решать и вопрос КРМ. Традиционно такая задача решается с помощью силовых резонансных фильтров, иначе называемых фильтро-компенсирующими устройствами (ФКУ). Использование ФКУ является распространенным способом минимизации ВГ и имеет ограниченное применение при минимизации ИГ [6]. Связано это с тем, что для достижения допустимого уровня несинусоидальности напряжения может потребоваться установка нескольких ФКУ, настроенных на различные частоты, что предполагает применение фильтров большой суммарной мощности и приводит на практике к перекомпенсации РМ. Для случая «густого» спектра ИГ, как, например, при работе преобразователей частоты, целесообразно применение демпфирующих фильтров. Однако для достижения допустимого уровня несинусоидальности напряжения при наличии ИГ практически всегда требуется достаточно большая мощность демпфирующего фильтра, что, как и в случае с несколькими ФКУ первого порядка, может привести к перекомпенсации РМ.

При необходимости минимизации нескольких гармонических составляющих целесообразно использовать двухрезонансные фильтры. В случае необходимости минимизации ИГ с частотами меньшими основной часты (другими словами — субгармоник), представляется целесообразным использовать сложные фильтры. В случаях применения двухрезонансного или сложного фильтров для достижения допустимого уровня несинусоидальности требуется существенно меньшая установленная мощность фильтров по сравнению с демпфирующими, что позволяет их корректно использовать для КРМ [7]. Однако, применение таких фильтров возможно в редких частных случаях определенного спектрального состава кривых токов и напряжений.

Таким образом, применение ФКУ при наличии в кривых тока и напряжения интергармоник является ограниченным.

тт.

Необходимо отметить, что величина РМ Q нелинейной нагрузки в этом случае будет определяться не только характером изменения мгновенной РМ q(t), но и типом применяемого компенсирующего устройства.

Рассмотрим пример КРМ для случая, когда нелинейной нагрузкой является дуговая сталеплавильная печь (ДСП). Режим работы ДСП является резкопеременным, с большими пиками тока в период расплавления [13]. Колебания токов отдельных фаз при этом возникают неодновременно, что приводит к несимметрии токов и напряжений. Случайный процесс колебаний токов ДСП в течение всего периода расплавления является нестационарным. Однако его можно разложить на отдельные стационарные участки длительностью 2 — 5 мин. Из всех электротехнологических установок ДСП вызывают наибольшие значения различных видов электромагнитных помех — отклонения, провалы и колебания напряжения, несинусоидальность и несимметрию токов и напряжений.АВ. Принцип КРМ реализован в соответствии со структурной схемой, приведенной на рис. 1, где в качестве Рис. 1 — Компенсация РМ с уче- нелинейной нагрузки Н выступает ДСП; ком-

том сопротивления источника пенсирующее устройство представлено бло-

питания ком Ку.

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХШЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ 2013р. Серiя: Техшчш науки Вип. 26

ISSN 2225-6733

Соответствующая имитационная модель приведена на рис. 2, где дуговая сталеплавильная печь сымитирована блоками AFa, AFb, AFc, которые моделируют случайный процесс изменения тока печи. При этом случайный процесс изменения тока ДСП представлен в виде периодического процесса, являющегося источником различных гармонических составляющих, модулированного случайной составляющей, являющейся источником сплошного спектра ИГ [6].

Рис. 2 — Имитационная модель компенсации мгновенной РМ дуговой сталеплавильной печи

На рис. 3, а изображены кривые напряжения u(t) и тока i(t) источника, полученные с помощью имитационной модели, на рис. 3, б — соответствующая кривая изменения мгновенной реактивной мощности q(t). Из рис. 3 видно, что в момент времени t = 1 с подключается КУ (Compensator) с помощью ручного переключателя (Manual Switch4), в результате чего мгновенная реактивная мощность источника q(t) становиться практически равной нулю, а ток источника i(t) — синусоидальным.

Предложенная имитационная модель позволяет исследовать работу компенсирующего устройства в различных режимах работы ДСП. В качества примера на рис. 4, а изображена кривая изменения тока i(t) до подключения КУ. Искажения кривой тока вызваны моделированием высших гармонических составляющих и постоянной составляющей, генерируемых ДСП. На рис. 4, б изображена эта же кривая тока после подключения КУ. Заметно, что кривая тока становиться практически синусоидальной, однако постоянная составляющая сохраняется.

На рис. 5, а изображена аналогичная кривая изменения тока i(t) при генерировании ДСП не только высших гармоник, но и интергармоники с частотой 75 Гц. Рис. 5, б иллюстрирует существенное «сглаживание» кривой тока после подключения КУ, однако заметно, что сохра-

Серiя: Технiчнi науки ISSN 2225-6733

няется не только постоянная составляющая, но и амплитудная модуляция.

Рис. 3 — Графики изменений напряжения и(:), тока ¡(:) : а — источника; б — мгновенной реактивной мощности q(t)

Рис. 4 — Графики изменений тока ¡(:) источника при генерировании ДСП высших гармоник: а — до подключения КУ; б — после его подключения

Рис. 5 — Графики изменений тока ¡(:) источника при генерировании ДСП высших гармоник и интергармоники с частотой 75 Гц: а — до подключения КУ; б — после его подключения

Серiя: Техшчш науки ISSN 2225-6733

Таким образом, подтверждается корректность использования активной фильтрации для

КРМ при наличии нелинейных нагрузок, однако сохраняются проблемы наличия постоянной

составляющей и амплитудной модуляции, требующие отдельного решения.

Выводы

1. Для корректного решения вопроса КРМ в электрических сетях с нелинейными нагрузками, в частности, являющимися источниками ИГ, подход к КРМ должен соответствовать теории обмена электромагнитной энергии в нелинейных нагрузках.

2. В ряде частных случаев одновременного решения вопросов снижения несинусоидальности и КРМ могут применяться различные типы силовых резонансных фильтров, но с обязательным проведением технико-экономических расчетов для обоснования принимаемого решения.

3. В большинстве случаев при наличии несинусоидальных режимов, характеризующихся генерированием интергармоник, для компенсации реактивной мощности целесообразно использовать принцип активной фильтрации.

Список использованных источников:

1. Akagi H. Active Harmonic Filters / H. Akagi // Proc. of the IEEE. — 2005. — Vol. 93, No 12. -P. 2128-2141.

2. El-Habrouk M. Active power filters: A review / M. El-Habrouk, M.K. Darwish, P. Mehta // IEEE Proc. Electric Power Applications. — 2000. — Vol. 147, No 5. — P. 403-413.

3. Singh B. Neural network-based selective compensation of current quality problems in distribution system / B. Singh, V. Verma, J. Solanki // IEEE Trans. on Industrial Electronics. — 2007. — Vol. 54, No 1. — P. 53-60.

4. Escobar G.A model-based controller for a three-phase four-wire shunt active filter with compensation of the neutral line current / G. Escobar, A.A. Valdez, R.E. Torres-Olguin, M.F. Martinez-Montejano // IEEE Trans. on Power Electronics. — 2007. — Vol. 22, No 6. — P. 2261-2270.

5. Пронин М.В. Активная фильтрация напряжений и токов сети в установках с высоковольтными тиристорными преобразователями / М.В. Пронин, А.Г. Воронцов // Горное оборудование и электромеханика. — 2005. — № 5. — С. 41-45.

6. Избранные вопросы несинусоидальных режимов в электрических сетях предприятий / И.В. Жежеленко [и др.]. — М.: Энергоатомиздат, 2007. — 296 с.

7. Саенко Ю.Л. Зниження рiвнiв гармошчних спотворень в електричних мережах з джерелами штергармошк / Ю.Л. Саенко, Т.К. Бараненко, €.В. Бараненко // Електрифкащя транспорту. — 2012. — № 3. — С. 78-83.

8. Жежеленко И.В. Высшие гармоники в системах электроснабжения / И.В. Жежеленко — М.: Энергоатомиздат, 2010. — 375 с.

9. Жежеленко И.В. Качество электроэнергии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, Ю.Л. Саенко — М.: Энергоатомиздат, 2005. — 261 с.

10. Саенко Ю.Л. Реактивная мощность в системах электроснабжения с нелинейными нагрузками / Ю.Л. Саенко // Zeszyty Naukowe Politechniki Slaskiej. Ser.: Elektryka. — Gliwice, 1991. -Z. 123. — 118 s.

11. Денисюк С.П. Аналiз та оптимiзацiя енергетичних характеристик систем з перетворювача-ми електрично! енерги / С.П. Денисюк // Техшчна електродинамша. Темат. вип. «Системи електроживлення електротехшчних установок i комплекшв». — 1999. — С. 129-134.

12. Саенко Ю.Л. К вопросу о компенсации реактивной мощности в сетях с нелинейными нагрузками // Известия ВУЗов и энергетических объединений СНГ. Сер. Энергетика. — 2002. -№ 4. — С. 11-25.

13. Вагин Г.Я. Электромагнитная совместимость в электроэнергетике: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Г.Я. Вагин, А.Б. Лоскутов, А.А. Севостьянов. — М.: Издательский центр «Академия», 2010. — 224 с.

Bibliography:

1. Akagi H. Active Harmonic Filters / H. Akagi // Proc. of the IEEE. — 2005. — Vol. 93, No 12. -P. 2128-2141.

2. El-Habrouk M. Active power filters: A review / M. El-Habrouk, M.K. Darwish, P. Mehta // IEEE

Серiя: Техшчш науки ISSN 2225-6733

Proc. Electric Power Applications. — 2000. — Vol. 147, No 5. — P. 403-413.

4. Escobar G. A model-based controller for a three-phase four-wire shunt active filter with compensation of the neutral line current / G. Escobar, A.A. Valdez, R.E. Torres-Olguin, M.F. Martinez-Montejano // IEEE Trans. on Power Electronics. — 2007. — Vol. 22, No 6. — P. 2261 — 2270.

5. Pronin M.V. Active filtering network voltages and currents in installations with high-voltage thyristor converters / M.V. Pronin, A.G. Vorontsov // Mining Machinery and Electromechanics. — 2005. -No 5. — P. 41-45. (Rus.)

6. Selected questions of non-sinusoidal modes in power networks of the enterprises / I.V. Zhez-helenko [etc.]. — M.: Energoatomizdat, 2007. — 296 p. (Rus.)

7. Sayenko Y.L. Lowering levels of harmonic distortion in electrical networks with sources inter-harmoniks / Y.L. Sayenko, T.K. Baranenko, E.V. Baranenko // Electrification of transport. -2012. — No 3. — P. 78-83. (Ukr.)

8. Zhezhelenko I.V. The higher harmonics in power systems / I.V. Zhezhelenko — M.: Energoatomizdat, 2010. — 375 p. (Rus.)

9. Zhezhelenko I.V. Power quality in industrial plants / I.V. Zhezhelenko, Y.L. Sayenko — M.: Ener-goatomizdat, 2005. — 261 p. (Rus.)

10. Sayenko Y.L. Reactive power in supply systems with non-linear loads / Y.L. Sayenko // Zeszyty Naukowe Politechniki Slaskiej. Ser.: Elektryka. — Gliwice, 1991. — Z. 123. — 118 p. (Rus.)

11. Denysyuk S.P. Analysis and optimization of energy characteristics of systems with electricity converters / S.P. Denysyuk / / Technical electrodynamics. Temat. issue. «Electric power plants and electrical systems». — 1999. — P. 129-134. (Ukr.)

12. Sayenko Y.L. On the question of compensation of reactive power in networks with non-linear loads / / Proceedings of the universities and energy associations of the CIS. Ser. Power engineering. -2002. — № 4. — P. 11-25. (Rus.)

13. Vagin G.Y. Electromagnetic compatibility in electric power: a textbook for students of higher educational institutions / G.Y. Vagin, A.B. Loskutov, A.A. Sevostianov. — M.: Publishing Center «Academy», 2010. — 224 p. (Rus.)

Рецензент: В.Ф. Сивокобыленко

д-р техн. наук, проф., ГВУЗ «ДонНТУ»

Статья поступила 24.04.2013

УДК 621.341.572

ТРЕХФАЗНЫЕ СВАРОЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПРЯМОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ С АКТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Представлены оригинальные схемные решения инверторных источников питания с трехфазным входом, имеющих трансформаторную развязку выхода и использующих технику прямого преобразования трехфазного напряжения в высокочастотное. Применение принципа непосредственного преобразования позволяет уменьшить число элементов в силовой цепи инвертора, повысив тем самым его КПД. Кроме этого, путем применения специального алгоритма управления ключами, возможно достижение входного коэффициента мощности, близкого к единице. Ключевые слова: источник питания, инвертор, преобразователь, непосредственное преобразование.

канд. техн. наук, доцент, ГВУЗ «Приазовский государственный технический университет», г. Мариуполь

Компенсация реактивной мощности в контактной сети 25 кВ, 50 Гц

Компенсация реактивной мощности

В статье проанализированы теоретические и практические решения компенсации реактивной мощности в электрической сети 25 кВ, 50 Гц контактной сети. В статье представлены теоретические и практические исследования (схемы подключения конденсаторных батарей, структурные схемы автоматического регулирования уровня реактивной мощности и расчет параметров конденсаторных батарей) компенсации реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности в контактной сети 25 кВ, 50 Гц

Современные решения в области компенсации реактивной мощности стали применяться только в последнее время, чтобы не только снизить затраты на использование реактивной мощности, но и улучшить качество энергии. система.

За счет компенсации реактивной мощности в электросети и фильтрации гармоник нежелательных токов обеспечивается более высокое качество электроэнергии по напряжению, а также снижаются потери напряжения и мощности.

Целью компенсации нагрузки является повышение коэффициента мощности системы , поддержание реальной мощности, потребляемой системой, регулирование напряжения и устранение гармоник тока. Компенсация реактивной мощности — один из наиболее эффективных способов снижения потребляемой электроэнергии и повышения качества электроэнергии.

Примеры того, как компенсация реактивной мощности может улучшить технико-экономические показатели промышленной энергосистемы, следующие:

Снижение затрат и повышение дохода для потребителя,
Снижение потерь в сети,
Избежать штрафа сборы от коммунальных предприятий за чрезмерное потребление реактивной мощности,
Повышение пропускной способности системы и сокращение затрат на новые установки,
Повышение коэффициента мощности системы,
Повышение доступности электроэнергии и
Улучшение регулирования напряжения в сети.

В настоящее время статические компенсаторы VAR (SVC) и статические синхронные компенсаторы (STATCOM) являются наиболее полезными устройствами для управления динамическим уровнем реактивной мощности в промышленной сети.

В этой статье представлены некоторые методы, демонстрирующие потенциальное использование динамической компенсации реактивной мощности через устройства последовательной компенсации SCB (батареи конденсаторов), расположенные в цепной цепи 25 кВ переменного тока в плечах фаз A, B и в линии обратного тока ( см. рисунок 2).

Рисунок 2 — Принципиальная схема последовательной компенсации реактивной мощности

Проанализировав систему питания переменного тока 25 кВ контактной сети переменного тока, автор предлагает размещать устройства последовательной компенсации SCB (батареи конденсаторов) в плечах фаз A, B и в линия обратного тока и методы автоматического контроля динамического значения реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности конденсаторами

Компенсация емкости

В зависимости от способа подключения конденсаторов с учетом нагрузки (параллельно или последовательно) выделяют шунтирующую или последовательную емкостную компенсацию. Типовая схема компенсации реактивной мощности используется для промышленной энергосистемы (рис. 3а).

Автор предложенной схемы компенсации реактивной мощности для тяговой системы 25 кВ, 50 Гц (рисунок вверху), примеры подключения конденсаторных батарей реактивной мощности, векторные диаграммы, где cosφ1 = 0.85 (до компенсации) и cosφ2 = 0,97 (после представлены на рис. 3c.

Рисунок 3 — Схемы компенсации реактивной мощности. (A) Примеры подключения батарей конденсаторов реактивной мощности и векторные диаграммы, где cosφ1 = 0,85 (до компенсации) и cosφ2 = 0,97 (после компенсации) (б): M — асинхронные двигатели; P — активная мощность подстанции; S1 — полная мощность при коэффициенте мощности cosφ1 = 0,85; Q1 — реактивная мощность от сети при коэффициенте мощности cosφ1 = 0,85; S2 — полная мощность, когда коэффициент мощности cosφ2 = 0.9Z

Возможные места размещения конденсаторной батареи, предлагаемые компанией ABB, показаны на рис. 3a). Местоположение в первую очередь определяется причиной компенсации:

A: Прямая компенсация
B: Групповая компенсация
C: Центральная компенсация на стороне низкого напряжения (НН)
D: Центральная Компенсация на стороне высокого напряжения (ВН).

Треугольник мощности установки, работающей с низкими затратами и где нагрузка трансформатора близка к полной.Треугольник мощности той же установки, где была применена коррекция коэффициента мощности, снижает нагрузку на трансформатор / освобождает мощность для дополнительных нагрузок.

Название:	Компенсация реактивной мощности в контактной сети 25 кВ, 50 Гц Лионгинас ЛЮДВИНАВИЧЮС в Вильнюсском техническом университете им. Гедиминаса, факультет железнодорожного транспорта; J. Basanavičius str. 28, LT-03224 Вильнюс, Литва
Формат:	PDF
Размер:	0.9 MB
Страниц:	10
Скачать:	Прямо здесь \| Видео курсы \| Членство \| Загрузите обновления

Компенсация реактивной мощности в контактной сети 25 кВ, 50 Гц

Реактивная мощность и основы решения по компенсации

Почему нам не нравится реактивная мощность

Общая мощность, так называемая полная мощность , сеть передачи состоит из активной и реактивной мощности (рисунок 1).В то время как потребители энергии, подключенные к источнику питания, преобразуют активную мощность в активную энергию, реактивная энергия, относящаяся к реактивной мощности, не потребляется.

Основы решений по реактивной мощности и компенсации для студентов (фото предоставлено eltrex.ro)

Реактивная мощность на стороне потребителя используется просто для создания магнитного поля, например, для работы электродвигателей, насосов или трансформаторов.

Реактивная мощность генерируется, когда мощность забирается из питающей сети и затем возвращается в сеть с задержкой по времени.

Таким образом, он колеблется между потребителем и генератором. Это создает дополнительную нагрузку на сеть и требует большего размера, чтобы принимать колеблющуюся реактивную мощность в дополнение к доступной активной мощности. Как следствие, на может передаваться меньшая активная мощность на .

Рисунок 1 — Состав полной мощности передающей сети

Реактивная мощность имеет нулевое среднее значение, потому что она пульсирует вверх и вниз , усредняясь до нуля.Реактивная мощность измеряется как максимум пульсирующей мощности за цикл. Оно может быть положительным или отрицательным, в зависимости от того, достигает ли пик тока до или после напряжения.

По соглашению, реактивная мощность, как и активная мощность, положительная, когда она «подается», и отрицательная, когда она «потребляется». Потребление реактивной мощности снижает значения напряжения, а подача реактивной мощности увеличивает значения напряжения.

Решение с компенсацией //

С системой компенсации реактивной мощности с силовыми конденсаторами, непосредственно подключенными к сети низкого напряжения и рядом с потребителем энергии , объекты передачи могут быть разряжены, поскольку реактивная мощность больше не подается из сеть, но обеспечивается конденсаторами (Рисунок 2).

Рисунок 2 — Принцип компенсации реактивной мощности с использованием силовых конденсаторов низкого напряжения

Потери при передаче и потребление энергии снижаются, а дорогостоящие расширения становятся ненужными, поскольку одно и то же оборудование может использоваться для передачи большей активной мощности за счет компенсации реактивной мощности.

Определение мощности конденсатора

Система с установленной активной мощностью P должна быть скомпенсирована от коэффициента мощности cos φ ₁ до коэффициента мощности cos φ ₂ .Мощность конденсатора, необходимая для этой компенсации, рассчитывается следующим образом:

Q _c = P · (tan φ ₁ — tan φ ₂)

Компенсация уменьшает передаваемую полную мощность S (см. Рисунок 3) . Омические потери при передаче уменьшаются пропорционально токам.

Рисунок 3 — Диаграмма мощности для некомпенсированной (1) и компенсированной (2) установки

Оценка реактивной мощности

Для промышленных предприятий, которые все еще находятся в стадии настройки, можно приблизительно предположить, что потребителями реактивной мощности являются в основном асинхронные двигатели переменного тока, работающие со средним коэффициентом мощности cos φ ≥ 0.7 . Для компенсации до cos φ = 0,9 , требуется мощность конденсатора примерно 50% активной мощности:

Q _c = 0,5 · P

В инфраструктурных проектах (офисы, школы и т. Д.), применяется следующее:

Q _c = от 0,1 до 0,2 · P

Расчет реактивной мощности

(на основе счета за электроэнергию)

Для уже работающих установок требуется конденсатор мощность можно определить путем измерения.При наличии счетчиков активной и реактивной работы потребляемая мощность конденсатора может быть взята из ежемесячного счета за электроэнергию.

tan φ = реактивная работа / активная работа

Для идентичного времени работы счетчика при измерении реактивной и активной работы //

tan φ = реактивная мощность Q / активная мощность P с
tan φ = √ (1 — cos ² φ) / cos φ

Мощность компенсации Q _c, соответствующая активной мощности P, может быть вычислена для желаемого значения cos φ2.

Q _c = Q ₁ — Q ₂ = P · F

В этом случае F = tan φ1 — tan φ2

Чтобы упростить расчет Q _c, в таблице 1 указано значение коэффициенты преобразования F , когда измеренное значение cos φ ₁ должно быть скомпенсировано для достижения коэффициента мощности cos φ ₂ во время работы.

Таблица 1 — Коэффициенты преобразования F для регулировки фазового угла

3 основных типа компенсации //

Конденсаторы могут использоваться для одиночной, групповой и центральной компенсации .Эти типы компенсации будут представлены в следующем //

Одиночная компенсация

При одинарной компенсации конденсаторы подключаются непосредственно к клеммам отдельных потребителей энергии и включаются вместе с ними через общее переключающее устройство. Здесь мощность конденсатора должна быть точно отрегулирована для соответствующих потребителей. Однократная компенсация часто используется для асинхронных двигателей (рис. 4).

Рисунок 4 — Единичная компенсация

Единичная компенсация экономически выгодна для:

Крупных индивидуальных потребителей энергии
Постоянная потребность в мощности
Длительное время включения

Здесь нагрузка снимается с фидерных линий на потребителей электроэнергии.Однако непрерывное регулирование мощности конденсатора в соответствии с его потребляемой реактивной мощностью невозможно.

Групповая компенсация
При групповой компенсации каждое устройство компенсации назначается группе потребителей . Такая группа потребителей может состоять, например, из двигателей или газоразрядных ламп, которые подключены к источнику питания через контактор или переключатель. В этом случае также не требуются специальные коммутационные устройства для подключения конденсаторов (рисунок 5).
Рисунок 5 — Групповая компенсация
Групповая компенсация имеет те же преимущества и недостатки, что и одиночная компенсация .

Центральная компенсация
Блоки управления реактивной мощностью используются для централизованной компенсации , которые напрямую назначаются блоку распределительного устройства, распределительному щиту или вспомогательному распределительному щиту и устанавливаются там централизованно. Блоки управления содержат ответвительные цепи переключаемых конденсаторов и контроллер, который получает реактивную мощность, присутствующую в месте подачи питания.
Рисунок 6 — Центральная компенсация
Если она отклоняется от заданного значения, контроллер пошагово включает или выключает конденсаторы через контакторы .
Мощность конденсатора выбирается таким образом, чтобы вся установка достигла желаемого cos φ (Рисунок 6). Централизованная компенсация рекомендуется в случае:
Множество малых потребителей электроэнергии, подключенных к источнику питания
Различная потребность в мощности и различное время включения потребителей энергии
Ссылки //
Планирование распределения электроэнергии по SIEMENS
Принципы эффективного и надежного снабжения и потребления реактивной мощности Федеральной комиссией по регулированию энергетики
(PDF) Полная компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0.4-10kV
Содержимое этой работы может использоваться в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution 3.0. Любое дальнейшее распространение
этой работы должно содержать указание на автора (авторов) и название работы, цитирование журнала и DOI.
Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd
LTP Coatings 2019
Journal of Physics: Conference Series 1588 (2020) 012036
IOP Publishing
doi: 10.1088 / 1742-6596 / 1588/1/012036
1
Полная компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0.4-
10кВ
С.А. Назарычев1, А.Р. Ахметшин2, С.О. Гапоненко2
1 Казанский федеральный университет, Россия, 420008, г. Казань, ул. Кремлевская, 18,
2 Казанский государственный энергетический университет, ул. Красносельская, 51, г. Казань, ул. 420066,
Россия
E-mail: [email protected]
Аннотация. Важнейшая задача в электрических сетях — снижение потерь энергии. По данным
Сетевой компании, в распределительных электрических сетях напряжением 0.4-10 кВ, на них
приходится 62% от общего количества потерь. Одним из способов экономии энергии является компенсация реактивной мощности
. Из приказа Минэнерго РФ от 23.06.
2015 № 380 «О порядке расчета соотношения потребления активной и
реактивной мощности для индивидуальных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих
).
Устройства потребителей электроэнергии »напряжением 0.4 кВ коэффициент реактивной мощности
не должен превышать значения 0,35, а на стороне 10 кВ — значения 0,4. На практике в распределительных электрических сетях
устройства компенсации реактивной мощности в большинстве случаев
не устанавливаются, а коэффициент реактивной мощности в 2-3 раза превышает нормативные значения. Поскольку компенсирующие устройства
являются дорогостоящим оборудованием, необходимо оценить возможность глубокой компенсации реактивной мощности
, в диапазоне изменения коэффициента реактивной мощности от его стандартного значения
до нуля.В статье обсуждается экономическая и техническая целесообразность глубокой компенсации реактивной мощности
. Предлагается использование обобщенного параметра электрической сети для
, определяющего напряжение на подстанциях распределительных электрических сетей. Показана потребность
для согласованного использования устройств компенсации реактивной мощности и повышающих трансформаторов для обеспечения качества электроэнергии
.
1. Введение
При напряжении 0.4 кВ коэффициент реактивной мощности (tg) не должен превышать значение 0,35, а на стороне
10 кВ — значение 0,4. Однако в распределительных электрических сетях городской и сельской местности
устройств компенсации реактивной мощности в большинстве случаев не устанавливаются [1]. Примечательно, что в нормативных документах
указывается только верхний предел tg, не ограничивая его снижение, если это экономически выгодно
.
Чем ниже уровень компенсации в распределительных электрических сетях, тем большую реактивную мощность
необходимо передать потребителям из сетей с более высоким напряжением.Чем выше потери мощности в сетях
, тем ниже уровни напряжения, пропускная способность линий и трансформаторов, тем строже ограничения
на подключение новых потребителей к сетям и т. Д. [2].
Компенсация реактивной мощности позволит: увеличить пропускную способность; снижение активных потерь;
снижение потерь напряжения; снижение затрат на оборудование (меньшее сечение проводов и кабелей,
меньшая установленная мощность трансформаторов).Для уменьшения искажений синусоидального напряжения необходимо установить компенсирующие устройства
с фильтрами [3,8]. Также необходимо контролировать техническую
Компенсация реактивной мощности в электрических сетях
7 июня 2018 г., Опубликовано в статьях: Energize
Информация от Merus Power
Современные электрические установки подают питание на широкий спектр нелинейных нагрузок, где потребляемый ток не имеет линейной зависимости от подаваемого напряжения.Это приводит к искажениям формы сигналов тока и напряжения. Степень искажения этих сигналов имеет тенденцию увеличиваться в зависимости от количества нелинейных нагрузок на объекте.
Так как нелинейные нагрузки всегда создают гармоники при подключении к источнику переменного тока, полностью устранить их невозможно. Их можно до некоторой степени ограничить с помощью фильтров гармоник. Активный фильтр гармоник (AHF) контролирует токи гармоник и подает ток равной, но противоположной величины, чтобы подавить их.
Принцип работы активного фильтра гармоник
Активные фильтры измеряют все три фазы линейного тока в реальном времени и генерируют измеренные гармонические токи и / или основной реактивный ток в противофазе с помощью комбинации цифрового сигнального процессора (DSP) и программируемой вентильной матрицы (FPGA) полупроводниковые приборы.
Рис. 1: Типовая конфигурация с активными гармониками для промышленного применения.
AHF обеспечивает плавную компенсацию в реальном времени для любой формы волны реактивного тока.
Основными компонентами системы AHF являются конденсаторы, используемые для накопления энергии, высокочастотные полупроводниковые переключатели и индукторы для подключения системы. Уровень напряжения накопителя энергии регулируется так, чтобы он постоянно превышал пиковое значение напряжения питания
системного напряжения… (подробнее)
Скачать Pdf
Статьи по теме
Портал ресурсов правительства ЮАР по коронавирусу COVID-19
Постановлениями министерства предлагается 13813 МВт нового строительства на ГЭС, без Eskom
Настало время для южноафриканской национальной ядерной компании Necsa
Разбираясь со слоном в комнате, это Эском…
Интервью с министром полезных ископаемых и энергетики Гведе Манташе
Реактивная мощность в электрических сетях и методы ее компенсации
Рактивная мощность, преимущества ее компенсации.
Реактивная мощность — это паразитная мощность, приводящая к потерям тепла и излучения в электрических сетях. За счет введения автоматической настройки конденсатора и дроссельной заслонки можно снизить потребление энергии до 40%.
Реактивная мощность в электрических сетях
Методы компенсации реактивной мощности
Преимущества автоматических установок компенсации реактивной мощности
Реактивная мощность в электрических сетях:
Понятие «электроэнергия» описывает скорость, с которой вырабатывается, передается или потребляется электроэнергия в течение определенного периода.С ее размерами увеличиваются и работы по электромонтажу.
Полная мощность (S) в цепях переменного тока имеет активную (P) и реактивную (Q) составляющие. Первый (полезный) ток совершает эффективную работу, второй (паразитный) — ничего не делает, а нагревает провод и излучается в окружающее пространство.
Формулу мощности межсоединений можно представить в виде треугольника мощности:
S2 = P2 + Q2
Где S измеряется в вольт-амперах (ВА), P — в ваттах (Вт), а Q — в вольт-амперах реактивной мощности (вар).
Для работы и синхронизации генераторных установок, генерирующих и передающих ток в линии используются реактивные нагрузки (катушки или конденсаторы). Но они сдвигают фазу тока впереди кривой или отстают от напряжения. Такую же реактивную нагрузку делают на предприятиях-потребителях электроэнергии. Угол между фазами принимается как косинус Phi (cos φ = P / S) и измеряется с помощью фазометра. В результате возникает реактивная составляющая мощности, которая порождает электромагнитные поля, поддерживающие функциональность оборудования.Примерно так же помогает и перегрузка электрических подстанций, увеличение сечений линий электропередачи, снижение напряжения сети, так как все сети действуют в полную мощность без учета того, что реактивная составляющая не выполняет никакой полезной работы.
Рактивная мощность может и должна быть компенсирована, при этом новая декларируется как эффективность сетей, так и улучшенные разряды, качество передаваемой энергии.
Способы оплаты двух видов реактивной мощности:
Индуктивная nd нагрузка a (опережение фазы тока относительно напряжения) для конденсаторов kompenserais или синхронных двигателей.
E m Стоимость вторая нагрузка (фазовое отставание тока относительно напряжения) для компенсации дросселей или реакторов.
Полностью согласовать фазу между током и напряжением невозможно, но, даже подняв cos φ с обычных 0,5-0,6 до 0,95-0,97, можно добиться экономического эффекта в 45-50%. .
Достоинств автоматических установок компенсации реактивной мощности:
Из-за уведомления в недрах автоматическиx condenserx butterflyx installOK на проектировании и модернизации объектов для достижения следующих результатов:
— снизить уровень напряжения энергопотребления АЭС до 40%,
— снижают нагрузку сообщений на силовые трансформаторы, что влияет на долговечность их работы,
— уменьшить нагрузку сообщения и на провод кабеля, что позволяет использовать провода с меньшим сечением,
— удалить ненужные помехи и гармоники в питающих сетях, улучшить качество транспортируемой по ним электроэнергии
с учетом затрат на компенсационное оборудование и его установку можно окупить в течение шести месяцев в году, а использовать полученную выгоду можно несколько десятилетий.
Примечание: © Фото,
Контроллеры реактивной мощности — Коррекция / регулирование коэффициента мощности
Передача реактивной мощности в оборудование электропитания приводит к значительно большему поглощению тока, чем в результате простой передачи активной мощности, см. Диаграмму ниже. Это, в свою очередь, приводит к ненужным потерям при передаче электроэнергии и необходимости увеличения размера электрического оборудования.
Поэтому поставщики энергии взимают плату за передачу реактивной мощности на основе средних значений за 15 минут.
Используя системы компенсации реактивной мощности, потребители энергии могут снизить импорт реактивной мощности от поставщика энергии до уровня, за который плата не взимается. Следовательно, нет текущих затрат на импорт реактивной мощности. Инвестиции в системы компенсации реактивной мощности обычно окупаются в течение первых одного-двух лет эксплуатации.
Использование систем компенсации в сети предприятия также может иметь положительное значение, поскольку потери при передаче могут быть минимизированы, нагрузки трансформатора и линии могут быть уменьшены, а превышение номинальной мощности можно избежать.
Это повышает надежность работы энергосистемы, продлевает срок службы оборудования и сокращает инвестиции в оборудование. Включение реактивной мощности искажения, вызванной гармониками, как части общей реактивной мощности, приводит к следующему:
P = активная мощность S = полная мощность S
Q = реактивная мощность смещения D = реактивная мощность искажения D
Для снижения реактивной мощности за 15 мин.в среднем конденсаторные каскады активируются регулируемым образом. Цель состоит в том, чтобы соответствовать заданному коэффициенту мощности.

Требуемая реактивная мощность, например, двигатель может быть снабжен компенсационной системой. Таким образом, индуктивная и емкостная реактивная мощность компенсируется и не нагружает элементы сети перед пересечением нагрузки и компенсации. Коэффициент мощности постоянно корректируется контроллером реактивной мощности в случае колебаний нагрузки, что обеспечивает соответствие требованиям энергокомпании.
Важность реактивной мощности в производстве и передаче электроэнергии
Важность реактивной мощности возрастает с ростом спроса на электроэнергию со стороны многих бытовых и промышленных предприятий в сети энергосистемы. Стабильность и надежность электроэнергетической системы зависят от управления реактивной мощностью.
Требуется более эффективное, надежное и экономичное производство энергии. Эффективный способ доставки электроэнергии использует такие технологии, как FACTS (гибкая система передачи переменного тока), SVC (компенсация статического напряжения) и т. Д. Для поддержания стабильности напряжения, высокого коэффициента мощности и уменьшения потерь при передаче.Реактивная мощность играет решающую роль в сети энергосистемы.
Важность реактивной мощности
Системы электроснабжения переменного тока вырабатывают и потребляют два типа мощности; активная и реактивная мощность. Реальная мощность или активная мощность — это истинная мощность, отдаваемая любой нагрузке. Он выполняет полезную работу, например, осветительные лампы, вращающиеся двигатели и т. Д.
С другой стороны, реактивная мощность — это мнимая мощность или полная мощность, которая не выполняет никакой полезной работы, а просто перемещается взад и вперед по линиям энергосистемы.Это побочный продукт систем переменного тока, производимый индуктивными и емкостными нагрузками. Он существует, когда есть фазовый сдвиг между напряжением и током. Он измеряется в реактивных вольт-амперных единицах (ВАР).
3 Причины важности реактивной мощности
1. Регулировка напряжения
Оборудование энергосистемы рассчитано на работу в пределах ± 5% от номинального напряжения. Колебания уровней напряжения приводят к неисправности различных устройств. Высокое напряжение повреждает изоляцию обмоток, тогда как низкое напряжение приводит к ухудшению работы различного оборудования, например, к слабому освещению лампочек, перегреву асинхронных двигателей и т. Д.
Если потребляемая мощность больше, чем мощность, потребляемая передающими линиями, ток, потребляемый из линий питания, увеличивается до более высокого уровня, что вызывает резкое падение напряжения на стороне приема. Дальнейшее снижение этого низкого напряжения приводит к отключению генераторных установок, перегреву двигателей и отказу другого оборудования.
Чтобы преодолеть это, реактивная мощность должна подаваться на нагрузку с помощью реактивных катушек индуктивности или реакторов в линиях передачи. Мощность этих реакторов зависит от количества поставляемой полной мощности.
Регулирование напряжения с помощью реактивной мощности
Если потребляемая мощность меньше подаваемой реактивной мощности, напряжение нагрузки повышается до более высокого уровня, что приводит к автоматическому отключению передающего оборудования, низкому коэффициенту мощности, нарушениям изоляции кабелей и обмоток различных механических устройств. .
Чтобы преодолеть это, необходимо компенсировать дополнительную реактивную мощность, доступную в системе. Различное компенсирующее оборудование — это синхронные конденсаторы, шунтирующие конденсаторы, последовательные конденсаторы и другие фотоэлектрические системы.Эти устройства подают емкостную реактивную мощность для компенсации индуктивной реактивной мощности в системе.
Из приведенного выше обсуждения мы можем сказать, что полная мощность требуется для поддержания уровней напряжения в пределах, установленных для стабильности систем передачи.
2. Отключение электричества
Отключение электричества
Несколько отключений электричества, например, во Франции в 1978 году, в северо-восточных странах в 2003 году, во многих частях Индии в 2012 году, показали, что недостаточная реактивная мощность в системе электроснабжения является основной причиной ситуации затемнения.Это вызвано тем, что потребность в полной мощности необычно высока из-за передачи на большие расстояния.
Это в конечном итоге приводит к отключению различного оборудования и энергоблоков из-за низкого напряжения. Поэтому для правильной работы электрической системы в ней должно присутствовать достаточное количество реактивной мощности.
3. Правильная работа различных устройств / машин
Правильная работа различных устройств машин
Трансформаторам, двигателям, генераторам и другим электрическим устройствам требуется реактивная мощность для создания магнитного потока.Это связано с тем, что генерация магнитного потока необходима этим устройствам для выполнения полезной работы. На приведенном выше рисунке реактивная мощность, обозначенная красным цветом, помогает создать магнитное поле в двигателе, но приводит к снижению коэффициента мощности. Вот почему конденсатор помещен для компенсации индуктивной реактивной мощности путем подачи емкостной реактивной мощности.
Источники и приемники реактивной мощности
Большая часть оборудования, подключенного к системам электроснабжения, потребляет или производит полную мощность, но не все они регулируют уровни напряжения.Генераторы электростанций вырабатывают как активную, так и реактивную мощность, тогда как конденсаторы вводят реактивную мощность для поддержания уровней напряжения. Некоторые из источников и стоков показаны на диаграмме ниже.
Источники и приемники реактивной мощности
2 типа источников
Существует два типа источников реактивной мощности, а именно динамические и статические источники реактивной мощности.
Динамические источники реактивной мощности
К ним относятся передающее оборудование и устройства, которые способны быстро реагировать на изменения реактивной мощности, вводя или обеспечивая достаточное количество реактивной мощности в электрическую систему.Они имеют высокую стоимость, и некоторые из этих устройств приведены ниже.
• Синхронные генераторы: в синхронных машинах изменяется генерируемая активная и реактивная мощность в зависимости от напряжения возбуждения. АВР (автоматические регуляторы напряжения) используются для управления реактивной мощностью в рабочем диапазоне этих машин.
• Синхронные конденсаторы: это типы небольших генераторов, используемых для выработки реактивной мощности без выработки реальной мощности.
• Твердотельные устройства: к ним относятся силовые электронные преобразователи и устройства, такие как устройства FACTS от SVC.
Статические источники реактивной мощности
Это недорогие устройства, которые реагируют на изменение реактивной мощности несколько меньше, чем устройства с динамической мощностью. Некоторые из статических ресурсов приведены ниже.
• Емкостные и индуктивные компенсаторы: они состоят из нескольких шунтирующих конденсаторов и катушек индуктивности, подключенных к системе для регулировки напряжения системы. Конденсатор генерирует полную мощность, а индуктор поглощает реактивную мощность.
• Подземные кабели и воздушные линии: ток, протекающий по кабелям и воздушным линиям, создает чистый магнитный поток, который генерирует реактивную мощность.Слабонагруженная линия действует как генератор реактивной мощности, а сильно нагруженная линия действует как поглотитель реактивной мощности.
• Фотоэлектрические системы: они используются для ввода активной мощности, а также для компенсации гармонических и реактивных мощностей в сетевых системах с помощью фотоэлектрической энергии.
Различные поглотители реактивной мощности
Реактивная мощность, вырабатываемая генераторами и другими источниками, поглощается некоторыми из нагрузок, которые указаны ниже. Это вызывает потери в этих устройствах; следовательно, на эти нагрузки необходимо устанавливать компенсационные устройства.
• Асинхронный двигатель (насосы и вентиляторы)
• Трансформаторы
• Синхронные машины с возбуждением
• Сильно нагруженные линии передачи
Это все о важности реактивной мощности. Я хотел бы поблагодарить читателей за то, что они уделили время этой статье. Вот вопрос для заинтересованных читателей — что такое коэффициент мощности и как добиться компенсации коэффициента мощности. Просим писать ответы в комментариях ниже.
Фото:
Важность реактивной мощности с помощью peguru
Контроль напряжения с помощью реактивной мощности с помощью sari-energy
Электрические отключения от lonnypaul
Надлежащая работа различных устройств / машин от vanrijnelectric
Источники и приемники реактивной мощности от cheers4all
.

Что такое реактивная мощность и почему ее нужно компенсировать

Основные способы компенсации реактивной мощности

1. Конденсаторные установки

2. Синхронные компенсаторы

3. Статические тиристорные компенсаторы (СТК)

Преимущества компенсации реактивной мощности

1. Снижение потерь электроэнергии

2. Повышение пропускной способности сетей

3. Улучшение качества напряжения

4. Снижение платы за электроэнергию

Выбор и установка устройств компенсации реактивной мощности

Автоматическое регулирование компенсации реактивной мощности

Особенности компенсации реактивной мощности в промышленных сетях

Компенсация реактивной мощности в распределительных сетях

Экономическая эффективность компенсации реактивной мощности

Для чего необходима компенсация реактивной мощности?

Зачем компенсировать реактивную мощность?

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0.4 кВ

Где и когда применяется компенсация реактивной мощности.

Реальная реактивная нагрузка, реактивные токи и реактивная энергия в современных распределительных сетях

Управление потоками активной и реактивной энергии в отечественных распределительных сетях 0.4 кВ.

Компенсация реактивной мощности | Электроснабжение промышленных предприятий | Архивы

Средства компенсации.

Схемы.

Защита.

Разряд.

Способы и средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

Средства компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения.

Пассивные средства компенсации реактивной мощности.

Активные средства компенсации реактивной мощности.

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения.

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности в контактной сети 25 кВ, 50 Гц

Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности конденсаторами

Компенсация емкости

Реактивная мощность и основы решения по компенсации

Почему нам не нравится реактивная мощность

Решение с компенсацией //

Определение мощности конденсатора

Оценка реактивной мощности

Расчет реактивной мощности

(на основе счета за электроэнергию)

3 основных типа компенсации //

Одиночная компенсация

Групповая компенсация

Центральная компенсация

(PDF) Полная компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0.4-10kV

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

Статьи по теме

Реактивная мощность в электрических сетях и методы ее компенсации

Рактивная мощность, преимущества ее компенсации.

Реактивная мощность в электрических сетях:

Способы оплаты двух видов реактивной мощности:

Достоинств автоматических установок компенсации реактивной мощности:

Контроллеры реактивной мощности — Коррекция / регулирование коэффициента мощности

Важность реактивной мощности в производстве и передаче электроэнергии

3 Причины важности реактивной мощности

Источники и приемники реактивной мощности

2 типа источников

Различные поглотители реактивной мощности

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ