Что такое компенсация реактивной мощности. Как рассчитать необходимую мощность установки КРМ. Какие виды компенсаторов реактивной мощности существуют. Как правильно выбрать и установить КРМ.

Что такое компенсация реактивной мощности и зачем она нужна

Компенсация реактивной мощности (КРМ) — это комплекс мероприятий, направленных на снижение потребления реактивной мощности из электрической сети. Основная цель КРМ — повышение коэффициента мощности (cos φ) и снижение потерь в электрических сетях.

Реактивная мощность не совершает полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на сеть. При этом она:

• Увеличивает потери в проводниках и трансформаторах
• Снижает пропускную способность линий электропередачи
• Вызывает падение напряжения в сети
• Увеличивает затраты на электроэнергию

Компенсация реактивной мощности позволяет:

• Снизить потери электроэнергии на 3-6%
• Уменьшить нагрузку на элементы сети на 10-30%
• Увеличить пропускную способность линий на 10-20%
• Стабилизировать напряжение в сети
• Продлить срок службы электрооборудования

Как рассчитать необходимую мощность установки КРМ

Для расчета требуемой мощности компенсирующего устройства используется следующая формула:

Q = P * (tg φ1 — tg φ2)

Где:

• Q — мощность компенсирующего устройства, кВАр
• P — активная мощность нагрузки, кВт
• tg φ1 — тангенс угла до компенсации
• tg φ2 — требуемый тангенс угла после компенсации

Например, если активная мощность нагрузки P = 100 кВт, текущий cos φ1 = 0.7, а требуемый cos φ2 = 0.95, то мощность КРМ составит:

Q = 100 * (tg(arccos(0.7)) — tg(arccos(0.95))) = 54 кВАр

Для упрощения расчетов можно воспользоваться специальными таблицами коэффициентов или онлайн-калькуляторами.

Виды компенсаторов реактивной мощности

Существует несколько основных типов устройств компенсации реактивной мощности:

1. Конденсаторные установки

Наиболее распространенный вид КРМ. Представляют собой батареи конденсаторов, подключаемые параллельно нагрузке. Бывают:

• Нерегулируемые — постоянной мощности
• Автоматически регулируемые — с изменяемой мощностью

2. Синхронные компенсаторы

Специальные синхронные двигатели, работающие в режиме генерации реактивной мощности. Применяются на крупных подстанциях.

3. Статические тиристорные компенсаторы

Устройства на базе силовой электроники. Обеспечивают быстродействующую и плавную компенсацию.

4. Активные фильтры

Компенсируют не только реактивную мощность, но и высшие гармоники. Применяются в сетях с нелинейными нагрузками.

Как правильно выбрать установку КРМ

При выборе компенсатора реактивной мощности необходимо учитывать следующие факторы:

• Требуемую мощность компенсации
• Характер нагрузки (постоянная или переменная)
• Наличие высших гармоник в сети
• Быстродействие регулирования
• Место установки (у потребителя или в узлах сети)
• Экономическую эффективность

Для большинства промышленных предприятий оптимальным вариантом являются автоматические конденсаторные установки. Они обеспечивают:

• Плавное регулирование мощности
• Быстродействие 1-2 секунды
• Малые потери активной мощности
• Простоту монтажа и обслуживания
• Относительно невысокую стоимость

Правила установки и эксплуатации КРМ

При установке компенсаторов реактивной мощности следует соблюдать следующие рекомендации:

1. Размещать КРМ как можно ближе к потребителям реактивной мощности
2. Обеспечить надежную защиту от токов короткого замыкания
3. Предусмотреть возможность отключения во время провалов напряжения
4. Не допускать перекомпенсации в часы минимальных нагрузок
5. Контролировать температуру окружающей среды (не выше 40°C)
6. Проводить периодическое техобслуживание (1-2 раза в год)

При правильном выборе и эксплуатации установки КРМ позволяют существенно снизить потери в сетях и затраты на электроэнергию.

Мифы о компенсации реактивной мощности

Существует несколько распространенных заблуждений о компенсаторах реактивной мощности:

Миф 1: КРМ полностью устраняет реактивную мощность

Это не так. Часть реактивной мощности все равно потребляется оборудованием. Нормальным считается значение tg φ = 0.2-0.4 после компенсации.

Миф 2: КРМ превращает реактивную энергию в активную

КРМ не преобразует один вид энергии в другой. Она лишь уменьшает потребление реактивной мощности из сети.

Миф 3: КРМ снижает потребление активной энергии на 50%

Реальное снижение потребления активной энергии обычно составляет 3-6%. Основной эффект — в снижении потерь в сетях.

Миф 4: Бытовые «энергосберегатели» компенсируют реактивную мощность

Большинство таких устройств не оказывают никакого влияния на реактивную мощность. Это обычные конденсаторы малой емкости.

Вопросы и ответы по компенсации реактивной мощности

Как определить, нужна ли компенсация реактивной мощности?

Основные признаки необходимости КРМ:

• Низкий коэффициент мощности (cos φ < 0.95)
• Высокие счета за электроэнергию
• Перегрев кабелей и трансформаторов
• Частые отключения из-за перегрузок

Какой должен быть коэффициент мощности после компенсации?

Оптимальным считается значение cos φ = 0.95-0.98. Дальнейшее повышение экономически нецелесообразно.

Сколько стоит установка КРМ?

Стоимость зависит от мощности и типа установки. В среднем от 1000 до 5000 руб. за 1 кВАр. Срок окупаемости обычно составляет 1-2 года.

Можно ли использовать КРМ в бытовых сетях?

В бытовых сетях компенсация обычно не требуется. Бытовые потребители оплачивают только активную энергию.

Заключение

Компенсация реактивной мощности — эффективный способ снижения потерь в электрических сетях и затрат на электроэнергию. При правильном подборе и эксплуатации установки КРМ позволяют существенно повысить энергоэффективность предприятий. Однако важно понимать реальные возможности этой технологии и не поддаваться на рекламные мифы о «чудо-приборах».

Рекомендации по выбору компенсирующего устройства

КАК ВЫБРАТЬ КОНДЕНСАТОРНУЮ УСТАНОВКУ

Основные данные, определяющие тип конденсаторной установки — это её номинальное напряжение, номинальная реактивная мощность, шаг регулирования и климатическое исполнение. Вместе с тем для правильного выбора компенсирующего устройства необходимо учитывать и некоторые нюансы, такие как величина и продолжительность отклонений напряжения в сети от номинального, уровень гармоник, периодичность и амплитуда изменения нагрузок в сети, ограничения по габаритам помещения и т.д. В случае отсутствия в Вашем распоряжении этих данных мы готовы предложить услугу по мониторингу электросети с целью подбора наиболее подходящей конденсаторной установки (замеры). Подробнее о замерах здесь.

Для определения реактивной мощности как низковольтной УКРМ-0.4, так и высоковольтной конденсаторной установки УКРМ, Вы можете воспользоваться специальной таблицей, расположенной здесь.

Все вопросы, ответы на которые помогут с выбором устройства компенсации реактивной мощности низкого напряжения (до 1000 В), находятся в опросном листе, расположенном здесь.

Существуют два вида компенсации реактивной мощности, которые также нужно учитывать при выборе такого оборудования, как конденсаторная установка:

• Индивидуальная компенсация. Число конденсаторных батарей равно числу нагрузок (каждый конденсатор находится у соответствующей нагрузки). Индивидуальная компенсация подходит только для постоянных нагрузок, то есть там, где изменение номиналов подключенных батарей не требуется.

• Централизованная компенсация. Для выполнения используется регулируемая конденсаторная установка УКРМ-0.4 кВ или УКМ58, подключенная к распределительному щиту. Данная компенсация используется в системах с большим количеством нагрузок, которые имеют большой разброс коэффициента мощности по времени. Конденсаторная установка УКМ 58 оснащается автоматическим регулятором реактивной мощности, предохранителями, контакторами и другой автоматикой. Контроллер подключает необходимые конденсаторные батареи в зависимости от текущего состояния сети.

ВАЖНО!

Отдельно обращаем Ваше внимание на необходимость учитывать наличие гармоник в сети при выборе конденсаторных установок крм.Помимо проблемы компенсации реактивной мощности существует и другой важнейший показатель качества электрической энергии – это уровень гармонических искажений или высших гармоник в сети. Гармоники могут вызвать резонанс («раскачивание» тока и напряжения на вводе электропитания, подобно механическому маятнику), в результате чего кратковременно напряжение в сети на отдельных ее участках может становиться в несколько раз выше номинального. Высшие гармоники возникают в результате присутствия в сети мощного нелинейного оборудования (например, частотных приводов) и определяются степенью искажения формы синусоиды тока или напряжения.

Высокий уровень гармонических искажений может вывести из строя даже самые надежные конденсаторы и, соответственно, компенсатор в целом.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ГАРМОНИК

В сетях с гармониками применяются конденсаторные установки с защитными дросселями. Помимо стандартной микропроцессорной (программной) защиты и датчиков перегрузки, в них имеются специальные антирезонансные дроссели на каждую ступень. Однако, если Ваша цель — не только компенсация реактивной мощности, но и устранение гармоник из сети, Вам необходимо использовать фильтры гармоник. Принцип их действия основан либо на создании в цепи контура, поглощающего наиболее опасные гармоники (пассивные фильтры), либо на генерации гармоник в противофазе (активные фильтры).

ВЫБОР ШАГА РЕГУЛИРОВКИ

Для выбора оптимального шага регулирования конеднсаторной установки необходимо обратить внимание на частоту и величину изменения нагрузки в сети в течение суток. Как правило, для низковольтных установок применяются шаги от 5 до 50 квар. По «высокой» же стороне амплитуда колебаний нагрузки (и потребления реактивной мощности) выше и маломощные шаги экономически нецелесообразны. Поэтому в высоковольтных системах компенсации реактивной мощности наиболее применимы шаги регулирования мощностью от 50-ти квар и выше.

СОБСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО

slavenergo.ru

Выбор установки для компенсации реактивной мощности |

Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности.

Правильный выбор типономинала и мощности компенсатора реактивной мощности (КРМ), является залогом её надежной, безаварийной работы.
Обычному энергетику, даже с хорошей подготовкой, бывает сложно разобраться в том многообразии исполнений КРМ и выбрать точно то, что необходимо для его предприятия.

Самый кратчайший путь к успеху, это доверить выбор КРМ профессионалам.

Поэтому мы предлагаем системный подход к решению проблемы. Для этого необходимо: провести полный комплекс работ, включая замеры параметров сети, проектирование, расчет, изготовление, поставку и шеф монтаж оборудования. Только такой путь позволит Заказчику получить максимальную прибыль от вложенных средств.
Самое первое, с чего необходимо начать выбор КРМ это произвести замеры параметров сети. Замеры должны проводиться в том месте электросети предприятия, где потом будет смонтирована установка КРМ. Если вы не знаете, в каком месте поставить установку, наши специалисты подскажут. Выбор места для КРМ зависит от многих факторов. Для этого Заказчик должен определить, что он хочет получить от внедрения КРМ? Просто выполнить предписание надзорных органов или получать прибыль от экономии потребляемых энергоресурсов?

Первый вариант. В данном случае будут выполнены только условия Договора с энергоснабжающей организацией по поддержанию требуемого значения tg ϕ на границе балансовой принадлежности. Основание: Приказ Минпромэнерго РФ от 22.02.2007 № 49 «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)«. Это бюджетный вариант, но и прибыли он не принесет. За исключением одного момента. В некоторых областях России, энергосбытовые компании взимают плату за превышение потребления РМ.

Второй вариант. Если Вы хотите не только выполнить условия Договора, но и экономить потребляемые энергоресурсы, получая при этом реальную прибыль, выраженную в денежном эквиваленте, придется первоначально вложить немногим больше средств, чем в первом варианте. Но при правильном выборе КРМ эти вложения окупаются от полугода до двух лет, а потом приносят чистую прибыль. Многие изготовители КРМ откровенно лукавят, обещая Заказчику экономию в 17 и даже в 30 % от потребленной активной мощности. С полной ответственностью могу заявить, что это не так.

Рассмотрим простой пример. Потребляемый ток до компенсации составлял 100 А и cos ϕ был равен 0,7. После компенсации ток в сети стал 70 ампер и cos ϕ = 1. Мы видим 30% снижение потребляемого тока! Но не торопитесь. Произведем вычисления по формуле из учебника электротехники P = 1,73*U*I*cosϕ. До компенсации Р = 1,73*0,4*100*0,7= 48,44 кВт. После компенсации Р = 1,73*0,4*70*1=48,44 кВт. Как мы видим, активная мощность не изменилась, а значит экономии нет. А при условии, что подключение КРМ вызывает рост питающего напряжения в сети (на 4÷5 В) при большом количестве активной нагрузке потребляемая мощность даже увеличится.

Так за счет чего происходит экономия потребленной активной энергии?

Сэкономить можно только на снижении активных потерь в кабельных линиях и силовом трансформаторе.

По результатам замеров и обследования электросети предприятия Заказчика, в техническом отчете может быть предоставлено технико-экономическое обоснование и расчет окупаемости КРМ. На основании 20-ти летнего опыта проведения таких расчетов, впоследствии подтвержденных на практике, экономии более чем 14 % не было. В основном, при правильном выборе КРМ экономия составляет от 6 до 10%. Но это только так называемая прямая экономия. Кроме прямой, есть еще и косвенная экономия, которая заключается:

• в более надежной работе системы энергоснабжения,
• частичной стабилизации напряжения питающей сети.
• исключение миллисекундных провалов питающего напряжения, что приводит к сбоям оборудования оснащенного микропроцессорными контроллерами. (холодильные машины, фасовочные линии и т.д.)
  снижения вероятности выхода из строя электродвигателей,
• возможности применения силовых кабелей с меньшим сечением, (на стадии монтажа).
• увеличением КПД силового трансформатора и как следствие подключению к нему дополнительной нагрузки без необходимости увеличения установленной мощности.

Итак. Заказчик определился, что он хочет получить от КРМ. И выбрал место установки КРМ. Приступаем к проведению замеров. Проводить их желательно, в характерные моменты максимальных нагрузок. Например, для предприятий с большим количеством холодильного оборудования — в летний период. Замеры производятся опытными инженерами с помощью специализированных приборов, Анализаторов сети, которые позволяют одновременно записывать до 256 параметров. Длительность проведения замеров согласовывается с Заказчиком. И может составлять от нескольких часов, при постоянной равномерной нагрузке, до нескольких суток. На основании записанных параметров наши специалисты проведут выбор типономинала установки и расчет её технических параметров.

• По графику реактивной мощности (РМ) — выбрать полную мощность КРМ.
• По изменению уровня РМ – выбрать ступень регулирования.
• По скорости изменения РМ можно выбрать коммутационный аппарат для КРМ. Тиристорный, контакторный или смешанный.
• По уровню напряжения — выбрать силовые конденсаторы.
• По наличию в сети высших гармонических тока – выбрать фильтрующие элементы.
• По неравномерности нагрузки по фазам – выбрать установку с пофазной компенсацией.

В процессе проведения замеров, нашими специалистами иногда выявляются проблемы на предприятии не связанные с компенсацией РМ. Такие как пониженный, повышенный уровень напряжения, перекос нагрузки по фазам, проблемы с отдельными видами технологического оборудования. Рекомендации (в случае обнаружения таких проблем) отражаются в техническом отчете.

P.S. Согласно Постановлению Правительства РФ от 17 июня 2015 г. N 600 «Об утверждении перечня объектов и технологий, которые относятся к объектам и технологиям высокой энергетической эффективности» установки КРМ относятся к объектам высокой энергетической эффективности.

kondencator.ru

Мифы про устройства компенсации реактивной мощности

Опыт Практикующего инженера: Мифы про устройства компенсации реактивной мощности

За многие годы проектирования, производства и запуска конденсаторных установок мне приходилось сталкиваться с вопросами, которые поначалу приводили в недоумение меня и весь наш техотдел. Они касались и конденсаторных установок, и в целом компенсации реактивной мощности. А иногда звонящие звонят и сразу говорят, что им нужна конденсаторная установка. Казалось бы не Клиент, а мечта. Но при выяснении нюансов оказывалось, что человек ждет от  установки того, чего она сделать не может – ни теоретически, ни практически.

В этой статье я расскажу о некоторых заблуждениях, относительно конденсаторных установок – с которыми чаще всего приходилось сталкиваться.

 

Первый случай. Мы включили конденсаторную установку, но расходы на реактив не уменьшились.

Звонят в техподдержку. Звонящий — не наш Клиент

— Проконсультируйте, пожалуйста. Мы поставили конденсаторную установку, но у нас платежи по реактиву не изменились. В чем причина?

Мы начинаем задавать вопросы для проверки правильности подключения, правильности программирования регулятора. Есть много объективных и субъективных причин, из-за которых устройство компенсации реактива может работать хуже ожидаемого.

По ответам мы понимаем, что все включено правильно, установка расположена и подключена в нужной точке.

Тогда мы предлагаем — отправить нам почасовое потребление реактивной энергии, чтоб удостовериться в правильности параметров самой установки и получаем ответ:

— Я не могу Вам отправить почасовку. У меня счетчик не считает реактив….Мы как платили по среднему до установки конденсаторной, так и платим…

Немая сцена….

Решение:

Мы объяснили, что для начала нужно поменять существующий счетчик на счетчик,который считает все. И актив и реактив. И только после этого можно и правильно подобрать конденсаторную и увидеть экономию. Не получится экономить то, что нельзя посчитать.

Итог:

Заменили счетчик уже Клиенту, через месяц работы посмотрели на параметры и рассчитали требуемые характеристики. Клиенту не пришлось покупать новую КРМ — мы модернизировали существующую (добавили ступеней, уменьшили значение минимальной ступени, заменили регулятор 6-ступенчатый на 8- ступенчатый).

Результат:

Косинус Фи — 0,98

Платит за реактив 15% от того, что платил раньше.

Все (со счетчиком) — окупилось за 4 месяца.

 

Второй случай. Правда, что конденсаторная установка ПРЕВРАЩАЕТ реактивную энергию в активную.

Для того, чтоб развернуто ответить на этот вопрос, нужно написать в этом посте курс электротехники — поэтому прошу просто поверить мне, как достаточно сведущему человеку.

Это неправда!!!

Это две разные ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ энергии и конденсаторная установка – это не волшебный преобразователь, который берет реактивную энергию и превращает ее в активную.

При подключении конденсаторной установки в сеть, компенсируется реактивная энергия (опять же — не вся) и сокращается потребление активной энергии (в некоторых случаях доходит до 3,2 % — данные из личного опыта).

Все это приводит к уменьшению затрат на электроэнергию. Это тот редкий случай, когда счет от «Гор/Облэнерго» радует.

Но волшебного превращения реактива в актив не происходит.

 

Третий случай. Мы установили конденсаторную установку, но она не свела реактив к нулю.

Ошибка – считать, что конденсаторная установка уберет полностью реактив. Часть реактивной энергии потребляется оборудованием – например, двигателями. Они генерируют реактив, но часть из него потребляют.

Поэтому, если Вам будут обещать, что сведут реактив к нулю, т.е. в счетах за электричество напротив строки «Реактивная энергия» будет стоять ноль – знайте, что Вас вводят в заблуждение.

Нормальным значение реактивной энергии, является тогда, когда оно в пределах 20-25% от значения потребленной активной энергии. То есть,если в счете за электроэнергию у Вас потребление активной энергии 100000 кВт/ч., а потребление реактивной 20-25000 кВар – значит у Вас все нормально с реактивом и вы платите за реально потребленную реактивную энергию

 

Четвертый случай: Откровенный обман – компенсация реактивной энергии в быту.

В интернете много рекламы приборов, продавцы которых утверждают, что включив их в сеть – Вы уменьшите расход электроэнергии на 50%. Агрессивность рекламы заставила меня более внимательно изучить их фантастический прибор.

И что оказалось.

Оказывается, что эта дикая экономия достигается благодаря тому, что в сеть подключают конденсаторную батарею (конденсатор), которая:

1.  Убирает реактивную энергию

2. Преобразует реактив в актив

И еще много чего делает.

По первому пункту – компенсация реактивной энергии в бытовой сети никак не повлияет на Ваш кошелек, т.к. все бытовые пользователи платят только за активную энергию

По второму пункту – это откровенное введение в заблуждение. В науке нет ни теоретических обоснований подобной возможности, ни практических реализаций.

Подводя черту

Понятно, что не все люди разбираются во всех этих тонкостях, т.к. каждый из нас мастер в своем деле (кроме футбола и политики – тут мы все мастера:).

Именно этим и пользуются господа-придумщики всяких волшебных устройств.

UPD: Тема описанных эконом-устройств более широко раскрыта по ссылке: http://electrik.info/main/voprosy/245-pribory-dlya-yekonomii-yelektroyenergii-mif-ili.html

Надеюсь, данная статья будет вам полезна и оградит от ошибок.

Все,что я и сотрудники Вольт Энерго пишем в разделе «Статьи» на нашем сайте – «основано на реальных событиях» J

Данная статья является авторской работой и интелектуальной собственностью компании Вольт Энерго. При копировании и перепечатывании материала ссылка на сайт voltenergo.com.ua обязательна!

shop.voltenergo.com.ua

Расчет установки компенсации реактивной мощности 0.4 кв

Для того чтобы произвести расчет установки компенсации реактивной мощности 0.4 кв, заполните пожалуйста поля, приведенные ниже и нажмите кнопку «Рассчитать».

Формула расчета реактивной мощности КРМ

Q = P_{a· ( tgφ1-tgφ2)} —  реактивная мощность установки КРМ (кВАр)

Q = P_a · K, где

P_a -активная мощность (кВт), K- коэффициент из таблицы

P_{a= S· cosφ}, где

S -полная мощность(кВА)

cos φ — коэффициент мощности

tg(φ₁+φ₂) согласуются со значениями cos φ в таблице. 

Таблица определения установки компенсации реактивной мощности, cos(φ):

Текущий (действующий)		Требуемый (достижимый) cos (φ)
tan (φ)	cos (φ)	0.80	0.82	0.85	0.88	0.90	0.92	0.94	0.96	0.98	1.00
		Коэффициент K
3.18	0.30	2.43	2.48	2.56	2.64	2.70	2.75	2.82	2.89	2.98	3.18
2.96	0.32	2.21	2.26	2.34	2.42	2.48	2.53	2.60	2.67	2.76	2.96
2.77	0.34	2.02	2.07	2.15	2.23	2.28	2.34	2.41	2.48	2.56	2.77
2.59	0.36	1.84	1.89	1.97	2.05	2.10	2.17	2.23	2.30	2.39	2.59
2.43	0.38	1.68	1.73	1.81	1.89	1.95	2.01	2.07	2.14	2.23	2.43
2.29	0.40	1.54	1.59	1.67	1.75	1.81	1.87	1.93	2.00	2.09	2.29
2.16	0.42	1.41	1.46	1.54	1.62	1.68	1.73	1.80	1.87	1.96	2.16
2.04	0.44	1.29	1.34	1.42	1.50	1.56	1.61	1.68	1.75	1.84	2.04
1.93	0.46	1.18	1.23	1.31	1.39	1.45	1.50	1.57	1.64	1.73	1.93
1.83	0.48	1.08	1.13	1.21	1.29	1.34	1.40	1.47	1.54	1.62	1.83
1.73	0.50	0.98	1.03	1.11	1.19	1.25	1.31	1.37	1.45	1.63	1.73
1.64	0.52	0.89	0.94	1.02	1.10	1.16	1.22	1.28	1.35	1.44	1.64
1.56	0.54	0.81	0.86	0.94	1.02	1.07	1.13	1.20	1.27	1.36	1.56
1.48	0.56	0.73	0.78	0.86	0.94	1.00	1.05	1.12	1.19	1.28	1.48
1.40	0.58	0.65	0.70	0.78	0.86	0.92	0.98	1.04	1.11	1.20	1.40
1.33	0.60	0.58	0.63	0.71	0.79	0.85	0.91	0.97	1.04	1.13	1.33
1.30	0.61	0.55	0.60	0.68	0.76	0.81	0.87	0.94	1.01	1.10	1.30
1.27	0.62	0.52	0.57	0.65	0.73	0.78	0.84	0.91	0.99	1.06	1.27
1.23	0.63	0.48	0.53	0.61	0.69	0.75	0.81	0.87	0.94	1.03	1.23
1.20	0.64	0.45	0.50	0.58	0.66	0.72	0.77	0.84	0.91	1.00	1.20
1.17	0.65	0.42	0.47	0.55	0.63	0.68	0.74	0.81	0.88	0.97	1.17
1.14	0.66	0.39	0.44	0.52	0.60	0.65	0.71	0.78	0.85	0.94	1.14
1.11	0.67	0.36	0.41	0.49	0.57	0.63	0.68	0.75	0.82	0.90	1.11
1.08	0.68	0.33	0.38	0.46	0.54	0.59	0.65	0.72	0.79	0.88	1.08
1.05	0.69	0.30	0.35	0.43	0.51	0.56	0.62	0.69	0.76	0.85	1.05
1.02	0.70	0.27	0.32	0.40	0.48	0.54	0.59	0.66	0.73	0.82	1.02
0.99	0.71	0.24	0.29	0.37	0.45	0.51	0.57	0.63	0.70	0.79	0.99
0.96	0.72	0.21	0.26	0.34	0.42	0.48	0.54	0.60	0.67	0.76	0.96
0.94	0.73	0.19	0.24	0.32	0.40	0.45	0.51	0.58	0.65	0.73	0.94
0.91	0.74	0.16	0.21	0.29	0.37	0.42	0.48	0.55	0.62	0.71	0.91
0.88	0.75	0.13	0.18	0.26	0.34	0.40	0.46	0.52	0.59	0.68	0.88
0.86	0.76	0.11	0.16	0.24	0.32	0.37	0.43	0.50	0.57	0.65	0.86
0.83	0.77	0.08	0.13	0.21	0.29	0.34	0.40	0.47	0.54	0.63	0.83
0.80	0.78	0.05	0.10	0.18	0.26	0.32	0.38	0.44	0.51	0.60	0.80
0.78	0.79	0.03	0.08	0.16	0.24	0.29	0.35	0.42	0.49	0.57	0.78
0.75	0.80		0.05	0.13	0.21	0.27	0.32	0.39	0.46	0.55	0.75
0.72	0.81			0.10	0.18	0.24	0.30	0.36	0.43	0.52	0.72
0.70	0.82			0.08	0.16	0.21	0.27	0.34	0.41	0.49	0.70
0.67	0.83			0.05	0.13	0.19	0.25	0.31	0.38	0.47	0.67
0.65	0.84			0.03	0.11	0.16	0.22	0.29	0.36	0.44	0.65
0.62	0.85				0.08	0.14	0.19	0.26	0.33	0.42	0.62
0.59	0.86				0.05	0.11	0.17	0.23	0.30	0.39	0.59
0.57	0.87					0.08	0.14	0.21	0.28	0.36	0.57
0.54	0.88					0.06	0.11	0.18	0.25	0.34	0.54
0.51	0.89					0.03	0.09	0.15	0.22	0.31	0.51
0.48	0.90						0.06	0.12	0.19	0.28	0.48
0.46	0.91						0.03	0.10	0.17	0.25	0.46
0.43	0.92							0.07	0.14	0.22	0.43
0.40	0.93							0.04	0.11	0.19	0.40
0.36	0.94								0.07	0.16	0.36
0.33	0.95									0.13	0.33

Пример:

• Активная мощность двигателя : P=200 кВт

• Действующий cos φ = 0,61

• Требуемый cos φ = 0,96

• Коэффициент K из таблицы = 1,01

Необходимая реактивная мощность КРМ (кВАр):

Q = 200 х 1,01=202 кВАр

По дополнительным вопросам, потому как правильно произвести расчет установки компенсации реактивной мощности 0.4 кв, обращайться по телефону (бесплатный звонок по России с мобильного и городского): 8(800)500-89-05, по e-mail: [email protected] или по форме обратной связи, наши специалисты проконсультируют Вас в рабочее время.

energozapad.ru

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

www.pea.ru

2.2. Выбор мощности компенсирующих устройств

Обмен энергии в магнитных и электрических полях различных устройств переменного тока обуславливают потребление этими устройствами индуктивной или емкостной реактивной мощности. Потребление емкостной реактивной мощности эквивалентно генерации индуктивной. Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, индукционные электрические печи, сварочные аппараты.

По аналогии с активной энергией для реактивной также различают полезное потребление и потери. Для питающих сетей энергосистем в качестве полезной принимается реактивная мощность, выдаваемая с шин вторичного напряжения понизительных подстанций. Основные потери реактивной мощности имеют место в повышающих и понижающих трансформаторах и в линиях электропередачи.

Генерация реактивной мощности осуществляется в установках, которые можно подразделить на системные и потребительские. Системные установки – это синхронные генераторы электростанций, синхронные компенсаторы, мощные батареи статических конденсаторов поперечного включения, линии электропередачи напряжением 110 кВ и выше.

Потребительские установки – конденсаторные батареи, синхронные двигатели, работающие в режиме перевозбуждения, статические тиристорные компенсаторы реактивной мощности с непрерывным регулированием СТК – предназначены для повышения коэффициента мощности отдельных предприятий. Осуществляя генерацию реактивной мощности непосредственно в пункте ее потребления, эти установки обеспечивают разгрузку элементов энергосистемы от реактивных составляющих токов, что ведет к уменьшению потерь активной мощности и энергии, уменьшению потерь напряжения, повышению уровней напряжения, увеличению пропускной способности ЛЭП и т.д.

Синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов, СТК называют компенсирующими устройствами, а выработку реактивной мощности этими устройствами – компенсацией реактивной мощности. В настоящее время наблюдается рост потребления активной и реактивной энергии в промышленности, широкое применение находят новые приемники электрической энергии в коммунально-бытовом секторе. Это приводит к увеличению токов в существующих сетях и снижению уровней напряжения, поэтому компенсация реактивной мощности, поэтому компенсация реактивной мощности как мероприятие, способное уменьшить эти негативные явления, имеет большое значение.

В феврале 2007 года приказом Минпромэнерго России утвержден порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности (). В соответствии с этим приказом для всех потребителей электрической энергии (за исключением потребителей бытового назначения), присоединенная мощность энергопринимающих устройств которых более 150 кВт, в договоре энергоснабжения указывается предельное значение коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы максимальных нагрузок электрической сети. Значенияопределяются для каждой точки присоединения потребителей электроэнергии к электрической сети в соответствии с табл. 2.3

Таблица 2.3

Предельные значения коэффициента реактивной мощности

Положение точки присоединения потребителя к электрической сети
	0,5
	0,4
	0,4
	0,35

Соблюдение указанных соотношений между активной и реактивной мощностью должно обеспечиваться потребителем электрической энергии либо осуществлением мероприятий, направленных на снижение потребления реактивной мощности, либо использованием устройств компенсации реактивной мощности. В случае несоответствия коэффициента мощности указанным в договоре значениям сетевая компания, а также поставщик электроэнергии применяют повышающий коэффициент к тарифу на услуги по передаче электрической энергии (в том числе в составе конечного тарифа на электрическую энергию).

Значение коэффициента реактивной мощности, генерируемой в часы малых суточных нагрузок электрической сети, установлено равным нулю.

В перечень вопросов, подлежащих рассмотрению в данном курсовом проекте не входит упорядочение технологического процесса предприятий, получающих электроэнергию от подстанций 1 – 6. Поэтому для соблюдения соотношения между активной и реактивной мощностью следует предусмотреть установку компенсирующих устройств. Подключение компенсирующих устройств условно предусматривается к секциям шин 10 кВ. В действительности компенсация реактивной мощности производится не только в сети 10 кВ, но и в сети 0,38 кВ. Реактивная мощность потребителей i – ой подстанции , равна:

, (2.4)

где — значение заданной максимальной активной мощности нагрузки;

— коэффициент мощности нагрузки, определяемый по заданному значению.

Предельная реактивная мощность , превышение которой повлечет увеличение тарифа на электроэнергию, определяется по:

. (2.5)

Мощность компенсирующих устройств , устанавливаемых на каждой подстанции равна:

. (2.6)

Наиболее широкое распространение для компенсации реактивной мощности получили комплектные конденсаторные установки (ККУ). Характеристики ККУ, выпускаемых Серпуховским конденсаторным заводом «Электроинтер», приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Комплектные конденсаторные установки

Тип установки	Uном, кВ	Установленная мощность, квар	Количество конденсаторов
УКЛ(П) 57-10,5-112,5У3	10,5	112,5	1(3х37,5 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-150У3	10,5	150	1(3х50 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-225У3	10,5	225	1(3х75 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-300У3	10,5	300	1(3х100 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-450У3	10,5	450	1(3х150 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-900У3	10,5	900	2(3х150 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-1350У3	10,5	1350	3(3х150 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-1800У3	10,5	1800	4(3х150 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-2250У3	10,5	2250	5(3х150 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-2700У3	10,5	2700	6(3х150 квар)
УКЛ(П) 57-10,5-3150У3	10,5	3150	7(3х150 квар)

Структура условного обозначения:

УК – установка конденсаторная;

Л(П) – левое (правое) размещение ячейки ввода;

57 – исполнение без разъединителя;

10,5 – номинальное напряжение;

У – для умеренного климата;

3 – размещение внутри помещения.

Необходимая мощность батарей конденсаторов, устанавливаемых на каждой подстанции, набирается параллельным включением серийно выпускаемых ККУ. При мощности компенсирующего устройства на одну секцию шин не менее 10 Мвар при напряжении 10 кВ и не менее 5 Мвар при напряжении 6 кВ экономически целесообразна установка синхронных компенсаторов, их характеристики приведены в 4.

В курсовом проекте можно считать, что трансформаторы на двухтрансформаторных подстанциях загружены одинаково и могут эксплуатироваться раздельно. Поэтому мощности ККУ, подключаемых к каждой секции низшего напряжения подстанции, рекомендуется выбирать одинаковыми и равными половине суммарной мощности ККУ для подстанции.

В результате выбора типа и мощности компенсирующих устройств определяются расчетные нагрузки в пунктах потребления, которые используются для всех последующих расчетов при проектировании сети. Это максимальная зимняя нагрузка:

, (2.7)

где — номинальная мощность компенсирующих устройств наi-й подстанции, включенных в режиме наибольших нагрузок.

Пример 2.

Для электрической сети, изображенной на рис. 2.1, выполнить компенсацию реактивной мощности. На подстанциях 1 ÷ 4 установлены по два трансформатора, на подстанции 5 – один. Напряжение на шинах низшего напряжения, к которым присоединяются потребители электрической энергии, равно 10 кВ.

Для подстанции 1 реактивная мощность нагрузки определяется по заданному значению коэффициента мощности, Мвар:

,

.

Предельное значение реактивной мощности равно, Мвар:

,

.

Мощность компенсирующих устройств, Мвар:

.

Трансформаторы на подстанциях 1 ÷ 4 работают раздельно, каждый на свою секцию шин, нагрузка каждого из них равна половине мощности нагрузки подстанции . Поэтому конденсаторные установки должны подключаться к обеим секциям шин 10 кВ.

По табл. 2.4 выбираются тип и количество комплектных конденсаторных установок. К каждой секции шин можно подключить по две конденсаторные установки УКЛ 57-10,5-2250У3. Суммарная мощность конденсаторных установок на подстанции 1 равна, Мвар:

2х 2х 2,250 = 9,0.

Расчетная нагрузка на шинах низшего напряжения подстанции 1 после компенсации, МВ·А

.

Результаты расчета для остальных подстанций сведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Результаты расчета компенсации реактивной мощности

Параметр	Подстанция
	1	2	3	4	5
, МВт	40	9	22	16	8
	0,62	0,67	0,65	0,62	0,62
, Мвар	24,80	6,03	14,30	9,92	4,96
	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
, Мвар	16,00	3,60	8,80	6,40	3,20
	8,80	2,43	5,50	3,52	1,76
Количество и тип ККУ, установлен-ных на одной секции	2УКЛ 57-10,5-2250У3	1УКЛ 57-10,5-1350У3	1УКЛ 57-10,5-2250У3 1УКЛ 57-10,5-450У3	1УКЛ 57-10,5-1800У3	1УКЛ 57-10,5-1800У3
Количество секций	2	2	2	2	1
, Мвар	9,00	2,7	5,40	3,6	1,8
, МВА	40+j15,80	9+j3,33	22+j8,90	16+j6,32	8+j3,16

studfile.net

Где необходима компенсация реактивной мощности?

Где необходима компенсация реактивной мощности?

 

Одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок промышленных предприятий является компенсация реактивной мощности с одновременным повышением качества электроэнергии непосредственно в сетях предприятий. Чем ниже коэффициент мощности cos(ф) при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Поэтому следует всегда стремиться к получению наибольшего значения коэффициента мощности.

Для решения этой задачи применяются компенсирующие устройства, называемые  установками компенсации реактивной мощности (КРМ, или УКМ-58), основными элементами которых являются конденсаторы. Применение установок КРМ (УКМ-58) позволяет исключить оплату за потребление из сети и генерацию в сеть реактивной мощности, при этом суммы платежа за потребляемую энергию, определяемые тарифами энергосистемы, значительно сокращаются.

Применение установок КРМ (УКМ-58) эффективно на предприятиях, где используются станки, компрессоры, насосы, сварочные трансформаторы, электропечи, электролизные установки и прочие потребители энергии с резкопеременной нагрузкой, то есть на производствах металлургической, горнодобывающей, пищевой промышленности, в машиностроении, деревообработке и производстве стройматериалов – то есть везде, где из-за специфики производственных и технологических процессов значение cos(ф) колеблется от 0,5 до 0,8.

Применение установок необходимо на предприятих, использующих:

• Асинхронные двигатели (cos(ф) ~ 0.7)
• Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos(ф) ~ 0.5)
• Выпрямительные электролизные установки (cos(ф) ~ 0.6)
• Электродуговые печи (cos(ф) ~ 0.6)
• Индукционные печи (cos(ф) ~ 0.2-0.6)
• Водяные насосы (cos(ф) ~ 0.8)
• Компрессоры (cos(ф) ~ 0.7)
• Машины, станки (cos(ф) ~ 0.5)
• Сварочные трансформаторы (cos(ф) ~ 0.4)
• Лампы дневного света (cos(ф) ~ 0.5-0.6)

Применение установок эффективно в производствах:

• Мясоперерабатывающее (cos(ф) ~ 0.6-0.7)
• Хлебопекарное (cos(ф) ~ 0.6-0.7)
• Лесопильное (cos(ф) ~ 0.55-0.65)
• Молочное (cos(ф) ~ 0.6-0.8)
• Механообрабатывающее (cos(ф) ~ 0.5-0.6)
• Авторемонтное (cos(ф) ~ 0.7-0.8)
• Пивоваренный завод (cos(ф) ~ 0.6)
• Цементный завод (cos(ф) ~ 0.7)
• Деревообрабатывающее предприятие (cos(ф) ~ 0.6)
• Горный разрез (cos(ф) ~ 0.6)
• Сталелитейный завод (cos(ф) ~ 0.6)
• Табачная фабрика (cos(ф) ~ 0.8)
• Порты (cos(ф) ~ 0.5).

Снижение величины полной мощности при компенсации*:

cos(ф) без компенсации	Снижение величины полной мощности при компенсации до cos(ф) = 0,95
0,95	0%
0,90	5%
0,85	11%
0,80	16%
0,75	21%
0,70	26%
0,65	32%
0,60	37%

* — данные получены на основании обобщенного опыта эксплуатации установок КРМ (УКМ-58).

www.pea.ru