Методика выбора устройств компенсации реактивной мощности (КРМ) заключается в выборе устройств, позволяющих улучшить коэффициент мощности потребителя до требуемого значения и состоит из следующих этапов:
- выбор места установки устройства КРМ;
- вычисление мощности устройства КРМ;
- проведение необходимых проверок и расчетов;
- собственно выбор устройства КРМ.
Выбор места установки устройства КРМ
В зависимости от особенностей конкретной электроустановки устройства КРМ могут быть установлены, как показано на рис. 1.
Рис.1 – Выбор места установки устройства КРМ
- На вводе на стороне СН.
- На главной распределительной шине.
- На вторичной распределительной шине.
- Индивидуальные конденсаторы нагрузок.
Вычисление мощности устройства КРМ, проведение необходимых проверок и расчетов
В общем случае мощность устройства КРМ определяется по формуле:
где:
- Kc = tgϕ1 — tgϕ2;
- Qc – мощность установки КРМ;
- P – активная мощность;
- tgϕ1 – фактический тангенс угла до применения установки КРМ;
- tgϕ2 – требуемый тангенс угла;
- Кс – расчетный коэффициент.
Для определения коэффициента Кс существует специальная таблица по которой, зная cosϕ1 и cosϕ2, можно определить данный коэффициент, не прибегая к математическим вычислениям.
Способ вычисления активной мощности P, а также проведение необходимых проверок и расчетов устройства КРМ зависит от места его установки.
Дальше будет приведен пример ее вычисления в случае установки устройства КРМ на главной распределительной шине.
Выбор устройства КРМ
Устройства КРМ выбираются по следующим техническим характеристикам:
- номинальная мощность;
- номинальное напряжение;
- номинальный ток;
- количество подключаемых ступеней;
- необходимость защиты от резонансных явлений с помощью реакторов.
Необходимая мощность набирается ступенями по 25 и 50 квар, при этом количество ступеней не должно превышать количество выходов контроллера, устанавливаемого в установку КРМ, так как к каждому выходу может быть подключена одна ступень.
Количество выходов контроллера обозначается цифрой, например, RVC6 (фирмы АББ) имеет 6 выходов.
В случае необходимости защиты от резонансных явлений требуется применение защитных реакторов (трехфазных дросселей), в таком случае должны выбираться установки, например типа MNS MCR и LK ACUL (фирмы АББ).
Пример выбора устройств КРМ
Ниже приведен пример выбора устройств КРМ для сети, показанной на рис.2.
Рис.2 – Однолинейная схема ГРЩ без УКРМ
Технические характеристики устройств, образующих сеть, следующие:
Питающая сеть:
- Номинальное напряжение 10 кВ;
- Частота 50 Гц;
- Коэффициент мощности cosϕ = 0,75;
Трансформаторы 1, 2:
- Номинальное напряжение первичной обмотки 10 кВ;
- Номинальное напряжение вторичной обмотки 400 В;
- Номинальная мощность S = 800 кВА;
Данные по кабелям и нагрузкам, подключаемым через вторичные распределительные щиты, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Выбор места установки устройства КРМ
В качестве места установки устройств КРМ приняты главные распределительные шины, как показано на рис. 3.
Рис.3 – Однолинейная схема ГРЩ с УКРМ
1. Требуемые мощности устройств определим по формуле:
2. Суммарные активные мощности нагрузок, получающих питание от каждого из двух трансформаторов, определим по формуле:
подставив значения из таблицы 1, получим:
- суммарная нагрузка на первый трансформатор:
- суммарная нагрузка на второй трансформатор:
3. Определяем средневзвешенный cosφ для первого трансформатора по формуле:
4. Определяем средневзвешенный cosφ для второго трансформатора по формуле:
5. Определим коэффициент Кс при помощи таблицы 2, учитывая, что требуемый cosφ2 = 0,95.
Получим:
- для первого устройства КРМ Кс1 = 0,474;
- для второго устройства КРМ Кс2 = 0,526.
6. Зная для каждого трансформатора Кс и P, определим требуемые мощности устройств КРМ:
- для первого трансформатора:
- для второго трансформатора:
Расчет мощности устройства КРМ на основе баланса мощности
7. Определим мощность устройства КРМ по формуле [Л5. с 229].
• для первого трансформатора:
- для второго трансформатора:
где:
- Р – суммарная нагрузка на трансформатор, кВт;
- tgϕ1 – фактический тангенс угла до применения установки КРМ;
- tgϕ2 – требуемый тангенс угла;
8. Определяем tgϕ1 и tgϕ2 зная cosϕ1 и cosϕ2:
- для первого трансформатора tgϕ1:
- для первого и второго трансформатора tgϕ2:
- для второго трансформатора tgϕ1:
Как видно из двух вариантов расчета мощности КРМ, значения требуемой мощности практически не отличаются. Какой из вариантов выбора мощности устройства КРМ использовать, решайте сами. Я принимай мощность устройства КРМ по варианту с определением коэффициента Кс по таблице 2.
Соответственно принятая требуемая мощность устройства КРМ составляет 270 и 300 квар.
9. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для первого трансформатора:
10. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для второго трансформатора:
Защита УКРМ
При выборе автоматических выключателей для защиты устройства КРМ, нужно руководствоваться ПУЭ 7-издание пункт 5.6.15. Согласно которому аппараты и токоведущие части в цепи конденсаторной батареи должны допускать длительное прохождение тока, составляющего 130% номинального тока батареи.
Определяем уставку по защите от перегрузки:
- для УКРМ1: 390*1,3 = 507 А;
- для УКРМ2: 434*1,3 = 564 А
Уставка защиты от КЗ должна быть нечувствительна к броску тока. Уставка составляет 10 x In.
Определяем уставку защиты от КЗ:
- для УКРМ1: 390 x 10 = 3900 А;
- для УКРМ2: 434 x 10 = 4340 А
Проверка установки КРМ на отсутствие резонанса
В данном примере проверка установки КРМ на отсутствие резонанса не выполнялась, из-за отсутствия нелинейной нагрузки, а также отсутствия существенных искажений в сети 10 кВ.
В случае же, если у Вас преобладает нелинейная нагрузка, нужно выполнить проверку УКРМ на отсутствие резонанса, а также выполнить расчет качества электрической энергии после установки УКРМ и загрузку батарей статических конденсаторов (БСК).
Для удобства расчета по выбору устройства компенсации реактивной мощности, я к данной статье прикладываю архив со всей технической литературой, которую использовал при выборе УКРМ.
Литература:
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
2. Учебное пособие по электроустановкам от фирмы АВВ. 2007г.
3. Справочник по компенсации реактивной мощности от фирмы RTR-Energia.
4. Выпуск № 21. Руководство по компенсации реактивной мощности с учетом влияния гармоник от фирмы Schneider Electric. 2008г.
5. Б.Ю.Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 1990 г.
Как выбрать устройство компенсации реактивной мощности. Расчет мощности конденсаторных установок
На нашем сайте представлены устройства компенсации реактивной мощности собственного производства мощностью от 12,6кВар до 1050кВар, конденсаторные установки УКРМ Varset Schneider Electric и АУКРМ Alpimatic Legrand
При подборе конденсаторной установки УКМ 58 необходимо определить общую суммарную мощность устройства КРМ для Вашей электросети.
Сумарная мощность установки обозначим Q
Q= Pхk
Здесь Р – потребляемая активная мощность в цепи.
где k – коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности cos(ф1)
P и K берется из данных по Вашей электросети.
Q можно взять с небольшим запасом.
Например
- Активная мощность в сети 300 кВт.
- Действующий cos(ф) = 0,7 до компенсации.
- Требуемый cos(ф) = 0,96 .
По таблице 1, вычисляем коэффициент 1
Определяем из таблицы значение коэффициента k = 0,73.
Следовательно, требуемая мощность конденсаторной установки УКМ 58 Qc=0,73 x 300 = 219кВАр.
При расчете следует учитывать, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность полностью (до cos(ф)=1), так как при этом возможна перекомпенсация (за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов). Обычно стараются достигнуть значения cos(ф) =0,90…0,95
Основные серии устройств компенсации реактивной мощности УКМ 58 0.4 и КРМ 0.4
|
Декущий (действующий) |
Требуемый (желаемый) cos (ф) |
|||||||||
|
0.80 |
0.82 |
0.85 |
0.88 |
0.90 |
0.92 |
0.94 |
0.96 |
0.98 |
1.00 |
|
|
Коэффициент K |
||||||||||
|
0.30 |
2.43 |
2.48 |
2.56 |
2.64 |
2.70 |
2.75 |
2.82 |
2.89 |
2.98 |
3.18 |
|
0.32 |
2.21 |
2.26 |
2.34 |
2.42 |
2.48 |
2.53 |
2.60 |
2.67 |
|
2.96 |
|
0.34 |
2.02 |
2.07 |
2.15 |
2.23 |
2.28 |
2.34 |
2.41 |
2.48 |
2.56 |
2.77 |
|
0.36 |
1.84 |
1.89 |
1.97 |
2.05 |
2.10 |
2.17 |
2.23 |
2.30 |
2.39 |
2.59 |
|
0.38 |
1.68 |
1.73 |
1.81 |
1.89 |
1.95 |
2.01 |
2.07 |
2.14 |
2.23 |
2.43 |
|
0.40 |
1.54 |
1.59 |
1.67 |
1.75 |
1.81 |
1.87 |
1.93 |
2.00 |
2.09 |
2.29 |
|
0.42 |
1.41 |
1.46 |
1.54 |
1.62 |
1.68 |
1.73 |
1.80 |
1.87 |
1.96 |
2.16 |
|
0.44 |
1.29 |
1.34 |
1.42 |
1.50 |
1.56 |
1.61 |
1.68 |
1.75 |
1.84 |
2.04 |
|
0.46 |
1.18 |
1.23 |
1.31 |
1.39 |
1.45 |
1.50 |
1.57 |
1.64 |
1.73 |
1.93 |
|
0.48 |
1.08 |
1.13 |
1.21 |
1.29 |
1.34 |
1.40 |
1.47 |
1.54 |
1.62 |
1.83 |
|
0.50 |
0.98 |
1.03 |
1.11 |
1.19 |
1.25 |
1.31 |
1.37 |
1.45 |
1.63 |
1.73 |
|
0.52 |
0.89 |
0.94 |
1.02 |
1.10 |
1.16 |
1.22 |
1.28 |
1.35 |
1.44 |
1.64 |
|
0.54 |
0.81 |
0.86 |
0.94 |
1.02 |
1.07 |
1.13 |
1.20 |
1.27 |
1.36 |
1.56 |
|
0.56 |
0.73 |
0.78 |
0.86 |
0.94 |
1.00 |
1.05 |
1.12 |
1.19 |
1.28 |
1.48 |
|
0.58 |
0.65 |
0.70 |
0.78 |
0.86 |
0.92 |
0.98 |
1.04 |
1.11 |
1.20 |
1.40 |
|
0.60 |
0.58 |
0.63 |
0.71 |
0.79 |
0.85 |
0.91 |
0.97 |
1.04 |
1.13 |
1.33 |
|
0.61 |
0.55 |
0.60 |
0.68 |
0.76 |
0.81 |
0.87 |
0.94 |
1.01 |
1.10 |
1.30 |
|
0.62 |
0.52 |
0.57 |
0.65 |
0.73 |
0.78 |
0.84 |
0.91 |
0.99 |
1.06 |
1.27 |
|
0.63 |
0.48 |
0.53 |
0.61 |
0.69 |
0.75 |
0.81 |
0.87 |
0.94 |
1.03 |
1.23 |
|
0.64 |
0.45 |
0.50 |
0.58 |
0.66 |
0.72 |
0.77 |
0.84 |
0.91 |
1.00 |
1.20 |
|
0.65 |
0.42 |
0.47 |
0.55 |
0.63 |
0.68 |
0.74 |
0.81 |
0.88 |
0.97 |
1.17 |
|
0.66 |
0.39 |
0.44 |
0.52 |
0.60 |
0.65 |
0.71 |
0.78 |
0.85 |
0.94 |
1.14 |
|
0.67 |
0.36 |
0.41 |
0.49 |
0.57 |
0.63 |
0.68 |
0.75 |
0.82 |
0.90 |
1.11 |
|
0.68 |
0.33 |
0.38 |
0.46 |
0.54 |
0.59 |
0.65 |
0.72 |
0.79 |
0.88 |
1.08 |
|
0.69 |
0.30 |
0.35 |
0.43 |
0.51 |
0.56 |
0.62 |
0.69 |
0.76 |
0.85 |
1.05 |
|
0.70 |
0.27 |
0.32 |
0.40 |
0.48 |
0.54 |
0.59 |
0.66 |
0.73 |
0.82 |
1.02 |
|
0.71 |
0.24 |
0.29 |
0.37 |
0.45 |
0.51 |
0.57 |
0.63 |
0.70 |
0.79 |
0.99 |
|
0.72 |
0.21 |
0.26 |
0.34 |
0.42 |
0.48 |
0.54 |
0.60 |
0.67 |
0.76 |
0.96 |
|
0.73 |
0.19 |
0.24 |
0.32 |
0.40 |
0.45 |
0.51 |
0.58 |
0.65 |
0.73 |
0.94 |
|
0.74 |
0.16 |
0.21 |
0.29 |
0.37 |
0.42 |
0.48 |
0.55 |
0.62 |
0.71 |
0.91 |
|
0.75 |
0.13 |
0.18 |
0.26 |
0.34 |
0.40 |
0.46 |
0.52 |
0.59 |
0.68 |
0.88 |
|
0.76 |
0.11 |
0.16 |
0.24 |
0.32 |
0.37 |
0.43 |
0.50 |
0.57 |
0.65 |
0.86 |
|
0.77 |
0.08 |
0.13 |
0.21 |
0.29 |
0.34 |
0.40 |
0.47 |
0.54 |
0.63 |
0.83 |
|
0.78 |
0.05 |
0.10 |
0.18 |
0.26 |
0.32 |
0.38 |
0.44 |
0.51 |
0.60 |
0.80 |
|
0.79 |
0.03 |
0.08 |
0.16 |
0.24 |
0.29 |
0.35 |
0.42 |
0.49 |
0.57 |
0.78 |
|
0.80 |
|
0.05 |
0.13 |
0.21 |
0.27 |
0.32 |
0.39 |
0.46 |
0.55 |
0.75 |
|
0.81 |
|
|
0.10 |
0.18 |
0.24 |
0.30 |
0.36 |
0.43 |
0.52 |
0.72 |
|
0.82 |
|
|
0.08 |
0.16 |
0.21 |
0.27 |
0.34 |
0.41 |
0.49 |
0.70 |
|
0.83 |
|
|
0.05 |
0.13 |
0.19 |
0.25 |
0.31 |
0.38 |
0.47 |
0.67 |
|
0.84 |
|
|
0.03 |
0.11 |
0.16 |
0.22 |
0.29 |
0.36 |
0.44 |
0.65 |
|
0.85 |
|
|
|
0.08 |
0.14 |
0.19 |
0.26 |
0.33 |
0.42 |
0.62 |
|
0.86 |
|
|
|
0.05 |
0.11 |
0.17 |
0.23 |
0.30 |
0.39 |
0.59 |
|
0.87 |
|
|
|
|
0.08 |
0.14 |
0.21 |
0.28 |
0.36 |
0.57 |
|
0.88 |
|
|
|
|
0.06 |
0.11 |
0.18 |
0.25 |
0.34 |
0.54 |
|
0.89 |
|
|
|
|
0.03 |
0.09 |
0.15 |
0.22 |
0.31 |
0.51 |
|
0.90 |
|
|
|
|
|
0.06 |
0.12 |
0.19 |
0.28 |
0.48 |
|
0.91 |
|
|
|
|
|
0.03 |
0.10 |
0.17 |
0.25 |
0.46 |
|
0.92 |
|
|
|
|
|
|
0.07 |
0.14 |
0.22 |
0.43 |
|
0.93 |
|
|
|
|
|
|
0.04 |
0.11 |
0.19 |
0.40 |
|
0.94 |
|
|
|
|
|
|
|
0.07 |
0.16 |
0.36 |
|
0.95 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0.13 |
0.33 |
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.
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
Экономия энергоносителей – одна из главных задач современной цивилизации. Все больше статей появляется в интернете об экономии электроэнергии методом компенсации реактивной мощности. Действительно, для промышленных предприятий данный процесс актуален, так как экономит денежные средства. Довольно много людей начинает задумываться, если промышленные предприятия экономят на реактивной составляющей, возможна ли экономия на этом в быту, путем компенсации реактивной составляющей в мастерской, на даче или в квартире.
Я наверное вас разочарую – это невозможно сделать, по нескольким причинам:
- Однофазные счетчики, которые устанавливаются для частных потребителей, ведут учет только активной мощности;
- Учет за реактивной составляющей ведется только на больших промышленных предприятиях, для частных потребителей этот учет не ведется;
- Такая энергия не выполняет абсолютно никакой полезной работы, а только греет провода и другие устройства;
Да, в бытовых условиях возможна установка фильтров, это снизит суммарный ток в цепи, уменьшит падение напряжения. При пуске устройств большой мощности (пылесосы, холодильники) бытовые компенсаторы реактивной мощности снижают пусковой ток. Довольно просто собрать компенсатор реактивной мощности своими руками в домашних условиях. Для этого необходимо рассчитать реактивную мощность для однофазного устройства:
Или так:
Для этого вам необходимо произвести замеры напряжения и тока цепи. Как найти cosφ? Очень просто:
Р – активная мощность устройства (указывается на самом устройстве)
Теперь нужно рассчитать емкость конденсатора:
f- частота сети.
Подбираем конденсаторы для бытового компенсатора реактивной мощности по емкости, напряжению, роду тока. Конденсаторы вешаются параллельно нагрузке.
Снижение суммарного тока снизит нагрев и позволит максимально использовать мощность цепи. Но, на промышленных предприятиях cosφ строго регламентирован, и контролируется в большинстве случаев автоматически, то есть при выводе какого-либо устройства с работы cosφ все равно поддерживается в заданном диапазоне. Представьте, что вы рассчитали реактивную мощность в вашей квартире, сделали компенсатор и подключили в цепь. Но через некоторое время отключился потребитель (например, холодильник) и баланс сети нарушился. Теперь вы не компенсируете, а генерируете реактивную энергию обратно в сеть, тем самым негативно влияя на работу других потребителей. Для того чтобы сохранять баланс необходимо постоянно следить за работой различных устройств. В быту автоматизировать данный процесс слишком дорого и лишено смысла, так как это не позволит вам вернуть деньги даже за компенсатор.
Можно сделать вывод что компенсация реактивной мощности в быту бессмысленна, так как не позволит сэкономить средства, а установка нерегулируемого компенсатора может привести к перекомпенсации и как следствие только ухудшить коэфициент мощности сети cosφ.
Если вы хотите экономить электроэнергию следует пользоваться старыми надежными способами:
- Покупать бытовую технику класса А или В;
- Выключать свет и бытовые приборы (исключение холодильник) когда уходите из дома;
- Заменить лампы накаливания на энергосберегающие. Они и служат дольше и потребляют меньше;
- Если пользуетесь электрочайником – кипятите столько воды, сколько требуется, это существенно снизит потребляемую им энергию;
- Чистить фильтр пылесоса для улучшения тяги и снижения энергопотребления;
- Утепляйте помещения для минимального использования электрических обогревателей.
На видео показан бытовой компенсатор реактивной мощности своими руками
На видео используется бытовой компенсатор в виде блока конденсаторных батарей
Узнать подробнее о видах мощностей можно на нашем сайте в этой статье.
Ошибка 404. Страница не найдена!
Ошибка 404. Страница не найдена!К сожалению, запрошенная вами страница не найдена на портале. Возможно, вы ошиблись при написании адреса в адресной строке браузера, либо страница была удалена или перемещена в другое место.
Контакты отдела продаж по конденсаторным установкам: (499) 653-69-37 (доб. 101), [email protected]
Калькулятор для расчета мощности конденсаторных установок 0,4 кВ
Для расчета необходимой мощности установки КРМ-0,4 заполните пожалуйста поля, приведенные ниже и нажмите кнопку «Рассчитать».
Формула расчета реактивной мощности КРМ
Q = Pa · ( tgφ1-tgφ2)- реактивная мощность установки КРМ (кВАр)
Q = Pa · K
Pa -активная мощность (кВт)
K- коэффициент из таблицы
Pa = S· cosφ
S -полная мощность(кВА)
cos φ — коэффициент мощности
tg(φ1+φ2) согласуются со значениями cos φ в таблице.
Таблица определения реактивной мощности конденсаторной установки — КРМ (кВАр), необходимой для достижения заданного 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
Компенсатор реактивной мощности
Существует несколько решений, которые могут решить проблему компенсации реактивной мощности . Одним из них является компенсатор реактивной мощности на основе силовых конденсаторов.
Руководство по компенсации реактивной мощности (фоторепортаж: ep.com.pl)Это наиболее популярное компенсирующее устройство, в основном по экономическим причинам, оно относительно дешевое по сравнению с i.е. активные фильтры или компенсация с помощью электродвигателей.
Для начала целью проекта было разработать автоматическую отрегулированную конденсаторную батарею для компенсации реактивной мощности с номинальной мощностью 200 кВар, номинальным напряжением 400 В и коэффициентом отстройки p = 7% .
Одним из немногих предположений было найти поставщика, который предлагает низкие цены и среднее качество, а также поставщика, который предлагает очень хорошее качество оборудования для коррекции коэффициента мощности, чтобы удовлетворить требования клиентов компании «Электротим».
Пример исправления коэффициента фиксированной мощностиПервая важная вещь перед началом процесса проектирования — это ознакомление со стандартами. Затем, зная, каковы требования к батареям конденсаторов в соответствии со стандартами, я мог бы перейти к обзору рынка и сравнить батарею конденсаторов элементов по цене, характеристикам и качеству.
Следующим шагом является выполнение всех необходимых расчетов для покупки оборудования для конденсаторной батареи с надлежащим рейтингом .
После этого, когда все элементы будут заказаны, я проектирую главные цепи и цепи управления, а также компоновку оборудования. В качестве последнего шага, техническая документация и программа испытаний должны быть сделаны.
Вообще говоря, нежелательное значение коэффициента мощности , вызванное индуктивной нагрузкой , подключенной к питающей сети, может быть исправлено (компенсировано) с помощью нагрузок, имеющих емкостное поведение. Практически, есть два метода компенсации реактивной мощности в электрических сетях, которые изображены на диаграмме ниже:
Приборы для естественного и искусственного метода компенсации 
Компенсация реактивной мощности — магистерская работа Якуба Кепки на электротехническом факультете
,Компенсация реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности, применяемой в зданиях или небольших объектах, выполняется в первом и втором квадрантах системы координат. Все более сложные промышленные предприятия, например заводы по сжиганию древесной пыли, используют генераторы, приводимые в движение паровыми двигателями, работающими параллельно основному источнику питания.
Компенсация реактивной мощности в электрических установках с генераторами (фото любезно предоставлено: ingelmec.com.pe)В этой технической статье объясняются технические и экономические аспекты, касающиеся требуемого коэффициента мощности или реактивной энергии, которая должна заряжаться. Если генераторы возвращают активную энергию в распределительную компанию, говорят о работе четырех квадрантов.
Ситуация с тарифами имеет новые аспекты в отношении потребляемой реактивной энергии. Тариф, требующий среднего коэффициента мощности cos φ = 0,9 с задержкой, становится недействительным, как объяснено в следующих параграфах.
Кроме того, он делает значимыми значения коэффициента мощности cos φ и реактивной мощности Q как совершенно разные электрофизические величины. Можно описать их в неравенстве вроде:
cos φ ≠ Q ≠ cos φ
Таким образом, коэффициент мощности не идентичен реактивной мощности и наоборот.
Содержание:
- Сложность приведения в действие генератора (ов)
- Автоматический контроль реактивной мощности в четырех квадрантах
- Технические соображения
- Торговые соображения
- Пример
- Выводы
1.Сложность запуска генератора (ов) в действие
Любой план по запуску генератора (ов) в действие должен быть заявлен поставщику электроэнергии и зарегистрирован в специально согласованном контракте . Он определяет, к какому входному источнику питания (если их больше одного) должен быть подключен генератор. Спецификации, выпущенные национальными или международными организациями, должны строго соблюдаться.
Прежде всего, генераторы энергии, работающие постоянно параллельно с основным источником питания, следует отличать от блоков генератора аварийного питания в больницах, которые активируются в случае любого сбоя или сбоя в работе основного источника питания.Блоки аварийных генераторов используются в течение короткого времени, в основном до тех пор, пока сеть снова не станет активной. Эту ситуацию можно исключить, если обратиться к операции с четырьмя квадрантами.
Электрогенераторные установки могут приводиться в действие первичными источниками энергии, такими как вода или энергия ветра, солнечные батареи, теплоцентрали когенерации Электрическая энергия может генерироваться синхронными или асинхронными генераторами, а также генераторами постоянного тока с преобразователями постоянного тока в переменный.Следует отметить следующие критерии для управления генераторами параллельно сети: стабильность напряжения, качество напряжения и синхронизированная частота.Кроме того, необходимо принять во внимание, будет ли запланирована аутархическая операция.
Однако это возможно в основном с синхронными генераторами .
Вернуться к оглавлению ↑
2. Автоматический контроль реактивной мощности в четырех квадрантах
2,1 Технические аспекты
На рисунке 1 показаны четыре квадранта системы координат. Если генераторы работают, могут возникнуть четыре разные ситуации нагрузки:
- Квадрант I: Потребители импортируют (+) активную и реактивную энергию.
- Квадрант II: Потребители импортируют (+) активную энергию и экспортируют (-) реактивную энергию.
- Квадрант III: Потребители экспортируют (-) активную и реактивную энергию.
- Квадрант IV: Потребители экспортируют (-) активную энергию, но импортируют (+) реактивную энергию.
Рисунок 1 — Управление реактивной мощностью во всех четырех квадрантахВ квадрантах III и IV генераторы возвращают активную энергию поставщику электроэнергии, которая измеряется отдельным счетчиком киловатт-часов.
Наибольшее внимание уделяется ситуации в квадранте IV! Асинхронные генераторы особенно способны возвращать активную энергию в сеть, но они импортируют реактивную энергию для намагничивания!
Ситуация в квадрантах I и II хорошо известна и может рассматриваться как стандартная. Там управление реактивной мощностью объясняется с помощью автоматического контроллера. Можно распознать нечувствительную полосу пропускания, ограниченную так называемыми пороговыми линиями C / k и поворотом нулевой точки системы координат в зависимости от выбранного целевого коэффициента мощности.
На рисунке 1 показаны две выбранные цели коэффициента мощности: с запаздыванием 0,85 и предустановка на единицу .
Что касается вектора нагрузки 3, одного ступени конденсатора достаточно для достижения коэффициента мощности приблизительно 0,85 с запаздыванием, и контроллер «стоит в режиме ожидания». Чтобы достичь желаемого коэффициента мощности cos φ = 1 , контроллер реактивной мощности включает три дополнительных конденсатора.
Рисунок 2 — «Смешение коэффициентов мощности» в четырехквадрантном режиме (трансформатор тока установлен на входной точке питания)Несмотря на то, что генератор работает параллельно только для уменьшения потребления активной энергии от основного источника питания, векторы все еще движутся только в первом или втором квадранте (см. Рисунок 2b).
Однако, если генератор берет на себя полное потребление активной мощности и даже возвращает активную энергию в сеть поставщика электроэнергии, то векторы переходят в третий или четвертый квадрант (см. Рисунок 2c).
Большинство электронных контроллеров реактивной мощности имеют цифровой дисплей, показывающий фактический коэффициент мощности. Для управления реактивной мощностью, работающей во всех четырех квадрантах, запутанных коэффициентов мощности могут быть указаны , как показано на рисунке 2с, если генератор осуществляет обратную связь.Управляя во всех четырех квадрантах, любое значение коэффициента мощности может указываться от 0 до 1 в первом или третьем квадранте и от 1 до 0 во втором и четвертом квадрантах.
Таким образом, контроллер указывает любое возможное значение в пределах 360 ° от системы координат, при условии, что оно подходит для работы с четырьмя квадрантами. Это предварительное предположение, что контроллер реактивной мощности применим для работы во всех четырех квадрантах.
Следует еще раз подчеркнуть , что фактический коэффициент мощности cos φ a ничего не говорит о фактическом количестве реактивной мощности Q .
Вектор 4 в квадранте IV на рисунке 1 символизирует ситуацию нагрузки, когда генератор полностью покрывает потребление активной мощности и дополнительно подает идентичное количество в сеть. Если целевой коэффициент мощности был установлен равным 0,85 с запаздыванием, контроллер внезапно намеревается компенсировать передовой стороне 0,85 !
Пропускная способность C / k расширяется от первого квадранта через ноль до третьего квадранта. Это называется поведением зеркального отображения контроллера .
Это не гарантирует, что банка компенсации будет достаточно для компенсации в соответствии с лидирующей стороной 0,85 (см. Вектор 6). Семь ступеней конденсатора стали бы необходимыми для достижения этой цели коэффициента мощности.
Как хорошо известно, недостатком является увеличение напряжения при компенсации в емкостной области . Если банк компенсации не смог достичь этого высокого коэффициента мощности из-за недостаточного количества шагов, многие современные контроллеры реактивной мощности вызовут сигнал тревоги.
Правильный контроль реактивной мощности не означает предварительной установки целевого коэффициента мощности во второй квадрант, например, на переднюю сторону 0,9, чтобы достичь запаздывающей стороны 0,9 при управлении в четвертом квадранте (см. Рисунок 1).
Самый простой способ решить эту проблему — предварительно установить целевое значение коэффициента мощности , cos φ d = 1 . С помощью этого целевого коэффициента мощности симметричное управление реактивной мощностью обеспечивается во всех четырех квадрантах (см. Векторы 5 и 2).Таким образом, если компенсация реактивной мощности работает во всех четырех квадрантах, емкость конденсаторов определяется достаточно для достижения среднего коэффициента мощности, равного единице, cos φ = 1.
Помните, что полная компенсация реактивной мощности экономит активную энергию (кВтч) из-за потерь мощности вдоль проводов. Это решение необходимо не только с технической точки зрения, но и с экономической точки зрения, как описано в следующем разделе.
Вернуться к оглавлению ↑
2.2 Торговые соображения
Как уже упоминалось выше, клиенты с собственным генератором (генераторами) обязаны компенсировать реактивную мощность до желаемого коэффициента мощности, который намного ближе к единице, cos φ d = 1.
Например, любое стандартное тарифное соглашение о достижении среднего коэффициента мощности 0,9 становится недействительным. В этом стандартном договоре соглашается, что 48,5% потребления активной энергии является бесплатным по отношению к количеству реактивной энергии. Проще говоря, если потребление активной энергии составляет, например, 1000 кВтч за расчетный период, то 485 кВтч реактивной энергии бесплатно.
Само поведение людей с генераторами гарантирует , что они будут обращать внимание на снижение потребления активной энергии до нуля . Затем в конце расчетного периода счет-фактура за электроэнергию может указывать 0 кВтч активной энергии, но, например, потребление реактивной энергии 17 000 кВАР!
Как само собой разумеющееся, электроэнергетическая компания не будет предоставлять квархи без взимания платы. Многие электростанции с генераторами используют асинхронные генераторы, то есть асинхронные двигатели, работающие с так называемым отрицательным «скольжением» .Независимо от того, работает ли двигатель в режиме двигателя или генератора, он потребляет реактивную энергию для постоянного намагничивания железного сердечника.
Таким образом, каждый потребитель, намеревающийся снизить потребление активной энергии, в частности или даже полностью, генератором (-ами), обязан также полностью компенсировать любую реактивную энергию, за исключением случаев, когда клиент заключил специальный договор с энергокомпанией.
Следующий пример подчеркивает факты, описанные выше.
Вернуться к оглавлению ↑
2,3 Пример
Асинхронный двигатель номинальной мощностью 100 кВА должен работать в режиме генератора. Его номинальный коэффициент мощности составляет 0,82 индуктивности. Несмотря на то, что он возвращает активную энергию в сеть, потребление реактивной мощности составляет:
cos φ = 0,82 ⇒ φ = 34,9 ° ⇒ sin φ = 0,572
Реактивная мощность генератора рассчитывается по формуле:
Q = S × sin φ = 100 кВА × 0.572 = 57,2 квар
В течение одного дня или 24 часов варметр будет считать от до 1373 кВар или 41 200 кВар примерно в месяц , если генератор работает стабильно, например на гидроэлектростанциях.
При работе с синхронными генераторами потребление реактивной энергии зависит от заданной скорости возбуждения. Они предварительно настроены на коэффициент мощности, относящийся регулярно к стороне отставания. Затем реактивная мощность генератора рассчитывается так же, как и для асинхронного.
Вернуться к оглавлению ↑
3. Выводы
Компенсация реактивной мощности во всех четырех квадрантах системы координат из-за параллельной работы генераторов требует рассмотрения технических и экономических фактов совершенно по-другому, чем в классической двухквадрантной работе.
В общем, цель состоит в том, чтобы компенсировать достижение единства, так как φ = 1, как можно ближе к . Банк компенсации должен быть определен соответствующим образом, и контроллер реактивной мощности должен быть пригоден для управления во всех четырех квадрантах.
Само собой разумеется, что трансформатор тока контроллера также должен «захватывать» реактивный ток генератора (ов). Таким образом, точка входа генератора (ов) всегда должна «смотреть» на сторону L корпуса трансформатора тока.
Соблюдать индивидуальные, национальные или международные инструкции.
Вернуться к оглавлению ↑
Источник: Компенсация реактивной мощности Вольфганга Хофманна, Юргена Шлаббаха и Вольфганга Джаста (Покупка в твердом переплете у Amazon)
,Важность реактивной мощности возрастает с ростом спроса на электроэнергию со стороны многих бытовых и промышленных предприятий в сети энергосистемы. Стабильность и надежность системы электроснабжения зависят от управления реактивной мощностью.
Требуется генерировать энергию более эффективным, надежным и экономичным способом. Эффективный способ доставки электрической энергии использует такие технологии, как FACTS (гибкая система передачи переменного тока), SVC (статическая компенсация напряжения) и т. Д., Для поддержания стабильности напряжения, высокого коэффициента мощности и меньших потерь при передаче.Реактивная мощность играет решающую роль в сети энергосистемы.
Важность реактивной мощностиСистемы электропитания переменного тока производят и потребляют два типа энергии; активная и реактивная мощность. Реальная мощность или активная мощность — это истинная мощность, передаваемая любой нагрузке. Он выполняет полезную работу, такую как осветительные лампы, вращающиеся двигатели и т. Д.
С другой стороны, реактивная мощность — это воображаемая мощность или кажущаяся мощность, которая не выполняет никакой полезной работы, а просто перемещается вперед и назад по линиям энергосистемы.Это побочный продукт систем переменного тока и производится от индуктивных и емкостных нагрузок. Он существует, когда есть сдвиг фаз между напряжением и током. Измеряется в единицах вольт-ампер реактивного (VAR).
3 Причины, по которым реактивная мощность важна
1. Управление напряжением
Оборудование энергосистемы рассчитано на работу в пределах ± 5% от номинального напряжения. Колебания уровней напряжения приводят к неисправности различных приборов. Высокое напряжение повреждает изоляцию обмоток, в то время как низкое напряжение вызывает плохую работу различного оборудования, например, низкую освещенность буров, перегрев асинхронных двигателей и т. Д.
Если потребляемая мощность больше, чем потребляемая с помощью передающих линий, ток, потребляемый от линий питания, увеличивается до более высокого уровня, что вызывает резкое падение напряжения на стороне приемного конца. Если это низкое напряжение еще больше уменьшится, это приведет к отключению генераторных блоков, перегреву двигателей и отказам другого оборудования.
Чтобы преодолеть это, реактивная мощность должна подаваться на нагрузку путем помещения реактивных катушек индуктивности или реакторов в линии электропередачи.Мощность этих реакторов зависит от количества кажущейся мощности, которая должна быть подана.
Управление напряжением с помощью реактивной мощностиЕсли потребляемая мощность меньше, чем реактивная мощность, напряжение нагрузки возрастает до более высокого уровня, что приводит к автоматическому отключению передающего оборудования, низкому коэффициенту мощности, повреждениям изоляции кабелей и обмоток различных механические устройства.
Для преодоления этого необходимо компенсировать дополнительную реактивную мощность, доступную в системе.Различное компенсационное оборудование — это синхронные конденсаторы, шунтирующие конденсаторы, последовательные конденсаторы и другие фотоэлектрические системы. Эти устройства вводят емкостную реактивную мощность для компенсации индуктивной реактивной мощности в системе.
Из приведенного выше обсуждения можно сказать, что кажущаяся мощность требуется для поддержания уровней напряжения в определенных пределах для стабильности систем передачи.
2. Отключение электричества
Отключение электричестваНесколько отключений электричества, например, во Франции в 1978 году, в северо-восточных странах в 2003 году, во многих частях Индии в 2012 году, заметили, что недостаточная реактивная мощность в системе электроснабжения является основной причина для отключения электроэнергии.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 генераторов из-за низкого напряжения. Поэтому для обеспечения правильной работы электрической системы в ней должно присутствовать достаточное количество реактивной мощности.
3. Правильная работа различных устройств / машин
Правильная работа различных устройств машинТрансформаторы, двигатели, генераторы и другие электрические устройства требуют реактивной мощности для создания магнитного потока.Это связано с тем, что генерация магнитного потока необходима этим устройствам для полезной работы. На приведенном выше рисунке реактивная мощность, обозначенная красным цветом, помогает создать магнитное поле в двигателе, но приводит к уменьшению коэффициента мощности. Вот почему конденсатор установлен 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 видимую мощность, но не все из них контролируют уровни напряжения.Генераторы электростанции генерируют как активную, так и реактивную мощность, тогда как конденсаторы вводят реактивную мощность для поддержания уровней напряжения. Некоторые из источников и приемников приведены на диаграмме ниже.
Источники и приемники реактивной мощности2 Типы 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 путем подачи или обеспечения достаточного количества реактивной мощности в электрической системе.Они имеют высокую стоимость, и некоторые из этих устройств приведены ниже.
• Синхронные генераторы: в зависимости от напряжения возбуждения, активная и реактивная генерируемая мощность варьируется в синхронных машинах. AVR (автоматические регуляторы напряжения) используются для управления реактивной мощностью в рабочем диапазоне на этих машинах.
• Синхронные конденсаторы: это типы небольших генераторов, которые используются для выработки реактивной мощности без выработки реальной мощности.
• Твердотельные устройства: к ним относятся силовые электронные преобразователи и устройства, такие как FACTS от устройств SVC.
Статические источники реактивной мощности
Это недорогие устройства, и реакция на изменение реактивной мощности несколько меньше, чем у устройств 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, тогда как индуктор поглощает реактивную мощность.
• Подземные кабели и воздушные линии. Ток, протекающий через кабели и воздушные линии, создает чистый магнитный поток, который генерирует реактивную мощность.Слабо нагруженная линия действует как генератор реактивной мощности, в то время как сильно нагруженная линия действует как поглотитель реактивной мощности.
• Фотоэлектрические системы: используются для ввода активной мощности, а также для компенсации гармоник и реактивной мощности в сетевых системах с помощью фотоэлектрической энергии.
Различные поглотители реактивной мощности
Реактивная мощность, вырабатываемая генераторами и другими источниками, поглощается некоторыми нагрузками, приведенными ниже. Это вызывает потери в этих устройствах; следовательно, устройства компенсации должны быть помещены в эти нагрузки.
• Асинхронный двигатель (насосы и вентиляторы)
• Трансформаторы
• Синхронные машины с возбуждением
• Сильно нагруженные линии электропередачи
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 мы можем добиться компенсации коэффициента мощности. Просьба написать ответы в разделе комментариев ниже.
Photo Credits:
Важность реактивной мощности с помощью peguru
Управление выходным напряжением с помощью реактивной мощности сари-энергией
Электрические отключения электроэнергии от lonnypaul
Правильная работа различных устройств / машин с помощью vanrijnelectric
Источники и приемники реактивной мощности с помощью cheers4all
Почему нам не нравится реактивная мощность
Общая мощность , так называемая полная мощность , сети 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 для реактивной мощности и компенсации для студентов (фото любезно предоставлено: eltrex.ро)Реактивная мощность на стороне потребителя просто используется для создания магнитного поля, например, для работы электродвигателей, насосов или трансформаторов.
Реактивная мощность генерируется, когда питание поступает из сети питания, а затем подается обратно в сеть с задержкой по времени.
Таким образом, он колеблется между потребителем и генератором. Это создает дополнительную нагрузку на сеть и требует больших размеров для того, чтобы принимать колебательную реактивную мощность в дополнение к активной мощности, доступной.Как следствие, на меньше активной мощности можно транспортировать .
Рисунок 1 — Состав общей мощности передающей сетиРеактивная мощность имеет нулевого среднего значения, потому что она пульсирует вверх и вниз , усредняя до нуля. Реактивная мощность измеряется как максимальная пульсирующая мощность за цикл. Это может быть положительным или отрицательным, в зависимости от того, пики тока до или после напряжения.
По соглашению, реактивная мощность, как и реальная мощность, является положительной, когда она «подается», и отрицательной, когда она «потребляется».Потребление реактивной мощности снижает величины напряжения , в то время как подача реактивной мощности увеличивает величины напряжения.
Решение с компенсацией //
С системой компенсации реактивной мощности с конденсаторами мощности, непосредственно подключенными к сети низкого напряжения и близко к потребителю энергии , средства передачи могут быть освобождены, так как реактивная мощность больше не подается от сети, а обеспечивается конденсаторами (рисунок 2). ).
Рисунок 2 — Принцип компенсации реактивной мощности с использованием силовых конденсаторов низкого напряженияУменьшаются потери при передаче и энергопотребление, и дорогостоящие расширения становятся ненужными, поскольку одно и то же оборудование может использоваться для передачи более активной мощности благодаря компенсации реактивной мощности.
Определение мощности конденсатора
Система с установленной активной мощностью P должна быть компенсирована от коэффициента мощности cos φ 1 до коэффициента мощности cos φ 2 .Мощность конденсатора, необходимая для этой компенсации, рассчитывается следующим образом:
Q c = P · (загар φ 1 — загар φ 2 )
Компенсацияуменьшает передаваемую полную мощность S (см. Рисунок 3). Омические потери при передаче уменьшаются на квадрат токов.
Рисунок 3 — Схема питания для некомпенсированной (1) и компенсированной (2) установкиОценка реактивной мощности
Для промышленных предприятий, которые все еще находятся в стадии конфигурирования, можно предположить, что потребителями реактивной мощности в основном являются асинхронные двигатели переменного тока, работающие со средним коэффициентом мощности cos φ ≥ 0.7 . Для компенсации до cos φ = 0,9 требуется конденсаторная мощность приблизительно , 50% от активной мощности:
Q c = 0,5 · P
В инфраструктурных проектах (офисы, школы и т. Д.) Применяется следующее:
Q c = 0,1-0,2 · P
Расчет реактивной мощности
(на основании счета за электроэнергию)
Для установок, которые уже работают, требуемая мощность конденсатора может быть определена путем измерения.Если имеются счетчики активной и реактивной работы, потребность в мощности 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 рассчитана 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 указаны коэффициенты преобразования F , когда измеренный cos φ 1 должен быть скомпенсирован для достижения коэффициента мощности cos φ 2 при работе.
Таблица 1 — Коэффициенты преобразования F для регулировки фазового угла3 основных вида компенсации //
Конденсаторымогут использоваться для одиночной, групповой и центральной компенсации .Эти виды компенсации будут введены в следующем //
Одиночная компенсация
При однократной компенсации, конденсаторы напрямую подключаются к клеммам отдельных потребителей энергии и включаются вместе с ними через общее коммутационное устройство. Здесь мощность конденсатора должна быть точно отрегулирована для соответствующих потребителей. Одиночная компенсация часто используется для асинхронных двигателей (рисунок 4).
Рисунок 4 — Одиночная компенсацияРазовая компенсация экономически выгодна для:
- Крупные индивидуальные потребители электроэнергии
- Постоянный спрос на электроэнергию
- Долгое время ВКЛ
Здесь нагрузка снимается с питающих линий к потребителям электроэнергии.Однако непрерывное регулирование мощности конденсатора в соответствии с его потребностью в реактивной мощности невозможно.
Групповое вознаграждение
При групповой компенсации каждое компенсационное устройство назначается группе потребителей . Такая группа потребителей может состоять, например, из двигателей или газоразрядных ламп, которые соединены в источник питания вместе через контактор или переключатель. В этом случае специальные переключающие устройства для подключения конденсаторов также не требуются (рисунок 5).
Рисунок 5 — Групповая компенсация Групповая компенсация имеет те же преимущества и недостатки, что и однократная компенсация .
Центральная компенсация
Блоки управления реактивной мощностью используются для центральной компенсации , которые непосредственно назначаются распределительному устройству, распределительной плате или перераспределительной плате и устанавливаются там централизованно. Блоки управления содержат ветви переключаемых конденсаторов и контроллер, который получает реактивную мощность, присутствующую в месте ввода.
Рисунок 6 — Центральная компенсация Если отклонение от заданного значения, , контроллер последовательно включает или выключает конденсаторы через контакторы .
Мощность конденсатора выбирается таким образом, чтобы вся установка достигла требуемого cos φ (рисунок 6). Центральная компенсация рекомендуется в случае:
- Многие мелкие потребители подключены к сети
- Различные требования к мощности и разное время включения потребителей энергии
Список литературы //
- Планирование распределения электроэнергии по SIEMENS
- Принципы эффективного и надежного реактивного энергоснабжения и потребления Федеральной комиссией по регулированию энергетики
Похожие записи
