Отрицательная реактивная мощность в линии причины. Компенсация реактивной мощности: принципы, методы и преимущества

Что такое реактивная мощность в электрических сетях. Как она влияет на эффективность энергосистемы. Какие существуют способы компенсации реактивной мощности. Каковы основные преимущества применения компенсации реактивной мощности.

Что такое реактивная мощность и почему она важна

Реактивная мощность — это часть полной мощности в цепях переменного тока, которая не совершает полезной работы, а циркулирует между источником и потребителем. Она возникает из-за наличия в цепи реактивных элементов — индуктивностей и емкостей.

В отличие от активной мощности, реактивная мощность:

• Не преобразуется в другие виды энергии
• Не совершает полезной работы
• Циркулирует между генератором и потребителем
• Создает дополнительную нагрузку на сеть

Несмотря на это, реактивная мощность играет важную роль в работе многих электроприборов, создавая магнитные и электрические поля. Однако ее избыток приводит к ряду негативных последствий.

Негативные последствия избытка реактивной мощности

Повышенная реактивная мощность в сети вызывает следующие проблемы:

• Увеличение потерь в проводниках из-за роста тока
• Снижение пропускной способности линий электропередачи
• Падение напряжения в сети
• Перегрузка генераторов и трансформаторов
• Ускоренный износ оборудования
• Повышение счетов за электроэнергию

Таким образом, компенсация избыточной реактивной мощности является важной задачей для повышения эффективности энергосистемы.

Способы компенсации реактивной мощности

Существует несколько основных методов компенсации реактивной мощности:

1. Использование конденсаторных установок

Конденсаторные батареи — наиболее распространенный и экономичный способ. Они генерируют реактивную мощность, противоположную по знаку индуктивной нагрузке.

2. Применение синхронных компенсаторов

Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки. Изменяя ток возбуждения, можно регулировать выработку или потребление реактивной мощности.

3. Установка активных фильтров

Активные фильтры позволяют компенсировать высшие гармоники тока, возникающие при работе нелинейных нагрузок.

4. Применение статических тиристорных компенсаторов

Статические компенсаторы на основе силовой электроники обеспечивают быстрое и точное регулирование реактивной мощности.

Преимущества компенсации реактивной мощности

Внедрение систем компенсации реактивной мощности дает следующие преимущества:

• Снижение потерь электроэнергии в сетях на 10-20%
• Увеличение пропускной способности линий электропередачи
• Стабилизация напряжения в сети
• Разгрузка трансформаторов и генераторов
• Продление срока службы электрооборудования
• Уменьшение счетов за электроэнергию

По оценкам специалистов, компенсация реактивной мощности позволяет снизить потери электроэнергии в сетях на 10-20%. Это дает значительный экономический эффект, особенно для крупных промышленных предприятий.

Расчет и выбор компенсирующих устройств

Для правильного выбора компенсирующих устройств необходимо провести следующие расчеты:

1. Определить фактический и требуемый коэффициент мощности
2. Рассчитать необходимую мощность компенсирующих устройств
3. Выбрать тип и количество компенсаторов
4. Определить места установки компенсирующих устройств
5. Рассчитать экономический эффект от внедрения компенсации

При выборе компенсирующих устройств учитывают следующие факторы:

• Характер нагрузки (постоянная или переменная)
• Наличие высших гармоник в сети
• Требуемую скорость регулирования
• Условия эксплуатации
• Стоимость оборудования

Правильный расчет и выбор компенсирующих устройств позволяет достичь максимального технико-экономического эффекта.

Применение компенсации реактивной мощности на практике

Компенсация реактивной мощности широко применяется в следующих отраслях:

• Промышленные предприятия с большим количеством электродвигателей
• Металлургические заводы
• Горнодобывающие компании
• Нефте- и газодобывающие предприятия
• Деревообрабатывающие производства
• Текстильные фабрики
• Торговые и офисные центры

Например, на металлургическом заводе внедрение системы компенсации реактивной мощности позволило снизить потребление электроэнергии на 15% и увеличить срок службы оборудования на 20%.

Заключение

Компенсация реактивной мощности — эффективный способ повышения энергоэффективности и надежности электроснабжения. Грамотное применение компенсирующих устройств позволяет значительно снизить потери в сетях, стабилизировать напряжение и продлить срок службы электрооборудования. При этом затраты на внедрение систем компенсации окупаются в короткие сроки за счет экономии электроэнергии.

Отрицательная реактивная мощность

Реактивная мощность — часть электрической энергии, возращенная нагрузкой источнику. Явление возникновения ситуации считается вредным. Включение цепи порождает переходный процесс. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением. Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК.
• Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
• Реактивная мощность. Отрицательная реактивная мощность
• Форум АСУТП
• Активная мощность цепи переменного тока
• Электрическая мощность. Общее понятие
• Отрицательная активная мощность
• Активная, реактивная и полная мощности;
• Активная и реактивная электроэнергия

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: IoT#8.3 Электрическая мощность. Коэффициент мощности

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК.

Активная и реактивная мощность Правила форума. Услышал на лекции и прочитал в книге что электро двигатель работающий в качестве генератора да и двигателя забирает из сети реактивную мощность, а отдаёт в неё активную а когда работает двигателем активную даёт на вал в виде «мех вращений». Посмотрев несколько видео про это явление также узнал что реактивная мощность это вредное явление и что с ним борются!

И что получается что генератор в качестве двигателя переменного тока выступает что-то в роде санитара леса? Прошу подсказку чтобы создать законченный образ данного явления. Вернуться к началу. Это позволяет скомпенсировать индуктивную реактивную составляющую остальных потребителей асинхронных электродвигателей , и «выровнять косинус». Жан-Поль Сартр. В деревне света нет, а на ферме есть.

Коровы довольны. Напряжение регулировалось количеством подключенных конденсаторов, чем больше ёмкость, тем больше напряжение. Откуда бралось это напряжение на выходе асинхронника — теория молчала, предполагалось, что за счёт остаточной намагниченности ротора.

При превышении индуктивной составляющей нагрузки над емкостной напряжение пропадало. В сетях переменного тока есть такая досада — генератор выдает потребителю большой ток полный ток , а фактически потребитель двигатель вырабатывает мощность чуть ниже, чем если считать по полному току.

Неприятно это тем, что провода, автоматические выключатели и т. Теперь о причинах этой картины. Картина становится ясной, если посмотреть картинку из учебника, где напряжение опережает ток и показаны графики мгновенной мощности полной мощности.

Почему ток отстает от напряжения по фазе? Ответ: потому что ток определяется нагрузкой. Если нагрузка индуктивная, то она по ранее изученному закону Ленца сдвигает ток относительно напряжения в сторону отставания. Получается так, что генератор как бы пихает энергию в нагрузку, а та отталкивает ее в некоторой части обратно в силу своей природы.

Активных и реактивных токов, активной и реактивной мощности фактически не существует, это чисто математические фокусы а-ля комплексных чисел. Тем не менее нужно уметь это все вычислять, чтобы правильно подбирать индуктивности, емкости, сопротивления и т. Активная мощность ток — это та доля, которая фактически потребилась потребителем, реактивная мощность ток — эта доля, которую нагрузка «оттолкнула» обратно в генератор.

Соответственно нужно стремиться увеличить активную составляющую и уменьшить реактивную, чтобы было максимальное использование мощности сети, максимальный косинус фи, активная составляющая равнялась полной.

Компенсация реактивной мощности : если в схему с индуктивностью добавить немного емкости не перебарщивая , то мы будем наблюдать, что получившаяся схема увеличила свой коэффициент мощности косинус фи. Это называется компенсацией реактивной мощности. Хитрость заключается в том, что как раз в те моменты времени, когда индуктивная нагрузка выталкивает из себя энергию, емкостная нагрузка желает потребить эту энергию. Можно убедиться в этом, если построить графики мгновенной мощности для индуктивности и емкости при переменном напряжении.

При компенсации реактивной мощности индуктивность и емкость как бы дополняют друг друга, они обмениваются между собой реактивной мощностью, не занимая при этом источник энергии. Для источника энергии компенсированная нагрузка представляет собой нагрузку с высоким косинусом фи. Компенсация реактивной мощности представляет собой реальное техническое решение проблемы недоиспользования мощности.

Есть еще понятия «резонанс токов» и «резонанс напряжений» — это названия для тех случаев, когда индуктивности добавляют ровно столько емкости, чтобы не переборщить. Это оптимальные случаи компенсации реактивной мощности для параллельного и последовательного соединения реактивных нагрузок. Подробности — в учебниках. Если реактивная мощность еще как-то математически определена, то реактивной энергии не существует даже математически.

Например, говорить «компенсация реактивной энергии» некорректно. Это просто к слову. К слову. Складывать же величины разной размерности — это увлекательное занятие оставьте пионеру из мультика «В стране невыученных уроков». Это там невиданные зверушки бегали. По вопросам работы Форума можно обратиться по этим контактам. С точки зрения сети kVA имеют самое важное значение. С точки зрения электропотребителя очень большое значение имеет kW, это реальная мощность которая пошла в пользу.

Заблуждением будет считать, что kVAR — это всегда некие ненужные потери. Например, в электродвигателях переменного тока kVAR абсолютно необходим, нельзя его снижать до нуля. Реактивная мощность используется для создания магнитного поля возбуждения. Магнитное поле требует подпитки энергией, но при этом возвращает назад в сеть — так следует обосновывать необходимость kVAR.

Еще вот лекцию про полезность противоЭДС в двигателях постоянного тока не рассказал. Хотя казалось бы, что противоЭДС — это нечто противное.

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности

Величины тока и напряжения, входящие в выражение 1 , являются синусоидальными функциями времени, поэтому и мгновенная мощность является переменной величиной и для ее оценки используется понятие средней мощности за период. Ее можно получить, интегрируя за период T работу, совершаемую электрическим полем, а затем соотнося ее с величиной периода, то есть. Величина cos j называется коэффициентом мощности. Из этого выражения следует, что средняя мощность в цепи переменного тока зависит не только от действующих значений тока I и напряжения U , но и от разности фаз j между ними. Максимальная мощность соответствует нулевому сдвигу фаз и равна произведению UI. Максимальные значения напряжения и тока любой электрической машины определяются ее конструкцией, а максимальная мощность, которую они могут развивать — произведением этих величин.

Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация ( при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).

Реактивная мощность. Отрицательная реактивная мощность

Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью:. В цепях однофазного синусоидального тока , где U и I — действующие значения напряжения и тока,? Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии тепловую и электромагнитную. Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением. Единица активной мощности — ватт W, Вт. В теории длинных линий анализ электромагнитных процессов в линии передачи, длина которой сравнима с длиной электромагнитной волны полным аналогом активной мощности является проходящая мощность, которая определяется как разность между падающей мощностью и отраженной мощностью.

Форум АСУТП

Мощность в цепи переменного тока также есть переменной величиной. Среднее ее значение. В цепи, где есть реактивное сопротивление возьмем для примера индуктивное значение мгновенной мощности равно:. Данное выражение показывает, что реактивная энергия содержит только переменную часть, которая изменяется с двойной частотой, а ее среднее значение равно нулю. Если ток и напряжение имеют синусоидальную форму и сеть содержит элементы типа R-L или R-C, то в таких сетях кроме преобразования энергии в активном элементе R вдобавок еще и изменяется энергия электрического и магнитного полей в реактивных элементах L и C.

Активная и реактивная мощность Правила форума. Услышал на лекции и прочитал в книге что электро двигатель работающий в качестве генератора да и двигателя забирает из сети реактивную мощность, а отдаёт в неё активную а когда работает двигателем активную даёт на вал в виде «мех вращений».

Активная мощность цепи переменного тока

Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью:. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии тепловую, световую и т. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи. Единица активной мощности — ватт W, Вт. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом активной мощности является мощность, поглощаемая нагрузкой.

Электрическая мощность. Общее понятие

При расчете электрической мощности, потребляемой любым электротехническим или бытовым устройством, обычно учитывается так называемая полная мощность электрического тока, выполняющего определённую работу в цепи данной нагрузки. Активная мощность всегда измеряется и указывается в ваттах Вт , а полная мощность приводится обычно в вольт-амперах ВА. Различные приборы — потребители электрической энергии могут работать в цепях, имеющих как активную, так и реактивную составляющую электрического тока. Активная составляющая потребляемой любой нагрузкой мощности электрического тока совершает полезную работу и трансформируется в нужные нам виды энергии тепловую, световую, звуковую и т. Отдельные электроприборы работают в основном на этой составляющей мощности. Это — лампы накаливания, электроплиты, обогреватели, электропечи, утюги и т. При указанном в паспорте прибора значении активной потребляемой мощности в 1 кВт он будет потреблять от сети полную мощность в 1кВА.

Добрый день релейщики.У меня вопрос: Могут ли РВА 62 и ЭПА устойчиво работать с отрицательной реактивной мощностью генератора?.

Отрицательная активная мощность

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Подскажите или скажите как склеивать термомозайку?

Активная, реактивная и полная мощности;

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 363. Мощность в цепи переменного тока

Мощность определяется, как скорость потока энергии, проходящей через заданную точку. Тоесть мощность — это отношение количества энергии, прошедшей через данную точку за определённый промежуток времени, к величине этого промежутка времени. В цепях переменного тока, в отличие от цепей постоянного тока, присутствуют не только рассеивающие энергию активные элементы, но и запасающие энергию реактивные элементы, такие, как индуктивности и ёмкости. Индуктивные элементы катушки запасают энергию в магнитном поле; ёмкостные элементы конденсаторы запасают энергию в электрическом поле. Эти элементы вызывают переодическое реверсирование потока энергии энергия переходит из сети в энергию поля элемента, а затем обратно.

Активная мощность Помогите решить задачу.

Активная и реактивная электроэнергия

Вся энергия, поступающая в активное сопротивление, преобразуется в тепло. Принимая во внимание, что мгновенную мощность можно представить в следующем виде: Ток совпадает по фазе с напряжением, и в соответствии с Мгновенная мощность колеблется в пределах от 0 до и не бывает отрицательной рис. Активная мощность равна полной мощности, а реактивная мощность равна нулю Мгновенные мощности поступления энергии в индуктивность и в емкость равны скоростям прироста энергии соответственно магнитного и электрического полей. Действительно, для индуктивности и для емкости Так как для индуктивности , а для емкости то для обоих случаев из получаем: Здесь верхние знаки относятся к индуктивности, а нижние — к емкости. Площади, ограниченные кривыми мгновенных мощностей и осями абсцисс рис. Происходит непрерывный обмен энергией между источником питания и соответственно между магнитным или электрическим полями.

Мгновенная электрическая мощность P t , выделяющаяся на элементе электрической цепи — произведение мгновенных значений напряжения U t и силы тока I t на этом элементе:. Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то среднюю мощность можно вычислить по формулам:. Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью:.

Компенсация реактивной мощности как фактор энергосбережения — Продукция — Статьи — компания EKF

1. Главная
2. Статьи
3. Продукция
4. Компенсация реактивной мощности как фактор энергосбережения

Компенсация реактивной мощности как фактор энергосбережения

11 дек. 2017 г.

<link />

Как платить за электричество меньше, повысить КПД оборудования и более эффективно использовать электрическую энергию, — сегодня эти вопросы волнуют многих руководителей производственных предприятий и владельцев коммерческих объектов.

Из данной статьи вы подробнее узнаете, что такое компенсация реактивной мощности, как правильно рассчитать мощность для потребителей и подобрать оборудование, чтобы сократить потери электроэнергии до 65%.

Немного теории

Для оценки и расчетов цепей переменного тока используются действующие значения тока и напряжения.

Действующее значение переменного тока определяется как величина такого эквивалентного постоянного тока, который проходя через то же активное сопротивление, что и переменный ток, выделяет на нем за период то же количество тепла. Математически действующее значение определяется как среднеквадратичное за период.

Полная мощность вычисляется как произведение действующих значений тока и напряжения цепи.

S = U * I
В случае активной нагрузки фазы тока и напряжения совпадают и вся полная мощность выделяется на нагрузке. Расчеты для переменного тока соответствуют анализу цепей постоянного тока, только используются действующие значения тока и напряжения.

Полная мощность фактически показывает требования к электрической сети. Измеряется она в вольт-амперах (ВА).

Если в цепи переменного тока появляются реактивные элементы (индуктивные нагрузки и емкостные нагрузки) расчёты приходится корректировать. Реактивные элементы обладают способностью накапливать энергию и отдавать ее обратно в цепь. Появляется сдвиг фаз между током и напряжением и как следствие появляется реактивная мощность.

Реактивная мощность может быть, как положительной (для индуктивных цепей), так и отрицательной (для емкостной составляющей).

Индуктивная нагрузка

Емкостная нагрузка

Реактивная мощность не выделяется на нагрузке, не создает полезной работы. Она накапливается на реактивных элементах нагрузки (конденсаторах, катушках индуктивности), а затем возвращается обратно в питающую сеть. Возвращаясь, она увеличивает текущий по проводам ток. Этот реактивный ток, присутствуя в линиях, дополнительно нагревает их. Поэтому в любой энергосистеме стремятся уменьшить реактивную мощность до минимума.

На нагрузке остается активная мощность. Она и совершает полезную работу: приводит в движение двигатель, переходит в световую волну в лампах и др. Активная мощность — это среднее значение мгновенной мощности за период.

Полная мощность в цепях переменного тока равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей.

S = ? ( P2 + Q2)

Активная мощность вычисляется как:
P = I * U * cos ?
I и U это действующие значения тока и напряжения.

Или:

P = S * cos ?
Т.е. активная и полная мощности связаны через коэффициент — cos ?.

Коэффициент мощности – это соотношение полезной активной мощности к полной мощности, то есть cos?=P/S этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. cos ? – это косинус угла сдвига между напряжением питающей сети и током, потребляемым нагрузкой.

При cos ? = 1 (когда фаза тока совпадает с фазой напряжения) активная мощность на нагрузке равна полной. Вся энергия питающей сети используется для полезной работы. Происходит это только на чисто активной нагрузке, без реактивной составляющей.

Попробуем рассчитать мощность, когда угол между напряжением и током составляет 90 градусов.

На графике ? равно 90 косинус фи (cos?)=0(нулю). Для простоты вычислений возьмем максимальное значение напряжения равное 1 (100%). В этот момент ток равен 0 (нулю). Соответственно их произведение, то есть мощность равны 0(нулю). И наоборот, когда ток максимальный, напряжение равно нулю. Получается, что полезная, активная мощность равна 0 (нулю).

Конечно, устройств с cos ? = 0 на практике не бывает, но промежуточных вариантов может быть множество. Например, бестрансформаторный блок питания, приведенный в качестве примера выше, имеет коэффициент мощности 0,6 — 0,7.

Значимость коэффициента мощности

Приведем простые расчеты, демонстрирующие значимость данного показателя.
Два потребителя электроэнергии с одинаковой активной (полезной) мощностью. У первого cos ? = 1, а у второго – 0,5. Это означает, что второй потребитель потребляет от сети ток в два раза больше, чем первый. Т.к. зависимость потерь в проводах от тока имеет квадратичный характер (P = I2 * R), то потери на активном сопротивлении проводов во втором случае будут в 4 раза больше. Соответственно потребуются провода большего сечения.

Высокий коэффициент мощности особенно важен для мощных нагрузок и длинных линий электропередач.

Реактивная мощность в электрических сетях продуцирует следующие негативные факторы:

• Увеличение потерь в проводниках
• Нагрев проводников вызывает ускорение старения изоляции, снижение срока службы, способствует возникновению коротких замыканий
• Снижение пропускной способности энергосистемы при генерации дополнительной мощности для компенсации потерь
• Нагрев обмоток трансформаторов и снижение нагрузочной способности без видимых причин
• Перегрузка генераторов и трансформаторов.
  Повышение тока из-за низкого коэффициента мощности вызывает перегрузку генераторов и трансформаторов, и, как следствие, уменьшение их срока службы вследствие превышения расчётных характеристик
• Увеличение падения напряжения
  Протекающий по электрическому проводнику ток вызывает падение на нем напряжения, величина которого определяется по закону Ома. Возрастание величины тока из-за низкого значения коэффициента мощности вызывает увеличение падения напряжения, что приводит к снижению напряжения на нагрузке относительно требуемого значения, и приводит к снижению мощности, поступающей на нагрузку

Использование КРМ для снижения нагрузки в электросетях. Виды компенсаторов

Для уменьшения нагрузки в электрических сетях от реактивной мощности применяются компенсаторы реактивной мощности. Это может быть использование синхронного компенсатора. Данное оборудование представлено синхронным двигателем, работающим на холостом ходу. Одновременно с ним применяются системы регулировок, влияющих на эффективность оборудования. Кроме синхронного устройства, компенсация производится с помощью батарей конденсаторов. Этот вариант считается более простым и дешевым в эксплуатации.

Преимущества компенсации реактивной мощности

• Повышение эффективности использования электрической энергии за счет снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии.

Снижение тепловых потерь можно рассчитать, если значение тока в законе Джоуля-Ленца выразить через соотношение для активной мощности. Получается следующая зависимость:

Потери комп./Потери нач. =( COS ? нач./ COS ? комп)?

В результате расчётов получаем следующие зависимости:


В таблице показано возможное уменьшение тепловых потерь

COS ? начальнй	COS ? компенсированный
	0,85	0,90	0,95	1,00
0,50	65,40%	69,14%	72,30%	75,00%
0,55	58,13%	62,65%	66,48%	69,75%
0,60	50,17%	55,56%	60,11%	64,00%
0,65	41,52%	47,84%	53,19%	57,75%
0,7	32,18%	39,51%	45,71%	51,00%
0,75	22,15%	30,59%	37,67%	43,75%
0,80	11,42%	20,99%	29,09%	36,00%
0,85	—	10,80%	19,94%	27,75%
0,90	—	—	10,25%	19,00%
0,95	—	—	—	9,75%

• Повышение качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.

В процессе передачи электроэнергии на расстоянии ток вынужден преодолевать сопротивление (R) проводов, что вызывает падение напряжения в линии. Падения напряжения можно определить по закону Ома. Оно равно произведению величины тока на сопротивление. Если выразить величину тока через активную мощность, то в конце преобразований получим следующее выражение:

?U=?Uкомп./?Uнач.* COS ? нач./ COS ? комп

В таблице показано возможное уменьшение падения напряжения

COS ? начальнй	COS ? компенсированный
	0,85	0,90	0,95	1,00
0,50	41,18%	44,44%	47,37%	50,00%
0,55	35,29%	38,89%	42,11%	45,00%
0,60	29,41%	33,33%	36,84%	40,00%
0,65	23,53%	27,78%	31,58%	35,00%
0,7	17,65%	22,22%	26,32%	30,00%
0,75	11,76%	16,67%	21,05%	25,00%
0,80	5,88%	11,11%	15,76%	20,00%
0,85	—	5,56%	10,53%	15,00%
0,90	—	—	5,26%	10,00%
0,95	—	—	—	5,00%



• Экономия до 30% на оплате электроэнергии. При компенсированном коэффициенте мощности нет необходимости платить за реактивную мощность. Значительное сокращение энергопотребления.
• Увеличение срока службы электрических машин. Недостаток реактивной мощности приводит к увеличению тока, что вызывает снижение срока службы электрооборудования.
• Стоимость прокладки кабеля сокращается до 30%. Оптимизация конструкции оборудования за счёт уменьшения сечения проводников позволяет снизить стоимость используемых материалов.
• Снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии. Повышение эффективности использования электроэнергии и качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.
• Дополнительный прирост мощности системы электроснабжения. При скомпенсированном коэффициенте мощности часть избыточной энергии, высвобождающейся за счёт уменьшения потерь, может быть использована потребителем.



Как выбрать оборудование для компенсации реактивной мощности

Оптимальный выбор оборудования для коррекции коэффициента мощности будет зависеть от типа имеющихся нагрузок и режимов их работы.

Если загрузка оборудования мало подвержена колебаниям, т.е. она почти постоянна, то выгоднее всего использовать индивидуальную компенсацию реактивной мощности. В этом случае конденсатор включается и выключается вместе с относящейся к нему нагрузкой, поэтому компенсация соответствует cos ? нагрузки и синхронизирована с ее суточными колебаниями. Индивидуальная компенсация реактивной мощности наиболее эффективна, если большая часть реактивной мощности потребляется несколькими мощными нагрузками, которые работают непрерывно или длительное время.

рис.1

Индивидуальная компенсация (см. рис.1) реактивной мощности имеет следующие преимущества:

• Компенсация четко соответствует нагрузке
• Конденсаторная батарея может быть размещена непосредственно у нагрузки
• Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
• Низкая стоимость установки
• Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети
• Простота установки
• Низкая стоимость решения

Однако во многих системах не все нагрузки задействованы одновременно, и некоторые из них работают всего несколько часов в день. В этом случае индивидуальная компенсация реактивной мощности становится более дорогой из-за необходимости установки большого количества конденсаторов. При этом основная масса конденсаторов не будет использоваться большую часть времени.

рис.2

Если в такой системе часть потребителей всегда работает, а часть стоит, периодически меняясь местами, но суммарная нагрузка получается примерно одинаковая по времени, то используют нерегулируемую групповую компенсацию реактивной мощности (см. рис. 2).

Такая конфигурация имеет следующие преимущества:

• Конденсаторная батарея может быть размещена в щите управления
• Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
• Низкая стоимость установки
• Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети

Групповая компенсация имеет и недостаток:

• Распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью

Если потребность в реактивной мощности сильно колеблется, целесообразно использовать батареи с автоматическим регулированием (см. рис. 3), а не конденсаторы, емкость которых постоянна. В этой системе конденсаторы устанавливаются рядом со щитом питания. Суммарная емкость батареи конденсаторов разделяется на ступени. Контроллер регистрирует текущий коэффициент мощности в сети и подключает или отключает необходимую реактивную мощность. При этом контроллер выбирает ту ступень, которая меньше всего проработала до этого момента.

рис.3

Преимущества централизованной компенсации реактивной мощности с автоматическим регулированием:



• Компенсация четко соответствует изменяющейся во времени нагрузке
• Конденсаторная батарея размещена рядом со щитом питания
• Более эффективное использование конденсаторов: контроллер равномерно распределяет нагрузку на конденсаторы, что увеличивает срок службы конденсаторов
• Лучшее регулирование напряжения в энергосистеме

Важно обратить внимание, что распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью. Необходим контроллер и аппарат управления ступенями, что усложняет решение, но при этом делает его более оптимальным по функционалу и стоимости.

В ассортименте компании EKF представлены все элементы компенсации реактивной мощности:



• Конденсаторы КПС-0,40-ХХ-3, рассчитанные на работу в трехфазных сетях переменного тока 400В с номинальными емкостями до 50 кВАр
• Регуляторы на 3,5,7,14 подключаемых ступеней компенсации

               <li><span><a href="https://ekfgroup.com/produktsiya/kommutatsionnoe-oborudovanie-do-1000a/kontaktory-dlja-kondensatornyh-batarej-KRM/">Контакторы</a> для конденсаторов номиналами от 12,5 кВАр до 50 кВАр с катушками управления 230В и 400В</span><a href="https://ekfgroup.com/produktsiya/kommutatsionnoe-oborudovanie-do-1000a/kontaktory-dlja-kondensatornyh-batarej-KRM/"><img src="/uploads/articles/155098/kontakt.png" /></a></li>
               <li><span>Щиты ШМП и ВРУ с удобной внутренней конфигурацией, которые можно подобрать для любого варианта компенсации реактивной мощности. </span><img src="/uploads/articles/155098/shit.png" /> </li>               </ul>
           <p>Кроме того, в компании EKF проводится сертификация сборщиков данного оборудования. Подробнее о том, как осуществить квалифицированный подбор и сборку компенсаторных установок в вашем регионе, можно уточнить по электронной почте <a href="mailto:[email protected]"><b>[email protected]</b></a>.</p>
   </ul></div>

Электротехнический информационный портал. Видеоматериалы статьи и новости посвящённые электротехнике.

Активные фильтры прекрасно компенсируют реактивную мощность в электроустановках. Зачем это делать активными фильтрами, когда есть традиционные решения на базе конденсаторных установок и синхронных компенсаторов? Как управлять активными фильтрами? Какие практические задачи решаются активными фильтрами и не решаются традиционными способами? Попробуем ответить на эти вопросы.

О пользе и вреде конденсаторных установок.

На большинстве промышленных предприятий есть установки компенсации реактивной мощности (УКРМ). Польза от них очевидна. Можно разгрузить источники и сети от реактивного тока, стабилизировать напряжение, получить более выгодный тариф от электроснабжающей организации и др.

Вместе с тем, во многих электроустановках УКРМ отключены. Чаще всего это объясняется перегревом конденсаторов и коммутационных аппаратов токами высших гармоник (Рис. 1)

 

Рис. 1. Контакторы конденсаторной установки с признаками повреждения (кликабельно).

Рис. 2. Дроссели конденсаторной установки с признаками повреждения (кликабельно).

Первое, что предлагается сделать для снижения токов высших гармоник – установить в УКРМ входные дроссели. Это помогает, но не всегда. Зачастую сами дроссели оказываются слабым звеном и выходят из строя (Рис. 2).

Другая причина, по которой УКРМ выводят из работы – возникновение резонанса на частотах определенных гармоник при подключении секций конденсаторов. Помимо перегрева оборудования, это чревато дополнительными искажениями напряжения и нарушениями работы ответственных электроприемников.

Рис. 3. Конденсаторная установка с тиристорными ключами для коммутации секций (кликабельно)

Еще один недостаток УКРМ – низкое быстродействие. В «бюджетных» конденсаторных установках коммутация ступеней компенсации выполняется контакторами. Частота переключений ограничивается временем, необходимым для разряда конденсаторов через резисторы. Скорости реакции батареи не всегда достаточно для отслеживания изменений нагрузки и поддержания целевого коэффициента мощности. Кроме того, при работе в повторно-кратковременном режиме сами контакторы оказываются слабым звеном (Рис. 1).

Конденсаторные установки «премиум-класса» (Рис. 3) комплектуются качественными фильтрами, тиристорными ключами для коммутации ступеней, микропроцессорной системой управления, диагностики и защиты. При этом не устраняются проблемы их эксплуатации, в особенности если нагрузки носят резко переменный характер.

На рисунке 4 приведены графики изменения мощности на сборных шинах, к которым подключен электропривод буровой лебедки. Лебедка укомплектована двигателями постоянного тока, запитанными через тиристорные управляемые выпрямители.

Реактивная мощность на сборных шинах компенсируется конденсаторной установкой (8 ступеней по 100 квар каждая) с тиристорными ключами. Ёмкость конденсаторов достаточна для поддержания высокого коэффициента мощности во всех режимах, однако этого не происходит. Несмотря на заявленную высокую скорость переключения ступеней, быстродействия системы компенсации недостаточно.

Рис. 4. Мощность активная (черная линия) и реактивная (зеленая линия) при работе привода буровой лебедки (кликабельно)

При подъёме инструмента наброс активной мощности достигает 1,1 МВт с периодичностью 4 – 5 минут. Реактивная мощность (индуктивная) на вводе питания, вопреки ожиданиям, возрастает до 1000 квар. Это вызывает бросок тока, который в других условиях мог быть снижен (при достаточной скорости генерации реактивной мощности ёмкостного характера).

Далее САУ конденсаторной установки формирует команды на включение секции батареи тиристорами ключами. Реактивная мощность, потребляемая от источника электроэнергии, уменьшается практически до нуля.

При сбросе нагрузки реактивная мощность привода падает, но ступени конденсаторной установки некоторое время остаются подключенными к сети. В результате реактивная мощность на вводе питания оказывается отрицательной (достигает «минус» 500 квар).

Если электроснабжение буровой осуществляется от автономной электростанции, то «заброс» реактивной мощности ёмкостного характера создает риски отключения генераторов защитой и аварийной остановкой с непредсказуемыми последствиями.

Таким образом, компенсация реактивно мощности с применением конденсаторных установок не всегда дает желаемые результаты, а иногда создает риски аварий.

Приведенные выше доводы в целом справедливые и для синхронных компенсаторов. Их быстродействия в переходных режимах недостаточно, перегрев токами высших гармоник может быть значителен и др. Кроме того, применение синхронных компенсаторов требует организации обслуживания вращающихся механизмов и неизбежно влечет дополнительные потери активной энергии.

Активные фильтры хороши для компенсации реактивной мощности как минимум по трем причинам:

• Высокое быстродействие, позволяющее генерировать требуемую реактивную мощность практически мгновенно.
• Способность генерировать реактивную мощность как индуктивного, так и ёмкостного характера.
• Способность длительно работать в электроустановках с высоким содержанием высших гармоник, а также компенсировать высшие гармоники и реактивную мощность одновременно.

Рис. 5. Рис. 5. Активные фильтры навесного исполнения на трансформаторной подстанции (кликабельно)

Активные фильтры достаточно компактны, что важно при их размещении в ограниченных строительных объемах (Рис. 5).

Система динамической компенсации реактивной мощности на базе активных фильтров

Преимущества активных фильтров в полной мере проявляются в сложных условиях эксплуатации. На рисунке 6 приведена упрощенная схема электроснабжения главных электроприводов буровой установки с активными фильтрами, подключенными на сборные шины напряжением 690 Вольт.

Рис. 6. Структура системы динамической компенсации высших гармоник и реактивной мощности на буровой платформе «Арктическая». (кликабельно)

Силовые модули активных фильтров (16 шт.) размещены в помещении главного распределительного щита на рамной конструкции (Рис. 7).

 

Рис. 7. Активные фильтры (кликабельно).

Рис. 8. Интерфейс оператора системы компенсации (кликабельно).

Все модули объединены в локальную сеть и работают по схеме «ведущий ведомый». Распределение нагрузки между параллельно работающими силовыми модулями происходит автоматически встроенными контроллерами. Суммарный ток компенсации достигает 1500 А при напряжении 690 В.

Человеко-машинный интерфейс системы динамической компенсации реализован на панели оператора, установленной рядом со щитом управления дизель-генераторами (Рис. 8.). Задачей оператора является включение системы в работу и её отключение по окончании бурения. Требуемый коэффициент мощности на сборных шинах устанавливается при пусконаладке, но может изменяться оператором в случае необходимости.

Рисунок 9 иллюстрирует работу активных фильтров при компенсации реактивной мощности буровой лебедки, нагрузка которой изменяется каждые 30 – 40 секунд.

Рис. 9. Электрические нагрузки при включении привода буровой лебедки с активными фильтрами (кликабельно)

Привод постоянного тока с управляемым выпрямителем работает на упор с низким коэффициентом мощности от 30 до 10 % (синяя линия). Активные фильтры генерируют на сборные шины реактивную мощность ёмкостного характера, тем большую, чем больше ее потребление электроприводом (красная линия). В результате коэффициент мощности на шинах генераторов поддерживается неизменным в соответствии с заданием (зеленая линия).

Рисунок 10 иллюстрирует быстродействие активных фильтров при последовательных пусках привода буровой лебедки. Левая часть графиков (первый пуск) соответствует состоянию активных фильтров «отключено», в правая (второй пуск) – «включено».

Рис. 10. Мощность привода буровой лебедки при отключенных и включенных активных фильтрах (кликабельно)

Сравнивая левую и правую часть, легко увидеть, что активная мощность при пусках привода примерно одинакова и достигает 1900 кВт (красная линия). Реактивная мощность (зеленая линия) при втором пуске, с включенными активными фильтрами, меньше на 750 квар по сравнению с первым пуском, когда фильтры были отключены.

Таким образом, в результате работы активных фильтров полный ток, потребляемый от генераторов автономной электростанции, снижается. Благодаря высокому быстродействию системы, компенсация реактивной мощности осуществляют практически мгновенно и плавно (без ступеней, характерных для работы конденсаторных установок).

Наряду с компенсации реактивной мощности, активной фильтры могут предохранять вспомогательные электроприводы буровой и систему управления от искажений напряжения, возникающих при работе мощных управляемых выпрямителей. Для этого дежурному электромеханику достаточно активировать режим компенсации высших гармоник с панели оператора системы динамической компенсации.

Установка активных фильтров на буровой в 2016 году позволила разгрузить электростанцию от реактивного тока, сократить количество параллельно работающих дизель-генераторов и снизить риски отключения вводных автоматов при бурении на больших глубинах (Литература 1).

Практические задачи компенсации реактивной мощности, решаемые активными фильтрами.

Компенсация реактивной мощности при повторно-кратковременных режимах работы электроприёмников.

Тиристорные регуляторы мощности (Рис. 11) применяются, в частности, в нагревательных установках и могут работать в повторно-кратковременном режиме.

 

Рис. 11. Тиристорный регулятор мощности (100 кВт, 380 В) (кликабельно).

Рис. 12. Осциллограмма входного напряжения (красная линия) и выходного тока (синяя линия) тиристорного регулятора мощности (кликабельно).

В зависимости от настройки режима регулирования, ток через нагрузку периодически включается и отключается (Рис. 12). Активная нагрузка при этом резко изменяется, что отражается на величине полной мощности и коэффициента мощности на вводе 0,4 кВ трансформатора.

Подключенная на сборные шины конденсаторная установка настроена на поддержание целевого коэффициента мощности и старается это сделать, изменяя количество ступеней компенсации. В результате происходит включение и отключение контакторов при токе от 75 до 275 А (Рис. 13). Очевидно, что продолжительная работа батареи приведет к выработке ресурса контакторов и необходимости ремонта.

Рис. 13. Фазные токи УКРМ, подключенной параллельно тиристорному регулятору мощности (кликабельно)

Такой режим компенсации неприемлем для конденсаторных установок, но является штатным для активных фильтров.

Компенсация реактивной мощности в электроустановках со значительными гармоническими искажениями напряжения.

Гармонические искажения напряжения часто возникают вследствие работы нелинейных потребителей в составе электроустановки. В этом случае активные фильтры помогут их устранить и применение конденсаторных батарей для компенсации реактивной мощности вполне логично.

Хуже, если искажения поступают извне, со стороны энергоснабжающей организации, и при этом на объекте существует необходимость компенсировать реактивную мощность. Конденсаторные батареи неизбежно будут перегреваться, а в определенных режимах создавать риски возникновения резонанса и дальнейшего искажения напряжения (Литература 2).

На рисунке 14 черная линия соответствует значениям суммарного коэффициента гармонических составляющих тока Ki (THDi), протекающего через конденсаторную установку. Величина его достигает 60 % при токе первой гармоники 150 А.

Рис. 14. Спектр высших гармоник тока, протекающего через конденсаторную установку (кликабельно)

На этом же рисунке зеленая линия соответствует току 7-й гармоники, которая существенно выше 5-й гармоники и гармоник других порядков. Это указывает на опасность резонанса на частотах, близких к 350 Гц.

В подобных условиях эксплуатация УКРМ может привести к отказам оборудования. Активные фильтры, напротив, обеспечат надежную компенсацию реактивной мощности при любых искажениях напряжения сети. Активные фильтры также могут диагностировать наступления условий резонанса и предотвращать его.

Компенсация пусковых токов электродвигателей.

Популярным способом уменьшение пусковых токов двигателя является снижение подаваемого на обмотку статора напряжения. Сегодня это чаще всего делается посредством тиристорных регуляторов напряжения (ТРН). Устройство плавного пуска на базе ТРН осуществляет импульсно-фазовое управление тиристорами, плавно повышая действующее значение напряжения на статоре двигателя.

Важно отметить, что форма напряжения и тока двигателя при этом сильно отличаются от синусоидальной (Рис. 15).

Рис. 15. Осциллограмма пуска электродвигателя 1000 кВт, 690 В посредством тиристорного устройства плавного пуска. Красная линия – напряжение на статоре. Черная линия – ток статора (кликабельно)

При пуске через ТРН изоляция двигателя испытывает дополнительный стресс, пусковой момент снижается, статор и ротор перегреваются вследствие затяжного разгона привода. Искажения напряжения сети при включении мощных электроприводов могут быть опасными для ответственных электроприемников.

Применение активных фильтров позволяет уменьшить нагрузку на сеть от пускового тока двигателя при отсутствии каких-либо негативных последствий для электрической машины.

На рисунке 16 показан переходный процесс прямого пуска асинхронного двигателя с параллельно подключенным активным фильтром. Пусковой ток электродвигателя (красная линия) определяется только напряжением сети и сопротивлением обмоток. Его значение максимально при трогании ротора и постепенно снижается по мере разгона и уменьшения скольжения. Основная составляющая пускового тока – это реактивный ток (индуктивного характера). Подключив параллельно двигателю активный фильтр, можно стабилизировать коэффициент мощности на присоединении и скомпенсировать поступающую из сети реактивную мощность. Ток, потребляемый из сети (синяя линия), будет значительно меньше.

Рис. 16. Осциллограмма прямого пуска электродвигателя с подключением активного фильтра. Красная линия – ток статора двигателя. Синяя линия – ток, потребляемый от источника электроэнергии (кликабельно)

Важно отметить, что форма напряжения и тока двигателя при этом синусоидальная, момент на валу двигателя соответствует естественной механической характеристике, привод разгоняется быстро и влияние пусковых процессов на сеть незначительно.

Компенсация провалов напряжения на протяженных линиях электропередачи.

Подобные задачи возникают при электроснабжении буровых установок, карьерных экскаваторов и др. Рисунок 17 иллюстрирует характер изменения напряжения на шинах питания главных приводов буровой БУ-3900/225 ЭПКБМ-2 при питании по воздушной ЛЭП протяженностью 12 км.

Рис. 17. Напряжение на шинах питания главных приводов буровой установки при включении бурового насоса и лебедки (кликабельно)

Набросы реактивной мощности превышают 1000 квар и в значительной степени определяют величину полного тока и падение напряжения на сопротивлениях воздушной линии. Провалы напряжения достигают 15 % и более, что приводит к отключению электрооборудования.

Установка активных фильтров на вводе питания буровой позволяет снизить провалы напряжения и уменьшить непроизводительное время в бурении.

 

Компенсация реактивной мощности ёмкостного характера.

Компенсация реактивной мощности ёмкостного характера может потребоваться, в частности, на объектах с протяженными кабельными линиями. При длине высоковольтного кабеля 60 — 80 км и небольшой активно-индуктивной нагрузке электроприёмников реактивная мощность ёмкостного характера на отходящей линии составит до 1000 квар.

На объектах с автономным электроснабжением возникает ситуация, при которой приходится включать дополнительные электроагрегаты для обеспечения емкостных нагрузок. Первичные двигатели (дизели, газопоршневые машины и др.) при этом работают не экономично, перерасходуют топливо и ресурс. Очевидно, что в подобных ситуациях конденсаторные установки более чем бесполезны.

Напротив, активные фильтры отлично компенсируют реактивную мощность ёмкостного характера, обеспечивают надежную и экономичную работу электростанции.

Повышение устойчивости параллельной работы автономных электростанций.

Параллельная работа автономных электростанций предполагает распределение реактивной мощности всех электроприемников между отдельными генераторами. В установившемся режиме работы однотипных генераторов с одинаковыми системами возбуждения это сделать несложно, но в процессе эксплуатации возникает масса причин, по которым реактивная мощность на сборных шинах может резко увеличиться. Не всегда характеристики систем возбуждения и их настройки таковы, что дополнительная нагрузка распределяется пропорционально между работающими генераторами.

Если один из генераторов примет значительную часть наброса нагрузки электростанции (реактивной), то его ток резко возрастет. Это может привести к отключению генератора защитой и опасному дальнейшему развитию событий.

Применение активных фильтров устраняет первопричину подобных процессов. Мгновенно срабатывающая система компенсации разгружает генераторы от реактивного тока и обеспечивает благоприятное протекание переходных процессов.

Что означает отрицательная реактивная мощность?

Генерируемая отрицательная реактивная мощность означает, что реактивная мощность поступает от коммунальной сети (источника) к генератору . Это происходит всякий раз, когда поле генератора недовозбуждено или если используется индукционный генератор.

У вас может быть отрицательная реактивная мощность?

Кроме того, активная мощность никогда не бывает отрицательной, тогда как реактивная мощность может быть как положительной, так и отрицательной в значении , поэтому всегда выгодно уменьшать реактивную мощность для повышения эффективности системы.

Почему реактивная мощность конденсатора отрицательна?

Именно поэтому конденсаторы широко используются в электрических системах для компенсации реактивной мощности, потребляемой индуктивными нагрузками, такими как двигатели. Индуктивно-реактивная мощность условно положительна (поглощается индуктивной нагрузкой), а емкостно-реактивная мощность отрицательна ( поглощается емкостной нагрузкой ).

Почему MVAR отрицательный?

Когда MVArs отрицательны, согласно соглашению GE, это означает, что Опережающий реактивный ток протекает в обмотках статора генератора . Это может вызвать нежелательное выделение тепла в частях генератора, что может привести к преждевременному выходу из строя изоляции генератора.

Связанный вопрос Ответы:

Что такое отрицательная реальная мощность?

Отрицательная активная мощность просто означает, что мощность течет в направлении . напротив условного . Для генератора это означало бы, что мощность есть. течет из сети/автобуса в генератор, чтобы поддерживать его вращение.

Почему реактивная мощность влияет на напряжение?

При снижении напряжения реактивной мощности, при падении напряжения ток должен увеличиваться для поддержания подаваемой мощности , в результате чего система потребляет больше реактивной мощности и напряжение падает дальше . Если ток увеличивается слишком сильно, линии передачи выходят из строя, перегружая другие линии и потенциально вызывая каскадные сбои.

Что вызывает отрицательный коэффициент мощности?

Отрицательный коэффициент мощности возникает , когда устройство (которое обычно является нагрузкой) генерирует мощность, которая затем возвращается к источнику . В системе электроснабжения нагрузка с низким коэффициентом мощности потребляет больше тока, чем нагрузка с высоким коэффициентом мощности при одинаковом количестве передаваемой полезной мощности.

Зачем нужна реактивная мощность?

Для создания магнитного потока

Большинству индуктивных нагрузок, таких как двигатели, трансформаторы, балласты и оборудование для индукционного нагрева, требуется реактивная мощность для создания магнитного поля. В каждой электрической машине часть подводимой энергии, т. е. реактивной мощности, расходуется на создание и поддержание магнитного потока.

Что посылает реактивную мощность?

Конденсаторы и катушки индуктивности реактивные. Они запасают энергию в своих полях (электрических и магнитных). Для 1/4 формы волны переменного тока мощность потребляется реактивным устройством по мере формирования поля.

Что такое отстающая реактивная мощность?

Отстающий коэффициент мощности означает, что нагрузка является индуктивной, так как нагрузка будет «потреблять» реактивную мощность , и, следовательно, реактивная составляющая Q положительна, поскольку реактивная мощность проходит через цепь и «потребляется» индуктивной нагрузкой.

Катушка индуктивности поглощает реактивную мощность?

Естественно, дроссель можно рассматривать как потребляющий реактивную мощность от источника питания , а конденсатор отдающий (или вырабатывающий) одновременно. Правильно подобрав емкость конденсатора, мы можем вернуть источнику такое же количество энергии, которое потребляется катушкой индуктивности за тот же период.

Что такое отрицательные переменные?

Когда реактивная мощность (вар) течет от «НАГРУЗКИ» через точку измерения и в «ИСТОЧНИК», мы говорим, что реактивная мощность (вар) ПОЛУЧАЕТСЯ. Поэтому , когда реактивная мощность подается «НАГРУЗКОЙ» в источник , она будет называться полученной реактивной мощностью (Вар) и иметь отрицательный знак.

Что такое контроль реактивной мощности?

» Обеспечение работы сетей электропередачи в заданных пределах напряжения и методов увеличения или уменьшения реактивной мощности называется контролем реактивной мощности».

Что такое реактивная мощность Пример?

Techopedia объясняет реактивную мощность

Пример: питание лампы накаливания ; в реактивной нагрузке энергия течет к нагрузке половину времени, тогда как в другой половине мощность течет от нее, что создает иллюзию того, что нагрузка не рассеивает и не потребляет мощность.

Как измеряется реактивная мощность?

Измеритель активной/реактивной мощности измеряет мгновенную активную мощность путем умножения мгновенных значений напряжения и тока каждой фазы и последующего их сложения . Реактивная мощность рассчитывается в предположении, что все три фазы сбалансированы.

Реактивная мощность хорошая или плохая?

Реактивная мощность — это необходимое зло — она не работает, но необходима для перемещения активной мощности, поскольку помогает поддерживать уровни напряжения, необходимые для того, чтобы активная мощность выполняла полезную работу.

Как конденсаторы снижают реактивную мощность?

Номинал конденсатора в вар или кВАр показывает, сколько реактивной мощности будет отдавать конденсатор. Поскольку этот вид реактивной мощности вызван индуктивностью, каждый киловар емкости уменьшает чистую потребность в реактивной мощности на ту же величину .

Могут ли батареи обеспечивать реактивную мощность?

Реактивная мощность используется для управления уровнями напряжения, поддерживая их на безопасном и эффективном уровне для транспортировки и потребления электроэнергии. Аккумуляторы будут поглощать и генерировать реактивную мощность, когда это необходимо , что уменьшит проблемы с пропускной способностью, связанные с возросшей зависимостью от распределенного производства энергии.

Как исправить реактивную мощность?

В принципе решение проблемы реактивной мощности очевидно: нужно установить дополнительную индуктивность или емкость по мере необходимости, чтобы уменьшить потребность в подаче реактивной мощности . Это общий принцип коррекции коэффициента мощности.

Где используется реактивная мощность?

Если напряжение в системе недостаточно высокое, подача активной мощности невозможна. Реактивная мощность используется для обеспечения уровней напряжения, необходимых для того, чтобы активная мощность выполняла полезную работу . Реактивная мощность необходима для передачи активной мощности по системе передачи и распределения к потребителю.

Как реактивная мощность поддерживает напряжение?

Реактивная мощность не «регулирует напряжение» в энергосистеме . Реактивная мощность в некоторой степени существует в энергосистеме переменного тока всякий раз, когда сопротивление реактивной (индуктивной или емкостной) нагрузки вызывает противофазу тока и напряжения.

Кто вырабатывает реактивную мощность?

Обратите внимание, как при приложенном напряжении ток отстает от напряжения на 90 градусов в катушке индуктивности и опережает напряжение на 90 градусов в конденсаторе. Вырабатывается реактивная мощность генераторами или конденсаторами . Реактивной мощностью синхронного генератора можно управлять, изменяя ток возбуждения в роторе.

Реактивная мощность потеряна?

Преобразуется машинами и оборудованием в движение, свет, охлаждение или тепло. Часть мощности всегда теряется из-за, например, магнетизма в двигателях и трансформаторах и конденсаторов в электронном оборудовании . Это называется реактивной мощностью или неэффективной мощностью.

Почему мощность называется реактивной?

Поток мощности имеет две составляющие – одна составляющая течет от источника к нагрузке и может выполнять работу на нагрузке; другая часть, известная как «реактивная мощность», составляет из-за задержки между напряжением и током, известной как фазовый угол, и не может выполнять полезную работу на нагрузке .

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

ВВЕДЕНИЕ

Многие выпускники инженерных специальностей ошибочно полагают, что реактивная мощность бесполезна, поскольку активная мощность считается полезной мощностью. Так что эта статья — подходящая статья, чтобы помочь тем, кто только начинает мечтать о будущем. инженерам, чтобы больше узнать о реактивной мощности. Поскольку реактивная мощность всегда является загадкой в ​​​​области электротехники, я настоящим делюсь своими знаниями со всеми. В каждом разделе следующим образом

ОХВАТЫВАЕМЫЕ ТЕМЫ

• Реактивная мощность и ее функция
• Контроль напряжения и реактивной мощности
• Компенсация реактивной мощности

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ ФУНКЦИЯ

• Реактивная мощность, как следует из названия, это мощность, рассеиваемая реактивными компонентами, т.е. емкостями и индуктивностями. Реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения. Мы знаем, что активная мощность — это энергия, подаваемая для запуска двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки. Реактивная мощность используется для обеспечения уровней напряжения, необходимых для того, чтобы активная мощность выполняла полезную работу. Если напряжение в системе недостаточно высокое, подача активной мощности невозможна, поэтому реактивная мощность необходима для перемещения активной мощности через систему передачи и распределения к конечному потребителю.

• Трансформаторам, линиям электропередачи и двигателям для их работы требуется реактивная мощность, поскольку трансформаторы и линии электропередачи вводят индуктивность, а также сопротивление, противодействующее протеканию тока, поэтому, чтобы протолкнуть мощность через индуктивность линии, емкость (реактивная мощность опоры) необходимы для компенсации индуктивности линии передачи.

• Электродвигателям требуется реактивная мощность для создания магнитных полей для их работы, а другим нагрузкам требуется реактивная мощность для преобразования потока электронов в полезную работу.

КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

• Реактивная мощность (ВАР) требуется для поддержания напряжения для передачи активной мощности (Вт) по линиям электропередачи, когда реактивной мощности недостаточно, напряжение проседает и не можно проталкивать мощность, требуемую нагрузками, по линиям.

• Контроль напряжения и управление реактивной мощностью — это два аспекта одной деятельности, которая поддерживает надежность и облегчает коммерческие операции в сетях передачи, а контроль напряжения в системе электроснабжения важен для надлежащей работы электроэнергетического оборудования, чтобы предотвратить такие повреждения, как перегрева генераторов и двигателей, чтобы уменьшить потери при передаче и сохранить способность системы выдерживать и предотвращать скачки напряжения. В общих чертах, уменьшение реактивной мощности приводит к падению напряжения, а увеличение — к росту напряжения. Коллапс напряжения происходит, когда система пытается обслуживать гораздо большую нагрузку, чем может выдержать напряжение.

• При низком напряжении реактивной мощности, поскольку напряжение падает, ток должен увеличиваться для поддержания подачи питания, в результате чего система потребляет больше реактивной мощности, и напряжение падает еще больше. Если ток увеличивается слишком сильно, линии передачи выходят из строя, перегружая другие линии и потенциально вызывая каскадные сбои. В случае генераторов, если напряжение упадет ниже установленного предела, они автоматически отключатся, чтобы защитить себя.

• Коллапс напряжения происходит, когда увеличение нагрузки или меньшее количество генерирующих или передающих мощностей вызывает падение напряжения, что вызывает дальнейшее снижение реактивной мощности из-за зарядки конденсаторов и линий, при этом происходит дальнейшее снижение напряжения. Если падение напряжения продолжится, это вызовет срабатывание дополнительных элементов, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и потере нагрузки. Результатом всего этого прогрессирующего и неконтролируемого снижения напряжения является то, что система не может обеспечить реактивную мощность, необходимую для удовлетворения потребностей в реактивной мощности.

• В энергосистеме переменного тока напряжение регулируется путем управления производством и потреблением реактивной мощности. Есть три причины, по которым необходимо управлять реактивной мощностью и управляющим напряжением.

• Во-первых, как потребитель, так и оборудование энергосистемы предназначены для работы в диапазоне напряжений, обычно в пределах ±5 %, т. е. напряжения должны поддерживаться в диапазоне от 95 % до 105 % номинального напряжения при нормальных условиях системы как во время пиковых, так и в условиях непиковой нагрузки. Невыполнение этого требования приводит к следующим категориям

a) Условия низкого напряжения могут привести к неисправности оборудования, например,

 Двигатель заглохнет, перегреется или выйдет из строя

 Выходная реактивная мощность конденсаторов уменьшится в геометрической прогрессии

 Генерирующие агрегаты могут отключиться.

b) Условия высокого напряжения могут привести к

 Повреждению основного оборудования – нарушению изоляции

 Автоматическому отключению основного передающего оборудования.

• Вторая реактивная мощность потребляет ресурсы передачи и генерации. Чтобы максимизировать количество активной мощности, которая может быть передана через перегруженный интерфейс передачи, потоки реактивной мощности должны быть минимизированы, а выработка реактивной мощности может ограничивать возможности генератора по активной мощности.

• Третья подвижная реактивная мощность в системе передачи несет потери реальной мощности. Для возмещения этих потерь должны быть предоставлены как мощность, так и энергия.

• Помимо вышеперечисленных факторов, регулирование напряжения осложняется двумя дополнительными факторами. Во-первых, сама система передачи является нелинейным потребителем реактивной мощности, зависящим от нагрузки системы. При очень легкой нагрузке система генерирует реактивную мощность, которую необходимо поглощать, а при большой нагрузке система потребляет большое количество реактивной мощности, которую необходимо заменить. Во-вторых, требования к реактивной мощности системы также зависят от конфигурации генерации и передачи. Следовательно, реактивные требования системы изменяются во времени по мере изменения уровней нагрузки и моделей генерации. Система объемного питания состоит из множества элементов оборудования, любое из которых может выйти из строя в любой момент. Таким образом, система спроектирована таким образом, чтобы выдерживать потерю любого отдельного оборудования и продолжать работу, не затрагивая клиентов. То есть система спроектирована так, чтобы выдерживать единичные нештатные ситуации. В совокупности эти два фактора приводят к динамической потребности в реактивной мощности. Выход из строя генератора или основной линии электропередачи может иметь комбинированный эффект, заключающийся в снижении реактивной мощности и, в то же время, в изменении конфигурации потоков таким образом, что система будет потреблять дополнительную реактивную мощность.

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

• Напряжения контролируются за счет обеспечения достаточного запаса по управлению реактивной мощностью для модуляции и обеспечения питания посредством компенсации шунтирующих конденсаторов и реакторов, динамической компенсации и надлежащего графика генерации напряжения.

• Напряжения контролируются путем прогнозирования и корректировки потребности в реактивной мощности от нагрузок, напряжение и реактивная мощность должны надлежащим образом управляться и контролироваться для обеспечения надлежащего качества обслуживания и поддержания надлежащей стабильности энергосистемы.

• Синхронные конденсаторы, SVC, STATCOM и различные типы другого оборудования DER (распределенного энергоресурса) используются для поддержания напряжения во всей системе передачи. Подача реактивной мощности в систему повышает напряжение, а поглощение реактивной мощности снижает напряжение.

• Требования к поддержке напряжения зависят от расположения и величины выходных мощностей генераторов, потребительских нагрузок и конфигурации системы передачи РЭР.

• Эти требования могут существенно различаться от места к месту и могут быстро меняться по мере изменения места и величины генерации и нагрузки. При очень низких уровнях нагрузки системы линии передачи действуют как конденсаторы и повышают напряжение. Однако при высоких уровнях нагрузки линии электропередач поглощают реактивную мощность и тем самым снижают напряжение. Большая часть оборудования системы передачи (например, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы с переключением ответвлений) является статической, но ее можно переключать в соответствии с изменениями в требованиях к поддержке напряжения.

• Работа системы имеет три цели при управлении реактивной мощностью и напряжением. Во-первых, он должен поддерживать адекватное напряжение во всей системе передачи и распределения как для текущих, так и для непредвиденных условий. Во-вторых, он стремится свести к минимуму перегрузку потоков реальной мощности. В-третьих, он направлен на минимизацию потерь реальной мощности. Однако механизмы, которые системные операторы используют для приобретения и развертывания ресурсов реактивной мощности, меняются. Эти механизмы должны быть справедливыми для всех сторон, а также эффективными.

На этом я завершаю свою статью на эту неделю и надеюсь, что она дает представление о реактивной мощности и ее важности.

Прошу читателей поделиться своим мнением на странице комментариев.

Уменьшение реактивной мощности повышает эффективность и экономит затраты

Поиск на этом веб-сайте

HomePower QualityReactive Power

Реактивная мощность: лишнее бремя и затраты

отрицательно влияющие на эффективность электроустановки

Сегодня реактивная мощность присутствует во многих установках. Это создает дополнительную нагрузку на установку, оборудование и транспортную инфраструктуру (например, кабели и трубы). Реактивная мощность может возникать во внешней сети и в локальной сети и может быть вызвана как поставщиком энергии, так и конечным потребителем. Это отрицательно влияет на эффективность и мощность и приводит к ненужным (энергетическим) потерям и затратам. Решение: установка конденсаторной батареи Cos Phi и/или пассивного или активного фильтра гармоник.

Чрезмерная реактивная мощность может привести к:

• Перегрузке и перегреву электроустановки и подключенных компонентов (кабелей, трансформаторов…. )
• Проблемы с емкостью установки
• Непреднамеренное отключение установленных машин и связанных с ними бизнес-процессов
• Неоправданно высокий счет за электроэнергию из-за потерь энергии
• Штраф от поставщика энергии

Кроме того, реактивная мощность может влиять на напряжение и качество тока (качество электроэнергии).

Активная мощность по сравнению с реактивной мощностью

Электрическая энергия в электрической нагрузке частично преобразуется в другие формы энергии. В электродвигателе это может быть механическая энергия, но также и тепло. Вся энергия, преобразованная из электрической формы в любой другой вид энергии за определенный период времени, называется активной мощностью (кВт).

Однако электрическая энергия также может передаваться к нагрузке, но не преобразовываться в другую форму энергии. Эта энергия, передаваемая за определенный период времени, называется реактивной мощностью (кВАр). Реактивная энергия будет транспортироваться обратно к источнику. Эта дополнительная передача энергии приводит к дополнительным потерям энергии в кабелях и требует дополнительной мощности от электроустановки и кабелей.

Следующий логический вопрос: почему эта энергия транспортируется, но не преобразуется? Мы можем различать три типа электрической нагрузки: линейную, емкостную и индуктивную. Линейная нагрузка полностью преобразует всю энергию, подаваемую в нагрузку: это будет иметь 100% активной мощности и 0% реактивной мощности.

Часть объема электроэнергии всегда используется эффективно. Это называется активной мощностью или фактической мощностью (кВт). В установке фактическая мощность преобразуется в механическую энергию (двигатель), свет (лампа) или тепловую энергию (нагрев или охлаждение). Однако часть мощности всегда теряется. Это называется реактивной мощностью (кВАр). Эта мощность требуется для создания магнитных и электрических полей, необходимых для правильного функционирования таких устройств, как трансформаторы, устройства управления и газоразрядные лампы. Полная мощность или полная мощность представляет собой сумму фактической (активной) мощности и реактивной мощности.

В результате реактивной мощности увеличивается полная мощность, а также нагрузка и минимальная необходимая мощность электрической инфраструктуры. Требуется большая подключаемая мощность, а также более (мощные) трансформаторы, более толстые кабели, больше меди и так далее. Реактивная мощность также приводит к более высоким счетам за электроэнергию из-за более высоких потерь энергии в установке. Кроме того, поставщики энергии все чаще взимают плату за включенную реактивную мощность с конечного потребителя. Этот «штраф» можно найти в счете за электроэнергию.

Общая мощность (кВА) = фактическая (активная) мощность (кВт) + реактивная мощность (кВАр)

На приведенном выше рисунке мощность сравнивается с полным стаканом пива (общая или полная мощность). Жидкость (которую вы пьете) представляет фактическую мощность, а пена (дополнительный продукт) представляет собой реактивную мощность.

В каких случаях НЕТ реактивной мощности?

При омической/резистивной нагрузке доступная мощность в установке напрямую преобразуется в полезную энергию. Примеры включают электрические духовки, лампочки и радиаторы. Ток в этом случае находится в фазе с напряжением.

В каких ситуациях возникает реактивная мощность?

В большей или меньшей степени реактивная мощность присутствует в каждой электроустановке. Это присутствие тесно связано с постоянно растущим использованием электроники и индуктивных нагрузок.

Мы можем различать следующие типы реактивной мощности

1. Переменная реактивная мощность : вызванная индуктивными и/или емкостными нагрузками. Они гарантируют, что ток «отстает/отстает» от напряжения (индуктивный) или что ток «опережает/обгоняет» напряжение (емкостный).
2. Искажающая реактивная мощность : это «нежелательная» часть полной мощности, связанная с гармоническими помехами, вызванными нелинейными нагрузками.

Также может встречаться комбинация этих типов. Некоторые нагрузки, такие как системы ИБП, вызывают как индуктивную, так и искажающую реактивную мощность. Чтобы найти правильное решение или комбинацию решений, требуются специальные знания. HyTEPS обладает знаниями, опытом и высококачественной продукцией для поддержки этого.

Индуктивный

реактивная мощность

• Возникает в результате индуктивных нагрузок.
• Возникает в основном в установках с большим количеством индуктивных нагрузок (включая трансформаторы и сварочное оборудование).
• Например: промышленные установки.
• Ток и напряжение не совпадают по фазе; ток «отстает/опаздывает» за напряжением.

Емкостная

Реактивная мощность

• Возникает за счет емкостных нагрузок.
• Возникает особенно в установках с большим количеством электроники. Также встречается в установках с конденсаторами увеличенной емкости.
• Например: центры обработки данных, больницы, туннели.
• Ток и напряжение не совпадают по фазе; ток опережает/ опережает напряжение.

 

Искажающая

реактивная мощность

• Возникает в результате гармонических составляющих в электроустановке.
• Возникает в основном в установках с (многими) нелинейными нагрузками (выпрямители, преобразователи частоты, ИБП).
  Также используется в низковольтных установках.
• Гармонические токи вызывают деформации тока, вызывая искажение напряжения.

Реактивная мощность связана с коэффициентом мощности

Коэффициент мощности представляет собой отношение фактической (активной) мощности к полной (полной) мощности в установке переменного напряжения. В идеальной ситуации коэффициент мощности равен 1. Напряжение и ток совпадают по фазе; активная мощность в этом случае равна полной мощности. Из-за наличия индуктивной и/или емкостной реактивной мощности полная мощность увеличивается, а коэффициент мощности становится меньше 1,9. 0005

Коэффициент мощности представляет собой комбинацию коэффициента мощности (cos φ) и общего гармонического загрязнения (THD или Total Harmonic Distortion). Гармоники возникают в установках с нелинейными нагрузками. Это искажает синусоидальную форму тока. Сумма всех гармонических токов может вызвать искажение напряжения.

При уменьшении коэффициента мощности требуется все больший ток для обеспечения той же фактической мощности при том же напряжении. Слишком низкий коэффициент мощности может привести к ненужной нагрузке на сеть, дополнительным потерям в транспортном кабеле и опасным ситуациям.

Решения для снижения реактивной мощности

Компенсация Cos Phi

Для компенсации индуктивной реактивной мощности и оптимизации коэффициента мощности можно использовать батарею компенсации Cos Phi или батарею конденсаторов. Конденсаторная батарея Cos Phi обеспечивает мощность, необходимую для индуктивных нагрузок. Реактивная мощность больше не потребляется из сети.