Реактивной мощности. Реактивная мощность: что это такое и как ее компенсировать — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое реактивная мощность в электрических сетях. Как она влияет на работу оборудования. Почему необходима компенсация реактивной мощности. Какие существуют способы компенсации реактивной мощности. К чему приводит недокомпенсация или перекомпенсация.

Содержание

Что такое реактивная мощность и почему она возникает

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

Основные источники реактивной мощности:

Асинхронные электродвигатели (40-45% всей реактивной мощности)
Трансформаторы (20-25%)
Электропечи (10%)
Преобразователи (10%)
Линии электропередач (7-10%)

В отличие от активной мощности, реактивная не преобразуется в другие виды энергии и не совершает полезной работы. При этом она загружает сети и вызывает дополнительные потери электроэнергии.

Влияние реактивной мощности на работу электрических сетей

Наличие реактивной составляющей в сети приводит к ряду негативных последствий:

Увеличиваются потери в проводниках из-за роста полного тока
Снижается пропускная способность линий электропередачи
Возникают дополнительные падения напряжения
Уменьшается коэффициент мощности cos φ
Растет нагрузка на трансформаторы и генераторы

Все это приводит к снижению эффективности работы электрических сетей и увеличению затрат на электроэнергию.

Зачем нужна компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности позволяет устранить или существенно снизить перечисленные негативные эффекты. Основные цели компенсации:

Разгрузка питающих линий, трансформаторов и распределительных устройств
Снижение потерь электроэнергии
Регулирование напряжения в сети
Повышение качества электроэнергии

Снижение платы за потребляемую электроэнергию

Правильно организованная компенсация позволяет повысить эффективность использования электрических сетей и снизить затраты на электроснабжение.

Способы компенсации реактивной мощности

Существует несколько основных способов компенсации реактивной мощности:

1. Индивидуальная компенсация

При данном способе компенсирующие устройства (обычно конденсаторы) устанавливаются непосредственно у потребителей реактивной мощности — двигателей, трансформаторов и т.д. Преимущество — простота, недостаток — большое количество устройств.

2. Групповая компенсация

Компенсирующие устройства устанавливаются для группы потребителей, например, на распределительном щите цеха. Позволяет уменьшить количество устройств по сравнению с индивидуальной компенсацией.

3. Централизованная компенсация

Предполагает установку мощных компенсирующих устройств на подстанциях или распределительных пунктах. Обеспечивает компенсацию для всей системы электроснабжения предприятия. Требует меньше устройств, но сложнее в управлении.

4. Комбинированная компенсация

Сочетает преимущества различных способов компенсации. Например, индивидуальная компенсация для мощных потребителей и централизованная — для остальной нагрузки.

Устройства для компенсации реактивной мощности

Для компенсации реактивной мощности применяются следующие устройства:

Конденсаторные установки — наиболее распространенный и экономичный способ
Синхронные компенсаторы — вращающиеся электрические машины
Статические тиристорные компенсаторы — быстродействующие устройства на основе силовой электроники
Активные фильтры — устройства для подавления высших гармоник

Выбор конкретного устройства зависит от характера нагрузки, требуемой мощности, быстродействия и других факторов.

Последствия неправильной компенсации реактивной мощности

При неверном расчете или настройке устройств компенсации возможны два негативных сценария:

Недокомпенсация реактивной мощности

Возникает, когда мощность компенсирующих устройств недостаточна. Приводит к следующим проблемам:

Сохраняется повышенная нагрузка на сеть
Не устраняются потери в линиях и трансформаторах
Сохраняются колебания напряжения
Не достигается желаемый экономический эффект

Перекомпенсация реактивной мощности

Возникает при избыточной мощности компенсирующих устройств. Последствия перекомпенсации:

Повышение напряжения в сети выше допустимого
Возможность возникновения перенапряжений
Рост потерь энергии
Риск повреждения оборудования

Поэтому очень важно правильно рассчитывать необходимую мощность компенсирующих устройств и обеспечивать их точную настройку.

Как выбрать оптимальный способ компенсации реактивной мощности

При выборе системы компенсации реактивной мощности необходимо учитывать следующие факторы:

Характер нагрузки (постоянная, переменная)
Требуемая мощность компенсации
Режим работы предприятия
Наличие высших гармоник в сети
Требования к быстродействию
Экономическая целесообразность

Оптимальное решение должно обеспечивать необходимый уровень компенсации при минимальных затратах. Для сложных систем электроснабжения рекомендуется привлекать специалистов для проведения расчетов и подбора оборудования.

Экономический эффект от компенсации реактивной мощности

Внедрение компенсации реактивной мощности позволяет получить значительный экономический эффект за счет:

Снижения потерь электроэнергии в сетях
Уменьшения платы за потребляемую реактивную мощность
Увеличения пропускной способности сетей без их физического расширения
Продления срока службы оборудования

По оценкам специалистов, срок окупаемости систем компенсации реактивной мощности обычно составляет от 0,5 до 2 лет. При этом дальнейшая экономия может достигать 10-30% от затрат на электроэнергию.

Для чего необходима компенсация реактивной мощности? Устройство компенсации реактивной мощности

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

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

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

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

В результате этого:

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

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

Правильная компенсация позволяет:

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

Кроме того, в существующих сетях

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

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

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

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

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

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

Основные потребители реактивной мощности:

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

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

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

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
снизить расходы на оплату электроэнергии
при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;
подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

продольная и поперечная компенсация реактивной мощности

Что такое реактивная мощность и её компенсация

17.08.2017

Что такое реактивная мощность и что с ней делать.

Асинхронные двигатели, трансформаторы, газоразрядные и люминесцентные лампы, индукционные и дуговые печи и т.д. в силу своих физических свойств вместе с активной энергией потребляют из сети также и реактивную энергию, которая необходима для создания электромагнитного поля. В отличие от активной энергии, реактивная не преобразуется в другие виды – механическую или тепловую – и не выполняет полезной работы, однако вызывает потери при ее передаче. На Рис.1 изображены направления протекания тока при работе с реактивными нагрузками.

Рис.1. Полная мощность.

Наличие в сети реактивной мощности (Q, Вар) характеризуется коэффициентом мощности (PF, cos ф) и является соотношением активной (P, Вт) к полной (S, ВА). Ниже можно увидеть зависимость полной мощности от ее составляющих как на векторной диаграмме, так и на более житейском уровне – бокале пива, где пиво является активной составляющей, а пена – реактивной. Никто же не хочет иметь бокал только с пеной?

Рис.2. Треугольник мощностей. Расчет коэффициента мощности.

При низких значениях коэффициента мощности в сети будет возникать ряд нежелательных явлений, которые могут привести к существенному уменьшению срока службы оборудования. Рекомендуется иметь cos ф не менее 0,9 (например, в Чехии за cos ф менее 0,95 штрафуют). Для этого разработан ряд мероприятий по регулированию баланса реактивной мощности в сети – компенсация реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности (КРМ).

Следует понимать, что реактивная мощность бывает двух характеров – индуктивная и емкостная. Нас интересует компенсация только первого типа, т.к. второй встречается редко. В нашем случае – сетях с индуктивной нагрузкой – для увеличения cos ф требуется устанавливать компенсационные конденсаторы. Но как это сделать?

Выбор способа компенсации предполагает определение места установки конденсаторов (зачастую в составе конденсаторной установки (далее КУ)). Существует три основных варианта:

Индивидуальная компенсация

Размещение конденсаторов у устройств с низким cos ф и включение одновременно с последними.

Групповая компенсация

Размещение конденсаторов у группы устройств (например, пожарных насосов).

Централизованная компенсация

Предусматривает установку КУ на главном распределительном щите. Если предыдущие варианты могли быть как регулируемыми, так и нет, то этот, как правило, регулируемый.

Рис.3. Способы компенсации.

При правильном подборе КУ мероприятия по компенсации реактивной мощности позволяют:

существенно уменьшить нагрузку на трансформаторах, а следовательно уменьшить их нагрев и увеличить срок службы
при включении КУ в расчет при проектировании новых объектов, существенно уменьшить сечение проводников
при включении КУ в уже существующие сети, разгрузить их, повышая пропускную способность без реконструкции
снизить расходы на электроэнергию за счет снижения потери в проводниках
повысить стабильность напряжения (все) и качество электроэнергии (при использовании ФКУ)

Где мы можем сэкономить видно невооруженным глазом, но для начала придется и потратиться.

Во-первых, необходимо заказать проект, который следует доверить проверенной организации. Которая в свою очередь проведет ряд измерений или сделает расчеты для новых объектов и исходя из них даст рекомендации по способу компенсации, типу КУ и их параметрам.

Во-вторых, следует выбрать организацию-сборщика, которая соберет, установит и настроит наши КУ.

Что может входить в состав КУ?

Рассмотрим максимально возможную комплектацию конденсаторной установки:

Вводное устройство – автоматический выключатель, разъединитель предохранительный или выключатель нагрузки (при наличии еще одного вводного устройства, например, в ГРЩ).
Защитные устройства ступеней – большинство производителей (например, ZEZ Silko) рекомендуют использовать плавкие вставки с характеристикой gG (см. таблицу ниже), но нередко можно встретить и защиту автоматическими выключателями.
Коммутационное устройство (для статической компенсации НН) – контактор с токоограничевающей приставкой (контакты предварительного включения с сопротивлениями). Важно выбрать качественного производителя, т.к. через контактор при включении ступени проходят огромные токи (до 200Iе), обусловленные зарядом конденсатора, например, Benedict-Jager или Eaton (Moeller).
Антирезонансные дроссели (реакторы) – используются для защиты от перегрузки токами конденсаторов при наличии в сети высших гармоник.
Компенсационные конденсаторы – главный компонент всей установки – емкостной элемент. Читать подробнее о применении, конструкции и монтаже низковольтных цилиндрических компенсационных конденсаторов в предыдущей статье.
Регулятор реактивной мощности – своего рода анализатор сети с функцией управления ступенями. В зависимости от модели разные регуляторы кроме основных параметров (U, I, P, cos ф, количество подключенных ступеней) контролируют и ряд дополнительных (нелинейные искажения, температура и т.д). Также могу быть и дополнительные функции, например, коммуникация или автонастройка.

* Рассмотрена только основная комплектация без оболочек и микроклимата, защиты вторичных цепей.

Номинальный ток 3-фазного конденсатора [A]	3-фазн. компенсационная мощность при 400 V [kvar]	Рекомендуемое сечение Cu проводников [mm²]	Номинальный ток предохранителя [A]
2,9	2	2,5	8
3,6	2,5	2,5	8
4,5	3,15	2,5	10
5,8	4	2,5	10
7,2	5	2,5	16
9	6,25	2,5	16
11,5	8	4	20
14,4	10	4	25
18,1	12,5	6	32
21,7	15	6	40
28,8	20	10	50
36,1	25	10	63
43,4	30	16	80
50,5	35	16	100
57,7	40	25	100
72,2	50	25	125
86,6	60	35	160
115,5	80	70	200
144,3	100	95	250

Таблица 1. Подбор предохранителей и проводников.

В заключение хочется напомнить, что неверно спроектированные, собранные и настроенные компенсационные установки или из материалов сомнительного происхождения имеют обыкновение громко выходить из строя.

Возврат к списку

Коммерческое предложение действительно на 08.10.2022 г.

К чему приводит перекомпенсация реактивной мощности

Анонс: Преимущества компенсации реактивной мощности и риски негативных последствий недокомпенсации или перекомпенсации. Когда происходит недокомпенсация и перекомпенсация реактивной мощности.

Помимо безусловных преимуществ в техническом и финансовом аспектах компенсация реактивной мощности может иметь негативные последствия для оборудования, устройств, приборов и распределительной сети в целом в случаях значительной недокомпенсации или перекомпенсации, причем важно помнить:

в случае недокомпенсации реактивной мощности сеть перегружена токами индуктивного характера, что приводит к нагреву кабелей, снижению пропускной способности, падению сетевого напряжения, увеличению счетов за электроэнергию;
в случае перекомпенсации реактивной мощности сеть перегружена токами емкостного характера, а это также определяет нагрев кабельных линий, снижение пропускной способности, но повышает сетевое напряжение и практически не влияет на оплату по счетам;
перекомпенсация реактивной мощности однозначно хуже недокомпенсации, поскольку повышение сетевого напряжения опасно рисками коротких замыканий, выхода из строя электроприборов, оборудования, возникновения пожара.

Идеальная сеть находится на самобалансе реактивной мощности, когда потребление реактивной энергии компенсируется ее генерацией, перетоки по линиям отсутствуют и сетевое напряжение стабильно и находится в пределах установленного стандартом номинального интервала. В реальности любая сеть далека от идеальной и всегда существуют расхождения между потребностью и генерацией реактивной мощности в виде недокомпенсации или перекомпенсации, которые возникают если:

номинальные значения потребности нагрузки, сегмента, сети (при индивидуальной, групповой, централизованной компенсации соответственно) в реактивной мощности определены неверно.
Типовые ошибки выбора конденсатора, батареи, установки повышения коэффициента мощности – по предельным значениям реактивной энергии, потребляемой в часы пиковой нагрузки без мониторинга и анализа суточной, месячной потребности в реактивной мощности. В итоге конденсаторная батарея, установка коррекции коэффициента мощности в период спада реактивной нагрузки генерируют в сеть избыток реактивной мощности (перекомпенсация), кабельные линии, оборудование перегружаются токами емкостного характера, напряжение на узле присоединения повышается, что может привести к пробою проводки, перевозбуждению потребителей индуктивной энергии и другим негативными последствиям;
минимальные, предельные значения потребляемой реактивной мощности определены без учета особенностей эксплуатации сети.
Так, на потребление реактивной мощности приемниками влияет температурный режим эксплуатации, объем энергопотребления нелинейными нагрузками, а также сезонная загрузка линий, когда распределительная сеть может иметь дефицит (летом) или профицит (в зимний период) реактивной энергии. В этих ситуациях возможна, как недокомпенсация, так и перекомпенсация реактивной мощности с соответствующими негативными последствиями, хотя риски перекомпенсации значительно ниже, чем при неправильном выборе мощности конденсаторной батареи или установки;
из-за особенностей производственно-технологического процесса значительный объем оборудования во время эксплуатации работает со скачкообразным изменением потребляемого тока (электродвигатели прокатных станов, компрессоры автоклавов обработки бетонов, трансформаторы индукционных печей и т.п.), а генерация реактивной мощности регулируется ступенчато (конденсаторные установки) или плавно (синхронные компенсаторы, электродвигатели) с запаздыванием по времени динамике потребления реактивной энергии нагрузкой.
В этой ситуации сеть попеременно попадает в условия недокомпенсации или перекомпенсации реактивной мощности, что исключают:
— выбором компенсирующего устройства по номинальному, а не предельному значению потребления реактивной мощности;
— правильным подбором мощности ступеней установок коррекции конденсаторной установки;
— исключением ручного регулирования генерации реактивной мощности;
обслуживание конденсаторов, батарей, установок компенсации реактивной мощности нерегулярное и/или непрофессиональное.
Так, современные косинусные металлизированные конденсаторы, на которых основаны батареи и установки компенсации реактивной мощности, обладают эффектом самовосстановления, что повышает их надежность и увеличивает срок службы, однако после каждого локального пробоя диэлектрика и самовосстановления конденсатор теряет небольшую часть своей рабочей емкости, а батарея и установка в целом – снижает объем генерируемой в сеть реактивной мощности;
мониторинг и обслуживание сети нерегулярные и/или непрофессиональные.
Потребительские сети любого абонента сложно считать статичными – во время эксплуатации они наращиваются, сокращаются, модернизируются с заменой оборудования, отдельных сегментов, т.е. потребность в реактивной энергии может меняться и, соответственно, необходимо корректировать ее генерацию, чтобы исключить риски недокомпенсации или перекомпенгсации реактивной мощности.

Что такое реактивная мощность? — Определение из Techopedia

Что означает реактивная мощность?

В системах электросетей реактивная мощность — это мощность, которая возвращается от места назначения к сети в сценарии с переменным током.

В системе постоянного тока напряжение и нагрузка статичны, и, проще говоря, направление энергии «одностороннее», но в системе переменного тока существуют разные фазы, относящиеся к элементам системы, таким как конденсаторы. и индукторы.

Реактивная мощность возвращает энергию обратно в сеть во время пассивных фаз.

Реактивная мощность также известна как: фантомная мощность.

Techopedia объясняет реактивную мощность

Другой способ объяснить это состоит в том, что реактивная мощность — это результирующая мощность в ваттах цепи переменного тока, когда форма волны тока не совпадает по фазе с формой волны напряжения, обычно на 90 градусов, если нагрузка чисто реактивная и является результатом либо емкостной, либо индуктивной нагрузки.

Фактическая работа выполняется только тогда, когда ток совпадает по фазе с напряжением, например, при активной нагрузке. Примером является 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.

Три вида мощности

Реактивная мощность — это один из трех типов мощности, присутствующих в цепях с нагрузкой.

Истинная сила

Фактическая мощность в ваттах, рассеиваемая цепью

Реактивная мощность

Рассеиваемая мощность в результате индуктивных и емкостных нагрузок, измеренная в реактивных вольтамперах (ВАР)

Полная мощность

Комбинация реактивной и истинной мера мощности в вольт-амперах (ВА)

Реактивная мощность также называется «фантомной мощностью», потому что неизвестно, куда она уходит. Общеизвестно, что реактивные нагрузки, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, на самом деле не рассеивают мощность в том смысле, что она не используется для их питания, но измерение напряжения и тока вокруг них показывает тот факт, что они падают напряжение и потребляют ток.

Мощность, рассеиваемая при этом падении напряжения и потребляемом токе, представляет собой тепло или ненужную энергию и не выполняется как реальная работа; поэтому инженеры искали способы уменьшить это. Из-за этой фантомной мощности проводники и генераторы должны быть рассчитаны и рассчитаны соответственно, чтобы нести общий ток, включая отходы, а не только ток, который выполняет фактическую работу.

A Часовой маятник

Некоторые эксперты в области энергетики говорят о реактивной мощности как о части движения конденсатора, которое напоминает движение часового маятника от зенита до надира. В этой аналогии, когда маятник качается вверх, переменный ток подает активную мощность на целевое устройство. Когда маятник качается обратно вниз, реактивная мощность возвращается в сеть для поглощения.

В определениях такого типа эксперты сказали бы, что реактивная энергия — это энергия, циркулирующая туда и обратно между источником и нагрузкой, в частности, что реактивная мощность «затухает» обратно к источнику. В некотором смысле это связано с задержкой между током и напряжением. В дополнение к конденсаторам для регулирования реактивной мощности в системе можно использовать статические компенсаторы реактивной мощности и синхронные конденсаторы.

Ключевым моментом является размещение оборудования реактивного тока вблизи силовых нагрузок. Это уменьшает количество реактивного тока, который система доставки должна переносить на определенное расстояние.

Реактивная мощность в сети

Чтобы иметь дело с реальностью переменного тока и меняющихся энергетических путей, проектировщики обязательно принимают меры по контролю напряжения. Эксперты по энергетике отмечают, что даже 5-процентное изменение напряжения в данной системе может вызвать отключения электроэнергии и другие проблемы.

С этой целью многие элементы электрической системы, такие как трансформаторы, могут переключаться с подачи на поглощение реактивной мощности по фазам. Но люди, близкие к отрасли, подчеркивают, что это станет еще более важным, поскольку мы переключаем части американской электросети на возобновляемые источники энергии.

Реактивная мощность и возобновляемые источники энергии

Реактивная мощность также очень важна в контексте наших меняющихся энергосистем.

По многим важным причинам возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, заменяют традиционные источники энергии, такие как уголь и природный газ. Но это может иметь последствия для электросети в целом.

«Всплеск возобновляемых источников энергии в сеть без достаточной вращающейся массы может вызвать серьезные проблемы: отключение электроэнергии в определенных областях, чтобы привести спрос в соответствие с предложением; и большие электростанции отключаются от сети, чтобы предотвратить их перегрузку», — пишет Арчи Робб в Renewable Energy World, описывая принцип «инерции сети» и то, как это применимо к управлению реактивной мощностью в системе, которая переходит на возобновляемую энергию. строить.

Поскольку возобновляемые источники энергии по-разному поставляют энергию в сеть, будет возрастать потребность в микроуправлении активной и реактивной мощностью соответственно.

Что такое реактивная мощность и почему она важна?

читать | Делиться:

Реактивная мощность имеет решающее значение для поддержания уровней напряжения в системе передачи.

Но что именно?

Используя аналогию с муниципальной системой водоснабжения, думайте о напряжении как об эквиваленте «давления» в системе водоснабжения — без него вода просто застаивается в трубах, а при избытке трубы взрываются. Таким образом, жизненно важно, чтобы давление воды было постоянным и постоянным.

Напряжение играет аналогичную роль в электрической системе, обеспечивая стабильность потоков энергии. Однако последствия отсутствия поддержания напряжения в электрической системе гораздо более ужасны, поскольку падение напряжения может серьезно повредить генерирующее, передающее и распределительное оборудование и привести к массовым каскадным отключениям электроэнергии.

Реактивная мощность либо генерируется, либо поглощается электрическими генераторами (или, в некоторых случаях, устройствами, известными как «конденсаторы») для поддержания постоянного уровня напряжения, что обычно называют «поддержкой напряжения». Генераторы, обеспечивающие поддержку напряжения, часто страдают от тепловых потерь, что приводит к снижению способности генерировать «реальную» мощность. Нам всем больше знакома настоящая энергия: она зажигает лампочки, крутит моторы и заряжает айфоны. Критически важно, что реальная мощность — это то, что компенсируется на оптовых рынках электроэнергии RTO. Таким образом, когда системные операторы заказывают генераторам генерировать или поглощать реактивную мощность для поддержания напряжения, они жертвуют своей способностью генерировать реальную мощность и получать рыночные доходы RTO. Рассчитанная маржа по этим упущенным рыночным доходам выплачивается производителям, обеспечивающим поддержку напряжения посредством внерыночных платежей.

Основная проблема использования реактивной мощности для управления напряжением заключается в том, что реактивная мощность не распространяется так далеко, как реальная мощность в электрической системе. Во многих случаях самые дешевые источники реальной электроэнергии расположены на удалении от центров нагрузки, и системные операторы должны контролировать уровни напряжения в центрах нагрузки, чтобы поддерживать постоянный уровень напряжения. Если уровни напряжения становятся слишком высокими или слишком низкими, генераторы в центре нагрузки работают для стабилизации уровней напряжения, вырабатывая или потребляя реактивную мощность.

Проблема реактивной мощности вышла на первый план на территории PJM Interconnection. По мере того, как зона присутствия PJM расширялась, а более дешевая удаленная генерация для обслуживания центров нагрузки стала более распространенной, PJM расширила свои возможности мониторинга напряжения за счет внедрения интерфейсов передачи. Такие интерфейсы измеряют потоки мощности по выбранным высоковольтным линиям электропередачи в удаленные центры нагрузки, чтобы указать, когда требуется дополнительная локальная генерация (в пределах центра нагрузки) для поддержания уровней напряжения.

Еще несколько лет назад способность генерировать реактивную мощность считалась в PJM само собой разумеющейся. Поддержка напряжения обычно обеспечивалась устаревшими генерирующими станциями базовой нагрузки, которые уже давно оплатили капитальные затраты на оборудование, необходимое для предоставления этой услуги, либо посредством исторической регулируемой тарифной базы, либо тарифных положений PJM, которые позволяют возмещать такие затраты.

Две тенденции изменили статус-кво. Во-первых, поскольку цены на природный газ снизились, объекты базовой нагрузки, которые исторически обеспечивали поддержку напряжения (т. е. угольные электростанции), больше не работают так последовательно и экономично. В некоторых случаях они были запущены и работают в убыток, чтобы обеспечить реактивную мощность. Во-вторых, из-за экономических проблем и предстоящих экологических норм многие из тех же генерирующих объектов базовой нагрузки теперь требуют вывода из эксплуатации. Эти тенденции привели к значительным внерыночным платежам этим генераторам базовой нагрузки, поскольку они были отправлены исключительно для обеспечения поддержки напряжения. В некоторых случаях контракты Reliability Must Run использовались для поддержания генерирующих мощностей в рабочем состоянии для обеспечения реактивной мощностью, включая некоторые угольные блоки в Пенсильвании.

Итак, что все это означает для наших клиентов в будущем?

По мере того, как внерыночные платежи за поддержку напряжения и заявки на вывод из эксплуатации накапливались, PJM провела модернизацию системы передачи, чтобы смягчить основные проблемы с напряжением, расходы на которые ложатся на плательщиков налогов. Ожидается, что разработка таких обновлений будет продолжена.

В настоящее время PJM начинает обсуждение модели потребностей в реактивной мощности на рынках «на сутки вперед» и «в реальном времени», что означает, что рыночные цены могут начать отражать реактивную мощность. Кроме того, с увеличением распределенных ресурсов все больше внимания уделяется обеспечению адекватной реактивной мощности, особенно с учетом того, что высокое проникновение солнечной энергии требует большей реактивной мощности. Это может привести к необходимости возмещения капитальных затрат за счет рынков или тарифных сеток PJM. Поскольку FERC фокусируется на ценообразовании, что в некотором смысле является кодом для поиска дополнительных доходов для производителей в эпоху низких цен на природный газ, существует вероятность того, что реактивная мощность станет более явным продуктом, требующим дополнительной компенсации.

Следите за новостями в бизнес-блоге Direct Energy, чтобы узнать о дальнейших изменениях в политике и регулировании. Прочтите о том, как законопроект 380 Сената Калифорнии может потенциально повлиять на цены на природный газ в Южной Калифорнии.

Опубликовано: 23 мая 2016 г.

Реактивная мощность полезна или нет?

Прежде чем начать тему, давайте обсудим некоторые другие типы питания.

Вообще есть 3 типа питания

1. Полная мощность

2. Активная мощность

3. Реактивная мощность

𝐀𝐜𝐭𝐢𝐯𝐞 𝐏𝐨𝐰𝐞𝐫 это мощность, которая реально используется и потребляется для полезных работ в цепи переменного или постоянного тока. Обозначается буквой P и измеряется в ваттах, кВт или МВт.

это математическая форма. Реактивная мощность обозначается Q и измеряется в вар (реактивный вольт-ампер), квар или мвар.

Математическая форма Он обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).

это математическая форма

S = V * I

В приведенном выше уравнении мы видели, что 𝘱𝘩𝘪 используется, но что он обозначает. это не что иное, как угол между углом между напряжением и током. Это называется коэффициентом мощности.

Если 𝘱𝘩𝘪 является положительным, то запаздывающий PF, а если 𝘱𝘩𝘪 отрицательный, то опережающий PF.

На приведенном ниже рисунке резюмировано приведенное выше обсуждение.

После изучения и понимания теперь подумайте, если реактивная мощность присутствует, то уменьшение коэффициента мощности означает потери в системе (увеличение тока) из-за увеличения полной мощности при той же активной мощности. Это не означает, что реактивная мощность бесполезна. Если я говорю об электрической машине и энергосистеме, то реактивная мощность полезна. Давайте поймем, насколько это полезно.

Необходим для работы почти всех устройств электромагнитной энергии для создания магнитного поля. Некоторыми из устройств электромагнитной энергии являются асинхронный двигатель (однофазный или трехфазный), генератор переменного тока и трансформатор.

В случае энергосистемы в некоторых случаях принудительно вводится в сеть энергосистемы для поддержания профиля напряжения.

𝑺𝒐𝒖𝒓𝒄𝒆𝒔 𝒂𝒏𝒅 𝑺𝒊𝒏𝒌𝒔 𝒐𝒇 𝑹𝒆𝒂𝒄𝒕𝒊𝒗𝒆 𝑷𝒐𝒘𝒆𝒓 𝑷𝒐𝒘𝒆𝒓

Реактивная мощность генерируется или поглощается многими оборудованием, подключенными к энергосистеме.

𝐀𝐥𝐭𝐞𝐫𝐧𝐚𝐭𝐨𝐫: Синхронные машины, способные генерировать или поглощать реактивную мощность в зависимости от возбуждения постоянного тока на обмотку возбуждения. Он генерирует реактивную мощность при перевозбуждении и поглощает реактивную мощность при недовозбуждении.

Емкостные и индуктивные устройства используются в последовательном соединении и методах компенсации шунта для управления реактивной мощностью и, таким образом, для регулирования напряжения и стабильности системы. Емкостной компенсатор генерирует реактивную мощность и используется, когда реактивная мощность меньше и ее необходимо подавать для поддержания постоянного профиля напряжения, тогда как индуктивный компенсатор поглощает реактивную мощность и используется, когда реактивная мощность больше, и для уменьшения индуктора реактивной мощности. используется, чтобы сделать профиль напряжения постоянным.

В приведенном выше объяснении, когда конденсатор и реактор соединены в шунт, но они соединены последовательно, это влияет на стабильность системы. когда конденсатор соединен последовательно, реактивная мощность линии передачи уменьшается и (Psync пропорциональна 1/X), так что синхронизирующая мощность увеличивается, а стабильность также увеличивается, но одна проблема заключается в том, что ток короткого замыкания увеличивается из-за уменьшения реактивного сопротивления и когда реактор соединены последовательно, тогда реактивная линия передачи увеличивается и (Psync пропорциональна 1/X), поэтому уменьшение мощности синхронизации означает снижение стабильности, но одно преимущество заключается в том, что ток короткого замыкания уменьшается из-за увеличения реактивного сопротивления.

𝐓𝐫𝐚𝐧𝐬𝐦𝐢𝐬𝐬𝐢𝐨𝐧 𝐋𝐢𝐧𝐞𝐬 𝐚𝐧𝐝 𝐔𝐧𝐝𝐞𝐫𝐠𝐫𝐨𝐮𝐧𝐝 𝐂𝐚𝐛𝐥𝐞𝐬: как линии передачи, так и кабели поглощают и генерируют реактивную мощность. Сильно загруженная линия передачи потребляет реактивную мощность, уменьшая напряжение линии, в то время как слабо загруженная линия передачи генерирует реактивную мощность, увеличивая напряжение линии.

𝐓𝐫𝐚𝐧𝐬𝐟𝐨𝐫𝐦𝐞𝐫𝐬: Для создания магнитного поля трансформатору нужна реактивная мощность, поэтому он поглощает реактивную мощность. Потребляемая реактивная мощность трансформатора зависит от номинальной и токовой нагрузки.

𝐋𝐨𝐚𝐝𝐬: существует множество нагрузок, потребляющих реактивную мощность, которые сильно влияют на напряжение и стабильность шины или системы. Некоторые из этих нагрузок включают индукционные двигатели, индукционные генераторы, дуговые печи, разряженное освещение, постоянные нагрузки, такие как (индукционный нагрев, нагревание пространства, нагревание воды и кондиционер.

𝐈𝐦𝐩𝐨𝐫𝐭𝐚𝐧𝐜𝐞 𝐑𝐞𝐚𝐜𝐭𝐢𝐯𝐞 𝐏𝐨𝐰𝐞𝐫

Реактивная мощность. решение для сети энергосистемы по нескольким причинам.Давайте кратко обсудим некоторые из причин, которые делают реактивную мощность столь важной.

𝐕𝐨𝐥𝐭𝐚𝐠𝐞 𝐂𝐨𝐧𝐭𝐫𝐨𝐥 В общем, все электрическое оборудование спроектировано так, чтобы удовлетворительно работать в установленных пределах номинального напряжения (т.е. 6%) на стороне потребителя.