Компенсація реактивної потужності

Повна (здається) потужність, що виробляється синхронними генераторами, умовно ділиться на складові: активну і реактивну.

активна складова потужності корисно вживається, перетворюючись в механічну, хім, світлову і т. д. енергію.

реактивна складова потужності не чинить корисної роботи, вона служить тільки для створення магнітних полів в індуктивних приймачах (наприклад, електродвигуни, трансформатори і т. п.), циркулюючи завжди між джерелом і приймачем. Вона може розглядатися як риса швидкості обміну енергії між генератором і магнітним полем приймача електроенергії.

Звідси випливає, що звичайний термін "споживачі реактивної потужності", широко застосовуваний як електротехнічним персоналом в щоденній практиці, так і в технічній літературі, є умовним, що не відображає фізичної суті реактивної потужності. Тим паче некоректно поняття "реактивна енергія". Більш чітким буде "індукційні приймачі електроенергії" або в ряді випадків "реактивні навантаження".

Коефіцієнт потужності вказується на щитку синхронного генератора. Він вказує, яку частину від повної потужності, що виробляється генератором, становить активна потужність. Вплив коефіцієнта потужності на роботу електроустановок дуже велике. Так, наприклад, генератор з номінальною потужністю 1250 кВА при номінальному коефіцієнті потужності cos? = 0,8 може дати споживачеві активну потужність, рівну 1250? 0,8 = 1000 кВт. Потужність первинного мотора при конкретному зчленуванні з генератором складе також 1000 кВт. Уявімо, що цей генератор працює з тією ж номінальною потужністю, але з соs? = 0,6. В даному випадку він дає в мережу 1250? 0,6 = 750 кВт, т. Е. Недовикористовується по активної потужності на 25%. Те ж і щодо первинного мотора генератора (парова або гідравлічна турбіна), який в даному випадку також недовикористовується на 25%.

Експлуатаційні характеристики роботи електростанції - витрата пального, води, пара, мастильних та інших допоміжних матеріалів на один вироблений кВт · год - при зниженні cos? також помітно знижуються, зменшується вироблення активної енергії.

зменшення cos? при тій же вироблюваної генератором активної потужності (при постійній активній навантаженні у споживача) веде до підвищення повної потужності генератора. У нашому прикладі при зниженні cos? з 0,8 до 0,6 буде потрібно генератор потужністю 1000: 0,6 = 1700 кВА замість 1250 кВА, т. е. підвищення повної потужності на 27%.

У трансформаторів при зменшенні cos? зменшується пропускна здатність по активної потужності внаслідок зростання реактивного навантаження. Для передачі споживачам 1000 кВт активної потужності при cos? = 0,8 потрібно трансформатор потужністю 1250 кВА. при зниженні cos? до 0,6 для передачі тієї ж активної навантаження буде потрібно трансформатор потужністю 1700 кВА.

Підвищення повної потужності при зниженні cos? призводить до зростання струму і, як слід, втрат потужності, які пропорційні квадрату струму. Підвищення струму просить збільшення перетину ліній електропередач, а як слід, ваги проводів і кабелю.

Підвищення струму при зниженні cos? веде до підвищення втрати напруги в усіх ланках енергосистеми, що викликає зниження напруги у споживачів електричної енергії.

На промислових підприємствах зниження напруги порушує нормальну роботу електроприймачів. Знижується частота обертання електродвигунів, що призводить до зниження продуктивності робочих машин і погіршення якості продукції. Зменшується продуктивність електронних печей, посилюється якість зварювання, знижується світловий потік ламп, зменшується пропускна здатність промислових електронних мереж.

Розглянуті випадки впливу низького коефіцієнта потужності на роботу електроустановок демонструють, що зниження cos? негативно позначається на всіх ланках енергосистеми, в тому числі і на роботі промислового підприємства. Тому питання збільшення коефіцієнта потужності мають величезне народногосподарське значення.

Рішення задач, пов`язаних з наявністю в системі електроспоживання реактивних навантажень, йде по шляху компенсації реактивної потужності. Це обумовлено проведенням 2-ух взаємно доповнюють груп заходів: зниженням вживання реактивної потужності електроприймачами і установкою конкретно у споживачів і в вузлах мереж особливих джерел реактивної потужності - компенсуючих пристроїв.

Для зниження споживання реактивної потужності при експлуатації електроустановок рекомендуються наступні заходи:

• впорядкування технологічного процесу, що веде до поліпшення енергетичного режиму обладнання і до зниження розрахункового максимуму реактивного навантаження;
• скорочення холостий роботи асинхронних електродвигунів, зварювальних трансформаторів та інших електроприймачів методом впровадження обмежувачів холостого ходу;
• заміна або відключення трансформаторів, завантажених менш ніж на 30% їх номінальної потужності, якщо це допускається за умовами режиму роботи мережі електроприймачів;
• підміна по здатності завантажених менш ніж на 60% асинхронних електродвигунів електродвигунами меншої потужності за умови техніко-економічного обґрунтування;
• підміна асинхронних електродвигунів синхронними, допустима за умовами роботи електроприводу, якщо асинхронні електродвигуни підлягають демонтажу внаслідок зносу, конфігурації технологічного процесу або можливості використання в інших установках, котрі мають потреби в штучної компенсації реактивних навантажень, також в інших випадках, якщо підміна обумовлена ​​техніко-економічними розрахунками;
• зниження напруги у малозавантажених асинхронних електродвигунів методом перемикання обмотки статора з трикутника на зірку, секціонування статорних обмоток- зниження напруги в мережах, що живлять асинхронні електродвигуни, методом перемикання відгалужень цехового трансформатора;
• підвищення якості ремонту електродвигунів (неприпустимі обточування ротора, зменшення числа провідників в пазу, розточування пазів, випалювання обмотки).

Для перетворювальних установок, які отримують все більш широке поширення на промислових підприємствах, зниження реактивної потужності може бути досягнуто зменшенням кута відкривання вентилів і меж його регулювання, несиметричним керуванням вентилями, застосуванням схем зі штучною комутацією.

Заходи щодо зниження вживання реактивної потужності електроприймачами, що проводяться на підприємствах, знижують сумарну реактивне навантаження зазвичай менше ніж на 10%. Тому головна роль відводиться компенсує пристроїв.

Компенсують установками є: косинусні конденсатори, синхронні електродвигуни, синхронні компенсатори, компенсаційні перетворювачі. Переважне застосування на промислових підприємствах отримали косинусні конденсатори і синхронні електродвигуни.

косинусні конденсатори виготовляються наступних типів: КМ, КМ2, КМА, КМ2А, КС, КС2, КСА, КС2А, де

• До значить косінусний,
• М і С - з просоченням мінеральним маслом або синтетичним водянистим діелектриком,
• А - виконання для зовнішньої установки (без букви А - для внутрішньої),
• 2 - виконання в корпусі другого габариту (без числа 2 - в корпусі першого габариту).

Після позначення типу конденсатора цифрами вказуються його номінальну напругу (кВ) і номінальна потужність (квар).

Так, наприклад, КМ-0,38-26 розшифровується як конденсатор косінусний (для компенсації реактивної потужності в мережі змінного струму з частотою 50 Гц), з просоченням мінеральним маслом, для внутрішньої установки, першого габариту, на напругу 380 В, потужністю 26 квар.

Конденсатори випускаються 4 серій - I, II, III, IV. Шкала напруг і потужностей конденсаторів серій I, II, III приведена в табл

У IV серії конденсатори потужністю 37,5 і 75 квар замінюються конденсаторами потужністю 50 і 100 квар при тих же габаритних розмірах.

Індустрія робить комплектні конденсаторні установки на напругу 380 В для внутрішньої установки і на напругу 6-10 кВ - для внутрішньої і зовнішньої установки. Велика частина типів цих установок обладнано пристроями для одно- і багатоступінчастого автоматичного регулювання потужності.

Все більш широке застосування знаходить автоматичний пристрій регулювання потужності конденсаторних батарей типу АРКОН. Воно дозволяє вмикати або вимикати секції конденсаторних батарей залежно від наступних характеристик: реактивної потужності, напруги мережі, напруги мережі і струму.

"Вказівки щодо компенсації реактивної потужності в розподільних мережах" передбачають контроль наступних параметрів режиму реактивної потужності:

• а) більшою реактивної потужності, споживаної за півгодинний період в режимі більшою активного навантаження енергосистеми;
• б) реактивної енергії, виданої в мережу енергосистеми за період нічного провалу графіка активного навантаження енергосистеми.

Періоди більшою активного навантаження енергосистеми і нічного провалу графіка її навантаження повинні вказуватися енергопостачальною організацією в договорі на відпуск електроенергії споживачу.

Для економічного стимулювання споживачів за проведення заходів по компенсації реактивної потужності використовуються знижки з тарифу на електричну енергію та надбавки до нього.

https://electromonter.info/library/compensation_Q.html