Каталог

Теория компенсации реактивной мощности в электроснабжении

  В электрических цепях, содержащих комбинированные сопротивления (нагрузку), в частности, активную (лампы накаливания, электронагреватель и др.) и индуктивную (электродвигатели, распределительные трансформаторы, сварочное оборудование, люминесцентные лампы и др.) составляющие, общую мощность, забираемую от сети, можно выразить следующей векторной диаграммой.



      Отставание тока по фазе от напряжения в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени (см. рис.), когда напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен и наоборот. В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а подается обратно по сети в сторону генератора. При этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктивном элементе, распространяется по сети, не рассеиваясь в активных элементах, а совершая колебательные движения (от нагрузки к генератору и обратно). Соответствующую мощность называют реактивной.

cos φ = P/S.

P-активная мощность;

S-полная мощность;

Q-реактивная мощность

       Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и др. энергии. Реактивная энергия не связана с выполнением полезной работы, однако она необходима для создания электромагнитного поля, наличие которого является необходимым условием для работы электродвигателей и трансформаторов. Потребление реактивной мощности от энергоснабжающей организации нецелесообразно, так как приводит к увеличению мощности генераторов, трансформаторов, сечения подводящих кабелей (снижение пропускной способности), а так же повышению активных потерь и падению напряжения (из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети). Поэтому реактивную мощность необходимо получать (генерировать) непосредственно у потребителя. Эту функцию выполняют установки компенсации реактивной мощности, основными элементами которых являются конденсаторы.

       Автоматические конденсаторные установки являются наиболее практичным средством компенсации реактивной мощности, они также рекомендованы к применению множеством нормативных актов.

      Эффективность их применения обусловлена тем, что регулятор (контроллер) реактивной мощности, входящий в состав автоматической конденсаторной установки, автоматически отслеживает изменения уровня реактивной мощности во внешней сети, рассчитывая коэффициент мощности сети по фазному сдвигу cos φ  между составляющими тока и напряжения и сравнивая текущий коэффициент мощности с заданными параметрами. При наличии отклонения коэффициента мощности от заданного значения регулятор изменяет уровень реактивной мощности автоматической конденсаторной установки, подключая необходимое число фазных конденсаторов (батарей конденсаторов).

      Достоинством регулятора реактивной мощности является его автономная работа в автоматическом режиме контроля автоматической конденсаторной установки, при которой не требуется вмешательства обслуживающего персонала. Поэтому автоматическая конденсаторная установка (КРМ, УКМ58, АКУ, УККРМ) с входящим в их состав регулятором реактивной мощности, особенно необходимы на предприятиях, имеющих сложный режим работы двигателей и других электроприемников, когда трудно указать характер изменения реактивной мощности каждого электроприемника (нагрузки) в отдельности. Автоматическая конденсаторная установка обычно регулирует общую реактивную мощность группы электроприемников, что исключает необходимость местной компенсации реактивной мощности каждой нагрузки. Таким образом, при попеременной активации потребителем нескольких нагрузок автоматическая конденсаторная установка позволяет компенсировать их реактивную мощность меньшим числом фазных конденсаторов.

Вопросы, которые могут быть решены с помощью

автоматических конденсаторных установок:

    - обеспечить полную компенсацию реактивной мощности и  уменьшение потребления активной энергии до 15%  от общей потребляемой:

    Например, экономия активной энергии складывается в существующую формулу электротехники: P = U * I * cosφ, где 

            Р – мощность в кВт: величина постоянная (например, нужно вращать вентилятор мощностью 1 кВт = 1000 Вт.

U – напряжение величина постоянная 400 В. При cos φ = 1 ток будет равен I = 2,5 А; 

Рассмотрим случай если cos φ = 0,8:

           Нам необходимо вращать вентилятор мощностью 1 кВт, величина напряжения относительно постоянна. Отсюда следует увеличение тока: I = 1000 / 400 * 0,8 = 3,125 А

            Если включить конденсаторы и довести cos φ до 0,99, то ток будет около 2,5 А.

            При этом будет увеличиваться напряжение, а значение тока уменьшиться. От эффекта искусственного повышения напряжения за счет силового конденсатора получаем более 60 % всей экономии эл. энергии. Например, эл. двигатель находится от подстанции на расстоянии 200 -  300 метров. Проверим напряжение на клеммах – оно составляет 400 В. После пуска эл. двигателя напряжение уменьшится и будет составлять 370 В, но если включить параллельно силовой конденсатор, то напряжение даже после пуска двигателя будет равным 400 В.  Экономия происходит из-за:

             - уменьшение тока в сети;

            - искусственное повышение напряжения.;

            -  исключается генерация реактивной мощности в питающую сеть;

            - снизить установленную мощность силовых трансформаторов;

            - подключить дополнительную полезную нагрузку;

            - уменьшить потери в силовых трансформаторах

    Так, например, силовой трансформатор с номинальной мощностью 630 кВА при номинальном          коэффициенте мощности cosφ=0,99 может отдать потребителю активную мощность, равную 630×0,99= 620 кВт. Если силовой трансформатор будет работать с соsφ=0,6, то в сеть будет отдаваться активная мощность равная 630×0,6= 378 кВт (активная мощность недоиспользуется почти на половину);

           - позволяет избежать глубокой просадки напряжения на электропотребителях;

           - максимально использовать мощность автономных дизель-генераторов;

           - облегчается пуск и работу асинхронных двигателей (при индивидуальной компенсации).   

  

     

... → Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности → Теория компенсации реактивной мощности в электроснабжении →
Товары не найдены