Компенсаторы реактивной мощности. Возможности компенсации реактивной энергии в быту с помощью Saving Box Что такое компенсация реактивной мощности

Электрооборудование во время работы потребляет энергию. При этом полная мощность состоит из двух составляющих: активная и реактивная. Реактивная мощность не выполняет полезной работы, но вносит в цепь дополнительные потери. Поэтому её стремятся снизить, для чего и приходят к различным техническим решениям для компенсации реактивной мощности в электрических сетях. В этой статье мы рассмотрим, что это такое и для чего нужно компенсирующее устройство.

Определение

Полная электрическая мощность состоит из активной и реактивной энергии:

Здесь Q – реактивная, P – активная.

Реактивная мощность возникает в магнитных и электрических полях, которые характерны для индуктивной и емкостной нагрузки при работе в цепях переменного тока. При работе активной нагрузки, фазы напряжения и тока одинаковы и совпадают. При подключении индуктивной нагрузки – напряжение отстает от тока, а при емкостной – опережает.

Косинус угла сдвига между этими фазами называется коэффициентом мощности.

cosФ=P/S

P=S*cosФ

Косинус угла всегда меньше единицы, соответственно активная мощность всегда меньше полной. Реактивный ток протекает в обратном направлении относительно активного и препятствует его прохождению. Так как по проводам протекает ток полной нагрузки:

То и при разработке проектов линий электропередач нужно учитывать потребление активной и реактивной энергии. Если последней будет слишком много, то придется увеличивать сечение линий, что ведет к дополнительным затратам. Поэтому с ней борются. Компенсация реактивной мощности снижает нагрузку на сети и экономит электроэнергию промышленных предприятий.

Где важно учитывать косинус Фи

Давайте разберемся, где и когда нужна компенсация реактивной мощности. Для этого нужно проанализировать её источники.

Примером основной реактивной нагрузки являются:

электрические двигатели, коллекторные и асинхронные, особенно если в рабочем режиме его нагрузка мала для конкретного двигателя;
электромеханические исполнительные механизмы (соленоиды, клапана, электромагниты);
электромагнитные коммутационные приборы;
трансформаторы, особенно на холостом ходу.

На графике изображено изменение cosФ электродвигателя при изменении нагрузки.

Основу электрохозяйства большинства промышленных предприятий составляет электропривод. Отсюда и высокое потребление реактивной мощности. Частные потребители не оплачивают её потребление, а предприятия оплачивают. Это вызывает дополнительные затраты, от 10 до 30% и более от общей суммы счета за электроэнергию.

Виды компенсаторов и их принцип действия

В целях снижения реактива используют устройства компенсации реактивной мощности, т.н. УКРМ. В качестве компенсатора мощности на практике используют чаще всего:

батареи конденсаторов;
синхронные двигатели.

Так как в течении времени количество реактивной мощности может изменяться, значит и компенсаторы могут быть:

Нерегулируемые – обычно конденсаторная батарея без возможности отключения отдельных конденсаторов для изменения емкости.
Автоматические – ступени компенсации изменяются в зависимости от состояния сети.
Динамические – компенсируют, когда нагрузка быстро изменяет свой характер.

В схеме используется, в зависимости от количества реактивной энергии от одного до целой батареи конденсаторов, которые можно вводить и выводить из цепи. Тогда и управление может быть:

ручным (автоматические выключатели);
полуавтоматическим (кнопочные посты с контакторами);
неуправляемыми, тогда они подсоединены напрямую к нагрузке, включаются и отключаются вместе с ней.

Конденсаторные батареи могут устанавливаться как на подстанциях, так и непосредственно возле потребителей, тогда устройство подключается к их кабелям или шинам питания. В последнем случае обычно рассчитываются на индивидуальную компенсацию реактива конкретного двигателя или другого прибора – часто встречается на оборудовании в электрических сетях 0,4 кВ.

Централизованная компенсация выполняется либо на границе балансового раздела сетей, либо на подстанции, при чем может выполняться в высоковольтных сетях 110 кВ. Хороша тем, что разгружает высоковольтные линии, но плохо то, что не разгружаются линии 0,4 кВ и сам трансформатор. Этот способ дешевле остальных. При этом можно и централизованно разгрузить и низкую сторону 0,4 кВ, тогда УКРМ подключается к шинам, к которым подключена вторичная обмотка трансформатора, соответственно разгружается и он.

Также может быть и вариант групповой компенсации. Это промежуточный вид между централизованным и индивидуальным.

Другой способ – компенсация синхронными двигателями, которые могут компенсировать реактивную мощность. Проявляется, когда двигатель работает в режиме перевозбуждения. Такое решение используется в сетях 6 кВ и 10 кВ, также встречается и до 1000В. Преимуществом этого метода перед установкой конденсаторных батарей – возможность использования компенсатора для совершения полезной работы (вращения мощных компрессоров и насосов, например).

На графике изображена U-образная характеристика синхронного двигателя, которая отражает зависимость тока статора от тока возбуждения. Под ней вы видите, чему равен косинус фи. Когда он больше нуля – двигатель имеет емкостной характер, а когда косинус меньше нуля – нагрузка является емкостной и компенсирует реактивную мощность остальной части индуктивных потребителей.

Заключение

Подведем итоги, перечислив основные тезисы о компенсации реактивной энергии:

Назначение – разгрузка линий электропередач и электрических сетей предприятий. В состав устройства могут входить антирезонансные дроссели для уменьшения уровня .
За неё не уплачивают счета частные лица, но платят предприятия.
В состав компенсатора входят батареи конденсаторов или в этих же целях используют синхронные машины.

Материалы

В ходе практики заметил устройство, устройство которого показалось мне интересным, поэтому также хочу вкратце остановиться и на нем.

Известно, что электрическая энергия состоит из двух частей: активной и реактивной. Первая преобразуется в различные виды полезной энергии (тепловую, механическую и пр.), вторая – создаёт электромагнитные поля в нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, индукционные печи, осветительные приборы). Несмотря на необходимость реактивной энергии для работы указанного оборудования, она дополнительно нагружает электросеть, увеличивая потери активной составляющей. Это приводит к тому, что промышленный потребитель принужден дважды платить за одну и ту же энергию. Сначала по счётчику реактивной энергии и ещё раз косвенно, как потери активной составляющей, фиксируемые прибором учёта активной энергии.

Для решения этой задачи (уменьшение реактивной части энергии) были разработаны и сегодня широко используются во всём мире установки компенсации реактивной мощности. Они снижают значения потребляемой мощности за счёт выработки реактивной составляющей непосредственно у потребителя и бывают двух видов: индуктивными и емкостные. Индуктивные реакторы, обычно, применяют для компенсации наведённой емкостной составляющей (например, большая протяженность воздушных линий электропередачи и т.п.). Конденсаторные батареи применяются для нейтрализации индуктивной составляющей реактивной мощности (индуктивные печи, асинхронные двигатели и др.).

Компенсатор реактивной энергии позволяет: - уменьшить потери мощности и снижение напряжения в различных участках электросети; - сократить количество реактивной энергии в распределительной сети (воздушные и кабельные линии), трансформаторах и генераторах; - снизить затраты на оплату потреблённой электрической энергии; - сократить влияние сетевых помех на работу оборудования; - снизить асимметрию фаз.

Учитывая, что характер нагрузки в бытовых и промышленных сетях имеет преимущественно активно-индуктивный тип, наиболее широко распростанены как средство компенсации статические конденсаторы. Их основными достоинствами являются: - малые потери активной энергии (в рамках 0,3-0,45 кВт/100квар); - незначительная масса конденсаторной установки не требует фундамента; - несложная и недорогая эксплуатация; - увеличение или уменьшение количества конденсаторов в зависимости от ситуации; - компактность, дающая возможность монтажа установки в любом месте (у электроустановок, группой в цеху или крупной батареей). При этом наилучший эффект получается при размещении установки непосредственно в трансформаторной подстанции и подключении к шинам низкой стороны (0,4 кВ). В этом случае компенсируются сразу все индуктивные нагрузки, запитанные от данной ТП; - независимость работоспособности установки от поломки отдельного конденсатора. Конденсаторные установки с фиксированным значением мощности применяют в трёхфазных сетях переменного тока. В зависимости от типа нерегулируемые установки имеют мощность 2,5 – 100 кВАр на низком напряжении.

Ручная регулировка количества конденсаторов не всегда удобна и не успевает за изменением ситуации на производстве, поэтому всё чаще новые производства приобретают для компенсации реактивной энергии автоматические установки. Регулируемые компенсаторы повышают и автоматически корректируют cos φ на низком напряжении (0,4 кВ). Кроме поддержания установленного коэффициента мощности в часы минимальных и максимальных нагрузок, установки устраняют режим генерации реактивной энергии, а также: - постоянно отслеживают изменение количества реактивной мощности в компенсируемой цепи; - исключают перекомпенсацию и её следствие – перенапряжение в сети; - проводят мониторинг главных показателей компенсируемой сети; - проверяют работу всех составляющих компенсаторной установки и режим её работы. При этом оптимизируется распределение нагрузки в сети, что снижает износ контакторов. В регулируемых компенсаторных установках предусматривается система отключения при возникновении аварийной ситуации с одновременным оповещением обслуживающих специалистов

Памятка для менеджеров по продаже электрооборудования.

Раздел: Устройства компенсации реактивной мощности. Основные понятия.

1. Что такое реактивная мощность?

Это условно часть полной мощности, необходимая для работы индуктивной нагрузки в сетях потребителей: асинхронных электродвигателей, трансформаторов и др.

2. Что является показателем потребления реактивной мощности?

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности - Cos φ.

Cos φ уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Поэтому необходимо стремиться к повышению Cos φ, т.к. низкий Cos φ приводит к перегрузке трансформаторов, нагреву проводов и кабелей и другим проблемам в работе электрических сетей потребителей.

3. Что такое компенсация реактивной мощности?

Это компенсация дефицита реактивной мощности (или просто компенсация реактивной мощности) в сети, что характерно для низкого Cos φ.

4. Что такое устройство компенсации реактивной мощности (УКРМ)?

Устройство, компенсирующее дефицит реактивной мощности у потребителя.

5. Какие устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ) применяются?

Самыми распространенными устройствами компенсации являются устройства с применением специальных (косинусных) конденсаторов – конденсаторные установки и конденсаторные батареи.

6. Что такое конденсаторная установка и конденсаторная батарея?

Конденсаторная установка – установка, состоящая из конденсаторов и вспомогательного оборудования - выключателей, разъединителей, регуляторов, предохранителей и т.д. (Рис.1).

Конденсаторная батарея – электрически соединенная между собой группа единичных конденсаторов (Рис.2).

7. Что такое фильтр - компенсирующая установка (ФКУ)?

Это конденсаторная установка, у которой конденсаторы защищены от токов гармоник специальными (фильтровыми) дросселями (Рис.3).

8. Что такое гармоники?

Это ток и напряжение, имеющее частоту, отличную от частоты сети 50 Гц.

9. От каких гармоник защищаются конденсаторы?

От нечетных гармоник относительно частоты 50 Гц (3,5,7,11 и т.д.). Например:

Гармоника№3: 3 х 50 Гц = 150 Гц.

Гармоника№5: 5 х 50 Гц = 250 Гц.

Гармоника№7: 7 х 50 Гц = 350 Гц … и т.д.

10. Почему надо защищать конденсаторы в ФКУ?

Обычные косинусные конденсаторы, применяемые для компенсации, нагреваются под действием тока гармоник до температуры, недопустимой для нормальной работы; при этом сильно сокращается срок их службы и они быстро выходят из строя.

11. Что это - силовой фильтр гармоник?

Это установка, служащая для фильтрации (уменьшения уровня) гармоник в сети (Рис.4). Состоит из конденсаторов и индуктивностей (реакторов), настроенных на определенную гармонику (см. выше).

12. Чем отличается ФКУ от фильтра гармоник?

ФКУ служит для компенсации реактивной мощности; конденсаторы и индуктивности (дроссели) подобраны таким образом, что токи гармоник не проходят через конденсаторы. В фильтрах гармоник наоборот: конденсаторы и индуктивности (реакторы) подобраны так, что токи гармоник проходят (замыкаются) через конденсаторы, поэтому общий уровень гармоник в сети снижается и качество электроэнергии улучшается.

13. Значит ли это, что конденсаторы в фильтрах гармоник нагреваются – ведь через них проходят токи гармоник?

Да, но в фильтрах гармоник используются конденсаторы, специально предназначенные для этого, рассчитанные на большие токи, например, маслонаполненные.

14. В каких режимах работают конденсаторные установки?

Автоматический режим работы – когда конденсаторная установка управляется при помощи регулятора (другие названия: контроллер, регулятор РМ).

Ручной режим – конденсаторная установка управляется вручную, с панели управления установки.

Статический режим – установка только включается и отключается выключателем, внешним или встроенным, без регулирования.

15. Какие параметры установки являются главными?

Главными параметрами УКРМ являются мощность установки и номинальное (рабочее) напряжение.

16. В чем измеряется мощность и напряжение УКРМ?

Мощность УКРМ измеряется в кВАр – киловольт ампер реактивный.

Напряжение измеряется в кВ – киловольтах.

17. Что это - ступени регулирования?

Вся мощность автоматической или с ручным управлением УКРМ разбивается на определенные части – ступени регулирования, которые подключаются регулятором или вручную к сети в зависимости от требуемой компенсации дефицита реактивной мощности. Например:

Мощность установки: 100 кВАр.

Ступени регулирования: 25+25+25+25 - всего 4 ступени.

Поэтому мощность может изменяться со ступенью 25 кВАр: 25, 50(25+25), 75(25+25+25) и 100(25+25+25+25) кВАр.

18. Кто определяет, сколько и какие ступени нужны?

Это определяется заказчиком по результатам обследования сети.

19. Как расшифровать обозначение конденсаторных установок?

Обозначение ВСЕХ устройств компенсации реактивной мощности строится практически по одним правилам:

1. Обозначение типа установки.

2. Номинальное напряжение, кВ.

3. Мощность установки, кВАр.

4. Мощность наименьшей ступени регулирования, кВАр (для регулируемых УКРМ).

5. Климатическое исполнение.

20. Что такое климатическое исполнение и категория размещения?

Климатическое исполнение - виды климатического исполнения машин, приборов и других технических изделий по ГОСТ 15150-69. Климатическое исполнение, как правило, указывается в последней группе знаков обозначений всех технических устройств, в том числе и УКРМ.

Буквенная часть обозначает климатическую зону:

У - умеренный климат;

ХЛ - холодный климат;

Т - тропический климат;

М - морской умеренно-холодный климат;

О - общеклиматическое исполнение (кроме морского);

ОМ - общеклиматическое морское исполнение;

В - всеклиматическое исполнение.

Следующая за буквенной цифровая часть означает категорию размещения:

1 - на открытом воздухе;

2 - под навесом или в помещении, где условия такие же, как на открытом воздухе, за исключением солнечной радиации;

3 - в закрытом помещении без искусственного регулирования климатических условий;

4 - в закрытом помещении с искусственным регулированием климатических условий (вентиляция, отопление);

5 - в помещениях с повышенной влажностью, без искусственного регулирования климатических условий.

Таким образом, У3, например, означает, что установка предназначена для работы в умеренном климате, в закрытом помещении, без искусственного регулирования климатических условий, то есть без отопления и вентиляции.

21. Какие обозначения УКРМ низкого напряжения встречаются чаще всего?

Примеры обозначений:

УКМ58-0,4-100-25 У3

Это старое обозначение УКРМ:

УКМ58 – Установка конденсаторная, с регулированием по мощности, автоматическая;

0,4 – номинальное напряжение, кВ;

100 – номинальная мощность, кВАр;

25 – мощность наименьшей ступени, кВАр;

У3 – изделие для умеренного климата, для размещения в холодном помещении без вентиляции.

Другое, современное, часто встречающееся обозначение:

КРМ-0,4-100-25 У3

КРМ – установка Компенсации Реактивной Мощности (или Компенсатор Реактивной Мощности).

Остальное как в предыдущем примере.

22. Как обозначаются высоковольтные установки?

Старое (и чаще встречаемое) обозначение высоковольтных установок имеет свои особенности.

УКЛ(или П)56(или 57)-6,3-1350 У3

УКЛ(П) – установка конденсаторная, кабельный ввод слева(Л) или справа(П);

56 – установка с разъединителем;

57 – установка без разъединителя;

6,3 – номинальное напряжение, кВ;

1350 – номинальная мощность, кВАр.

23. Как обозначаются конденсаторные батареи?

Обозначение конденсаторных батарей строится по такому же принципу:

БСК-110-52000 (или 52) УХЛ1

БСК – Батарея Статических Конденсаторов (Батарея Статическая Конденсаторная)– имеется в виду, что это нерегулируемая (статическая) конденсаторная батарея.

110 – номинальное напряжение, кВ;

52000 – номинальная мощность, кВАр;

Или 52 – номинальная мощность, МВАр (мегавольт ампер реактивных) - 1МВАр = 1000 кВАр.

УХЛ1 – работа в умеренно холодном климате, на открытом воздухе – районы Крайнего Севера, например.

24. Что означает буква «М» в обозначении УКРМ?

Иногда в обозначении УКРМ встречается в конце буква «М». Чаще всего она обозначает, что установка располагается в контейнере (модуле), реже – модернизированная.

25. Что такое модульная конденсаторная установка?

Установка, состоящая из конденсаторных модулей – конструктивно и функционально законченных блоков (Рис.5).

26. Есть ли принципиальные отличия в конструкции УКРМ разных производителей?

Принципиальных отличий в конструкции УКРМ низкого напряжения с электромеханическими контакторами (самых распространенных) нет.

То же можно сказать и об установках высоковольтных - управляемых и статических, а также конденсаторных батареях.

27. Есть ли принципиальные различия в комплектации УКРМ разных производителей?

Да, есть. Разная комплектация, то есть применение комплектующих разных производителей сильно влияет на надежность и конечную стоимость установок. Поэтому во избежание недоразумений рекомендуется выбирать установки с комплектацией из компонентов известных производителей, с хорошей статистикой наработки на отказ.

28. Что входит в комплект поставки УКРМ?

Стандартный комплект поставки УКРМ:

Конденсаторная установка в стандартной упаковке;

Руководство по эксплуатации;

Паспорт;

Комплект ЗИП.

29. Заключение

В этом разделе даны самые необходимые сведения по устройствам компенсации реактивной мощности для менеджеров по продажам. В следующем разделе будет рассказано о компонентах УКРМ.

Компенсация реактивной мощности на предприятии позволяет существенно сократить расход электроэнергии, снизить нагрузку на кабельные сети и трансформаторы, продлив тем самым их ресурс.

Где необходимы конденсаторные установки?

Как известно Основные потребители электроэнергии на промышленных предприятиях являются такие индуктивные приемники, как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, индукционные установки и т. д. Работа этих приемников связана с потреблением реактивной энергии для создания электромагнитных полей.

Наличие реактивной мощности является неблагоприятным фактором 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).

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинус угла (ɸ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е.: COS(ɸ)=Р/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение COS(ɸ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.

Таким образом, применение Конденсаторных установок остро необходимо на предприятиях, использующих:

Асинхронные двигатели (cos(ɸ) ~0.7)
Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos(ɸ) ~0.5)
Выпрямительные электролизные установки (cos(ɸ) ~0.6)
Электродуговые печи(cos(ɸ) ~0.6)
Индукционные печи(cos(ɸ) ~0,2-0.6)
Водяные насосы(cos(ɸ) ~0.8)
Компрессоры(cos(ɸ) ~0.7)
Машины, станки(cos(ɸ) ~0.5)
Сварочные трансформаторы(cos(ɸ) ~0.4)
Лампы дневного света(cos(ɸ) ~0,5-0.6)

Для повышения коэффициента мощности применяют силовые конденсаторы и конденсаторные установки, являющиеся наиболее выгодными источниками получения реактивной мощности.

Плюсы от внедрения Установок компенсации реактивной мощности:

Снижение потребления электроэнергии (от 10-20%, а при cos φ (0,5 и менее) потребность в электроэнергии может сократиться более чем на 30%)и как следствие уменьшение платежей (за счет «исключения» реактивной энергии из сети)
Уменьшение нагрузки (до 30%) элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевается их срок службы
Увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя (от 30-40%), что позволит подключить дополнительные мощности без увеличения стоимости сетей.

Увеличение КМ решается подключением к сети конденсаторных батарей, производящих реактивную энергию в количестве, достаточном для компенсации реактивной мощности, возникающей в нагрузке.

Способы компенсации

Наиболее выгодный способ компенсации определяется конкретными условиями данного предприятия, и его выбор производится на основании технико-экономических расчетов и рекомендаций наших специалистов. Как правило, компенсация должна производиться в той же сети (на том же напряжении), к которой подключен потребитель, что обеспечивает минимальные потери.

Какие решения мы предлагаем

Наша Компания предлагает полный спектр услуг, А ИМЕННО:

Проведение выездных замеров параметров качества электроэнергии.
Подготовка проекта, подбор необходимого оборудования с экономическим обоснованием его внедрения (с конкретными сроками окупаемости установок и денежной экономии).
Изготовления оборудования, как серийного исполнения, так и нестандартного (учитывающую специфику конкретного предприятия).
Проведение шеф монтажных работ, а также гарантийное и после гарантийное обслуживание.
Мы можем предложить как типовые решения, так и спроектировать, изготовить и внедрить на предприятии Заказчика уникальную систему компенсации реактивной мощности, учитывающую специфику конкретного предприятия.

В зависимости от потребности Заказчика установки могут изготавливаться как для внутренней, так и для уличной установки. Кроме этого возможен монтаж установок внутри утепленного блок-контейнера.

Для предприятий с резкопеременной нагрузкой (предприятия с большим количеством подъемно-транспортного оборудования, мощного сварочного оборудования и т.д.) мы предлагаем тиристорные конденсаторные установки, которые обеспечивают переключение ступеней конденсаторов с задержкой не более 20 мс.

Для выработки оптимального технического решения мы предлагаем выездные замеры параметров качества электроэнергии в сети предприятия. При необходимости наши инженеры выполнятшефмонтаж оборудования, а также любое гарантийное и послегарантийное обслуживание и ремонт.

Все виды конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности необходимы для стабилизации работы электрических сетей и снижения возможных энергопотерь. В состав этого оборудования входят батареи статических конденсаторов (БСК). Каждая БСК состоит из параллельно-последовательно соединенных в форме звезды или треугольника косинусных конденсаторов. Батарея оснащена токоограничивающими реакторами, которые нужны для регулировки тока при включении. Для защиты используется головной выключатель или трансформатор напряжения.

Благодаря этому процессу, возможно существенно уменьшить нагрузку на:

провода;
коммутационное оборудование;
трансформаторы.

За счет уменьшения искажения формы сопротивления повышаются качество электроэнергии у конечного пользователя и срок службы всего оборудования. Но откуда берутся помехи в подаче тока, и возникает необходимость в компенсации?

Общие вопросы теории

Во всех крупных электрических сетях возникают два вида сопротивлений:

активное – например, у ламп накаливания, электронагревателей;
индуктивное – у электродвигателей, распределительных трансформаторов, сварочного оборудования, люминесцентных ламп.

Общая мощность формируется с учетом этих двух нагрузок. Подробнее эта зависимость показана на картинке ниже.

Когда напряжение становится отрицательным, а ток – положительным и наоборот, происходит смещение тока по фазе. В этот момент мощность поступает в обратном направлении в сторону генератора, хотя должна идти на нагрузку. При этом электрическая энергия колеблется от нагрузки к генератору и обратно, вместо того, чтобы переходить по сети. Мощность, которая возникает во время этого процесса, называется реактивной. Такая мощность генерирует магнитное поле, которое также дает дополнительную нагрузку на силовые поля.

Для того чтобы установить полную мощность сети, необходимо определить обе составляющие: и активную, и реактивную. Значение вычисляется, исходя из фактора, или коэффициента, мощности, которым является cosφ – косинус угла, возникающий между кривыми активной и реактивной составляющих.

Активная мощность используется для преобразования в тепловую, механическую и другие полезные виды энергии. Реактивная не подходит для использования в этих целях, но без нее невозможна работа трансформаторов, генераторов и другого оборудования, функционирование которого основано на свойствах электромагнитного поля. Организации, занимающиеся электроснабжением, ведут поставку только активной нагрузки, потому что поставки реактивного сопротивления:

увеличивают мощность оборудования за счет снижения пропускной способности;
повышают активные потери;
приводят к падению напряжения из-за присутствия реактивной составляющей.

Особенности установки компенсационного оборудования

Удобнее всего генерировать реактивную часть напрямую у потребителя, иначе пользователю придется платить за поставки электричества дважды. Первый раз – за поставку активной, а второй – реактивной части. Кроме того, при такой двойной поставке потребуется дополнительное оборудование. Для чтобы избежать такой ситуации, используются конденсаторные установки компенсации реактивной мощности.

Важно! Установка компенсации реактивной мощности (КРМ) не просто экономит энергию. На промышленных предприятиях России потенциал энергосбережения составляет только 13-15% от общего потребления.

Уровень потребляемой электроэнергии на предприятии постоянно изменяется, то есть cosφ может расти или понижаться. Таким образом, чем больше коэффициент мощности, тем выше активная составляющая и наоборот. Для регулирования данного процесса требуются конденсаторные установки, способные компенсировать реактивную составляющую.

Конденсаторы, на основе которых построена эта компенсационная аппаратура, удерживают значение напряжения на заданном уровне. Ток в конденсаторах в противоположность индуктивности работает на опережение. Таким образом, конденсаторы выступают в роли фазосдвигающего оборудования.

Все конденсаторные установки по компенсации реактивной мощности разделяются на регулируемые и нерегулируемые. Главный недостаток последних заключается в том, что при существенном изменении нагрузки и коэффициента мощности, возможна перекомпенсация. Если в цепи имеется вероятность существенного роста cosφ, использовать нерегулируемого КРМ не рекомендуется.

Регулируемые устройства способны работать в динамическом режиме, проводить мониторинг и отслеживать показания для дальнейшего анализа. Контроллер, входящий в состав этого оборудования, прямо на месте отслеживает и рассчитывает сразу несколько показателей:

уровень реактивной нагрузки во внешней цепи;
определяет существующий коэффициент мощности;
сравнивает коэффициент с заданными значениями.

Если полученное значение отличается от эталона, регулятор подключает или отключает определенные конденсаторы, входящие в компенсаторную установку. Использование этого оборудования дает возможность полностью контролировать уровень подачи электроэнергии на предприятиях с большим количеством разных по назначению приборов. Особенно это важно, если точно отследить, как изменяется реактивная составляющая по сети, довольно сложно. Общий принцип компенсирования позволяет не устанавливать у каждого прибора с реактивной составляющей отдельного оборудования.

Эффективность применения конденсаторных установок

Несмотря на то, что удобнее всего компенсировать реактивную составляющую напрямую у потребителя, для улучшения качества поставляемой электроэнергии первые установки используются еще на подстанциях. Это дает возможность разгрузить сеть и уже сэкономить от 10 до 20% энергии. Поэтому на подстанциях в 0,4 кВ проводится переключение пользователей с перегруженных фаз на недогруженные.

У непромышленных абонентов качественно выровнять фазы, используя только одну конденсаторную установку, практически невозможно. Особенно это касается жилых зданий с однофазной нагрузкой. Здесь компенсацию проводят на каждой фазе и дополнительно используют фильтры, емкость которых можно менять в автоматическом режиме.

Номинальное напряжение конденсаторных установок может быть самым разным. Высоковольтное оборудование 6, 10, 35кВ используют на подстанциях. Низковольтные устройства 0,4-0,66кВ применяют непосредственно на нагрузках. За счет высокого быстродействия низковольтные приборы могут стабилизировать не только постоянную, но и скачкообразную реактивную мощность.

В общем случае компенсация реактивной мощности состоит из 2 этапов:

Централизованный мониторинг качества (грубая компенсация) путем выравнивания фаз и фильтрации тока на подстанциях;
Индивидуальная компенсация на промышленных предприятиях, их отдельных подразделениях, а также на уровне мелких потребителей – владельцев квартир и частных домов. В ходе этих работ устройство компенсации реактивной мощности уменьшает энергопотери за счет обеспечения синусоидальности тока.

Раньше проблемы энергосбережения у небольших потребителей практически не брались во внимание. Считалось, что реактивная составляющая оказывает влияние только на работу крупных предприятий, где используются индукционные печи, асинхронные двигатели, понижающие трансформаторы и другие приборы.

Но в последнее время количество используемого преобразовательного и стабилизирующего оборудования в социально-бытовой среде значительно увеличилось. Полупроводниковые преобразователи ухудшают форму кривой тока, тем самым негативно влияют на функционирование других приборов. Но пока устройства КРМ для частных коммунально-бытовых потребителей почти не применяются.