Способи компенсації реактивної потужності в системах електропостачання

Реактивної потужності називається та частка повної потужності, яка йде на підтримку електромагнітних процесів в навантаженнях, що мають індуктивну і ємнісну реактивні складові.

Реактивна потужність сама по собі не витрачається на виконання будь-якої корисної роботи, на відміну від активної потужності, однак наявність в проводах реактивних струмів призводить до їх нагрівання, тобто до втрат потужності в формі тепла, що змушує постачальника електроенергії весь час подавати споживачеві підвищену повну потужність. А між тим, відповідно до наказу Міністерства промисловості та енергетики Російської Федерації №267 від 4 жовтня 2005 року, реактивна потужність віднесена до технічних втрат в електричних мережах.

Але електромагнітні поля завжди виникають в нормальних режимах роботи величезного числа різновидів електричного обладнання: люмінесцентних ламп, електродвигунів різного призначення, індукційних установок і т. д. – все подібні навантаження не тільки споживають з мережі корисну активну потужність, але і є причинами появи реактивної потужності в протяжних ланцюгах.

І хоча без реактивної потужності багато споживачів, що містять відчутні індуктивні складові, не змогли б працювати в принципі, оскільки їм необхідна реактивна потужність, як частина повної потужності, реактивна потужність часто фігурує як шкідлива надмірне навантаження по відношенню до електричних мереж.

У загальному і цілому, коли обсяг реактивної потужності в мережі стає значним, знижується напруга в мережі, такий стан справ досить характерно для енергосистем з дефіцитом активної складової, – там завжди напруга в мережі нижче номіналу. І тоді відсутня активна потужність надходить із сусідніх енергосистем, в яких на даний момент генерується надмірна кількість електроенергії.

Але такі системи, які завжди вимагають поповнень за рахунок сусідів, завжди виходять в результаті неефективними, але ж їх можна легко перетворити в ефективні, досить створити умови для генерації реактивної потужності прямо на місці, в спеціально пристосованих компенсуючих пристроях, підібраних для активно-реактивних навантажень даної енергосистеми.

Справа в тому, що реактивну потужність не обов’язково генерувати на електростанції генератором, замість цього її можна отримувати в компенсує установці (в конденсаторі, синхронному компенсаторі, в статичному джерелі реактивної потужності), розташованої на підстанції.

Компенсація реактивної потужності сьогодні є не тільки відповіддю на питання про енергозбереження і про спосіб оптимізації навантажень на мережу, а й цінним інструментом впливу на економіку підприємств. Адже кінцева вартість будь-якої продукції, що виробляється формується не в останню чергу з витрачається електроенергії, яка будучи знижена – зменшить собівартість продукції. До такого висновку дійшли аудитори і фахівці по енергоресурсах, що спонукало багато компаній вдатися до розрахунку та встановлення систем компенсації реактивної потужності.

Для компенсації реактивної потужності індуктивного навантаження – підбирають певної ємності конденсатор, в результаті споживана безпосередньо від мережі реактивна потужність знижується, вона споживається тепер від конденсатора. Іншими словами, коефіцієнт потужності споживача (з конденсатором) підвищується.

Активні втрати тепер стають не більше 500 мВт на 1 квар, при цьому рухомі частини у установок відсутні, шуму немає, а експлуатаційні витрати мізерні. Встановити конденсатори можна в принципі в будь-якій точці електромережі, а потужність компенсації підбирається індивідуально. Установка проводиться в металевих шафах або в настільному виконанні.

Залежно від схеми підключення конденсаторів до споживача, є кілька видів компенсації: індивідуальна, групова і централізована.

При індивідуальній компенсації конденсатори (конденсатор) підключаються прямо до місця виникнення реактивної потужності, тобто свій конденсатор (и) – до асинхронного двигуна, окремий – до газорозрядної лампи, індивідуальний – до зварювального апарата, особистий конденсатор – для індукційної печі, для трансформатора і т . Д. Тут від реактивних струмів розвантажуються підводять дроти до кожного конкретного споживача.

Групова компенсація має на увазі підключення одного загального конденсатора або загальної групи конденсаторів відразу до декількох споживачам зі значними індуктивними складовими. В цьому випадку постійна одночасна робота декількох споживачів пов’язана з циркуляцією загальної реактивної енергії між споживачами і конденсаторами. Лінія підводить електроенергію до групи споживачів виявиться розвантажена.

Централізована компенсація передбачає установку конденсаторів з регулятором в головному або груповому розподільному щиті. Регулятор оцінює в режимі реального часу поточне споживання реактивної потужності, і оперативно підключає і відключає необхідну кількість конденсаторів. В результаті споживана від мережі сумарна потужність завжди зводиться до мінімуму відповідно до миттєвої величиною необхідної реактивної потужності.

Кожна установка компенсації реактивної потужності включає в себе кілька гілок конденсаторів, кілька ступенів, які формуються індивідуально для тієї чи іншої електромережі, в залежності від передбачуваних споживачів реактивної потужності. Типові розміри ступенів: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 квар.

Для отримання великих ступенів (100 і більше квар) – об’єднують паралельно кілька невеликих. В результаті навантаження на мережі знижуються, струми включення і супроводжуючі їх перешкоди зменшуються. У мережах з великою кількістю вищих гармонік напруги, конденсатори компенсуючих установок захищають дросселями.

Вигоди від компенсації реактивної потужності

Автоматичні компенсуючі установки дають ряд переваг обладнаної ними мережі:

  • знижують завантаження трансформаторів;
  • спрощують вимоги до перетину проводів; дозволяють більше навантажити електричні мережі, ніж це було можливо без компенсації;
  • усувають причини для зниження напруги мережі, навіть якщо споживач приєднаний протяжними проводами;
  • підвищують ККД мобільних генераторів на рідкому паливі;
  • полегшують пуск електродвигунів;
  • автоматично підвищують косинус фі;
  • усувають реактивну потужність з ліній;
  • позбавляють від перенапруг;
  • покращують контроль за параметрами мереж.
Посилання на основну публікацію