Інформаційна стаття щодо систем компенсації реактивної потужності
Вступ
Залежно від виду використовуваного обладнання навантаження буває наступним: активим, індуктивним або ємнісним.
Активна складова потужності корисно використовується, перетворюючись на механічну, світлову та інші види енергії. Реактивна складова потужності не виконує корисної роботи, вона служить для створення магнітних полів в індуктивних приймачах. При цьому електроенергія, що запасається в кожному індуктивному елементі, поширюється по мережі, не розсіюючись в активних елементах, а здійснює коливальні рухи (від навантаження до генератора і назад) .
Показником споживання реактивної потужності Q є коефіцієнт потужності cosφ=P/S, який показує співвідношення активної потужності Р та повної потужності S..
Для чого потрібна компенсація реактивної потужності у розподільчих електричних мережах
Активна потужність виробляється лише генераторами електричних станцій. Реактивна потужність виробляється генераторами електричних станцій (синхронними двигунами станцій у режимі перезбудження), а також пристроями, що компенсують (наприклад, батареями конденсаторів).
Передача реактивної потужності від генераторів електричної мережі до споживачів (індукційним приймачам енергії) викликає в мережі витрати активної потужності у вигляді втрат і додатково завантажує елементи електричної мережі, знижуючи їх загальну пропускну здатність.
Так, наприклад, генератор з номінальною потужністю 1250 кВА при номінальному коефіцієнті потужності cosφ=0,8 може віддати споживачеві активну потужність, що дорівнює 1250×0,8=1000 кВт. Якщо генератор буде працювати з соs = 0,6 , то в мережу віддаватиметься активна потужність дорівнює 1250 × 0,6 = 750 кВт (активна потужність недовикористовується на чверть).
Тому зазвичай збільшення видачі реактивної потужності генераторами з метою доставки її споживачам недоцільно. Найбільший економічний ефект досягається при розміщенні компенсуючих пристроїв (генерації реактивної потужності) поблизу індукційних приймачів енергії, що споживають реактивну потужність.
Індукційні приймачі енергії або споживачі реактивної потужності
- Трансформатори. Вони є одним з основних ланок передачі електроенергії від джерела електричної енергії до споживача і призначені для перетворення за допомогою електромагнітної індукції системи змінного струму однієї напруги в систему змінного струму іншої напруги при незмінній частоті і без істотних втрат потужності.
- Асинхронний двигун. Асинхронні двигуни поряд із активною потужністю споживають до 65% реактивної потужності з енергосистеми.
- Індукційні печі. Це великі електроприймачі, що вимагають для своєї праці велику кількість реактивної потужності. Індукційні печі промислової частоти часто використовуються для плавки металів.
- Перетворювальні установки, що перетворюють змінний струм на постійний за допомогою випрямлячів Дані установки широко застосовуються на промислових підприємствах та залізничному транспорті, що використовує постійний струм.
- Соціально-побутова сфера. Збільшення кількості різних електроприводів, стабілізуючих та перетворювальних пристроїв, та застосування напівпровідникових перетворювачів призводить до зростання споживаної реактивної потужності. Це, у свою чергу, впливає на роботу інших електроприймачів, скорочує термін їхньої служби, створює додаткові втрати електроенергії. Сучасні люмінесцентні світильники, які все ширше використовуються в квартирах та офісах, також є споживачами реактивної потужності.
До чого призводить відсутність компенсації реактивної потужності в абонентів
- У трансформаторів при зменшенні cosφ зменшується пропускна здатність активної потужності внаслідок збільшення реактивного завантаження.
- Збільшення повної потужності при зниженні cosφ призводить до зростання струму і, отже, втрат потужності, які пропорційні квадрату струму.
- Збільшення струму потребує підвищення перерізів проводів та кабелів, зростають капітальні витрати на електричні мережі.
- Збільшення струму при зниженні cosφ веде до збільшення втрат напруги у всіх ланках енергосистеми, що спричиняє зниження напруги у споживачів.
- На промислових підприємствах зниження напруги порушує нормальну роботу електроприймачів. Знижується частота обертання електродвигунів, що призводить до зниження продуктивності робочих машин, зменшується продуктивність електричних печей, погіршується якість зварювання, знижується світловий потік ламп, зменшується пропускна здатність заводських електричних мереж, а як наслідок - погіршується якість продукції.
Устаткування для вирішення проблем компенсації реактивної потужності у споживачів
Компенсувати реактивну потужність можливо синхронними компенсаторами, косинусними конденсаторами (конденсаторними установками) (рис.), шунтуючими реакторами, фільтрами вищих гармонік, статичними тиристорними компенсаторами. Застосування обладнання компенсації реактивної потужності повністю залежить від місця та мети його установки.
Конденсаторні батареї призначені для видачі реактивної потужності в енергосистему. Зниження перетікань реактивної потужності від генератора до навантаження в мережі призводить до зниження втрат активної енергії, зниження втрат напруги.
Статичні тиристорні компенсатори можуть працювати як видачу, і споживання реактивної потужності. В електричних мережах вони потрібні для оптимізації режимів роботи з метою підвищення пропускної спроможності та стійкості ліній електропередачі, стабілізації напруги у вузлах навантаження, зменшення втрат електроенергії та підвищення її якості.
Шунтуючі реактори використовуються для компенсації ємнісної реактивної потужності, що генерується протяжними слабонавантаженими лініями передач.
Фільтрокомпенсуючі пристрої призначені для зниження гармонійних спотворень напруги та компенсації реактивної потужності у мережах електропостачання промислових підприємств та електричних мережах.
Синхронний компенсатор є синхронною машиною, що працює в режимі двигуна без активного навантаження і генерує в мережу реактивну потужність. Синхронні компенсатори застосовують для регулювання енергетичних систем, підтримки напруги, зниження втрат електроенергії в мережах, збільшення пропускної спроможності та забезпечення стійкості енергосистем.
Висновки
При проведенні заходів щодо енергозбереження повинні розглядатися механізми компенсації реактивної потужності безпосередньо в індукційних приймачах енергії, тому що реактивна потужність, як і активна, враховується в тарифі за електроенергію, і за зростання її споживання платить абонент.
У розподільчих мережах комунально-побутових споживачів, що містять переважно однофазне навантаження, пристрої компенсації реактивної потужності застосовуються вкрай рідко, але витрата електроенергії в житловому секторі збільшується, тому розгляд установки компенсаційних пристроїв у таких абонентів стає актуальною темою.
Назад на головну Компенсація реактивнї потужності >>>