для чего предназначена установка компенсации реактивной мощности
Для чего нужна компенсация реактивной мощности
Реактивная мощность и энергия, реактивный ток, компенсация реактивной мощности
Реактивная мощность необходима для создания переменных магнитных полей в индуктивных электроприемниках и не выполняет непосредственно полезной работы. Вместе с тем, реактивная мощность оказывает существенное влияние на такие параметры системы электроснабжения, как потери мощности и электроэнергии, пропускная способность и уровни напряжения в узлах электрической сети.
Потребители реактивной мощности
Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.
Структура потребителей реактивной мощности в сетях энергосистем (по установленной активной мощности):
Прочие преобразователи: переменного тока в постоянный, тока промышленной частоты в ток повышенной или пониженной частоты, печная нагрузка (индукционные печи, дуговые сталеплавильные печи), сварка (сварочные трансформаторы, агрегаты, выпрямители, точечная, контактная).
Так, в трехобмоточном трансформаторе ТДТН-40000/220 при коэффициенте загрузки, равном 0,8, потери реактивной мощности составляют около 12%. На пути от электростанции происходит самое меньшее три трансформации напряжения, и поэтому потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах достигают больших значений.
Способы снижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности
Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:
Компенсация реактивной мощности обеспечивает соблюдение условия баланса реактивной мощности, снижает потери мощности и электроэнергии в сети, а также позволяет осуществлять регулирование напряжения посредством применения компенсирующих устройств.
Значительного экономического эффекта от компенсации реактивной мощности можно достичь при правильном сочетании различных мероприятий, которые должны быть технически и экономически обоснованы.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Для чего необходима компенсация реактивной мощности?
Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка в процессе работы является источником реактивной электроэнергии (реактивной мощности), которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором), не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей и создает дополнительную нагрузку на силовые линии питания. Поэтому очень важен компенсатор реактивной мощности.
Реактивная мощность характеризуется задержкой (в индуктивных элементах ток по фазе отстает от напряжения) между синусоидами фаз напряжения и тока сети. Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинусу угла (ф) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е.: cos(ф) = P/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение cos(ф) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.
Пример: при cos(ф) = 1 для передачи 500 KW в сети переменного тока 400 V необходим ток значением 722 А. Для передачи той же активной мощности при коэффициенте cos(ф) = 0,6 значение тока повышается до 1203 А.
Соответственно все оборудование питания сети, передачи и распределения энергии должны быть рассчитаны на большие нагрузки. Кроме того, в результате больших нагрузок срок эксплуатации этого оборудования может соответственно снизиться. Дальнейшим фактором повышения затрат является возникающая из-за повышенного значения общего тока теплоотдача в кабелях и других распределительных устройствах, в трансформаторах и генераторах. Возьмем, к примеру, в нашем выше приведенном случае при cos(ф) = 1 мощность потерь равную 10 KW. При cos(ф) = 0,6 она повышается на 180% и составляет уже 28 KW. Таким образом, наличие реактивной мощности является паразитным фактором, неблагоприятным для сети в целом.
В результате этого:
Правильная компенсация позволяет:
Кроме того, в существующих сетях
Зачем компенсировать реактивную мощность?
Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.
Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.
Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.
По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.
Основные потребители реактивной мощности:
В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.
Мало нагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.
Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.
Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).
Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:
продольная и поперечная компенсация реактивной мощности
Дополнительная информация, консультации, цены
Расчет, производство и поставка конденсаторных установок. Установки компенсации реактивной мощности, в наличии и под заказ.
УКРМ — установка компенсации реактивной мощности
Нагрузка предприятий подразделяется на активную, индуктивную и емкостную, все эти виды мощностей зависят от типа работающего оборудования.
Существование реактивной энергии несет отрицательное воздействие на электрические сети, создает электромагнитные поля в электрических устройствах.
Существование реактивного тока создает дополнительную нагрузку, приводящую к снижению качества электроэнергии, влекущую увеличение сечений токовых проводников.
Назначение устройства компенсации реактивной мощности
Рис. Внешний вид УКРМ 6(10) кВ
Основным предназначением устройства является снижение действия реактивной мощности, служит для увеличения и поддержания на определенном нормативном уровне величины коэффициента мощности в трехфазных распределительных сетях. Главное предназначение УКРМ, является аккумуляция в конденсаторах реактивной мощности. Это действие помогает разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, происходит стабилизация напряжения, увеличивается доля активной мощности.
Основные функции УКРМ
Установка компенсации реактивной мощности УКРМ отличается рядом преимуществ, обусловленных применением конденсаторов, дополненных третьим уровнем безопасности в виде полипропиленовой сегментируемой пленки пропитанной специальной жидкостью, обеспечивающих надежное использование, долговечность, невысокую стоимость при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту.
Наличие в конденсаторной установке УКРМ специализированных тиристорных быстродействующих пускателей, работающих с опережением по времени для коммутации фазовых конденсаторов, срабатывающих при изменении cosφ, продляет время их безотказной работы.
Рис. Внешний вид тиристора для коммутации конденсаторных установок.
Для обеспечения регулирования cosj в автоматическом режиме с передачей информации на PC с контролем в сети высших гармоник тока и напряжения, применяются контроллеры с контакторным переключением.
Для повышения качества работы УКРМ в установке присутствует фильтр нечетных гармоник и устройства терморегуляции, для обнаружения неисправностей продумана система индикации.
Модульный тип построения, способствует поэтапному наращиванию мощности УКРМ.
Защита конденсаторных установок
Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты:
Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ
Типы УКРМ
Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это:
Таблица №1 Типы конденсаторных установок с указанием мощности ступеней.
В модульных установках КРМ ступени конструктивно объединены в модуль
Особенности подключения УКРМ
Самым оптимальным подключением устройства компенсации реактивной мощности, является установка устройства в непосредственной близости к потребителю (индивидуальная компенсация). В этом случае, стоимость установки компенсации реактивной мощности, состоящая из суммы стоимости внедрения и дальнейшего обслуживания составляет значительную величину.
При объединении нагрузок в единый комплекс по потреблению реактивной мощности, целесообразно применять групповую компенсацию. В этом случае применение цена устройства реактивной мощности становится наиболее приемлемой при внедрении в работу, но менее выгодной для пользователей из-за понижения активных потерь, в электрической сети оказывающих влияние на экономию средств.
Возможно, подключение устройства КРМ в виде отдельного оборудования с индивидуальным кабельным вводом, так и в составе НКУ, к примеру, в составе главного распределительного щита.
Расчет УКРМ
Для выбора УКРМ производится подсчет полной суммарной мощности конденсаторных батарей электроустановки, по формуле:
Формула мощности приобретает такой вид:
k- табличный коэффициент, соответствующий значениям коэффициента мощности cos(ф2)
Мощность УКРМ определяется конкретно для всех участков электрической сети в зависимости от характера нагрузки и способа компенсации.
Только после проведенного в полной мере анализа показателей, полученных при диагностике данных, появляется возможность выбора регулируемых или нерегулируемых УКРМ.
Обозначается степень дробления мощности по ступеням, время и скорость повторного срабатывания ступеней, выявляется необходимость использования в конденсаторной установке компенсации реактивной мощности для снижения коэффициента несинусоидальности в питающей сети, фильтрации нечетных гармоник, а также отсутствие эффекта резонанса. Это обеспечивает качество электроэнергии.
Таблица№2 Расчет мощности конденсаторов для УКРМ
Необходимо знать, что нельзя производить полную компенсацию реактивной мощности до единицы, это приводит к перекомпенсации, которая может произойти в результате непостоянного значения активной мощности потребителя, а также в результате случайных факторов. Желательное значение cosф2 от 0,90 до 0,95.
Устройства компенсации реактивной мощности
По оценкам отечественных специалистов доля электроэнергии составляет 30-40 % в стоимости продукции. Поэтому энергосбережение является весьма существенным фактором в экономии ресурсов и достижении конкурентного преимущества.
Реактивная мощность приводит к снижению качества электроэнергии, перекосам фаз, высокочастотным гармоникам, тепловым потерям, перегрузкам генераторов, броскам по частоте и амплитуде. Нормы качества электроэнергии определяет ГОСТ 13109-97.
Указанные недостатки, т.е. плохое качество электроэнергии, приводят к большим экономическим потерям. Например, в Америке в конце 90-х годов проводились исследования, которые оценили ущерб от низкого качества электроэнергии в 150 миллиардов долларов в год.
У нас в стране своя статистика. Работа микропроцессорной техники, медицинского оборудования, систем телекоммуникаций часто прерываются короткими по продолжительности (несколько миллисекунд) провалами или перегрузками по питающему напряжению, которые происходят 20-40 раз в год, но ведут к дорогостоящему экономическому ущербу.
Прямой или косвенный ущерб достигает при этом несколько миллионов долларов в год. По статистике полное исчезновение напряжения составляет всего 10% от общего количества неисправностей, отключения продолжительностью более 1-3 секунды происходят в 2-3 раза реже отключений длительностью менее 1 секунды. Способы борьбы с кратковременными перебоями работы электросети гораздо более сложные и дорогостоящие.
Практический опыт измерений
Рассмотрим вклад различных устройств в увеличение реактивной мощности. Асинхронные электродвигатели – это около 40%; электрические печи 8%; преобразователи 10%; различные трансформаторы 35%; линии электропередач 7%. Но это только средние значения. Дело в том, что cos φ оборудования сильно зависит от его загрузки. Например, если cos φ асинхронного электродвигателя при полной нагрузке 0.7-0.8, то при малой нагрузке он всего 0.2-0.4. Аналогичное явление происходит и с трансформаторами.
Способы и устройства компенсации реактивной мощности
Регулируемые и нерегулируемые установки для компенсации реактивной мощности
Регулируемые установки хороши тем, что отслеживают изменение в электросети в динамическом режиме. С их помощью можно поднять cos φ до значений 0.97-0.98. Кроме того, происходит мониторинг, запись и индикация текущих показаний. Это позволяет далее использовать эти данные для анализа.
Примеры отечественной реализации устройств для компенсации реактивной мощности
Примером отечественной реализации управляемых и неуправляемых конденсаторных установок на мощность от 10 до 400 кВар, может быть продукция фирмы «Нюкон», «Матикэлектро» до 2000 кВар, «ДИАЛ-Электролюкс» и другие.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Устройства компенсации реактивной мощности. Памятка по основным понятиям
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?
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 батарея – электрически соединенная между собой группа единичных конденсаторов (Рис.2).
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.
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.
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.
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.
6. Категория размещения.
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?
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 – 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.
У3- климатическое исполнение и категория размещения.
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;
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.
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;
В этом разделе даны самые необходимые сведения по устройствам компенсации реактивной мощности для менеджеров по продажам. В следующем разделе будет рассказано о компонентах УКРМ.