Для чего нужна компенсация реактивной мощности и как она реализуется

Опубликовано автором
  • Определение
  • Где важно учитывать косинус Фи
  • Типы компенсаторов и способ их работы
  • Предложение

Определение

Общая электрическая мощность складывается из активной и реактивной энергии:

S = Q + P

Здесь Q реактивный, а P активный.

Реактивная мощность возникает в магнитных и электрических полях, характерных для индуктивных и емкостных нагрузок при работе в цепях переменного тока. Когда активная нагрузка работает, фазы напряжения и тока одинаковы и совпадают. При подключении индуктивной нагрузки напряжение отстает от тока, а при подключении емкостной нагрузки — отстает напряжение.

Косинус угла сдвига между этими фазами называется коэффициентом мощности.

cosP = P / S

P = S * sF

Косинус угла всегда меньше единицы, поэтому активная мощность всегда меньше полной мощности. Реактивный ток течет в направлении, противоположном активному, и предотвращает его протекание. Поскольку по проводникам протекает ток полной нагрузки:

S = U * I

При проектировании линий электропередачи необходимо также учитывать потребление активной и реактивной энергии. Если последний будет слишком большим, придется увеличивать сечение линий, что связано с дополнительными затратами. Вот почему мы это делаем. Компенсация реактивной мощности снижает нагрузку на сеть и экономит электроэнергию для промышленных предприятий.

Где важно учитывать косинус Фи

Давайте разберемся, где и когда нужна компенсация реактивной мощности. Для этого нам необходимо проанализировать его источники.

Примеры основных реактивных нагрузок:

  • электрические, коллекторные и асинхронные двигатели, особенно если в рабочем режиме его нагрузка невелика для данного двигателя;
  • электромеханические приводы (соленоиды, клапаны, электромагниты)
  • устройства электромагнитные коммутации;
  • трансформаторы, особенно на холостом ходу.

График показывает изменение cosPh электродвигателя при изменении нагрузки.

Большинство промышленных предприятий работают от электроприводов. Отсюда высокое потребление реактивной мощности. Частные потребители не платят за его потребление, а компании платят. Это приводит к дополнительным расходам, составляющим от 10 до 30% и более от общей суммы счета за электроэнергию.

Виды компенсаторов и их принцип действия

Для снижения потребления реактивной мощности используются устройства компенсации реактивной мощности, т.н. регуляторы реактивной мощности. На практике чаще всего используются компенсаторы мощности:

Поскольку количество реактивной мощности может изменяться со временем, компенсаторы могут быть:

  1. Нерегулируемые — обычно батарея конденсаторов без возможности отключения отдельных конденсаторов для изменения емкости.
  2. Автоматически — шаги компенсации меняются в зависимости от состояния сети.
  3. Динамический — компенсирует быстрое изменение характера нагрузки.

В зависимости от количества реактивной энергии конденсаторная батарея может быть вставлена ​​или удалена из схемы. Тогда еще может быть проверка:

  • ручной (переключатели);
  • полуавтомат (кнопки с контакторами);
  • Неконтролируемые, затем подключенные напрямую к нагрузке, они включаются и выключаются вместе с нагрузкой.

Конденсаторные батареи могут быть установлены на подстанциях или непосредственно рядом с приемниками, после чего устройство подключается к их силовым кабелям или шинам. В последнем случае они обычно предназначены для индивидуальной компенсации реактивного сопротивления данного двигателя или другого устройства, которое часто встречается в устройствах в электрических сетях 0,4 кВ.

Централизованная компенсация происходит либо на границе балансового деления сети, либо на подстанции и может выполняться в сетях высокого напряжения 110 кВ. Он хорош для разгрузки высоковольтных линий, но плох в том, что не разряжает линию 0,4 кВ и сам трансформатор. Этот метод дешевле других. В то же время есть возможность разряжать низкое напряжение 0,4 кВ централизованно, тогда RBM подключается к шинам, к которым подключена вторичная обмотка трансформатора, и соответственно разряжается.

Может бытьтакже возможность групповой компенсации. Это промежуточный тип между централизованным и индивидуальным.

Другая возможность — это компенсация синхронными двигателями, которые могут компенсировать реактивную мощность. Появляется, когда двигатель работает в возбужденном режиме. Это решение используется в сетях 6 кВ и 10 кВ, а также до 1000 В. Преимущество этого метода перед конденсаторными батареями заключается в том, что компенсатор можно использовать для полезной работы (например, для вращения эффективных компрессоров и насосов).

На диаграмме показана U-образная характеристика синхронного двигателя, которая отражает зависимость тока статора от тока возбуждения. Под ним вы можете увидеть, что такое фикосинус. Когда он больше нуля, двигатель является емкостным, а когда косинус меньше нуля, нагрузка является емкостной и компенсирует реактивную мощность остальных индуктивных нагрузок.

Заключение

Подведем итог, перечислив основные тезисы о компенсации реактивной энергии:

  • Назначение — разгрузка линий электропередачи и электрических сетей предприятий. Устройство может быть оснащено антирезонансными дросселями, снижающими уровень гармоник в сети.
  • Счета не выставляются физическим лицам, а оплачиваются предприятиями.
  • В компенсатор входят батареи конденсаторов или синхронные машины, используемые для той же цели.

Также рекомендуем посмотреть полезные видео по статье:

Материалы по теме: