Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующих устройств

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

Реактивной мощностью называется та доля полной мощности, которая идет на поддержание электромагнитных процессов в нагрузках, имеющих индуктивную и емкостную реактивные составляющие.

Реактивная мощность сама по себе не расходуется на выполнение какой-либо полезной работы, в отличие от активной мощности, однако наличие в проводах реактивных токов приводит к их нагреву, то есть к потерям мощности в форме тепла, что вынуждает поставщика электроэнергии все время подавать потребителю повышенную полную мощность. А между тем, в соответствии с приказом Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации №267 от 4 октября 2005 года, реактивная мощность отнесена к техническим потерям в электрических сетях.

Но электромагнитные поля всегда возникают в нормальных режимах работы огромного числа разновидностей электрического оборудования: люминесцентных ламп, электродвигателей различного назначения, индукционных установок и т. д. — все подобные нагрузки не только потребляют из сети полезную активную мощность, но и являются причинами появления реактивной мощности в протяженных цепях.

И хотя без реактивной мощности многие потребители, содержащие ощутимые индуктивные составляющие, не смогли бы работать в принципе, поскольку им необходима реактивная мощность, как часть полной мощности, реактивная мощность зачастую фигурирует как вредная чрезмерная нагрузка по отношению к электрическим сетям.

Вред от реактивной мощности без компенсации

В общем и целом, когда объем реактивной мощности в сети становится значительным, понижается напряжение в сети, такое положение дел весьма характерно для энергосистем с дефицитом активной составляющей, — там всегда напряжение в сети ниже номинала. И тогда недостающая активная мощность поступает из соседних энергосистем, в которых на данный момент генерируется чрезмерное количество электроэнергии.

Но такие системы, которые всегда требуют пополнений за счет соседей, всегда получаются в итоге неэффективными, а ведь их можно легко превратить в эффективные, достаточно создать условия для генерации реактивной мощности прямо на месте, в специально приспособленных компенсирующих устройствах, подобранных для активно-реактивных нагрузок данной энергосистемы.

Дело в том, что реактивную мощность не обязательно генерировать на электростанции генератором, вместо этого ее можно получать в компенсирующей установке (в конденсаторе, синхронном компенсаторе, в статическом источнике реактивной мощности), расположенной на подстанции.

Компенсация реактивной мощности сегодня является не только ответом на вопросы об энергосбережении и о способе оптимизации нагрузок на сеть, но и ценным инструментом влияния на экономику предприятий. Ведь конечная стоимость любой производимой продукции формируется не в последнюю очередь из расходуемой электроэнергии, которая будучи снижена — уменьшит себестоимость продукции. К такому выводу пришли аудиторы и специалисты по энергоресурсам, что побудило многие компании прибегнуть к расчету и установке систем компенсации реактивной мощности.

Для компенсации реактивной мощности индуктивной нагрузки — подбирают определенной емкости конденсатор, в итоге потребляемая непосредственно от сети реактивная мощность снижается, она потребляется теперь от конденсатора. Другими словами, коэффициент мощности потребителя (с конденсатором) повышается.

Активные потери теперь становятся не более 500 мВт на 1 кВар, при этом движущиеся части у установок отсутствуют, шума нет, а эксплуатационные затраты мизерны. Установить конденсаторы можно в принципе в любой точке электросети, а мощность компенсации подбирается индивидуально. Установка производится в металлических шкафах или в настольном исполнении.

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

В зависимости от схемы подключения конденсаторов к потребителю, есть несколько видов компенсации: индивидуальная, групповая и централизованная.

При индивидуальной компенсации конденсаторы (конденсатор) подключаются прямо к месту возникновения реактивной мощности, то есть свой конденсатор(ы) — к асинхронному двигателю, отдельный — к газоразрядной лампе, индивидуальный — к сварочному аппарату, личный конденсатор — для индукционной печи, для трансформатора и т.д. Здесь от реактивных токов разгружаются подводящие провода к каждому конкретному потребителю.

Групповая компенсация подразумевает подключение одного общего конденсатора или общей группы конденсаторов сразу к нескольким потребителям со значительными индуктивными составляющими. В этом случае постоянная одновременная работа нескольких потребителей сопряжена с циркуляцией общей реактивной энергии между потребителями и конденсаторами. Линия подводящая электроэнергию к группе потребителей окажется разгружена.

Централизованная компенсация предполагает установку конденсаторов с регулятором в главном или групповом распределительном щите. Регулятор оценивает в режиме реального времени текущее потребление реактивной мощности, и оперативно подключает и отключает необходимое количество конденсаторов. В итоге потребляемая от сети суммарная мощность всегда сводится к минимуму в соответствии с мгновенной величиной требуемой реактивной мощности.

Каждая установка компенсации реактивной мощности включает в себя несколько ветвей конденсаторов, несколько ступеней, которые формируются индивидуально для той или иной электросети, в зависимости от предполагаемых потребителей реактивной мощности. Типичные размеры ступеней: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 кВар.

Для получения больших ступеней (100 и более кВар) — объединяют параллельно несколько небольших. В результате нагрузки на сети снижаются, токи включения и сопровождающие их помехи уменьшаются. В сетях с большим количеством высших гармоник сетевого напряжения, конденсаторы компенсирующих установок защищают дросселями.

Выгоды от компенсации реактивной мощности

Автоматические компенсирующие установки дают ряд преимуществ оборудованной ими сети:

снижают загрузку трансформаторов;

упрощают требования к сечению проводов; позволяют больше нагрузить электрические сети, чем это было возможно без компенсации;

устраняют причины для снижения напряжения сети, даже если потребитель присоединен протяженными проводами;

повышают КПД мобильных генераторов на жидком топливе;

облегчают пуск электродвигателей;

автоматически повышают косинус фи;

устраняют реактивную мощность из линий;

избавляют от перенапряжений;

улучшают контроль за параметрами сетей.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности

Из письма Карла Маркса к своей жене Женни Фон Вестфален
«Извини, что пишу так длинно, коротко писать нет времени.»

Предисловие

В данной статье собран и систематизирован 25-ти летний опыт проектирования, производства и эксплуатации конденсаторных установок. Представляю Вашему вниманию краткую статью по выбору конденсаторных установок.

Как правильно выбрать установку для компенсации реактивной мощности.

Правильный выбор типономинала и мощности компенсатора реактивной мощности (КРМ), является залогом её надежной, безаварийной работы.

Обычному энергетику, даже с хорошей подготовкой, бывает сложно разобраться в том многообразии исполнений КРМ и выбрать точно то, что необходимо для его предприятия.

Самый кратчайший путь к успеху, это:

Доверить выбор КРМ профессионалам.

Поэтому мы предлагаем системный подход к решению проблемы. Для этого необходимо: провести полный комплекс работ, включая замеры параметров сети, проектирование, расчет, технико-экономическое обоснование эффективности, изготовление, поставку и шеф монтаж оборудования. Только такой путь позволит Заказчику получить максимальную прибыль от вложенных средств.

Самое первое, с чего необходимо начать выбор КРМ это произвести замеры параметров сети. Замеры должны проводиться в том месте электросети предприятия, где потом будет смонтирована установка КРМ. Если вы не знаете, в каком месте поставить установку, наши специалисты подскажут. Выбор места для КРМ зависит от многих факторов. Для этого Заказчик должен определить, что он хочет получить от внедрения КРМ? Просто выполнить предписание надзорных органов или получать прибыль от экономии потребляемых энергоресурсов?

Первый вариант. В данном случае будут выполнены только условия Договора с энергоснабжающей организацией по поддержанию требуемого значения tg(ϕ), на границе балансовой принадлежности. Основание: Приказ Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации от 23 июня 2015 г. N 380 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договорах энергоснабжения)». Это бюджетный вариант, но и прибыль он принесет минимальную. За исключением одного момента. В некоторых областях России, энергосбытовые компании взимают плату за превышение потребления РМ. (например: Владимирская, Калужская области)

Второй вариант. Если Вы хотите не только выполнить условия Договора, но и экономить потребляемые энергоресурсы, получая при этом реальную прибыль, выраженную в денежном эквиваленте, придется первоначально вложить немногим больше средств, чем в первом варианте. Но при правильном выборе КРМ эти вложения окупаются от полугода до года, а потом приносят чистую прибыль. Многие изготовители КРМ откровенно лукавят, обещая Заказчику экономию в 17% и даже в 30 % от потребленной активной мощности. С полной ответственностью могу заявить, что это не так.

Рассмотрим простой пример. Потребляемый ток до компенсации составлял 100 А и cos(ϕ) был равен 0,7. После компенсации ток в сети стал 70 ампер и cos(ϕ) = 1. Мы видим (якобы) на 30% снижение потребляемого тока! Но не торопитесь. Произведем вычисления по формуле из учебника электротехники. Потребляемая активная мощность P = 1,73*U*I*cos(ϕ). До компенсации Р = 1,73*0,4*100*0,7= 48,44 кВт. После компенсации: Р = 1,73*0,4*70*1=48,44 кВт. Как мы видим, активная мощность не изменилась, а значит экономии нет. А при условии, что подключение КРМ вызывает рост питающего напряжения в сети (на 4÷5 В) при большом количестве активной нагрузки, потребляемая мощность даже увеличится.

Так за счет чего происходит экономия потребленной активной энергии?

Сэкономить можно только на снижении активных потерь в кабельных линиях и силовом трансформаторе.

По результатам замеров и обследования электросети предприятия Заказчика, в техническом отчете может быть предоставлено технико-экономическое обоснование и расчет окупаемости КРМ. На основание более чем 20-ти летнего опыта проведения таких расчетов, впоследствии подтвержденных на практике, экономии, больше чем 14 % не было. В основном, при правильном выборе КРМ, экономия составляет от 6% до 10%. Но это только так называемая прямая экономия. Кроме прямой, есть еще и косвенная экономия, которая заключается:

• в более надежной и стабильной работе системы энергоснабжения;
• частичной стабилизации напряжения питающей сети. (при подключении конденсаторной установки напряжение увеличивается на 4÷5 В);
• исключение миллисекундных провалов питающего напряжения, которые могут привести к сбоям оборудования, оснащенного микропроцессорными контроллерами. (холодильные машины, фасовочные линии и т.д.);
• снижения вероятности выхода из строя электродвигателей;
• возможности применения силовых кабелей с меньшим сечением, (на стадии проектирования и монтажа);
• увеличением КПД силового трансформатора и как следствие подключению к нему дополнительной нагрузки без необходимости увеличения установленной мощности.

Итак. Заказчик определился, что он хочет получить от КРМ. И выбрал место установки КРМ.

Приступаем к проведению замеров. Проводить их желательно, в характерные моменты максимальных нагрузок. Например, для предприятий с большим количеством холодильного оборудования — в летний период. Замеры производятся опытными инженерами с помощью специализированных приборов, Анализаторов сети, которые позволяют одновременно записывать до 256 параметров. Длительность проведения замеров согласовывается с Заказчиком. И может составлять от нескольких часов, при постоянной равномерной нагрузке, до нескольких суток. На основании записанных параметров наши специалисты проведут выбор типономинала установки и расчет её технических параметров.

• По графику Реактивной Мощности (РМ) — выбрать полную мощность КРМ.
• По изменению уровня РМ – выбрать ступень регулирования.
• По скорости изменения РМ можно выбрать способ коммутации конденсаторов для КРМ. Тиристорный, контакторный или смешанный.
• По уровню напряжения — выбрать силовые конденсаторы.
• По наличию в сети высших гармонических тока – выбрать частоту расстроенного фильтра.
• По неравномерности нагрузки по фазам – выбрать установку с пофазной компенсацией.

В процессе проведения замеров, нашими специалистами иногда выявляются проблемы на предприятии, не связанные с компенсацией РМ. Такие как пониженный, повышенный уровень напряжения, перекос нагрузки по фазам, проблемы с отдельными видами технологического оборудования. Рекомендации (в случае обнаружения таких проблем) отражаются в техническом отчете.

Автор: Поединцев Михаил Геннадьевич.

Расчет необходимой мощности установки КРМ-0,4 (УКМ-58)

При выборе конденсаторной установки требуемая суммарная мощность конденсаторных батарей определяется, исходя из формулы

Здесь Р – потребляемая активная мощность;
S и S’ – полная мощность до и после компенсации;
QC – требуемая емкостная мощность;
QL и QL’ – индуктивная составляющая реактивной мощности до и после компенсации.

Значение (tg(ф1)-tg(ф2)) определяется, исходя из значений cos(ф1) и cos(ф2).
cos(ф1) – коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств (действующий коэффициент мощности);
cos(ф2) – коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств (желаемый или задаваемый предприятием энергоснабжения коэффициент мощности).

Таким образом, формулу можно записать в следующем виде:

где k – коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности cos(ф1) и cos(ф2).

Таблица определения реактивной мощности установки, необходимой для достижения заданного (желаемого) cos(ф).

Текущий (действующий) cos (ф)	Требуемый (желаемый) cos (ф)
	0.80	0.82	0.85	0.88	0.90	0.92	0.94	0.96	0.98	1.00
	Коэффициент K
0.30	2.43	2.48	2.56	2.64	2.70	2.75	2.82	2.89	2.98	3.18
0.32	2.21	2.26	2.34	2.42	2.48	2.53	2.60	2.67	2.76	2.96
0.34	2.02	2.07	2.15	2.23	2.28	2.34	2.41	2.48	2.56	2.77
0.36	1.84	1.89	1.97	2.05	2.10	2.17	2.23	2.30	2.39	2.59
0.38	1.68	1.73	1.81	1.89	1.95	2.01	2.07	2.14	2.23	2.43
0.40	1.54	1.59	1.67	1.75	1.81	1.87	1.93	2.00	2.09	2.29
0.42	1.41	1.46	1.54	1.62	1.68	1.73	1.80	1.87	1.96	2.16
0.44	1.29	1.34	1.42	1.50	1.56	1.61	1.68	1.75	1.84	2.04
0.46	1.18	1.23	1.31	1.39	1.45	1.50	1.57	1.64	1.73	1.93
0.48	1.08	1.13	1.21	1.29	1.34	1.40	1.47	1.54	1.62	1.83
0.50	0.98	1.03	1.11	1.19	1.25	1.31	1.37	1.45	1.63	1.73
0.52	0.89	0.94	1.02	1.10	1.16	1.22	1.28	1.35	1.44	1.64
0.54	0.81	0.86	0.94	1.02	1.07	1.13	1.20	1.27	1.36	1.56
0.56	0.73	0.78	0.86	0.94	1.00	1.05	1.12	1.19	1.28	1.48
0.58	0.65	0.70	0.78	0.86	0.92	0.98	1.04	1.11	1.20	1.40
0.60	0.58	0.63	0.71	0.79	0.85	0.91	0.97	1.04	1.13	1.33
0.61	0.55	0.60	0.68	0.76	0.81	0.87	0.94	1.01	1.10	1.30
0.62	0.52	0.57	0.65	0.73	0.78	0.84	0.91	0.99	1.06	1.27
0.63	0.48	0.53	0.61	0.69	0.75	0.81	0.87	0.94	1.03	1.23
0.64	0.45	0.50	0.58	0.66	0.72	0.77	0.84	0.91	1.00	1.20
0.65	0.42	0.47	0.55	0.63	0.68	0.74	0.81	0.88	0.97	1.17
0.66	0.39	0.44	0.52	0.60	0.65	0.71	0.78	0.85	0.94	1.14
0.67	0.36	0.41	0.49	0.57	0.63	0.68	0.75	0.82	0.90	1.11
0.68	0.33	0.38	0.46	0.54	0.59	0.65	0.72	0.79	0.88	1.08
0.69	0.30	0.35	0.43	0.51	0.56	0.62	0.69	0.76	0.85	1.05
0.70	0.27	0.32	0.40	0.48	0.54	0.59	0.66	0.73	0.82	1.02
0.71	0.24	0.29	0.37	0.45	0.51	0.57	0.63	0.70	0.79	0.99
0.72	0.21	0.26	0.34	0.42	0.48	0.54	0.60	0.67	0.76	0.96
0.73	0.19	0.24	0.32	0.40	0.45	0.51	0.58	0.65	0.73	0.94
0.74	0.16	0.21	0.29	0.37	0.42	0.48	0.55	0.62	0.71	0.91
0.75	0.13	0.18	0.26	0.34	0.40	0.46	0.52	0.59	0.68	0.88
0.76	0.11	0.16	0.24	0.32	0.37	0.43	0.50	0.57	0.65	0.86
0.77	0.08	0.13	0.21	0.29	0.34	0.40	0.47	0.54	0.63	0.83
0.78	0.05	0.10	0.18	0.26	0.32	0.38	0.44	0.51	0.60	0.80
0.79	0.03	0.08	0.16	0.24	0.29	0.35	0.42	0.49	0.57	0.78
0.80	0.05	0.13	0.21	0.27	0.32	0.39	0.46	0.55	0.75
0.81	0.10	0.18	0.24	0.30	0.36	0.43	0.52	0.72
0.82	0.08	0.16	0.21	0.27	0.34	0.41	0.49	0.70
0.83	0.05	0.13	0.19	0.25	0.31	0.38	0.47	0.67
0.84	0.03	0.11	0.16	0.22	0.29	0.36	0.44	0.65
0.85	0.08	0.14	0.19	0.26	0.33	0.42	0.62
0.86	0.05	0.11	0.17	0.23	0.30	0.39	0.59
0.87	0.08	0.14	0.21	0.28	0.36	0.57
0.88	0.06	0.11	0.18	0.25	0.34	0.54
0.89	0.03	0.09	0.15	0.22	0.31	0.51
0.90	0.06	0.12	0.19	0.28	0.48
0.91	0.03	0.10	0.17	0.25	0.46
0.92	0.07	0.14	0.22	0.43
0.93	0.04	0.11	0.19	0.40
0.94	0.07	0.16	0.36
0.95	0.13	0.33

Пример:
Активная мощность 300 кВт.
Действующий cos(ф) = 0,7.
Требуемый (желаемый) cos(ф) = 0,96.
Определяем из таблицы значение коэффициента k = 0,73.
Следовательно, требуемая мощность конденсаторной установки КРМ-0,4 (УКМ-58) Qc=0,73 x 300 = 219кВАр.
Следует отметить, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность полностью (до cos(ф)=1), так как при этом возможна перекомпенсация (за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов). Обычно стараются достигнуть значения cos(ф) =0,90…0,95.

Упростить расчет Вам поможет специальный Калькулятор для расчета мощности.

Для расчета необходимой мощности установки КРМ-0,4 заполните, пожалуйста, поля, приведенные ниже, и нажмите кнопку «Рассчитать».

Дополнительная информация, консультации, цены

Мы предложим эффективное и экономичное решение. Воспользуйтесь опытом наших технических специалистов — заполните форму справа, или позвоните.

Расчет, производство и поставка конденсаторных установок. Установки компенсации реактивной мощности, в наличии и под заказ.

Компенсация реактивной мощности

Электрическая мощность, потребляемая промышленными предприятиями и жилыми домами, бывает двух видов. Активная – затрачивается на выполнение полезной, нужной потребителю работы. Реактивная – увеличивает нагрузку на сеть и приводит к дополнительным расходам на электроэнергию.

Определение

Реактивная мощность не выполняет полезной работы. Она обусловлена наличием у потребителя индуктивной или ёмкостной составляющей нагрузки. На предприятиях реактивная мощность возникает при работе электрических двигателей, трансформаторов или ламп ДРЛ. В домашних условиях это моторы пылесосов, стиральных машин или компрессоров холодильников. На корпусе данных агрегатов часто можно увидеть параметр cosф, называемый коэффициентом мощности. Он количественно характеризует долю реактива.

Обратите внимание! Cosф – параметр крайне нестабильный. Он способен меняться в широком диапазоне с течением года и временем суток. Также коэффициент мощности тесно связан с будними и выходными днями.

Все перечисленное служит примером источников индуктивной составляющей. Гораздо реже встречается ёмкостная. К её примерам относятся мощные импульсные блоки питания и всё, что во входной части содержит конденсаторы.

Физика процесса

Для понимания процесса образования реактивной мощности следует заострить внимание на двух фактах:

1. Природа переменного тока такова, что он периодически изменяет своё направление. Т.е. «+» и «-» в розетке переставляются местами 50 раз в секунду. Происходит это не рывками, а плавно по синусоидальному закону. Смена направления тока чем-то схожа с колебаниями качель.
2. На создание электромагнитного поля, например, обмоткой трансформатора, требуется некоторое время.

В итоге получается следующая картина. Напряжение на выводах обмотки достигает своего пикового значения. Ток из-за индуктивного характера потребителя всё никак не может выйти на максимум. Если нагрузка ёмкостная, то эффект обратный: ток опережает напряжение.

Такое рассогласование источника и потребителя приводит к ощутимым потерям полезной мощности. Поэтому для борьбы с этими нежелательными свойствами индуктивностей и ёмкостей используют специальные устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ).

Для чего компенсация реактивной мощности

Компенсировать реактивную составляющую мощности необходимо для повышения эффективности энергосистемы и снижения нагрузки на питающие кабеля и коммутирующие аппараты.

На производстве в основном преобладают потребители индуктивного характера. Для компенсации реактивной мощности, возникающей из-за их работы, чаще всего применяют конденсаторные установки. Их использование позволяет добиться следующих положительных эффектов:

• снизить нагрузку на сеть, избавив её от бесполезных реактивных токов;
• ощутимо уменьшить счета на электроэнергию;
• повысить качество напряжения за счёт устранения помех, шумов и высших гармоник.

Основные компоненты УКРМ

Для компенсации индуктивной составляющей реактивной мощности применяют конденсаторные установки. Иногда их объединяют в целые батареи и оснащают различной коммутирующей аппаратурой. Она необходима для автоматического переключения конденсаторов с целью повышения или понижения конечной ёмкости батареи. Дополнительно требуется к.л. измерительный прибор для отслеживания коэффициента мощности cosф и прочих параметров УКРМ. На сегодняшний день такие контроллеры выполняются на основе микропроцессоров, которые делают всю работу без вмешательства человека.

Ёмкостная составляющая компенсируется похожим образом. Здесь уже в качестве выравнивающего cosф устройства выступают синхронные двигатели или специальные реакторы (катушки, дроссели). Ёмкостная составляющая свойственна протяжённым кабельным и воздушным линиям, а не самому промышленному оборудованию.

Виды компенсаторов и их принцип действия

Чаще всего в роли компенсирующего устройства применяется либо батареи конденсаторов, либо двигатели. При этом может использоваться как один компенсатор, так и множество подключенных параллельно.

В течение дня баланс мощности в сети может изменяться, на что УКРМ должно реагировать соответствующим образом. С этой точки зрения компенсаторы бывают:

• нерегулируемые – без возможности переключения составных элементов;
• автоматические – компенсатор сам отслеживает cosф, производит расчеты и решает, какое количество конденсаторов следует добавить в схему;
• с ручным управлением – человек сам анализирует cosф по приборам и производит соответствующие переключения.

В зависимости от условий эксплуатации выделяют следующие типы коммутирующих устройств:

• контакторные – только статические переключения;
• тиристорные – работа в реальном времени;
• вакуумные выключатели – для напряжений свыше 1 кВ.

Определение емкости конденсаторов

При проектировании УКРМ следует уделить внимание расчету ёмкости и мощности конденсаторных установок. Важно это по той причине, что в случае неправильного выбора этих параметров установка может нанести электросети больше вреда, чем пользы. Формула для расчета необходимой ёмкости конденсатора имеет следующий вид.

Здесь:

• C – ёмкость конденсаторной установки, Ф;
• U – сетевое напряжение, В;
• f – частота, Гц;
• Q – реактивная мощность конденсатора, вар;
• p – 3.14.

Переменная Q, в свою очередь, определяется по следующему выражению.

Где:

• P – активная мощность потребителя;
• К – коэффициент, подбираемый из таблицы.

Дополнительная информация. На просторах интернета полно ресурсов, содержащих в себе калькуляторы для онлайн расчета различных параметров компенсаторов.

Компенсаторы реактивной мощности в квартире

Многие промышленные предприятия, особенно крупные, применяют в целях экономии устройства компенсации реактивной мощности. Однако этот трюк не пройдёт в обычной квартире. Вытекает это из ряда причин:

1. Бытовые однофазные счётчики электроэнергии, используемые в жилых домах, не способны вычислять реактивную мощность. Соответственно, никто не сможет взыскать за неё оплату. Особенно это относится к старым индукционным счётчикам.
2. Организации, поставляющие электроэнергию, ведут учёт реактивной мощности только для крупных промышленных предприятий. Установка подобных устройств в жилых домах не является требованием ПУЭ.
3. С технической точки зрения, проблематично и дорого будет рассчитать УКРМ для каждой квартиры или тем более поставить автоматические системы на микропроцессоре, ведь данные приборы стоят внушительных денег.

Важно! По интернету гуляют предложения купить мошенническую чудо-коробочку. Она подключается к розетке и тем самым избавляет квартиру от излишков реактивной мощности. Как показывают обзоры, внутри этого прибора не содержится ничего, кроме светодиода. Соответственно, такое устройство никак не поможет сэкономить.

Эффективность применения конденсаторных установок

История применения метода компенсации реактивной мощности охватывает ещё советский период. Его экономическая эффективность на промышленных предприятиях доказана исследованиями и десятками лет практического использования.

Конденсаторные УКРМ предназначены в основном для компенсации реактивной мощности электрических двигателей. Энергия, потребляемая асинхронными моторами, может доходить до 40 % от всей нагрузки предприятия. Поэтому экономии на двигателях уделяют особое внимание. Масло в огонь подливает и то, что мотор, работающий с номинальной нагрузкой на валу, имеет cosф = 0,75-0,8. Это считается нормой. Однако тот же двигатель без нагрузки имеет гораздо более низкий коэффициент мощности порядка 0,3. Использование УКРМ позволяет повысить cosф до 0,99. Это хороший показатель, ведь, чем ближе этот параметр к единице, тем эффективнее расходуется электроэнергия.

Наличие устройств, компенсирующих реактивную мощность, благотворно сказывается на расходах промышленного предприятия. Помимо этого, уменьшается нагрузка на электрическую систему объекта. Это позволяет снизить сечение и конечную стоимость воздушных и кабельных линий, а также уменьшить долгосрочные затраты на их ремонт и обслуживание.

Видео

Компенсация реактивной мощности как средство сокращения затрат

В последние годы наблюдается значительный рост производства и развитие инфраструктуры городов. В связи с этим увеличивается число и мощности электроприемников, использующихся на производствах в основных технологических и вспомогательных циклах, а объекты инфраструктуры применяют все большее количество осветительных аппаратов для рабочего освещения, рекламы и дизайна. Соответственно увеличивается потребляемая электрическая мощность.

В зависимости от вида используемого оборудования нагрузка подразделяется на активную, индуктивную и емкостную. Наиболее часто потребитель имеет дело со смешанными активно-индуктивными нагрузками. Соответственно, из электрической сети происходит потребление как активной, так и реактивной энергии.

Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и пр. энергии. Реактивная же энергия не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, индукционных печах, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах. Показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сos j . Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S, потребляемой электроприемниками из сети:

Значения коэффициента мощности нескомпенсированного оборудования приведены в табл. 1, а усредненные значения коэффициента мощности для систем электроснабжения различных предприятий – в табл. 2. В оптимальном режиме показатель должен стремиться к единице и соответствовать нормативным требованиям.

Таким образом, видно, что при отсутствии компенсации реактивной мощности потребитель переплачивает за потребление реактивной энергии 30–40% общей стоимости.

Срок окупаемости конденсаторных установок можно оценить следующим образом:

где З₁ – стоимость конденсаторной установки, руб.;

З₂ – затраты на электроэнергию без компенсации, руб./мес.;

З₃ – затраты на электроэнергию при применении конденсаторных установок, руб./мес.

Применение конденсаторных установок

Основы компенсации реактивной мощности

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. 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). Наглядно это представленно на рисунке.

Использование конденсаторных установок позволяет:

— разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

— снизить расходы на оплату электроэнергии;

— при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

— подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

— сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

На практике коэффициент мощности после компенсации находится в пределах от 0,93 до 0,99.

Виды компенсации

Единичная компенсация

предпочтительна там, где:

— требуется компенсация мощных (свыше 20 кВт) потребителей;

— потребляемая мощность постоянна в течение длительного времени.

Групповая компенсация

применяется для случая компенсации нескольких расположенных рядом и включаемых одновременно индуктивных нагрузок, подключенных к одному распределительному устройству и компенсируемых одной конденсаторной батареей.

Единичная компенсация

Групповая компенсация

Централизованная компенсация

Для предприятий с изменяющейся потребностью в реактивной мощности постоянно включенные батареи конденсаторов не приемлемы, т. к. при этом может возникнуть режим недокомпенсации или перекомпенсации. В этом случае конденсаторная установка оснащается специализированным контроллером и коммутационно-защитной аппаратурой. При отклонении значения сos j от заданного значения контроллер подключает или отключает ступени конденсаторов. Преимущество централизованной компенсации заключается в следующем: включенная мощность конденсаторов соответствует потребляемой в конкретный момент времени реактивной мощности без перекомпенсации или недокомпенсации.

Централизованная компенсация

При выборе конденсаторной установки требуемая мощность конденсаторов может определяться как

где tg j ₁ – коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств;

tg j ₂ – коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств (желаемый или задаваемый энергосистемой коэффициент).

где E_w – показания счетчика активной энергии, кВт•ч;

E_q – показатель счетчика реактивной энергии, кВАр•ч;

T – период снятия показаний счетчиков электроэнергии, ч.

Технико-экономический эффект, ожидаемый в результате применения конденсаторных установок, представлен в табл. 3.

Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности

Для реализации задачи компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ ЗАО «ЭТМ» рекомендует использовать и предлагает к поставке конденсаторные установки типа УК, УКМ58, УКМ70 и УКМФ71, на стороне 6,3 и 10,5 кВ – установки типа УКЛ(П)-56 производства ЗАО «Электро-интернешнл». Данные конденсаторные установки являются наиболее адаптированными к требованиям российских энергосетей и потребителей. На протяжении длительного срока эксплуатации они зарекомендовали себя как качественное, надежное оборудование, позволяющее решать любые задачи компенсации реактивной мощности.

В зависимости от типоисполнения установки изготавливаются в различном конструктивном исполнении и комплектации (табл.4).

Преимущества установок обуславливаются использованием:

— самовосстанавливающихся сегментированных конденсаторов, что обеспечивает их надежность, долговечность и низкую стоимость при профилактических и ремонтных работах;

— специальных контакторов опережающего включения, увеличивающих срок службы контакторов;

— специальных контроллеров нескольких типов, обеспечивающих автоматическое регулирование cosj, в том числе с возможностью передачи данных на PC и возможностью контроля в сети высших гармоник тока и напряжения;

— индикации при неисправностях;

— фильтра высших гармонических;

— эмалевой или порошковой окраски (по желанию заказчика).

По желанию заказчика возможно изготовление и поставка конденсаторных установок напряжением 0,4 кВ, мощностью до 1 200 кВАр.

Вся продукция имеет соответствующие сертификаты.

ООО «ЭТМ» является официальным представителем завода «Электро-интернешнл» и предлагает услуги по расчету требуемой установки по заданным параметрам, поставке оборудования и отгрузке продукции со склада.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №1’2003

распечатать статью —>