Плюсы от компенсации  реактивной мощности

    В промышленных электрических сетях основной нагрузкой являются распределительные трансформаторы и асинхронные двигатели. Производящая  в процессе работы индуктивная нагрузка во время работы является источником реактивной мощности, которая совершает колеблющиеся движение между источником (генератором) и нагрузкой, не производящая полезной работы, а расходуется на образование электромагнитных полей и производит дополнительную нагрузку на силовую линию электроснабжения.

    Реактивная мощность определяется — задержкой между синусоидами фаз напряжения и тока сети (в индуктивных элементах ток по фазе отстает от напряжения). Показатель потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равен косинусу угла (ф) между током и напряжением. Коэффициент мощности потребителя характеризуется как отношение активной мощности (потребляемой) к полной взятой из сети ( cos(ф)=P/S ). Коэффициентом мощности определяется уровень реактивной мощности генератора, двигателя и общей сети производства. Чем ближе cos(ф) к 1, тем меньше взята реактивная мощность из сети.

    Все электрооборудование  питающей сети, передача и распределение электрической энергии, необходимо рассчитывать на большие нагрузки. Так как при больших нагрузках срок работы оборудования снижается. Это вызвано из — за повышения значения общих токов, происходит нагрев кабелей, возрастает теплоотдача в генераторах и трансформаторах. Увеличиваются потери в сети, происходят дополнительные затраты на электроэнергию, дополнительные потери в проводниках при увеличении тока, снижается пропускная способность распределительной сети, происходит падение напряжения при увеличении реактивной составляющей тока сети электроснабжения.

После включения установки компенсация реактивной мощности (УКРМ) происходит следующие:

-снижается потребления электрической сети (выгодно экономически);

-с уменьшением нагрузки распределительной сети ( питающие линии, распределительные устройства и трансформаторы). Срок службы увеличивается;

-увеличивается пропускная способность сети электроснабжения потребителя, это дает возможность подключения дополнительной нагрузки без повышения стоимости сети;

-снижаются расходы на ремонт электрооборудования.

Применение УКРМ на предприятиях, необходимо при cos(ф):

Асинхронные двигатели cos(ф)~ 0,7;

Электродуговая печь cos(ф)~ 0,6;

Индукционная печь cos(ф)~ 0,2-0,6;

Выпрямительная электролизная установка cos(ф)~ 0,6;

Водяные насосы cos(ф)~ 0,8;

Компрессор cos(ф)~ 0,7;

Станки, машины с электроприводом cos(ф)~ 0,5;

Трансформаторы сварочные cos(ф)~ 0,4.

    Индивидуально компенсация реактивной мощности применяется, когда реактивная мощность генерируется малой нагрузкой, при достаточно длительном периоде времени. Центральная компенсация достигается с помощью одной установки компенсации реактивной мощности установленной на подстанции на один силовой трансформатор по низкой стороне напряжения, и монтируются в главный распределительный щит отходящих линий на производство. Расчет УКРМ приведен ниже по таблице 1.

Гармоники – нелинейные искажения в электрических сетях

    Потребитель электроэнергии, имеющий нелинейные вольт – амперные характеристики, содержащие элементы электроники, являются гармоникой сети. Элементы силовой электроники: выпрямители, преобразователи частоты, диодные мосты, инверторы, дуговые печи, тиристорные системы и т. п.

Проблемы, образующиеся в результате создаваемых гармоник:

-повышаются потери в обмотках и магнитопроводе трансформатора;

-повышаются потери и нагрев электродвигателей;

-возникает дополнительная вибрация в двигателях, приводит к разрушению подшипников;

При такой проблеме применяют фильтрокомпенсирующие установки компенсация реактивной мощности (АКУФ). В состав входят фильтр гармоник – устройств, которые подавляют и потребляют гармоники, генерируемые при работе электрооборудования.

Термины:

Гармоника – гармоническое (совершаемое по синусоидальному закону с определенной частотой) колебании какой-либо физической величины, к примеру напряжения или тока. Во множестве случаях под названием «гармоника» подразумевают гармоническое колебание в системе, частоты которых выше основной частоты (1-ой гармоники) и кратны ей.

Спектр гармоник – график, который показывает распределение энергии по частоте периодического временного сигнала.Спектр периодического сигнала представляет набор дискретных гармонических сигналов (гармоник) с частотами, кратными основной частоте. Другое его название – линейчатый спектр.

Фильтр гармоник – устройство, имеющее неравномерный (избирательный) коэффициент передачи по частоте: пропускает со входа на выход определенные частоты (или полосу частот) и не пропускает или ослабляет другие частоты.

К-фактор – коэффициент, характеризующий вклад высших гармоник в процесс нагрева трансформатора. Если К-фактор равен единице, то это означает, что нагрузка линейная и в цепи протекает синусоидальный ток. Значения К-фактора выше единицы указывают на дополнительные тепловые потери при нелинейных нагрузках, которые трансформатор способен безопасно рассеять.

Таблица 1. Расчет мощности установки компенсации реактивной мощности, по текущему целевому коэффициенту мощности.

К примеру для Pmax = 100 кВт

Q = Pmax*F

Q = 100*0,82 = 82 кВАр.