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:

Источник

Компенсация реактивной мощности: успешные варианты энергосбережения

Компенсация реактивной мощности (КРМ) является одним из важных вопросов, который связан с результативным потреблением энергии. Компенсации реактивной мощности помогают предприятиям существенно уменьшить затраты электроэнергии, а также свести к нулю потребность в дополнительных устройствах вырабатывающих электроэнергию.

Как известно, Линии энергосбережения часто приходят в аварийное состояние. Одно из решений данной проблемы — это применение устройств компенсации реактивной мощности (КРМ), которое помогает максимально снизить процент выхода из строя оборудования и увеличивает срок эксплуатации оборудования.

Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности являются одним из основных способов компенсации реактивной мощности. Главными элементами КРМ являются конденсаторы, которые позволяют добиться отличных результатов в вопросе компенсации реактивной мощности энергосетей. Так же, применение конденсаторных установок позволяет увеличить временной ресурс энергоснабжения. КРМ помогают стабилизировать энергоснабжение при резких нагрузках и скачках напряжения.

Устройства компенсации реактивной мощности являются одним из типов электрощитового оборудования, которое успешно применяется для энергосбережения и эффективно справляется со своими задачами.

Конденсаторные установки изготавливаются в двух вариантах: моноблочном и модульном. Модульные конденсаторные установки применяются для компенсации реактивной мощности в групповых сетях, а также в сетях энергообеспечения на средних и крупных предприятиях. Моноблочные конденсаторные установки широко используются для реактивной мощности в групповых сетях энергоснабжения на малых предприятиях.

Компанией «РУСЭЛТ» освоено изготовление следующих устройств компенсации реактивной мощности (КРМ):

Компактные «MINI» (серии КРМ-М).

Компенсаторы реактивной мощности — КРМ-К с пошаговым регулированием реактивной мощности, предназначены для повышения коэффициента мощности нагрузки с широким диапазоном изменения потребления реактивной мощности.

Каждый КРМ-К комплектуется регулятором, подключенным к компенсируемой сети и отслеживающим изменение потребления нагрузкой реактивной мощности. По поступающим от регулятора реактивной мощности командам управления, КРМ-К автоматически производит набор необходимой мощности компенсации, что не требует вмешательства обслуживающего персонала.

Компенсаторы реактивной мощности тиристорные (серии КРМ-Т)

Предназначены для быстрой коррекции коэффициента мощности нагрузки в широком диапазоне изменения потребления реактивной мощности нагрузки.

Каждый КРМ-Т комплектуется специальными тиристорными контакторами, управление которыми производится от внешнего источника постоянного тока напряжением 15. 30 В через транзисторные выходы специальных модификаций регуляторов реактивной мощности, подключенных к компенсируемой сети и отслеживающим изменение потребления нагрузкой реактивной мощности. По поступающим от регулятора реактивной мощности командам управления КРМ-Т автоматически производит набор необходимой мощности компенсации.

В КРМ-Т производства «РУСЭЛТ» применение тиристорных ключей обеспечивает высокое быстродействие регулирования и снижение бросков токов коммутации при переключении КБ ступеней.

Компенсаторы реактивной мощности фильтрокомпенсирующие (серии КРМ-Ф)

Аналогично КРМ-К — это установки компенсации реактивной мощности с пошаговым регулированием. Применяются для компенсации реактивной мощности в сетях с повышенным уровнем гармоник. Последовательно с КБ каждой ступени регулирования подключается специальный трехфазный дроссель, который защищает конденсаторы от присутствующих в компенсируемой сети гармонических составляющих соответственно выбранному коэффициенту частотной расстройки ступеней и предотвращает появление резонансного режима на частоте присутствующих в сети гармоник. Частота расстройки ступеней конденсаторных батарей выбирается таким образом, чтобы она была ниже частоты наибольшей гармоники компенсируемой сети.

Компенсаторы реактивной мощности производства «РУСЭЛТ» допускают совокупное (в том числе от наличия гармоник) увеличение номинального тока не более чем на 30%, поэтому из-за возможных значительных токовых перегрузок использование в таких сетях конденсаторных батарей без защитных дросселей недопустимо. Применение КРМ-Ф характерно для промышленных сетей электроснабжения, так, на сегодняшний день, доля таких конденсаторных установок в системах промышленного электроснабжения Центральной Европы составляет около 90%.

КРМ-Ф номинальной мощностью от 100 до 1000 кВАр (включительно) на номинальное напряжение 0,4 кВ, выполняются в напольном исполнении. Ступени КРМ-Ф оборудованы размыкателями с комплектом плавких предохранителей. Принимая во внимание значительное выделение тепла на дросселях, шкафы КРМ-Ф оборудованы принудительной вентиляцией.

Компактные компенсаторы реактивной мощности «MINI»

КРМ-М представляет управляемое малогабаритное устройство для компенсации реактивной мощности в низковольтных (380В) сетях переменного тока 50 Гц. Состоит из четырех основных узлов:

КРМ-М можно использовать как отдельно, так и параллельном режиме с другими КРМ (до 32 шт. в параллельной работе), удобно встраивается в другие электротехнические устройства, такие как: распределительные шкафы, стабилизаторы и т.д.

КРМ-М выполняются в двух вариантах:

Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности

Проблемы, которые помогут решить конденсаторные установки

Преимущества автоматизированных конденсаторных установок при КРМ

По матреиалам Группы «РУСЭЛТ»

Источник

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.

Источник

Компенсация реактивной мощности для экономии электроэнергии

Анонс: Особенности компенсации реактивной мощности в сетях объектов. Компенсация реактивной мощности для экономии электроэнергии в сети на балансе потребителя. Экономическая целесообразность компенсации и выбор коэффициента реактивной мощности.

С учетом интенсивного увеличения индуктивной нагрузки у потребителей – промышленных и непромышленных объектов компенсация реактивной мощности практически всегда актуальна и обеспечивает экономию электроэнергии и, соответственно, энергосбережение и энергетическую эффективность предприятия, организации, однако:

В свою очередь ΔР по факту определяется снижением потерь активной энергии на передачу реактивной благодаря снижению фактического значения tg(φ) до нормативного (и ниже), установленного для сетей разного напряжения в приложении Приказа Минэнерго РФ от 23 июня 2015 года N 380 «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств (групп энергопринимающих устройств) потребителей электрической энергии» и/или договором потребителя с электроснабжающей организацией.

Таблица. Актуальные максимальные значения коэффициента реактивной мощности в часы больших суточных нагрузок электрической сети согласно Приказа Минэнерго РФ от 23 июня 2015 года N 380.

Уровень напряжения в точке поставки потребителя	Максимальное значение tg(φ)
110 кВ (154 кВ)	0,5
35 кВ (60 кВ)	0,4
1-20 кВ	0,4
ниже 1 кВ	0,35

Компенсация реактивной мощности для экономии электроэнергии в сети на балансе потребителя.

Безусловными сегодня следует признать факты того, что:

Т.е. даже при мало ощутимой в финансовом плане, выгода от компенсации реактивной мощности в сети на балансе потребителя будет всегда, и она будет выражена в улучшении работы оборудования, оптимизации производственно-технологических процессов, повышении качества и, соответственно, конкурентоспособности продуктов/услуг.

Когда необходимо делать компенсацию реактивной мощности.

Вместе с тем, однозначное решение, когда необходимо делать компенсацию реактивной мощности, принимается по значению ΔР (см. рис. ниже), которое можно определить по формуле ΔР = Р_ф – Р_н = К_ип*(Q_ф – Q_н), где коэффициент изменения потерь активной мощности К_ип при отсутствии заданной величины для промышленных предприятий принимают равным 0.07.

Учитывая, что Q_ф = Р_ф*tg(φ)_ф после преобразований получим

Подставив Q_н в формулу ΔР получаем:

и после преобразований

Полученная формула показывает, что при:

Так, например, если усредненное значение Q_ф в интервале пиковой нагрузки по показаниям счетчика (или результатам энергоаудита) 10000 кВАР и расчетный tg(φ)_ф = 0.55 при нормативном tg(φ)_н = 0.45, то

ΔР = 0.7*10000*(0.55 – 0.45)/(0.55*(1 – 0.7*0.45)) = 1872 кВт, что при 8-часовом режиме работы за месяц добавит почти 450 тыс. кВт*ч электроэнергии к счету оплаты.

В то же время, если за счет компенсации реактивной мощности снизить tg(φ)_ф до 0.35, то

Экономическая целесообразность компенсации и выбор коэффициента реактивной мощности.

Оценка экономии электроэнергии по ΔР в совокупности со сроком окупаемости капитальных вложений Т_н позволяет определить не только экономическую целесообразность мероприятий по реактивной мощности, но и выйти на пороговый коэффициент реактивной мощности для установок повышения коэффициента мощности.

Так, ΔР*N*Т_сред не должно быть больше З_у/Т_н, где N – количество часов работы в год (ч/год), Т_сред усредненный тариф за оплату электроэнергии в руб/(кВт*ч), З_у – суммарные затраты на установку компенсации реактивной мощности (руб), Т_н – срок окупаемости (10 лет).

Таким образом компенсация реактивной мощности:

Источник

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.

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.

Таблица 1

Тип нагрузки Примерный коэффициент мощности Асинхронный электродвигатель до 100 кВт 0,6-0,8 Асинхронный электродвигатель 100-250 кВт 0,8-0,9 Индукционная печь 0,2-0,6 Сварочный аппарат переменного тока 0,5-0,6 Электродуговая печь 0,6-0,8 Лампа дневного света 0,5-0,6

Таблица 2

Тип нагрузки Примерный коэффициент мощности Хлебопекарное производство 0,6-0,7 Мясоперерабатывающее производство 0,6-0,7 Мебельное производство 0,6-0,7 Лесопильное производство 0,55-0,65 Молочные заводы 0,6-0,8 Механообрабатывающие заводы 0,5-0,6 Авторемонтные предприятия 0,7-0,8

Таблица 3

сos j 1, без компенсации сos j 2 с компенсацией Снижение величины тока и полной мощности, % Снижение величины тепловых потерь, % 0,5 0,9 44 69 0,5 1 50 75 0,6 0,9 33 55 0,6 1 40 64 0,7 0,9 22 39 0,7 1 30 51 0,8 1 20 36

Таблица 4

Типоиспол-нение Номинальное напряжение, кВ Диапазон мощности, кВАр Наличие регулятора Климатическое исполнение и категория размещения УК 0,4 10-200 — УЗ УКМ58 0,4 20-603 + УЗ (У1) УКМ70 0,4 50-550 + УЗ (У1) УКМФ71 0,4 25-300 + УЗ(У1) УКЛ(П)56 6,3 или 10,5 450-1 800 — У1 УКЛ(П)57 6,3 или 10,5 450-1 800 — У1

Поделиться статьей в социальных сетях:

Источник