Компенсация реактивной мощности на предприятии позволяет существенно сократить расход электроэнергии, снизить нагрузку на кабельные сети и трансформаторы, продлив тем самым их ресурс.

Где необходимы конденсаторные установки?

Как известно Основные потребители электроэнергии на промышленных предприятиях являются такие индуктивные приемники, как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, индукционные установки и т. д. Работа этих приемников связана с потреблением реактивной энергии для создания электромагнитных полей.

Наличие реактивной мощности является неблагоприятным фактором для сети в целом
В результате этого:

• Возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока
• Снижается пропускная способность распределительной сети
• Отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинус угла (ɸ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е.: COS(ɸ)=Р/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение COS(ɸ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.

Таким образом, применение Конденсаторных установок остро необходимо на предприятиях, использующих:

1. Асинхронные двигатели (cos(ɸ) ~0.7)
2. Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos(ɸ) ~0.5)
3. Выпрямительные электролизные установки (cos(ɸ) ~0.6)
4. Электродуговые печи(cos(ɸ) ~0.6)
5. Индукционные печи(cos(ɸ) ~0,2-0.6)
6. Водяные насосы(cos(ɸ) ~0.8)
7. Компрессоры(cos(ɸ) ~0.7)
8. Машины, станки(cos(ɸ) ~0.5)
9. Сварочные трансформаторы(cos(ɸ) ~0.4)
10. Лампы дневного света(cos(ɸ) ~0,5-0.6)

Для повышения коэффициента мощности применяют силовые конденсаторы и конденсаторные установки, являющиеся наиболее выгодными источниками получения реактивной мощности.

Плюсы от внедрения Установок компенсации реактивной мощности:

1. Снижение потребления электроэнергии (от 10-20%, а при cos φ (0,5 и менее) потребность в электроэнергии может сократиться более чем на 30%)и как следствие уменьшение платежей (за счет «исключения» реактивной энергии из сети)
2. Уменьшение нагрузки (до 30%) элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевается их срок службы
3. Увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя (от 30-40%), что позволит подключить дополнительные мощности без увеличения стоимости сетей.

Увеличение КМ решается подключением к сети конденсаторных батарей, производящих реактивную энергию в количестве, достаточном для компенсации реактивной мощности, возникающей в нагрузке.

Способы компенсации

Наиболее выгодный способ компенсации определяется конкретными условиями данного предприятия, и его выбор производится на основании технико-экономических расчетов и рекомендаций наших специалистов. Как правило, компенсация должна производиться в той же сети (на том же напряжении), к которой подключен потребитель, что обеспечивает минимальные потери.

Какие решения мы предлагаем

Наша Компания предлагает полный спектр услуг, А ИМЕННО:

1. Проведение выездных замеров параметров качества электроэнергии.
2. Подготовка проекта, подбор необходимого оборудования с экономическим обоснованием его внедрения (с конкретными сроками окупаемости установок и денежной экономии).
3. Изготовления оборудования, как серийного исполнения, так и нестандартного (учитывающую специфику конкретного предприятия).
4. Проведение шеф монтажных работ, а также гарантийное и после гарантийное обслуживание.
   Мы можем предложить как типовые решения, так и спроектировать, изготовить и внедрить на предприятии Заказчика уникальную систему компенсации реактивной мощности, учитывающую специфику конкретного предприятия.

В зависимости от потребности Заказчика установки могут изготавливаться как для внутренней, так и для уличной установки. Кроме этого возможен монтаж установок внутри утепленного блок-контейнера.

Для предприятий с резкопеременной нагрузкой (предприятия с большим количеством подъемно-транспортного оборудования, мощного сварочного оборудования и т.д.) мы предлагаем тиристорные конденсаторные установки, которые обеспечивают переключение ступеней конденсаторов с задержкой не более 20 мс.

Для выработки оптимального технического решения мы предлагаем выездные замеры параметров качества электроэнергии в сети предприятия. При необходимости наши инженеры выполнятшефмонтаж оборудования, а также любое гарантийное и послегарантийное обслуживание и ремонт.

Конденсаторная установка (КУ, или УКРМ - установка компенсации реактивной мощности) - согласно действующему , это электроустановка, состоящая из конденсаторов и относящегося к ней вспомогательного электрооборудования (регулятора реактивной мощности, контакторов, предохранителей и т. д.).

Выбор режима компенсации

По месту установки КУ различают следующие виды компенсации: централизованная на высокой стороне (а), централизованная на низкой стороне (б), групповая (в) и индивидуальная (г) (см. рисунок ниже).

• При централизованной компенсации на стороне высокого напряжения , когда конденсаторная установка присоединяется к шинам 6-10 кВ трансформаторной подстанции, получается хорошее использование конденсаторов, их требуется меньше и стоимость 1 квар установленной мощности получается минимальной по сравнению с другими способами. При компенсации по этой схеме разгружаются от реактивной мощности только расположенные выше звенья энергосистемы, а внутризаводские распределительные сети и даже трансформаторы подстанции остаются не разгруженными от реактивной мощности, а следовательно, потери энергии в них не уменьшаются и мощности трансформаторов на подстанции не могут быть уменьшены.
• При централизованной компенсации на стороне низкого напряжения , когда конденсаторная установка присоединяется к шинам 0,4 кВ трансформаторной подстанции, от реактивной мощности разгружаются не только вышерасположенные сети 6—10 кВ, но и трансформаторы на подстанции, однако внутризаводские распределительные сети 0,4 кВ остаются неразгруженными.
• При групповой компенсации , когда конденсаторные установки устанавливаются в цехах и присоединяются непосредственно к цеховым распределительным пунктам (РП) или шинам 0,4 кВ, разгружаются от реактивной мощности и трансформаторы на подстанции и питательные сети 0,4 кВ Неразгруженными остаются только распределительные сети к отдельным электроприемникам. В целях равномерного распределения компенсирующих устройств целесообразно подключать конденсаторную установку к шинам РП таким образом, чтобы реактивная нагрузка этого РП составляла более половины мощности подключаемой конденсаторной установки.
• При индивидуальной компенсации, когда конденсаторная установка подключается непосредственно к зажимам потребляющего реактивную мощность электроприемннка, что является основным требованием создания реактивной мощности по возможности ближе к месту ее потребления, такой способ будет наиболее эффективным в отношении разгрузки от реактивной мощности питательной и распределительной сетей, трансформаторов и сетей высшего напряжения. При индивидуальной компенсации происходит саморегулирование выработки реактивной мощности, так как конденсаторные установки включаются и отключаются одновременно с приводными электродвигателями машин и механизмов.

Практически распространенными способами компенсации реактивной мощности электроснабжения промышленных предприятий является групповая компенсация, возможны также варианты комбинированного размещения конденсаторных установок.
Определение наивыгоднейших решений выбора способа компенсации реактивной мощности производится на основании технико-экономических расчетов тщательных исследований производственных условий, факторов конструктивного характера и т. д..
При выборе места размещения конденсаторной установки в распределительной сети необходимо учитывать ее влияние на режим напряжения и величину потерь энергии в сети. Как правило, компенсация реактивной мощности должна производиться в той же сети (на том же напряжении), где она потребляется, при этом будут минимальные потери энергии, а следовательно, и меньшие мощности трансформаторов.

Выбор типа компенсации

В зависимости от требований к характеристикам оборудования и сложности управления, КРМ может быть следующих типов:

• нерегулируемой - путем подключения конденсаторной батареи фиксированной емкости;
• автоматической - путем включения различного количества ступеней регулирования для подачи требуемой реактивной энергии;
• динамической - для компенсации быстро изменяющихся нагрузок.

Нерегулируемая компенсация

В схеме используется один или несколько конденсаторов, обеспечивающих постоянный уровень компенсации. Управление может быть:

• ручным: с помощью автоматического выключателя или выключателя нагрузки;
• полуавтоматическим: с помощью кнопок и контактора;
• прямое подсоединение к нагрузке и включение/отключение вместе с ней.

Конденсаторы присоединяются:

• к вводным зажимам индуктивных нагрузок (в основном, электродвигателей);
• к шинам, питающим группы небольших электродвигателей или индуктивных нагрузок, для которых индивидуальная компенсация может быть довольно дорогостоящей;
• в случаях, когда коэффициент нагрузки должен быть постоянным.

Автоматическая компенсация

Данный тип компенсации предусматривает автоматическое поддержание заданного cos φ путем регулирования количества вырабатываемой реактивной энергии в соответствии с изменениями нагрузки.
Оборудование КРМ устанавливается и подключается к тем местам электроустановки, где изменения активной и реактивной мощности относительно велики, например:

• к сборным шинам главного распределительного щита;
• к зажимам кабеля, питающего мощную нагрузку.

Нерегулируемая компенсация применяется там, где требуется компенсировать реактивную мощность, не превышающую 15% номинальной мощности трансформаторного источника питания. Если требуется компенсировать более 15%, рекомендуется устанавливать конденсаторную батарею с автоматическим регулированием.
Управление обычно осуществляется электронным устройством (контроллером реактивной мощности), которое отслеживает фактический коэффициент мощности и выдает команды на подключение или отключение конденсаторов для достижения заданного коэффициента. Таким образом, реактивная энергия регулируется ступенчато. Кроме того, регулятор реактивной мощности выдает информацию о характеристиках электросети (амплитуда напряжения, уровень искажений, коэффициент мощности, фактическая активная и реактивная мощность) и состоянии оборудования.
В случае неисправности подаются аварийные сигналы. Подключение обычно обеспечивается контакторами. Для быстрой и частой коммутации конденсаторов при компенсации сильно изменяющихся нагрузок следует использовать полупроводниковые ключи.

Динамическая компенсация

Данный тип КРМ используется для предотвращения колебаний напряжения в сетях с изменяющимися нагрузками. Принцип динамической компенсации заключается в том, что вместе с нерегулируемой конденсаторной батареей используется электронный компенсатор реактивной мощности, обеспечивающий опережение или запаздывание реактивных токов относительно напряжения. В результате получается быстродействующая изменяющаяся компенсация, хорошо подходящая для таких нагрузок, как лифты, дробилки, аппараты точечной сварки и т. д.

Учет условий эксплуатации и содержания гармоник в сети

Конденсаторные установки следует выбирать с учетом условий эксплуатации на протяжении всего срока службы комплектующих, в первую очередь конденсаторов и контакторов.

Учет условий эксплуатации

Условия эксплуатации оказывают значительное влияние на срок службы конденсаторов.
Следует учитывать следующие параметры:

• температура окружающей среды (°C);
• ожидаемые повышенные токи, связанные с искажением формы напряжения, включая максимальное непрерывное перенапряжение;
• максимальное количество коммутационных операций в год;
• требуемый срок службы.

Учет воздействия гармоник

В зависимости от амплитуды гармоник в электросети применяются различные конфигурации устройств КРМ:

• Стандартные конденсаторы: при отсутствии значительных нелинейных нагрузок.
• Конденсаторы увеличенного номинала: при наличии незначительных нелинейных нагрузок. Номинальный ток конденсаторов должен быть увеличен, чтобы они могли выдерживать циркуляцию токов гармоник.
• Конденсаторы увеличенного номинала с антирезонансными дросселями применяются при наличии многочисленных нелинейных нагрузок. Дроссели необходимы для подавления циркуляции токов гармоник и предотвращения резонанса.
• Фильтры высших гармоник: в сетях с преобладанием нелинейных нагрузок, где требуется подавление гармоник. Обычно фильтры конструируются для конкретной электроустановки, исходя из результатов измерений на месте и компьютерной модели электросети.

Комплектующие к УКРМ

Конденсаторы

Конденсаторы всходят в состав любой установки компенсации реактивной мощности (нерегулируемой или автоматической) и используются для корректировки коэффициента мощности индуктивных потребителей (трансформаторов, электрических двигателей, ректификаторов) в электрических сетях для напряжений до 660 В.

Конструкция

Самые популярные компенсации реактивной мощности состоят из цилиндрического алюминиевого корпуса, внутри которого смонтированы три однофазных конденсатора соединенные по схеме "треугольник" (см.рис. вариант а). Подключение осуществляется через три клеммы. Также существуют модели (например от Legrand) с шестью клеммами (см.рис. вариант б) они позволяют подключать контактор в разрыв треугольника. Что в свою очередь позволяет взять контактор меньшего номинала.

В корпусе конденсатора установлен диэлектрик с тремя полипропиленовыми слоями, металлизированными алюминием и цинком. Данное покрытие обеспечивает низкий уровень потерь и высокую устойчивость к высоким импульсным токам, а также способствует самовосстановлению конденсатора при пробое. В зависимости от величины рабочего напряжения полипропиленовая пленка имеет различную толщину. При этом слои металлизации выступают в роли проводников тока (т.е. обкладок), а полипропилен является диэлектриком. После выполнения необходимых технологических операций и прохождения контроля качества емкостные элементы (рулоны) помещаются в алюминиевые цилиндрические корпуса и заливаются полиуретановой смолой, нетоксичной и обладающей высокими экологическими свойствами.

Технология производства и самовосстановление конденсаторов

Исходным материалом для производства конденсаторов служит полипропиленовая пленка. В начале технологического процесса происходит металлизация полипропиленовой пленки для формирования на ней токопроводящего слоя толщиной 10-50 нм из смеси цинка и алюминия. Применение материала с указанными характеристиками позволяет добиться получения эффекта самовостановления в случае возникновения пробоя диэлектрика между обкладками конденсатора. При этом электрическая энергия испаряет металл вокруг поврежденного места и тем самым предотвращает короткое замыкание. Потеря емкости в течении данного процесса, совсем незначительна (около 100pF). Способность к самовосстановлению гарантирует высокую операционную надежность и длительный срок эксплуатации конденсатора. Для сведения к минимуму тангенса угла диэлектрических потерь, на торцы конденсаторных секций наносится в два слоя покрытие из цинка, которое получило название цинковый крепленый край. За счет этого достигается более плотный контакт между выводами конденсатора и конденсаторной секцией.

Защита от избыточного давления

Для обеспечения защиты внутренних элементов конденсатора, у большинства производителей, применяется встроенный разъединитель, который срабатывает при возникновении избыточного давления. Назначением устройства является прерывание тока короткого замыкания при достижении конденсатором окончания срока службы и его неспособности к последующему восстановлению. Это устройство разрывает электрическую цепь конденсатора, используя внутреннее давление, которое возникает во время разрушения пленки от перегрева, вызванного током короткого замыкания.

Применение конденсаторов с номинальным напряжением выше 400В.

Так как напряжение напрямую влияет на реактивную мощность конденсатора, компании предлагают линейки конденсаторов с разными номинальными напряжениями Un - 400, 440, 460, 480, 525В.
В сетях 380В, со стабильными параметрами напряжения сети, рекомендовано применять конденсаторы с Un - 400В, в этом случае применение конденсаторов с Un - 440В и выше нецелесообразно, потому что номинальная мощность существенно уменьшается (примерные поправочные коэффициенты 230V - 1.74 / 440V - 0.91 / 480V - 0.83 / 525V - 0.76)
Согласно стандарта EN-60831.1-2, конденсаторы на промышленной частоте должны выдерживать напряжение величиной l,10*Un (1.10*400 = 440В) в течение не менее 8 часов в сутки. В случаях, когда повышенное напряжение сети сохраняется более 8 часов, необходимо применять конденсаторы с Un - 440В. Применение данного типа конденсатора гарантирует надежную работу в сети с повышенным напряжением и увеличение срока службы конденсатора.

Внимание! Остаточное напряжение

После отсоединения конденсатора от сети на его выводах еще присутствует остаточное напряжение, которое представляет опасность для обслуживающего персонала. Для его устранения все трехфазные конденсаторы снабжены разрядными сопротивлениями, которые снижают уровень напряжения до уровня меньше чем 75В за 3 минуты.

Внимание! Защита от перегрева

Для обеспечения надежного естественного охлаждения, расстояние между конденсаторными батареями должно быть: 2,5 - 25 kVAr не менее 25мм. 30 - 50 kVAr не менее 50мм.

Предохранители

Предохранители всходят в состав любой установки компенсации реактивной мощности (нерегулируемой или автоматической) и используются для защиты от коротких замыканий. Наиболее применяемые предохранители имеют формат NH.

Фильтрующие дроссели

Трехфазные дроссели предназначены для работы в составе конденсаторных установок, включаются последовательно с конденсаторами и используются как защитное, фильтрующее устройство от влияния высших гармоник на сеть потребителя и на конденсатор. При повышении частоты приложенного напряжения к конденсатору его сопротивление снижается, поэтому применяются дроссели, которые вместе с конденсатором образуют контур, отстроенный от частоты гармоники и подавляющий ее. Частота резонанса такого контура должна
быть ниже частоты самых низших гармоник, присутствующих в электросети. При наличии гармоник с частотами выше, чем частота контура, образованного конденсатором и дросселем, резонанс не возникает.
Стандартные значения коэффициента отстройки составляют 5,67%, 7% и 14% при резонансных частотах 210,189 и 134 Гц в сетях с номинальной частотой 50Гц. При таких стандартных значениях величин в трехфазной сети и симметричной нагрузке становится возможным устранить 5-ю (250Гц) и гармоники высших порядков. Это позволяет избежать резонанса между индуктивным сопротивлением и трехфазными конденсаторами, включенными для корректировки коэффициента мощности, и предотвращения перегрузки конденсаторных батарей.
Часто дроссели оборудованы биметаллическим тепловым реле, которое встроено в центральную обмотку и имеет выводы на отдельные клеммы. Датчик реле срабатывает при температуре выше 90°С.

В современном глобальном мире экономия энергоресурсов выходит на первое место по своей актуальности. Экономия энергии, в некоторых странах, активно поддерживается государством не только для крупных потребителей, но и для обычных обывателей. Что в свою очередь делает компенсатор реактивной мощности актуальным для домашнего применения.

Компенсация реактивной мощности:

Многие потребители, прочитав в интернете о компенсации реактивной мощности крупными заводами и фабриками тоже задумываются о компенсации реактивной составляющей у себя дома. Тем более что сейчас существует большой выбор компенсирующих устройств, применять которые можно в обыкновенном быту. О том, действительно ли существует возможность, несколько сэкономить на этом у вас дома, вы можете прочитать в этой статье . А мы рассмотрим, возможность сделать такой компенсатор своими руками.

Отвечу сразу – да, возможно. Более того, это не только дешевое, но и довольно простое устройство, однако для понимания принципа его работы нужно знать, что такое реактивная мощность .

С курса школьной физики, и азов электротехники многим из вас уже известно общие сведенья о реактивной мощности, поэтому следует перейти сразу к практической части, однако невозможно этого сделать, миновав нелюбимую всеми математику.

Итак, для начала выбора элементов компенсатора необходимо рассчитать реактивную мощность нагрузки:

Поскольку такие составляющие как напряжение и ток мы можем померять, то фазовый сдвиг мы можем замерять только с помощью осциллографа, а он есть не у всех, так что придется идти другим путем:

Поскольку мы используем самое примитивное устройство из самих конденсаторов, нам необходимо рассчитать их емкость:

Где f – частота сети, а Х С – реактивное сопротивление конденсатора, оно равно:

Конденсаторы подбираются по току, напряжению, емкости, мощности соответственно, отталкиваясь от ваших потребностей. Желательно чтобы количество конденсаторов было больше единицы, чтобы возможно было экспериментально подобрать наиболее подходящую емкость для нужного потребителя.

В целях безопасности компенсирующее устройство должно подключатся через плавкий предохранитель или автомат (на случай слишком большого зарядного тока или КЗ).

Поэтому рассчитаем ток плавкого предохранителя (плавкой вставки):

Где і в – ток плавкой вставки (предохранителя), А; n – количество конденсаторов в устройстве, штук; Q k – номинальная мощность однофазного конденсатора, кВАр; U л – линейное напряжение, кВ (в нашем случае фазное без).

Если используем автомат:

После отключения компенсатора от сети на его зажимах будет напряжение, поэтому для быстрого разряда конденсаторов можно использовать резистор (лучше всего лампочку накаливания или неонку), подключив его параллельно устройству. Блок-схема и принципиальная схемы приведены ниже:

Блок-схема включения компенсатора реактивной мощности
Продемонстрирую более наглядно

В отверстие номер один подключается потребитель, а в отверстие номер два подключается компенсатор.

Принципиальная схема компенсатора реактивной мощности
Включение через предохранитель-автомат

Включается компенсирующее устройство всегда параллельно нагрузке. Данная хитрость уменьшает результирующий ток цепи, что уменьшает нагрев кабеля, соответственно к одной розетке может быть подключено большое количество потребителей или увеличена их мощность.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Цель работы

Анализ актуальности, общих принципов и технических средств компенсации реактивной мощности для повышения энергоэффективности электрических сетей городов, промышленных предприятий и объектов электроэнергетики

Задачи работы

1. Рассмотреть физические основы и понятие реактивной мощности

2. Изучить современные устройства компенсации реактивной мощности в низковольтных электрических сетях

3. Изучить процедуру и выполнить настройку регулятора реактивной мощности конденсаторной установки.

4. Провести регистрацию параметров электрической сети до и после компенсации реактивной мощности.

5. Выполнить расчет эффективности компенсации реактивной мощности.

6. Проанализировать эффективность компенсации реактивной мощности для снижения потерь мощности в электрической сети.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Понятие реактивной мощности

В электрических цепях переменного тока различают три вида мощности: активную, реактивную и полную.

Полная мощность S представляет собой произведение напряжения на полный ток в электрической цепи:

Эта мощность измеряется в вольтамперах (ВА).

мощ ность равна про зведени ю напряж ения, тока и косинуса угла φ между

	напряжение	и током и измер ется в ваттах (Вт):
	Реактивная мощность Q					напряжения, тока и
				произведению
	синуса угла φ межд напряжением и током и				измеряется в вольтамперах
	реа ктивных
		бусловлена тем,
							риемников
	нуждаются для своей работы в переменном электромагнитном поле.
	Из этих выражений следует, что

Векторная диаграмма мощностей показана на рис.

Рис. 2. Диаграмма мощно тей

Присутствие реактивной составляющей мощности в электрической сети обусловлено конструктивными особенностями элементов электрических сетей и подстанций, а также электрических цепей электроприемников и связано с наличием в них реактивных сопротивлений (индуктивностей и емкостей). Данные реактивные сопротивления оказывают препятствие изменению параметров электрической энергии. Так, индуктивности препятствуют любому изменению тока в них, а емкости – изменению напряжения. Указанное препятствие выражается в том, что эти элементы в определенные интервалы времени «запасают» и «отдают» электрическую энергию. При выработке, преобразовании, передаче и потреблении электрической энергии на переменном напряжении данное обстоятельство приводит к колебательному процессу обмена энергией между реактивными элементами, рассредоточенными между элементами электрических станций, подстанций, линий электропередачи и электроприемниками.

Вышеуказанную долю электрической энергии называют реактивной энергией. При этом реактивная энергия не преобразуется в другие виды энергии, но её потоки по элементам электрических цепей сопровождаются дополнительной загрузкой этих элементов, а также дополнительными потерями активной энергии на их активных сопротивлениях.

Основным показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сosφ. Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S , потребляемой электроприемниками из сети:

Актуальность компенсации реактивной мощности

Общеприняты понятия, что реактивности индуктивного характера являются потребителями реактивной энергии, а реактивности емкостного характера – источниками реактивной энергии. Установка источников реактивной мощности непосредственно у потребителей или в узлах электрической сети носит название компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности – представляет собой один из наиболее важных и ответственных мероприятий по повышению энергоэффективности. В комплексе вопросов, посвященных передаче, распределению и потреблению электроэнергии, проблема КРМ всегда находилась на одном из наиболее важных мест.

При нормальных рабочих условиях все электрические потребители, режим которых сопровождается постоянным возникновением и исчезновением магнитных полей (например, индукционные двигатели, оборудование для сварки), забирают от сети не только активную, но и индуктивную реактивную мощность. Эта реактивная мощность необходима для работы оборудования и, в то же время, может быть рассмотрена как нежелательная дополнительная нагрузка сети. При передаче тока ненужная реактивная часть должна быть по возможности малой. С другой стороны, реактивную мощность использует потребитель, поэтому ее нужно пытаться передать не через сеть общего электроснабжения, а выработать непосредственно в месте ее потребления. Таким образом, обеспечивается:

снижение потерь электроэнергии и мощности в силовых трансформаторах и линиях электропередачи;

снижение загрузки силовых трансформаторов и линий электропередачи;

воз можность

подключения

дополнительных

потребителей

пределах заявленной мощности;

повышение

качества электрической энергии, нормализация уровня

напряжения.

В совр еменных

услови ях для компенсации реактивной мощности

низковольтных пром

шленных и городских электрическ их сетях наибольшее

рас пространение

получили отдельные

конденсаторы или

конденсаторные

уст новки

наиболее

экон мически

пра ктически

выгодных

показателей.

действия

конденсаторных

установок

заключается

сле дующем.

емкост ное

сопротивле ие

величине

индуктивном у, то действия

их токов взаимно

компенсируются. Таким

образом, потребляемая

реактивная

может быть снижена или

всего, реактивная мощн ость

полностью

компенсируется (до

так к к появляется рис к перекомпенсации

(из-за переменных величин

1 активной

мощности

нагрузки, а также иных

случайных

факторов).

В основном,

пытаются

значения

диапазоне 0,90...0,95.

Рис. 3. Баланс мощности

Процесс такого уравнивания количества энергии электрического поля (конденсатора) и магнитного поля (индуктивности) и является компенсацией реактивной мощности.

Вырабатывая реактивную мощность, конденсаторные батареи повышают величину напряжения в точке их установки, поэтому они применяются не только в целях уменьшения потерь электроэнергии, но и для регулирования напряжения у потребителей. Например, если потребитель находится на значительном удалении от узла питания, то за счет падения напряжения в линии потребителя напряжение у потребителя может снизиться ниже нормально допустимого для работы этого оборудования. Эффективным решением является установка у потребителя с пониженным напряжением конденсаторной батареи для повышения напряжения.

Отдельные конденсаторы для компенсации реактивной мощности выпускаются на напряжения 220, 380 и 660 В в трехфазном исполнении мощностью от 1 до 10 квар и на напряжения 1,05; 3,15; 6,3 и 10,5 кВ – в однофазном исполнении мощностью от 13 до 75 квар.

Так как мощность отдельных конденсаторов сравнительно невелика, то обычно их соединяют параллельно в батареи, размещаемые в комплектных шкафах.

В зависимости от способа исполнения различают нерегулируемые и регулируемые конденсаторные установки. Регулируемые установки всегда выполняются многоступенчатыми и оснащаются автоматическими микропроцессорными регуляторами для исключения перекомпенсации реактивной мощности в минимальном режиме и, как следствие, повышение напряжения у потребителей. Принципы регулирования могут быть различными: по времени суток, по величине реактивной мощности, по напряжению, по величине полного тока, коэффициенту мощности, а также комбинированные. Использование регулируемых установок является более эффективным способом реализации КРМ, однако, и более дорогостоящим.

В последнее время повсеместное внедрение силовой преобразовательной техники в промышленности, например, частотно регулируемых электроприводов, ставит перед потребителями проблему искажения кривой питающего напряжения высшими гармониками. В этом случае необходимо использовать конденсаторные установки, оснащенные дросселями. Дроссели предназначены для работы в составе конденсаторных установок, включаются последовательно с конденсаторами и служат для отстройки от частоты превалирующей в сети гармоники для предотвращения повреждения конденсаторной установки.

В зависимости от подключения и формы применения конденсаторных установок или отдельных конденсаторов различают несколько видов компенсации:

Централизованная компенсация (рис. 4, а, б), при которой определенное число конденсаторов подключается к распределительному устройству подстанции. Конденсаторы управляются электронным регулятором, который постоянно анализирует потребность реактивной мощности в сети. Такие регуляторы включают или отключают конденсаторы,

с помощью которых компенсируется мгновенная реактивная мощность общей нагрузки и, таким образом, уменьшается суммарная потребность сети. Размещение конденсаторных установок в РУ 0,4 кВ окупается за 2,5-4,5 года.

Групповая компенсация (рис. 4, в), в которой аналогично локальной компенсации для нескольких одновременно работающих индуктивных потребителей подключается совместный постоянный конденсатор (лежащие вблизи друг от друга электродвигатели, группы разрядных ламп). Здесь также разгружается подводящая линия, правда, только до распределителя на отдельные потребители. Срок окупаемости этого вида компенсации ориентировочно равен 1,5-4,5 года.

Индивидуальная или постоянная компенсация (рис. 4, г), при которой индуктивная реактивная мощность компенсируется непосредственно

в месте ее возникновения, что ведет к разгрузке подводящих проводов

(тип ично для отдельных, в продолжительном режиме работающих потребителей с постоянной или относительно большой мощнос ью (свыше 20 кВт) - асинхронные двигат ли, трансформаторы, сварочные инструменты, раз ядные л мпы и т. д.). Этот вид компенсации наиболее эффективен, а срок окупаемости по среднестатистическим данным составляет от 0,3 до 0,7 года.

отс тствие вращающ ихся частей;

простой монтаж и эксплуатация (не нуж но фундамента);

относительно не высокие капиталовложения;

блока нагрузки, блока управления нагрузкой, регулируемой конденсаторной уст новки.

Конде саторна

устано вка

редназначена

реа ктивной

электрическую

сет. Она представляет собой

металлический шкаф,

размещены

конденсаторы,

контакторы,

предохранители,

ру ильник,

микропроцессорный

регулятор

реактивной

регулятор).

Конденсаторная

установка состоит

конденсаторов, мощностью 2,5, 2,5 и

квар. В зависимости от комбинации

включенных

конденсаторов

установка

ступени регулирования

мощ ности: 2,5, 5, 7,5 и 10 квар.

Блок нагрузки (рис.

моделирует акти но-индуктивную нагрузку в

пределах от 0 до 10 к ВА с помощью комбинации дросселей и резисторов.

правления

нагрузкой (рис. 7) позволяет дискретно

акт ивно-индуктивную

нагруз ку. На панели у равления блока размещены

органы управления и элементы

сигнализации.

Рис. 5. Конденсаторная		Рис. 6. Бло нагрузки		Рис. 7. Блок управления
установка				нагрузкой
Для регулирования выдаваемой реактивной мощности конденсаторной
уст новки	в работе использу ется регулятор		CR05 производства фир мы
	обеспечивает	управление реактивной		мощностью установки
зави симости от заданного пользователем cosφ.
	рис. 8 изображен внешний вид			элементы управления
сиг нализации регулятора:

Рис. 8. Описание перед ей панелиуправлени я

1. in d – акти но-индуктивная нагрузка;

2. c ap – активно-емкостная нагрузка;

3. c osф / cos ф – текущий или средний c osφ;

4. a mp / volt – ток или напряжение;

5. al arm – включена сигнализа ция;

6. S TAGES – информируют о состоянии соответствующих конденсаторов (светится при включенном конденсаторе);

7. Кнопки для настройки и обслуживания регулятора.

Принцип работы регулятора основывается на следующем. Регулятор

этим значениям прибор вычи сляет реактивну ю мощность и коэффициент мощ ности нагрузки. Определ ние необходимого количества подключенных сту пеней производится путем сравнения текущ его значения коэффициен та

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕН Я РАБОТЫ

1. Настроить п раметры регулятора

1.1. Войти в меню настроек регуля ора. На жать кнопку SET и удерж вать в течение 5 с. На дис лее появится параметр CoS .

Слишком высокая или как еще её называют, реактивная энергия и мощность, способствуют значительному ухудшению работы электрических сетей и систем. Мы предлагаем рассмотреть в нашей статье как производится автоматическая компенсация реактивной мощности (крм) и перекомпенсация в сетях на предприятиях, в квартире и в быту.

Зачем нужна компенсация реактивной мощности

Чем больше требуется энергии – тем выше становится уровень потребления топлива. И это не всегда оправдано. Компенсация мощности, т.е, её правильный расчет, поможет сэкономить в промышленных распределительных электросетях на производстве до 50 % затрачиваемого топлива, а в некоторых случаях и больше.

Нужно понимать, что тем больше ресурсов затрачено на производство, тем выше будет цена конечного продукта. При возможности снизить стоимость изготовления товара, производитель либо предприниматель, сможет снизить его цену, чем привлечь потенциальных клиентов и потребителей.

Как наглядный пример – пара диаграмм ниже. Э ти векторы визуально передают полный эффект от работы установки.

Диаграмма до работы установки Диаграмма после работы установки

Кроме этого, мы также избавляемся от потерь в электросетях, от чего эффект следующий:

• напряжение ровное, без перепадов;
• увеличивается долговечность проводов (abb – авв, аку) и индукционной обмотки в жилых помещениях и на заводе;
• значительная экономия на работе домашних трансформаторов и выпрямителей тока;
• проведенная компенсация мощности и реактивной энергии значительно продлит время работы мощных устройств (асинхронный двигатель трехфазный и однофазный).
• значительное снижение электрических затрат.

Общая схема преобразователя

Теория и практика

Чаще всего реактивная энергия и мощность потребляется при использовании трехфазного асинхронного двигателя, здесь и нужна компенсация сильнее всего. Согласно последним данным: 40 % – потребляют двигатели (от 10 кв), 30 – трансформаторы, 10 – преобразователи и выпрямители, 8% – расход освещения

Для того чтобы этот показатель уменьшить, используются конденсаторные устройства или установки. Но существует огромное количество подтипов этих электроприборов. Какие бывают конденсаторные установки и как они работают?

Видео: Что такое компенсация реактивной мощности и для чего она нужна?

Для того чтобы производилась компенсация энергии и реактивной мощности конденсаторными батареями и синхронными двигателями, понадобится установка энергосбережения. Чаще всего используют подобные устройства с реле, хотя вместо него может быть установлен контактор либо тиристор. Дома используются релейные приборы дуговой компенсации. Но если проводится компенсация реактивной энергии и мощности на заводах, у трансформаторов (там, где несимметричная нагрузка), то намного целесообразнее применять тиристорные устройства.

В отдельных случаях возможно использование комбинированных устройств, это приборы, которые одновременно работают и через линейный преобразователь, и через реле.

Чем поможет использование установок:

• подстанция снизит скачки напряжения;
• электрические сети станут более безопасными для работы электрических приборов, исчезнут проблемы компенсации электричеста и мощности у холодильных установок и сварочных аппаратов;
• кроме этого, они очень просты в установке и эксплуатации.

Как установить конденсаторные устройства

Предварительно понадобится схема работы электросети, и документы от ПУЭ, по которым и проводится решение о компенсации энергии и реактивной мощности ДСП. Далее необходим экономический расчет:

• сумма потребления энергии всеми приборами (это печи, цод, автоматические машины, холодильные установки и прочее);
• сумма поступления тока в сеть;
• вычисление потерь в цепях до поступления энергии к приборам, и после этого поступления;
• частотный анализ.

Далее нужно сгенерировать часть мощности сразу на месте её поступления в сеть при помощи генератора. Это называется централизованная компенсация. Она может проводится также при помощи установки cos, electric, schneider, tg.

Но существует также индивидуальная однофазная компенсация реактивной энергии и мощности (либо поперечная), её цена намного ниже. В этом случае производится установка упорядоченных регулирующих устройств (конденсаторов), непосредственно у каждого потребителя питания. Это оптимальный выход, если регулируется трехфазный двигатель или электропривод. Но у этого типа компенсации есть существенный недостаток – она не регулируется, и поэтому называется еще и нерегулируемой или нелинейной.

Статические компенсаторы или тиристоры работают при помощи взаимоиндукции. В этом случае переключение производят при помощи двух или более тиристоров. Самый простой и безопасный метод, но его существенным недостатком является то, что гармоники генерируются вручную, что значительно усложняет процесс монтажа.

Продольная компенсация

Продольная компенсация производится методом варистора или разрядника.

Продольная компенсация реактивной мощности

Сам процесс происходит из-за наличия резонанса, который образуется из-за направления индуктивных зарядов друг другу на встречу. Данная технология и теория компенсации мощности применяется для реактивных и тяговых двигателей, сталеплавильной или станочной техники Гармоники, к примеру, и именуется еще искусственная.

Техническая сторона компенсации

Существует огромное количество производителей и типов установок конденсаторных установок:

• тиристорные;
• регуляторы на ферросплавном материале (Чехия);
• резисторные (производятся в Петербурге);
• низковольтные;
• реакторы детюнинг (Германия);
• модульные – самые новые и дорогостоящие на данный момент приборы;
• контакторы (Украина).

Их стоимость разнится в зависимости от организации, для боле точной и исчерпывающей информации посетите форум, где обсуждается компенсаций реактивной мощности.