Зачем нужна компенсация реактивной мощности. Укрм (устройства компенсации реактивной мощности) Компенсатор реактивной электроэнергии

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.

Зачем нужна компенсация реактивной мощности

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

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

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

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.

Продольная компенсация

Продольная компенсация производится методом варистора или разрядника.

Продольная компенсация реактивной мощности

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).

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 .

Используя электричество, мы задействуем активную и реактивную энергию. Приносить пользу способна только активная энергия, она всегда преобразуется в блага, в которых нуждаются люди. Реактивная энергия задерживается в сетях, она участвует в создании электромагнитных полей. Такие процессы можно наблюдать в трансформаторах, электродвигателях и других востребованных типах оборудования. Неиспользуемая энергия не исчезает бесследно, она создает дополнительную нагрузку на всю сеть, тем самым провоцируя потери активной энергии. В итоге пользователь получает двойные потери, которых можно было бы избежать, используя регулятор и компенсатор реактивной мощности.

Потери в сетях происходят по различным причинам, но основной проблемой выступает реактивная энергия в проводящих сетях. Компенсация реактивной мощности для владельцев предприятий и представителей ЖКХ в обязательном порядке проводиться с помощью установки регуляторов реактивной мощности, ведь потребление энергии на масштабных объектах доходит до максимального уровня.

Ассортимент компании «РУСЭЛТ»

Компания «РУСЭЛТ» занимается разработкой и выпуском сертифицированной продукции, которая соответствует европейским стандартам качества и надежности. ТУ 3114-017-55978767-09 служит подтверждением нашей компетентности и ответственности. В компании представлены модели укрм:

КРМ-0,4 – применяются для автоматического и ручного регулирования мощности (от 20 до 1000 кВар);
КРМ-Ф – выполняют функцию компенсации и фильтрации (от 20 до 1000 кВар);
КРМ-MINI (КРМ-М) – применимы для сетей, имеют управляемый тип (20, 30, 40 кВар).

Почему используются компенсаторы?

Выделяют ряд преимуществ использования компенсаторов и регуляторов реактивной мощности:

снижение затрат электроэнергии до тридцати процентов;
продление срока службы трансформаторного и другого специального оборудования, сохранение целостности оборудования;
снижение электрической нагрузки в сетях и кабелях соединения;
продление срока службы коммутационного оборудования;
исключение штрафов и других наказаний со стороны государственных органов;
сокращение риска возникновения помех в сетях.

Производитель «РУСЭЛТ» использует в работе современные технологии оборудования для экономии энергоресурсов.Мы стремимся удовлетворить запросы потребителей, поэтому расширяем и совершенствуем ассортимент товаров.

Реактивная мощность и энергия, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

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.

Потребители реактивной мощности

Основные потребители реактивной мощности - , которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

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 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 .

Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий (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.

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).

Суммарные абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах питающей сети весьма велики и достигают 50% мощности, поступающей в сеть. Примерно 70 - 75% всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах.

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

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: