О необходимости компенсации реактивной мощности
Задача компенсации реактивной энергии и мощности возникла одновременно с применением переменного и особенно трехфазного тока. При включении или изменении режима работы в электрической цепи двигателями, силовыми трансформаторами и промышленными печами и даже высоковольтными линиями электропередач между электроустановкой и источником возникает обмен потоками энергии.
Основным параметром каждой электрической машины является потребляемая электрическая мощность.
Электрическая мощность характеризуется 2-мя основными составляющими: активной и реактивной. Активная мощность - именно та, которая расходуется на совершение полезной, в том числе механической работы. Реактивная мощность – та, которая необходима электрическому и электротехнологическому оборудованию для создания электромагнитных и электростатических полей в электрических машинах, аппаратах и устройствах для достижения рабочего режима оборудования и является обязательной и физически необходимой величиной.
Чем больше индуктивная и емкостная нагрузка, тем выше реактивная составляющая мощности.
Почему реактивную составляющую мощности необходимо уменьшать? Рассмотрим наглядный пример:
Для передачи 100 кВт активной мощности в трехфазной сети переменного тока 380V при cos (φ)=1 необходим ток значением 152А (100кВт=380В ∙ 152А ∙ cos (φ) ∙ √3) . Передача той же активной мощности при коэффициенте cos(φ) = 0,7 требует повышения величины тока до 217А!!!
Соответственно, все оборудование питания сети, передачи и распределения энергии должно быть рассчитано на большие нагрузки. В результате повышенных нагрузок срок эксплуатации оборудования сокращается. Кроме того, повышенный ток вызывает дополнительную теплоотдачу в кабелях и других распределительных устройствах, в трансформаторах и генераторах и т.п.
Что такое cos(φ)?
Cos(φ) или коэффициент мощности (КМ) потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности (P) к полной (S), действительно взятой из сети, т.е. cos(φ) = P/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение cos(φ) к единице, тем меньше реактивной мощности, тем меньше потери мощности, не увеличивается ток сети, нет тепловых дополнительных потерь, и время эксплуатации оборудования не увеличивается. Решение проблемы возможно за счет понижения величины реактивной мощности при сохранении рабочих режимов оборудования.
Основное влияние на величину реактивной мощности в электрических сетях оказывают характеристики электроустановок, присоединенных к электрическим сетям энергосистемы. Получается, что энергокомпания несет убытки и риски, возникающие по причине потребителя. Разграничение зон ответственности за реактивную составляющую мощности между распределительной сетевой компанией и потребителем - пожалуй, самая сложная задача в процессе управления реактивной мощностью.
С появлением автоматических установок компенсации реактивной мощности (УКРМ), регулируемых в зависимости от нагрузки для улучшения cos(φ), стал разрешимым вопрос полного соответствия данных устройств требованиям распределительных сетей среднего от 6 до 35 кВ и низкого 0,4 кВ напряжений.
В настоящее время идёт процесс замещения синхронных компенсаторов и старых, как правило нерегулируемых статических компенсаторов и просто батарей емкостей новыми УКРМ. В среднем по стране 80 % батарей емкостей в промышленности старше 30лет и подлежат замене из-за физического износа. Объемы применения будут расти пропорционально росту тарифов за электроэнергию.
Сектор 0,4 кВ.(380 В) представляется самым обширным.
Существующие отечественные производители не перекрывают растущего объема рынка. Кроме того, еще не освоили всех премудростей и тонкостей современной технологии.
Представляется наиболее перспективным изготовление УКРМ с применением смешанных импортных и российских комплектующих.
Типовая конструкция УКРМ (0,4кВ):
• косинусные конденсаторы (силовые конденсаторы, предназначенные для компенсации индуктивной составляющей нагрузки) – см. фото.
• контроллер конденсаторной установки (он крепится обычно к двери установки – см. фото) автоматически определяет (с помощью датчика тока) ток в сети и напряжение, и рассчитывает реактивную мощность (РМ) сети.
• Конденсаторные контакторы, с их помощь контроллер коммутирует требуемое количество конденсаторов.
Примерная продажная стоимость стандартных конденсаторных установок (От 10 до 500 кВАр) пользующихся спросом:
50 – 600 т.руб.* (при сборке в России на основе западных комплектующих);
150 – 2,500 т.руб. (европейских марок).
Правильная компенсация реактивной мощности позволяет:
• снизить общие расходы на электроэнергию;
• уменьшить нагрузку элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевая их срок службы;
• снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;
• снизить влияние высших гармоник;
• подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
• добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.
• исключить генерацию реактивной энергии в сеть в часы минимальной нагрузки;
• снизить расходы на ремонт и обновление парка электрооборудования;
• увеличить пропускную способность системы электроснабжения потребителя, что позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей
Применение установок компенсации реактивной мощности необходимо на предприятиях, использующих:
• Асинхронные двигатели (cos(φ) ~ 0.7)
• Выпрямительные электролизные установки (cos(φ) ~ 0.6)
• Электродуговые печи (cos(φ) ~ 0.6)
• Индукционные печи (cos(φ) ~ 0.2-0.6)
• Водяные насосы (cos(φ) ~ 0.8)
• Компрессоры (cos(φ) ~ 0.7)
• Машины, станки (cos(φ) ~ 0.5)
• Сварочные трансформаторы (cos(φ) ~ 0.4)
• Лампы дневного света (cos(φ) ~ 0.5-0.6)
Применение установок компенсации реактивной мощности эффективно в следующих отраслях и производствах:
• Мясоперерабатывающее (cos(φ) ~ 0.6-0.7)
• Хлебопекарное (cos(φ) ~ 0.6-0.7)
• Лесопильное (cos(φ) ~ 0.55-0.65)
• Молочное (cos(φ) ~ 0.6-0.8)
• Механообрабатывающее (cos(φ) ~ 0.5-0.6)
• Авторемонтное (cos(φ) ~ 0.7-0.8)
• Пивоваренное (cos(φ) ~ 0.6)
• Цементное (cos(φ) ~ 0.7)
• Деревообрабатывающее (cos(φ) ~ 0.6)
• Горно-обогатительное (cos(φ) ~ 0.6)
• Сталелитейное (cos(φ) ~ 0.6)
• Табачное (cos(φ) ~ 0.8)
• Портовое хозяйство (cos(φ) ~ 0.5).
Основным параметром каждой электрической машины является потребляемая электрическая мощность.
Электрическая мощность характеризуется 2-мя основными составляющими: активной и реактивной. Активная мощность - именно та, которая расходуется на совершение полезной, в том числе механической работы. Реактивная мощность – та, которая необходима электрическому и электротехнологическому оборудованию для создания электромагнитных и электростатических полей в электрических машинах, аппаратах и устройствах для достижения рабочего режима оборудования и является обязательной и физически необходимой величиной.
Чем больше индуктивная и емкостная нагрузка, тем выше реактивная составляющая мощности.
Почему реактивную составляющую мощности необходимо уменьшать? Рассмотрим наглядный пример:
Для передачи 100 кВт активной мощности в трехфазной сети переменного тока 380V при cos (φ)=1 необходим ток значением 152А (100кВт=380В ∙ 152А ∙ cos (φ) ∙ √3) . Передача той же активной мощности при коэффициенте cos(φ) = 0,7 требует повышения величины тока до 217А!!!
Соответственно, все оборудование питания сети, передачи и распределения энергии должно быть рассчитано на большие нагрузки. В результате повышенных нагрузок срок эксплуатации оборудования сокращается. Кроме того, повышенный ток вызывает дополнительную теплоотдачу в кабелях и других распределительных устройствах, в трансформаторах и генераторах и т.п.
Что такое cos(φ)?
Cos(φ) или коэффициент мощности (КМ) потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности (P) к полной (S), действительно взятой из сети, т.е. cos(φ) = P/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение cos(φ) к единице, тем меньше реактивной мощности, тем меньше потери мощности, не увеличивается ток сети, нет тепловых дополнительных потерь, и время эксплуатации оборудования не увеличивается. Решение проблемы возможно за счет понижения величины реактивной мощности при сохранении рабочих режимов оборудования.
Основное влияние на величину реактивной мощности в электрических сетях оказывают характеристики электроустановок, присоединенных к электрическим сетям энергосистемы. Получается, что энергокомпания несет убытки и риски, возникающие по причине потребителя. Разграничение зон ответственности за реактивную составляющую мощности между распределительной сетевой компанией и потребителем - пожалуй, самая сложная задача в процессе управления реактивной мощностью.
С появлением автоматических установок компенсации реактивной мощности (УКРМ), регулируемых в зависимости от нагрузки для улучшения cos(φ), стал разрешимым вопрос полного соответствия данных устройств требованиям распределительных сетей среднего от 6 до 35 кВ и низкого 0,4 кВ напряжений.
В настоящее время идёт процесс замещения синхронных компенсаторов и старых, как правило нерегулируемых статических компенсаторов и просто батарей емкостей новыми УКРМ. В среднем по стране 80 % батарей емкостей в промышленности старше 30лет и подлежат замене из-за физического износа. Объемы применения будут расти пропорционально росту тарифов за электроэнергию.
Сектор 0,4 кВ.(380 В) представляется самым обширным.
Существующие отечественные производители не перекрывают растущего объема рынка. Кроме того, еще не освоили всех премудростей и тонкостей современной технологии.
Представляется наиболее перспективным изготовление УКРМ с применением смешанных импортных и российских комплектующих.
Типовая конструкция УКРМ (0,4кВ):
• косинусные конденсаторы (силовые конденсаторы, предназначенные для компенсации индуктивной составляющей нагрузки) – см. фото.
• контроллер конденсаторной установки (он крепится обычно к двери установки – см. фото) автоматически определяет (с помощью датчика тока) ток в сети и напряжение, и рассчитывает реактивную мощность (РМ) сети.
• Конденсаторные контакторы, с их помощь контроллер коммутирует требуемое количество конденсаторов.
Примерная продажная стоимость стандартных конденсаторных установок (От 10 до 500 кВАр) пользующихся спросом:
50 – 600 т.руб.* (при сборке в России на основе западных комплектующих);
150 – 2,500 т.руб. (европейских марок).
Правильная компенсация реактивной мощности позволяет:
• снизить общие расходы на электроэнергию;
• уменьшить нагрузку элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевая их срок службы;
• снизить тепловые потери тока и расходы на электроэнергию;
• снизить влияние высших гармоник;
• подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
• добиться большей надежности и экономичности распределительных сетей.
• исключить генерацию реактивной энергии в сеть в часы минимальной нагрузки;
• снизить расходы на ремонт и обновление парка электрооборудования;
• увеличить пропускную способность системы электроснабжения потребителя, что позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей
Применение установок компенсации реактивной мощности необходимо на предприятиях, использующих:
• Асинхронные двигатели (cos(φ) ~ 0.7)
• Выпрямительные электролизные установки (cos(φ) ~ 0.6)
• Электродуговые печи (cos(φ) ~ 0.6)
• Индукционные печи (cos(φ) ~ 0.2-0.6)
• Водяные насосы (cos(φ) ~ 0.8)
• Компрессоры (cos(φ) ~ 0.7)
• Машины, станки (cos(φ) ~ 0.5)
• Сварочные трансформаторы (cos(φ) ~ 0.4)
• Лампы дневного света (cos(φ) ~ 0.5-0.6)
Применение установок компенсации реактивной мощности эффективно в следующих отраслях и производствах:
• Мясоперерабатывающее (cos(φ) ~ 0.6-0.7)
• Хлебопекарное (cos(φ) ~ 0.6-0.7)
• Лесопильное (cos(φ) ~ 0.55-0.65)
• Молочное (cos(φ) ~ 0.6-0.8)
• Механообрабатывающее (cos(φ) ~ 0.5-0.6)
• Авторемонтное (cos(φ) ~ 0.7-0.8)
• Пивоваренное (cos(φ) ~ 0.6)
• Цементное (cos(φ) ~ 0.7)
• Деревообрабатывающее (cos(φ) ~ 0.6)
• Горно-обогатительное (cos(φ) ~ 0.6)
• Сталелитейное (cos(φ) ~ 0.6)
• Табачное (cos(φ) ~ 0.8)
• Портовое хозяйство (cos(φ) ~ 0.5).
| Источник: | Собственная информация |
| Учетная запись: | Триумф-электро, ООО |
| Дата: | 09.05.12 |
