Компенсация реактивной мощности в электросетях производственных потребителей

Большая часть электроприемников (движки, электрические устройства, осветительное оборудование и др.), также средства преобразования электроэнергии (трансформаторы, разные типы преобразователей), в силу собственных физических параметров требуют для работы не считая активной энергии, однонаправлено поступающей из сети в электроприемник, некой реактивной мощности (РМ), которая в течение половины периода основной частоты сети ориентирована в сторону электроприемника, а в другую половину периода – в оборотную сторону.

Большая часть электроприемников (движки, электрические устройства, осветительное оборудование и др.), также средства преобразования электроэнергии (трансформаторы, разные типы преобразователей), в силу собственных физических параметров требуют для работы не считая активной энергии, однонаправлено поступающей из сети в электроприемник, некой реактивной мощности (РМ), которая в течение половины периода основной частоты сети ориентирована в сторону электроприемника, а в другую половину периода – в оборотную сторону. Невзирая на то, что на выработку РМ, активная мощность, а как следует, и горючее конкретно не расходуется, ее передача по сети вызывает издержки активной энергии, которые покрываются активной энергией генераторов (за счет дополнительного расхода горючего). Не считая того, передача РМ дополнительно загружает электронные сети и установленное в их оборудование (сначала силовые трансформаторы), отнимая некую часть их пропускной возможности. К примеру, если предприятие потребляет 4 единицы активной энергии и генерирует 3 единицы реактивной энергии, сеть оказывается загруженной на 5 единиц полной мощности, а утраты в ней растут с величины пропорциональной 42 = 16 единицам, до величины, пропорциональной 42+ 32 = 25 единицам. В итоге сеть загружается на 25% больше, а утраты в ней становятся на 56% больше по сопоставлению с режимом передачи только активной энергии. В то же время, реактивная энергия может выполняться конкретно на месте употребления. Схожая практика обширно всераспространена в мире и известна под термином «компенсация реактивной мощности» (КРМ) – 1-го из более действенных средств обеспечения оптимального использования электроэнергии. Так, по данным VDEW (Association of German Power Supply Companies), в распределительных электросетях Германии, благодаря КРМ (до средневзвешенного значения cosφ=0,9), в 1999 году было сэкономлено порядка 9 миллиардов.кВт·ч активной энергии, что составило более 20% от суммарного (36,4 миллиардов.кВт·ч) объема транзитных утрат.

Таким макаром, уменьшение утрат активной энергии, обусловленных перетоками РМ, является одним из главных энергосберегающих мероприятий для системы электроснабжения, значительно влияющим на уровень технологических транспортных утрат распределительных сетей.

В общем случае, в энергосистемах для КРМ используются синхронные компенсаторы и электродвигатели, а так же конденсаторные установки (КУ).

Синхронные компенсаторы могут работать в режиме генерирования (режим возбуждения) и в ограниченном спектре употребления РМ (недовозбуждение). Огромные единичные мощности (МВ·А) и худшие по сопоставлению с КУ технико-экономические характеристики, в особенности в спектре маленьких (до 10 МВ·А) мощностей компенсации, фактически исключают внедрение в сетях подавляющего числа компаний синхронных компенсаторов.

Синхронные электродвигатели (СД) в режиме перевозбуждения также способны генерировать РМ, величина которой, определяется загрузкой СД по активной мощности. Как демонстрируют исследования, учет зависимости цены годичных утрат электроэнергии, обусловленной генерацией РМ и воздействие на компенсационную мощность загрузки СД, делает внедрение для КРМ низковольтных СД хоть какой мощности, также высоковольтных СД мощностью до 1600 кВт не экономным.

В тоже время, так как системы КРМ для понижения утрат, вызываемых перетоком РМ, нужно располагать как можно поближе к нагрузке, КУ являются более всераспространенным средством КРМ конкретно в промышленных системах электроснабжения. На сегодня в сетях российских потребителей для КРМ установлено порядка 30 млн.квар конденсаторов, из которых 18-20 млн.квар врубаются и отключаются вручную. При всем этом толика низковольтных (до 1 кВ) конденсаторов составляет 75-80% от общего объема.

Такое обширное применение КУ, как для персональной, так и для групповой компенсации, разъясняется их преимуществами по сопоставлению с другими существующими методами КРМ: маленькие, фактически неизменные в зоне номинальной температуры среды, удельные утраты активной мощности конденсаторов, не превосходящие 0,5 Вт на 1 квар компенсационной мощности, т.е. менее 0,5% (для сопоставления: в синхронных компенсаторах это значение добивается 10% номинальной мощности компенсатора, а в СД, работающих в режиме перевозбуждения – до 7%). Как отмечено, внедрение в качестве компенсирующих устройств СД может привести к отрицательному эффекту – издержки активной энергии на компенсацию могут превысить экономию от понижения издержек на реактивную энергию ; отсутствие крутящихся частей; простота монтажа и эксплуатации; относительно низкие финансовложения; большой спектр подбора требуемой мощности; возможность установки в всех точках электросети, бесшумность работы и т.д. Не считая того, в отличие от компенсаторов и синхронных движков, КРМ при помощи конденсаторов позволяет расширить многофункциональные способности устройств компенсации. Так фильтрокомпенсирующие КУ (ФКУ) сразу производят КРМ и частичное угнетение присутствующих в компенсируемой сети гармоник, искажающих синусоидальность напряжения, а симметрирующие установки на базе конденсаторных батарей с разными по емкости плечами, при соответственном конструктивном выполнении, позволяют создавать сразу КРМ и симметрирование нагрузки сети.

В общем случае понижение суммарных издержек на оплату электроэнергии находится в зависимости от уровня КРМ и величины тарифа.

При помощи КУ вероятны последующие виды компенсации:

Персональная (нерегулируемая) – КУ располагаются конкретно у электроприемников и коммутируются сразу с ними. Предпочтительна при компенсации единичных, повсевременно присоединенных в течение долгого времени мощностей более 20 кВт. Недочеты данного вида КРМ – зависимость времени подключения КУ от времени включения электроприемников и необходимость согласования величины емкости КУ с индуктивностью компенсируемого электроприемника для предотвращения появления резонансных перенапряжений либо внедрения особых схем подключения (переключения со «звезды» на «треугольник», подразумевающее параллельное подключение к обмоткам мотора 3-х однофазовых конденсаторов).

Групповая (также нерегулируемая). Используется при КРМ нескольких индуктивных нагрузок, присоединенных к одному распределительному устройству с общей КУ. Повышение коэффициента одновременности включения нагрузки понижает мощность и увеличивает эффективность работы КУ, которая может устанавливаться на стороне 0,4 кВ либо 20-6 кВ. Недочеты – раздельная коммутация КУ и неполная разгрузка распределительных сетей предприятия от РМ.

Централизованная (обычно, регулируемая). Для узлов нагрузки с широким спектром конфигурации употребления РМ. Регулирование мощности КУ может осуществляться в функции реактивного тока нагрузки, но для этого КУ должна быть оборудована особым автоматическим регулятором, а ее полная компенсационная мощность (равная РМ установленных конденсаторов) разбита на раздельно коммутируемые ступени. Такие комплектные КУ именуются автоматическими (АКУ). АКУ создают КРМ в согласовании с ее фактическим потреблением. Современные автоматические микропроцессорные регуляторы РМ западноевропейских производителей (сначала Германии, Италии, Чехии, Финляндии, Франции) по надежности работы подобны обширно известным потребителям маркам телевизоров «Sony» и фотоаппаратов «Kodak». Не считая управления ступенями КУ, автоматические регуляторы РМ позволяют создавать измерение характеристик свойства электроэнергии компенсируемой сети с выводом результатов на жидкокристаллический экран регулятора (практически у всех типов автоматических регуляторов, к примеру «Prophi», BR6000, предусмотрена также функция передачи через интерфейс результатов измерения в память компьютера).

Комплектные КУ делаются из отдельных, расположенных в железных шкафах, силовых компенсационных модулей, конструкция которых обеспечивает взаимозаменяемость схожих частей установки. Сборка комплектных КУ делается на предприятии-изготовителе, а на месте их размещения – только установка и подключение шифанеров. КУ маленький единичной мощности выпускаются в стенном выполнении. Располагать КУ идеальнее всего поблизости распределительного щита, т.к. в данном случае упрощается их присоединение. При соблюдении требований ПУЭ комплектные КУ можно устанавливать конкретно в производственных помещениях.

Отметим, что выполнение конденсаторов (в русской терминологии конденсаторы для КРМ именуются косинусными) почти во всем определяет надежность работы КУ, так как конкретно они являются элементом, обеспечивающим КРМ. Потому при заказе КУ следует сначала уделять свое внимание на тип и марку изготовителя используемых косинусных конденсаторов (КК). Современные низковольтные КК имеют в большей степени металлопленочную структуру обкладок – напыление слоя металлизации (однородного, чистотой до 99%, алюминия), шириной около 10 нанометров, на одну из сторон полимерной (полипропиленовой) пленки (тип МКР) либо двойное – обоесторонняя металлизация конденсаторной бумаги, с следующей пропиткой минеральным маслом и прокладкой из полимерной пленки (тип MKV). Схожее выполнение диэлектрической системы, позволяет достигнуть эффекта самовосстанавления работостособности конденсатора при локальных пробоях диэлектрика. Не считая того, конструкция современных КК предугадывает «сухое» (инертный газ) либо нетоксичное кампаудное наполнение объема корпуса и наличие встроенного предохранителя от превышения лишнего внутреннего давления (разрыва корпуса). При всем этом надежность работы КК будет стопроцентно определяться, как качеством начального материала (к примеру, в конденсаторах используются особые конденсаторные полимерные пленки имеющие завышенные, относительно обыденных пленок, допуски на отклонение толщины), так и технологией их производства. К примеру, большой производитель низковольтных КК – компания Epcos AG одна из немногих глобальных производителей применяющих концентрическую (требующую поддержки высочайшей точности натяжения пленки) намотку секций трехфазных КК на центральный стержень, также патентованную Epcos AG технологию МКК, сразу предусматривающую соответствующую для МКР-технологии упрочнение выводов и равномерное смещение витков при намотке секций, с расширением контактной поверхности выводов за счет сочетания ровненького и волнового среза кромок пленки. Потому большая часть типов КК производства Epcos AG [8] имеют завышенное, (относительно регламентируемого эталоном IEC 60831 (ГОСТом 1282-88), как 30% от Iном. КК), значение очень допустимой токовой перегрузки – Iмакс.доп.. К примеру, для КК серии «PhiCap» и «PhaseCap» Iмакс.доп. = 1,5-Iном., а для серии MKV – Iмакс.доп. = 1,8-Iном. Этим обеспечивает повышение допустимой термический нагрузки КК (более подробную информацию о технических параметрах данных серий КК можно получить в разделе «Косинусные (фазные) конденсаторы.

Беря во внимание происходящее в текущее время изменение нрава электропотребления, в особенности в электросетях низкого (до 1 кВ) напряжения, обусловленное резким ростом мощности нелинейной (различного вида преобразователи, регулируемые выпрямители, блоки питания компов и офисного оборудования), также однофазовой нагрузки, перед заказом КУ следует произвести всеохватывающее измерение характеристик свойства электроэнергии в узлах предполагаемого подключения установок при помощи специального анализатора свойства электроэнергии, к примеру переносного прибора MRG 503(F) производства Janitza, автоматом фиксирующего измеряемые характеристики сети, регламентируемые ГОСТ 13109-97 «Нормы свойства электроэнергии в системах электроснабжения общего предназначения».

Если в итоге измерения будет зафиксирован завышенный (фактически достигающий половины допустимого значения коэффициента преломления синусоидальности кривой напряжения – ku, 1-го из характеристик свойства электроэнергии согласно ГОСТ 13109-97), уровень гармонических искажений, для КРМ необходимо использовать ФКУ, которые позволят сначала избежать выхода из строя КК, вследствии протекания через их высокочастотных гармоник, также улучшить загрузку силовых трансформаторов, за счет частичного понижения уровня присутствующих в сети гармоник. Согласно советы VDEW, ФКУ целенаправлено использовать при доле нелинейных электроприемников (включая преобразователи частоты) в присоединенной мощности нагрузки более 15-20% [7]. Ранее значения КРМ осуществляется обыкновенными КУ, а выше 50% нужно устанавливать сетевые фильтры настроенные на фиксированные частоты гармоник (обычно, 5-ой, 7-ой, 11-ой, 13-ой).

ООО «Электроконтроль» по подготовительному заказу, выпускает ФКУ, в том числе и автоматические (снаряженные автоматическим регулятором РМ). При этом в этих установках предусмотрен контроль температуры снутри шкафа, т.к. выделение тепла от фильтрующих дросселей на порядок выше, чем у конденсаторов, эквивалентной РМ и, при принудительная вентиляция внутреннего места шкафа. Это позволяет устанавливать ФКУ в производственных помещениях, температура в каких добивается значения +40°C. Как было обозначено выше, в ФКУ желательно устанавливать КК с завышенным значением токовой перегрузки.

ООО «ЭЛЕКТРОКОНТРОЛЬ» длительное время занимается созданием низковольтных КУ для КРМ. С эталонами нашей продукции можно ознакомиться на специализированных выставках электротехнического оборудования, в том числе региональных, неизменным участником которых является ООО «ЭЛЕКТРОКОНТРОЛЬ».

Аналогичные записи: Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.