Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Турбіни для Дністровської ГАЕС має постачати «Турбоатом», а не «CNEEC»…
19.11.2018р.

Намір державного ПрАТ «Укргідроенерго» замовити...

Можна взяти участь у світовому конкурсі Start Up Energy Transition
19.11.2018р.

Українські компанії та стартапи, що розробляють...

Консолідація зусиль для забезпечення сталого розвитку…
19.11.2018р.

9-й Міжнародний форум з енергетики для сталого...

Енергоальтернативна ініціатива інженера-селянина
16.11.2018р.

Фаховий інженер Анатолій Стафійчук з села Бронниця,...

За 10 місяців експортовано електроенергії на $266 млн
16.11.2018р.

Україна у січні – жовтні 2018 року експортувала...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

5107
19.05.2009р. |
Компенсація реактивної потужності в електромережах підприємств

Більшість електроприладів (двигуни, електромагнітні пристрої, освітлювальне устаткування тощо), а також засоби перетворення електроенергії (трансформатори, перетворювачі) внаслідок своїх фізичних властивостей потребують для роботи, крім активної енергії, реактивної потужності (РП), що протягом половини періоду основної частоти мережі спрямована у бік електроспоживача, а впродовж іншої половини періоду - у зворотний бік.Незважаючи на те, що на вироблення РП, активну потужність, а отже, і паливо безпосередньо не витрачають, її передавання по мережі супроводжується витратами активної енергії, які покриваються активною енергією генераторів (через додаткову витрату палива). Крім того, передавання РП додатково завантажує електричні мережі й встановлене в них устаткування (передусім, силові трансформатори), зменшуючи їх пропускну спроможність.

Якщо підприємство споживає 4 одиниці активної енергії й генерує 3 одиниці реактивної енергії, мережа виявляється завантаженою на 5 одиниць, а втрати в ній зростають із величин, пропорційно 42 = 16 одиницям, до величини, пропорційної 42 + 32 = 25 одиницям. У результаті мережа завантажується на 25% більше, а втрати в ній стають на 56% більшими порівняно з режимом передавання тільки активної енергії. Водночас, реактивну енергію можна виробляти безпосередньо в місці споживання. Подібна практика поширена й відома під терміном "компенсація реактивної потужності" (КРП) - один з найефективніших способів забезпечення раціонального користуванняння електроенергії. Так, за даними VDEW (Association of German Power Supply Companies), у розподільних електромережах Німеччини, завдяки КРП (до середньозваженого значення cosφ=0,9), у 1999 році було зекономлено порядку 9 млрд кВт•год. активної енергії, що склало понад 20% від сумарної (36,4 млрд кВт•год.) обсягу транзитних втрат.

Таким чином, зменшення втрат активної енергії, обумовлених перетіканнями РП, є однією з основних енергоощадних технологій розподільних мереж електропостачання. Загалом, в енергосистемах для КРП застосовуються синхронні компенсатори й електродвигуни, а також конденсаторні установки (КУ).

Синхронні компенсатори можуть працювати в режимі генерування (режим збудження) і споживання РМ (недозбудження). Великі одиничні потужності (МВ·А) і гірші порівняно з КУ техніко-економічні показники, особливо в діапазоні невеликих (до 10 МВ·А) потужностей компенсації, практично унеможливлюють використання в мережах підприємств синхронних компенсаторів.

Синхронні електродвигуни (СД) у режимі перезбудження також здатні генерувати РП, величина якої визначається завантаженням СД активною потужністю. Як показують дослідження, облік залежності вартості річних втрат електроенергії, обумовлених генерацією РП, і вплив на компенсаційну потужність завантаження СД робить використання для КРП низьковольтних СД будь-якої потужності, а також високовольтних СД потужністю до 1600 кВт не економічним.

Однак, оскільки системи КРП для зниження втрат, викликаних перетіканням РП, необхідно розташовувати якнайближче до навантаження, КУ є найпоширенішим засобом КРП саме в промислових системах електропостачання. Нині у мережах вітчизняних споживачів частка низьковольтних (до 1 кВ) конденсаторів становить 75-80 % від загального обсягу.

Таке широке застосування КУ як для індивідуальної, так і для групової компенсації пояснюється їхніми перевагами порівняно з іншими наявними способами КРП: невеликі, практично постійні за номінальної температури навколишнього середовища, питомі втрати їх активної потужності не перевищують 0,5 Вт на 1 кВАр компенсаційної потужності, тобто не більші від 0,5% (для порівняння: у синхронних компенсаторах це значення сягає 10% номінальної потужності компенсатора, а в СД, що працюють у режимі перезбудження, - до 7%). Використання як компенсувальних пристроїв СД може призвести до негативного ефекту - витрати активної енергії на компенсацію можуть перевищити економію від зниження витрат на реактивну енергію. В КУ відсутні обертові частини; вони прості у монтуванні й експлуатації; для їх встановлення необхідні відносно невисокі капіталовкладення; вони мають великий діапазон підбору необхідної потужності; їх можна встановлювати в будь-яких точках електромережі, вони безшумні у роботі. Крім того, на відміну від компенсаторів і синхронних двигунів, КРП за допомогою конденсаторів дає змогу розширити функціональні можливості пристроїв компенсації. Так, фільтрокомпенсувальні КУ (ФКУ) одночасно компенсують РП і частково придушують наявні у мережі гармоніки, що спотворюють синусоїдальність напруги, а симетрувальні установки на базі конденсаторних батарей (при відповідному конструктивному виконанні) дають змогу робити одночасно компенсувати РП і симетрувати навантаження мережі.

У загальному випадку зниження сумарних витрат на оплату електроенергії залежить від рівня КРП і величини тарифу (див. рисунок). На графіках наведені залежності для КБ і СД, побудовані для трьох диференційованих добових тарифів. Прийняті при побудові тарифні коефіцієнти (співвідношення між вартістю активної енергії в різний час доби: пік = 1,8; напівпік = 1,02; ніч = 0,3). Таким чином, ефективність КРП істотно підвищується зі зростанням тарифів на електроенергію й збільшенням змінності роботи устаткування.

 

а)



б)

Рис. Сумарні витрати на оплату електроенергії: а) для конденсаторних батарей б) для синхронних електродвигунів

За допомогою КУ можливі наступні види компенсації:

Індивідуальна (нерегульована) - КУ розміщають безпосередньо біля електроспоживачів і комутують одночасно з ними. Оптимальна при компенсації одиничних, постійно приєднаних протягом тривалого часу потужностей понад 20 кВт. Недоліки даного виду КРП - залежність часу під'єднання КУ від часу вмикання електроспоживачів і необхідність узгодження ємності КУ з індуктивністю компенсованого електроспоживача для запобігання виникненню резонансних явищ або застосування спеціальних схем під'єднання (перемикання з "зірки" на "трикутник", коли паралельно під'єднуються до обмоток двигуна три однофазні конденсатори).

Групова (також нерегульована). Застосовується при КРП декількох індуктивних навантажень, приєднаних до одного розподільного пристрою загальної КУ. З підвищенням коефіцієнта одночасності вмикання навантаження знижується потужність і підвищується ефективність роботи КУ, який можна встановлювати на стороні 0,4 кВ або 6 (10) кВ. Недоліки - роздільна комутація КУ й неповне розвантаження розподільних мереж підприємства від РП.

Централізована (як правило, регульована). Для вузлів навантаження із широким діапазоном зміни споживання РП. Потужність КУ можна регулювати у функції реактивного струму навантаження, але для цього КУ повинна бути обладнана спеціальним автоматичним регулятором, а її повна компенсаційна потужність (що дорівнює РП установлених конденсаторів) поділена на щаблі, що комутуються окремо. Такі комплектні КУ називаються автоматизованими (АКУ). АКУ компенсують РП відповідно до її фактичного споживання. Сучасні автоматичні мікропроцесорні регулятори РП західноєвропейських виробників (насамперед Німеччини, Італії, Чехії, Фінляндії, Франції) за надійністю роботи аналогічні широко відомим споживачам маркам телевізорів Sony і фотоапаратів Kodak. Крім керування щаблями КУ, автоматичні регулятори РП вимірюють параметри якості електроенергії мережі з виведенням результатів на дисплей регулятора (у більшості типів автоматичних регуляторів, наприклад Prophi, BR6000, передбачена також опція передавання через інтерфейс результатів вимірювань у комп'ютер).

Комплектні КУ виготовляються з окремих, розташованих у металевих шафах, силових компенсаційних модулів, конструкція яких забезпечує взаємозамінність ідентичних елементів установки. Складають комплектні КУ на підприємстві-виготовлювачі, а на місці їхнього розміщення - тільки монтують і під'єднують шафи. КУ невеликої потужності випускаються в настінному виконанні. Розміщати КУ найкраще поблизу розподільного щита, тому що в цьому випадку спрощується їх приєднання. При дотриманні вимог ПУЕ комплектні КУ можна встановлювати безпосередньо у виробничих приміщеннях.

Зауважимо, що виконання конденсаторів (конденсатори для КРП називають ще косинусними) багато в чому визначає надійність роботи КУ, оскільки саме вони є елементом, що забезпечує КРП. Тому при замовленні КУ треба, передусім, звертати увагу на тип і марку виготовлювача застосовуваних косинусних конденсаторів (КК). Сучасні низьковольтні КК мають переважно металоплівкову структуру обкладок - напилювання шару металізації (однорідного, чистотою до 99%, алюмінію) товщиною близько десяти нанометрів на один з боків полімерної (поліпропіленової) плівки (тип МКР) або подвійну - двобічну металізацію конденсаторного паперу з наступним просоченням мінеральною оливою і прокладкою з полімерної плівки (тип MKV). Подібне виконання діелектричної системи дає змогу домогтися ефекту самовідновлення роботоздатності конденсатора при локальних пробоях діелектрика. Крім того, конструкція сучасних КК передбачає "сухе" (інертний газ) або нетоксичне компаудне заповнення об’єму корпуса й наявність убудованого запобіжника перевищення надлишкового внутрішнього тиску (розриву корпуса). При цьому надійність роботи КК буде повністю визначатися як якістю вихідного матеріалу (наприклад, у конденсаторах застосовуються спеціальні конденсаторні полімерні плівки, які мають підвищені, порівняно зі звичайними плівками, допуски на відхилення товщини), так і технологією їхнього виготовлення. Наприклад, провідний виробник низьковольтних КК компанія Epcos AG, застосовує концентричне (що потребує високої точності натягу плівки) намотування секцій трифазних КК на центральний стрижень, а також запатентовану Epcos AG технологію МКК, що передбачає зміцнення виводів і рівномірне зсування витків при намотуванні секцій з розширенням контактної поверхні виводів за рахунок з’єднання рівного й хвильового зрізу крайок плівки. Більшість типів КК виробництва Epcos AG мають підвищене (порівняно з регламентованими стандартом IEC 831, або ГОСТ 1282-88, 30% від Iном. КК) значення максимального струмового перевантаження - Iмакс.доп..Наприклад, для КК серії PhiCap і PhaseCap Iмакс.доп. = 1,5Iном., а для серії MKV - Iмакс.доп. = 1,8Iном.. Таким чином забезпечується збільшення припустимого теплового навантаження КК.

З огляду на зміни, що відбувається нині, в характері електроспоживання, особливо в електромережах низької (до 1 кВ) напруги, де різко зростає потужність нелінійного (різного виду перетворювачі, регульовані випрямлячі, блоки живлення комп'ютерів і офісного устаткування), а також однофазного навантаження, перед замовленням КУ варто комплексно виміряти параметри якості електроенергії у вузлах передбачуваного під'єднання установок за допомогою спеціального аналізатора якості електроенергії, наприклад, переносного приладу MRG 503(F) виробництва Janitza який автоматично фіксує вимірювані параметри мережі, регламентовані ГОСТ 13109-97 "Норми якості електроенергії в системах електропостачання загального призначення".

Якщо в результаті вимірювань буде зафіксоване перевищення сумарного рівня гармонічних спотворень (припустимого значення коефіцієнта спотворення синусоїдальності кривої напруги ku - одного з показників якості електроенергії відповідно до ГОСТ 13109-97), для КРП потрібно застосовувати ФКУ, які, насамперед, запобігатимуть виходу з ладу КК внаслідок протікання через них високочастотних гармонік, а також оптимізуватимуть завантаження силових трансформаторів за рахунок часткового зниження рівня наявних у мережі гармонік. Відповідно до рекомендації VDEW, ФКУ доцільно використовувати при частці нелінійних електроспоживачів (у тому числі перетворювачів) у приєднаній потужності навантаження понад 20%. До цього значення КРП здійснюють звичайними КУ, а якщо воно перевищує 50%, то необхідно встановлювати мережеві фільтри, налаштовані на фіксовані частоти гармонік (як правило, 5, 7, 11, 13-ту).

За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

www.eltema.com.ua

 

 

Теги та ключові фрази
компенсація реактивної потужності ( споживачі РП, засоби копенсації, Компенсація реактивної потужності на підприємствах, пуе компенсацiя реактивноï потужностi, Як зменшити споживання потужості світлодіода від електромережі?, способи компенсації реактивної потужності, компенсатори реактивної енергії, компенсація реактивної енергії, у зв'язку з тим, що використання КУ при невеликій потужності споживання енергії не доцільне, купить високовольтні компенсатори реактивної потужності, розрахунок конденсатора для компенсації реактивної потужності в однофазних мережах


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.