Защо е необходима компенсация на реактивната мощност и как се осъществява?

дефиниция

Пълната електрическа енергия се състои от активна и реактивна енергия:

S = Q + P

Тук Q е реактивен, P е активен.

Реактивната мощност се появява в магнитна и електрически полетакоито са характерни за индуктивни и капацитивни товари при работа в променливотокови вериги. По време на работа на активно натоварване фазите на напрежение и ток са еднакви и съвпадат. Когато свързвате индуктивен товар, напрежението изостава от тока, а когато е капацитивно, то е напред.

Косинусът на ъгъла на срязване между тези фази се нарича коефициент на мощност.

cos Φ = P / S

P = S * cos Φ

Косинусът на ъгъла винаги е по-малък от единство, съответно активната мощност винаги е по-малка от общата. Реактивният ток тече в обратна посока спрямо активния и предотвратява преминаването му. Тъй като токът на пълен товар тече през проводниците:

S = U * I

Дори при разработването на проекти за електропроводи е необходимо да се вземе предвид потреблението на активна и реактивна енергия. Ако последното е твърде много, тогава ще трябва да увеличите напречното сечение на линиите, което води до допълнителни разходи. Затова те се борят с него. Компенсацията на реактивната мощност намалява натоварването на мрежата и спестява енергията на индустриалните предприятия.

Където е важно да се вземе предвид косинус фи

Нека да видим къде и кога е необходима компенсация на реактивната мощност. За да направите това, трябва да анализирате източниците му.

Пример за първичен реактивен товар е:

• електрически двигатели колектор и асинхронни, особено ако в работен режим натоварването му е малко за определен двигател;
• електромеханични задействащи устройства (соленоиди, клапани, електромагнити);
• електромагнитни комутационни устройства;
• трансформатори, особено на празен ход.

Графиката показва промяната на cos Φ на електродвигателя при промяна на натоварването.

Основата на електрическите съоръжения на повечето промишлени предприятия е електрическо задвижване. Оттук и високата консумация на реактивна мощност. Частните потребители не плащат за потреблението му, а предприятията плащат. Това причинява допълнителни разходи от 10 до 30% или повече от общото количество сметки за ток.

Видове компенсатори и принципът им на работа

За да се намали реагентът, се използват устройства за компенсация на реактивната мощност, т.нар UKRM. Като компенсатор на мощността, на практика те най-често използват:

• кондензаторни банки;
• синхронни двигатели.

Тъй като количеството реактивна мощност може да се променя с течение на времето, това означава, че компенсаторите могат да бъдат:

1. Нерегулиран - обикновено кондензаторна банка без възможност за изключване на отделни кондензатори за промяна на капацитета.
2. Автоматично - нивата на компенсация варират в зависимост от състоянието на мрежата.
3. Динамичен - компенсира, когато натоварването бързо промени характера си.

Веригата използва, в зависимост от количеството реактивна енергия, от една до цяла батерия кондензатори, които могат да бъдат поставени и извадени от веригата. Тогава управлението може да бъде:

• ръчно (прекъсвачи);
• полуавтоматични (бутони с бутони с контактори);
• неконтролируеми, след това те са свързани директно към товара, включват и изключват с него.

Кондензаторните батерии могат да бъдат инсталирани както в подстанции, така и в близост до потребителите, тогава устройството е свързано към техните кабели или захранващи шини. В последния случай те обикновено се изчисляват върху индивидуалната компенсация на реагента на определен двигател или друго устройство - често се намира на оборудване в електрически мрежи от 0,4 kV.

Централизираното компенсиране се извършва или на границата на балансовия участък на мрежите или на подстанция и може да се извърши в мрежи с високо напрежение от 110 kV. Хубавото е, че разтоварва линиите с високо напрежение, но лошото е, че линиите 0,4 kV и самият трансформатор не се разтоварват. Този метод е по-евтин от останалите. В същото време ниската страна на 0,4 kV също може да се разтовари централно, тогава UKRM е свързан към шините, към които е свързана вторичната намотка на трансформатора, и съответно се разтоварва.

Възможно е и опция за групова компенсация. Това е междинна форма между централизирано и индивидуално.

Друг начин е компенсация чрез синхронни двигатели, които могат да компенсират реактивната мощност. Появява се, когато двигателят е в режим на свръхвъзбуждане. Такова решение се използва в мрежи от 6 kV и 10 kV, а също така се среща до 1000V. Предимството на този метод преди инсталирането на кондензаторни банки е възможността да се използва компенсатор за извършване на полезна работа (например въртене на мощни компресори и помпи).

Графиката показва U-образна характеристика на синхронен двигател, която отразява зависимостта на тока на статора от тока на възбуждане. Под него виждате на какво е равен косинус фи. Когато тя е по-голяма от нула, двигателят има капацитивен характер, а когато косинусът е по-малък от нула, натоварването е капацитивно и компенсира реактивната мощност на останалите индуктивни консуматори.

заключение

За да обобщим, изброявайки основните моменти относно компенсацията на реактивната енергия:

• Предназначение - разтоварване на електропроводи и електрически мрежи на предприятия. Устройството може да включва антирезонансни дросели за намаляване на нивото мрежови хармоници.
• Частните лица не плащат сметки за това, но предприятията плащат.
• Компенсаторът включва банки от кондензатори или за същата цел се използват синхронни машини.

Също така препоръчваме да гледате полезни видеоклипове по темата на статията:

Свързани материали:

• Причините за загубата на електроенергия на дълги разстояния
• Как да определим консумацията на енергия
• Безжично предаване на енергия на разстояния