Компенса́ція реакти́вної поту́жності - цілеспрямована дія на баланс реактивної потужності в конкретному вузлі електроенергетичної системи з метою зменшення втрат електричної енергії та регулювання напруги.
Реактивна потужність і енергія погіршують показники роботи енергосистеми, тобто завантаження реактивними струмами генераторів електростанцій збільшує витрату палива; збільшуються втрати в мережах і приймачах; збільшується спад напруги в мережах.
Основні споживачі реактивної потужності — асинхронні електродвигуни, які споживають 40% всієї потужності спільно з побутовими і власними потребами; електричні печі 8%; перетворювачі 10%; трансформатори всіх ступенів трансформації 35%; лінії електропередачі 7%.
Реактивний струм додатково навантажує лінії електропередачі, що призводить до збільшення перерізів проводів і кабелів і відповідно до збільшення капітальних витрат на зовнішні і внутрішні мережі. Реактивна потужність разом з активною потужністю враховується постачальником електроенергії, а отже, підлягає оплаті по тарифах, що діють, тому складає значну частину рахунку за електроенергію.
Загальні положення
Найбільш дієвим і ефективним способом зниження споживаної з мережі реактивної потужності є застосування установок компенсації реактивній потужності (конденсаторних установок). Використання конденсаторних установок дозволяє:
- розвантажити живлячі лінії електропередачі, трансформатори і розподільні пристрої;
- зменшити витрати на оплату електроенергії; при використанні певного типу установок знизити рівень вищих гармонік;
- подавити мережеві перешкоди, понизити несиметрію фаз;
- зробити розподільні мережі надійнішими і економічнішими.
Споживач електричної енергії зобов'язаний підтримувати рівень реактивної потужності в розподільчій мережі відповідно до значення економічно оптимальної реактивної потужності, яка може бути передана підприємству в режимах найбільшого і найменшого активного навантаження енергосистеми.
Розглядаючи можливості максимального наближення компенсуючих установок (КУ) до електроприймачів, які споживають велику реактивну потужність, необхідно враховувати наступні чинники:
- За інших рівних умов великий ступінь компенсації реактивної потужності слід забезпечувати у електроспоживачів, розташованих найбільш далеко від ТП.
- Найбільш доцільно використання КУ у електроспоживачів з великим числом годин роботи в році.
- При виборі місць установки КУ необхідно прагнути до підключення їх під загальний комутаційний апарат з електроприймачем, щоб уникнути витрат на додатковий апарат.
- Відповідно до вимог електропостачальної організації необхідно забезпечувати не тільки задане споживання в максимум активного навантаження енергосистеми, але і витримувати необхідне споживання в її мінімум. З цієї умови випливають вимоги до регулювання КУ.
Залежно від виду використовуваного устаткування електричне навантаження підрозділяється на активне, індуктивне і ємнісне. Найчастіше споживач має справу із змішаними активно-індуктивними навантаженнями. Відповідно, з електричної мережі відбувається споживання як активної, так і реактивної енергії.
Активна енергія перетвориться в корисну — механічну, теплову та ін. енергії. Реактивна енергія не пов'язана з виконанням корисної роботи, а витрачається на створення електромагнітних полів в електродвигунах, трансформаторах, індукційних печах, зварювальних трансформаторах, дроселях і освітлювальних приладах.
У загальному випадку вираз для визначення реактивної потужності має вигляд Q = U × I × sinφ. Вона позитивна при струмі, який відстає (індуктивне навантаження — 0 < φ < 180) і негативна при струмі, який випереджає (ємнісне навантаження — 180 < φ < 360). Показником споживання реактивної енергії (потужності) є коефіцієнт потужності cosφ, який показує співвідношення активної потужності Р і повної потужності S, що споживається електроприймачами з мережі: P = S × cosφ. Одиницею вимірювання реактивної потужності є вольт-ампер реактивний (ВАр).
Значення коефіцієнта потужності незкомпенсованого устаткування наведені нижче. В оптимальному режимі показник повинен прямувати до одиниці і відповідати нормативним вимогам.
- Асинхронний електродвигун до 100 кВт: 0,6-0,8
- Асинхронний електродвигун 100–250 кВт: 0,8-0,9
- Індукційна піч: 0,2-0,6
- Зварювальний апарат змінного струму: 0,5-0,6
- Електродугова піч: 0,6-0,8
- Лампа денного світла: 0,92
Реактивна потужність, яка споживається промисловим підприємством у кожній даній точці мережі, визначається величиною намагнічувальної потужності, яка необхідна для окремих елементів електроустановки, які розташовані за даною точкою в напрямку передачі енергії. Реактивні навантаження підприємств не залишаються незмінними не тільки протягом більш-менш тривалих проміжків часу доби місяця року, але й протягом однієї виробничої зміни. Ці навантаження безупинно змінюються залежно від виробничої програми окремих струмоприймачів, від ступеня їхнього завантаження і відносної тривалості ввімкнення, від коливань напруги в мережі, від якості обслуговування устаткування експлуатаційним і ремонтним персоналом та від інших факторів.
Компенсація реактивної потужності є найдешевшим і ефективним засобом підвищення техніко-економічних показників електропостачання, який зменшує всі види втрат електроенергії.
Основи компенсації
Найбільш дієвим і ефективним способом зниження споживаної з мережі реактивної потужності є застосування (конденсаторних батарей, синхронних двигунів і синхронних компенсаторів). За рахунок приєднання до мережі компенсуючого пристрою КП зменшуються втрати потужності і напруги. На практиці коефіцієнт потужності після компенсації знаходиться в межах від 0,93 до 0,99.
Відносну ефективність зменшення реактивного навантаження в тому чи іншому пункті електричної мережі можна оцінити за допомогою так званого економічного еквівалента реактивної потужності. Економічний еквівалент чисельно дорівнює зменшенню втрат активної потужності в мережах при зменшенні реактивного навантаження на 1 кВАр.
Використання конденсаторних установок
Одинична компенсація — краща там, де: потрібна компенсація потужних (понад 20 кВт) споживачів; потужність, яка споживається постійно протягом тривалого часу.
Групова компенсація — застосовується для випадку компенсації декількох індуктивних навантажень, які розташовані поруч і вмикаються одночасно, підімкнених до одного розподільного пристрою і які компенсуються однією конденсаторною батареєю.
Централізована компенсація. Для підприємств, які потребують змінної реактивної потужності постійно ввімкнені батареї конденсаторів не прийнятні, оскільки при цьому може виникнути режим недокомпенсації або перекомпенсації. У цьому випадку конденсаторна установка оснащується спеціалізованим контролером і комутаційно-захисною апаратурою. При відхиленні значення cosφ від заданого значення контролер вмикає або відмикає ступені конденсаторів. Перевага централізованої компенсації полягає в наступному: ввімкнена потужність конденсаторів відповідає спожитій в конкретний момент часу реактивній потужності без перекомпенсації або недокомпенсації.
При виборі конденсаторної установки необхідна потужність конденсаторів визначається як
Qc = P × (tgφ1 — tgφ2), де
tgφ1 — коефіцієнт потужності споживача до встановлення компенсувальних пристроїв; tgφ2 — коефіцієнт потужності після встановлення компенсувальних пристроїв (бажаний або коефіцієнт, який задає енергосистема).
Режим роботи конденсаторних установок повинен виключати можливість роботи підприємств із випереджальним коефіцієнтом потужності. У зв'язку із цим найдоцільнішим є застосування автоматичного регулювання потужності конденсаторних установок за напругою, за часом доби і за іншими параметрами.
Для розрахунку параметрів компенсаторної установки в мережі знімають характерні добові графіки навантаження і поточне значення cosφ, за якими визначають середнє значення коефіцієнта потужності за період. Знаючи фактичний і потрібний (за умовами компенсації) коефіцієнт потужності, а також споживання активної електроенергії, можна розрахувати потрібну потужність конденсаторної установки.
Література
- Правила улаштування електроустановок. Видання 3-є, перероблене і доповнене, 736 с.
- Довідник сільського електрика / За редакцією кандидата технічних наук В. С. Олійника. — 3-тє видання, перероблене і доповнене. — Київ, Вид-во «Урожай», 1989. — 264 с.
- Загальнопромислові електроприймачі. Конспект лекцій для студентів спеціальності (6.090600) «Електротехнічні системи електропостачання» усіх форм навчання/ І. В. Огородник. Луцьк: ЛДТУ, 2003.
- Ачкасов А. Є., Лушкін В. А., Охріменко В. М., Кузнецов А. І., Чернявська М. В., Воронкова Т. Б. Електротехніка у будівництві: Навчальний посібник. — Харків: ХНАМГ, 2009–363 с.
- ДСТУ 2843-94. Електротехніка. Основні поняття. Терміни та визначення. Чинний від 1995-01-01. — Київ: Держспоживстандарт України, 1995. — 65 с.
- ДНАОП 0.00-1.32-01. Правила улаштування електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок. Київ. — 2001.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Kompensa ciya reakti vnoyi potu zhnosti cilespryamovana diya na balans reaktivnoyi potuzhnosti v konkretnomu vuzli elektroenergetichnoyi sistemi z metoyu zmenshennya vtrat elektrichnoyi energiyi ta regulyuvannya naprugi Reaktivna potuzhnist i energiya pogirshuyut pokazniki roboti energosistemi tobto zavantazhennya reaktivnimi strumami generatoriv elektrostancij zbilshuye vitratu paliva zbilshuyutsya vtrati v merezhah i prijmachah zbilshuyetsya spad naprugi v merezhah Osnovni spozhivachi reaktivnoyi potuzhnosti asinhronni elektrodviguni yaki spozhivayut 40 vsiyeyi potuzhnosti spilno z pobutovimi i vlasnimi potrebami elektrichni pechi 8 peretvoryuvachi 10 transformatori vsih stupeniv transformaciyi 35 liniyi elektroperedachi 7 Reaktivnij strum dodatkovo navantazhuye liniyi elektroperedachi sho prizvodit do zbilshennya pereriziv provodiv i kabeliv i vidpovidno do zbilshennya kapitalnih vitrat na zovnishni i vnutrishni merezhi Reaktivna potuzhnist razom z aktivnoyu potuzhnistyu vrahovuyetsya postachalnikom elektroenergiyi a otzhe pidlyagaye oplati po tarifah sho diyut tomu skladaye znachnu chastinu rahunku za elektroenergiyu Zagalni polozhennyaNajbilsh diyevim i efektivnim sposobom znizhennya spozhivanoyi z merezhi reaktivnoyi potuzhnosti ye zastosuvannya ustanovok kompensaciyi reaktivnij potuzhnosti kondensatornih ustanovok Vikoristannya kondensatornih ustanovok dozvolyaye rozvantazhiti zhivlyachi liniyi elektroperedachi transformatori i rozpodilni pristroyi zmenshiti vitrati na oplatu elektroenergiyi pri vikoristanni pevnogo tipu ustanovok zniziti riven vishih garmonik podaviti merezhevi pereshkodi poniziti nesimetriyu faz zrobiti rozpodilni merezhi nadijnishimi i ekonomichnishimi Spozhivach elektrichnoyi energiyi zobov yazanij pidtrimuvati riven reaktivnoyi potuzhnosti v rozpodilchij merezhi vidpovidno do znachennya ekonomichno optimalnoyi reaktivnoyi potuzhnosti yaka mozhe buti peredana pidpriyemstvu v rezhimah najbilshogo i najmenshogo aktivnogo navantazhennya energosistemi Rozglyadayuchi mozhlivosti maksimalnogo nablizhennya kompensuyuchih ustanovok KU do elektroprijmachiv yaki spozhivayut veliku reaktivnu potuzhnist neobhidno vrahovuvati nastupni chinniki Za inshih rivnih umov velikij stupin kompensaciyi reaktivnoyi potuzhnosti slid zabezpechuvati u elektrospozhivachiv roztashovanih najbilsh daleko vid TP Najbilsh docilno vikoristannya KU u elektrospozhivachiv z velikim chislom godin roboti v roci Pri vibori misc ustanovki KU neobhidno pragnuti do pidklyuchennya yih pid zagalnij komutacijnij aparat z elektroprijmachem shob uniknuti vitrat na dodatkovij aparat Vidpovidno do vimog elektropostachalnoyi organizaciyi neobhidno zabezpechuvati ne tilki zadane spozhivannya v maksimum aktivnogo navantazhennya energosistemi ale i vitrimuvati neobhidne spozhivannya v yiyi minimum Z ciyeyi umovi viplivayut vimogi do regulyuvannya KU Zalezhno vid vidu vikoristovuvanogo ustatkuvannya elektrichne navantazhennya pidrozdilyayetsya na aktivne induktivne i yemnisne Najchastishe spozhivach maye spravu iz zmishanimi aktivno induktivnimi navantazhennyami Vidpovidno z elektrichnoyi merezhi vidbuvayetsya spozhivannya yak aktivnoyi tak i reaktivnoyi energiyi Aktivna energiya peretvoritsya v korisnu mehanichnu teplovu ta in energiyi Reaktivna energiya ne pov yazana z vikonannyam korisnoyi roboti a vitrachayetsya na stvorennya elektromagnitnih poliv v elektrodvigunah transformatorah indukcijnih pechah zvaryuvalnih transformatorah droselyah i osvitlyuvalnih priladah U zagalnomu vipadku viraz dlya viznachennya reaktivnoyi potuzhnosti maye viglyad Q U I sinf Vona pozitivna pri strumi yakij vidstaye induktivne navantazhennya 0 lt f lt 180 i negativna pri strumi yakij viperedzhaye yemnisne navantazhennya 180 lt f lt 360 Pokaznikom spozhivannya reaktivnoyi energiyi potuzhnosti ye koeficiyent potuzhnosti cosf yakij pokazuye spivvidnoshennya aktivnoyi potuzhnosti R i povnoyi potuzhnosti S sho spozhivayetsya elektroprijmachami z merezhi P S cosf Odiniceyu vimiryuvannya reaktivnoyi potuzhnosti ye volt amper reaktivnij VAr Znachennya koeficiyenta potuzhnosti nezkompensovanogo ustatkuvannya navedeni nizhche V optimalnomu rezhimi pokaznik povinen pryamuvati do odinici i vidpovidati normativnim vimogam Asinhronnij elektrodvigun do 100 kVt 0 6 0 8 Asinhronnij elektrodvigun 100 250 kVt 0 8 0 9 Indukcijna pich 0 2 0 6 Zvaryuvalnij aparat zminnogo strumu 0 5 0 6 Elektrodugova pich 0 6 0 8 Lampa dennogo svitla 0 92 Reaktivna potuzhnist yaka spozhivayetsya promislovim pidpriyemstvom u kozhnij danij tochci merezhi viznachayetsya velichinoyu namagnichuvalnoyi potuzhnosti yaka neobhidna dlya okremih elementiv elektroustanovki yaki roztashovani za danoyu tochkoyu v napryamku peredachi energiyi Reaktivni navantazhennya pidpriyemstv ne zalishayutsya nezminnimi ne tilki protyagom bilsh mensh trivalih promizhkiv chasu dobi misyacya roku ale j protyagom odniyeyi virobnichoyi zmini Ci navantazhennya bezupinno zminyuyutsya zalezhno vid virobnichoyi programi okremih strumoprijmachiv vid stupenya yihnogo zavantazhennya i vidnosnoyi trivalosti vvimknennya vid kolivan naprugi v merezhi vid yakosti obslugovuvannya ustatkuvannya ekspluatacijnim i remontnim personalom ta vid inshih faktoriv Kompensaciya reaktivnoyi potuzhnosti ye najdeshevshim i efektivnim zasobom pidvishennya tehniko ekonomichnih pokaznikiv elektropostachannya yakij zmenshuye vsi vidi vtrat elektroenergiyi Osnovi kompensaciyiNajbilsh diyevim i efektivnim sposobom znizhennya spozhivanoyi z merezhi reaktivnoyi potuzhnosti ye zastosuvannya kondensatornih batarej sinhronnih dviguniv i sinhronnih kompensatoriv Za rahunok priyednannya do merezhi kompensuyuchogo pristroyu KP zmenshuyutsya vtrati potuzhnosti i naprugi Na praktici koeficiyent potuzhnosti pislya kompensaciyi znahoditsya v mezhah vid 0 93 do 0 99 Vidnosnu efektivnist zmenshennya reaktivnogo navantazhennya v tomu chi inshomu punkti elektrichnoyi merezhi mozhna ociniti za dopomogoyu tak zvanogo ekonomichnogo ekvivalenta reaktivnoyi potuzhnosti Ekonomichnij ekvivalent chiselno dorivnyuye zmenshennyu vtrat aktivnoyi potuzhnosti v merezhah pri zmenshenni reaktivnogo navantazhennya na 1 kVAr Vikoristannya kondensatornih ustanovokOdinichna kompensaciya krasha tam de potribna kompensaciya potuzhnih ponad 20 kVt spozhivachiv potuzhnist yaka spozhivayetsya postijno protyagom trivalogo chasu Grupova kompensaciya zastosovuyetsya dlya vipadku kompensaciyi dekilkoh induktivnih navantazhen yaki roztashovani poruch i vmikayutsya odnochasno pidimknenih do odnogo rozpodilnogo pristroyu i yaki kompensuyutsya odniyeyu kondensatornoyu batareyeyu Centralizovana kompensaciya Dlya pidpriyemstv yaki potrebuyut zminnoyi reaktivnoyi potuzhnosti postijno vvimkneni batareyi kondensatoriv ne prijnyatni oskilki pri comu mozhe viniknuti rezhim nedokompensaciyi abo perekompensaciyi U comu vipadku kondensatorna ustanovka osnashuyetsya specializovanim kontrolerom i komutacijno zahisnoyu aparaturoyu Pri vidhilenni znachennya cosf vid zadanogo znachennya kontroler vmikaye abo vidmikaye stupeni kondensatoriv Perevaga centralizovanoyi kompensaciyi polyagaye v nastupnomu vvimknena potuzhnist kondensatoriv vidpovidaye spozhitij v konkretnij moment chasu reaktivnij potuzhnosti bez perekompensaciyi abo nedokompensaciyi Pri vibori kondensatornoyi ustanovki neobhidna potuzhnist kondensatoriv viznachayetsya yak Qc P tgf1 tgf2 de tgf1 koeficiyent potuzhnosti spozhivacha do vstanovlennya kompensuvalnih pristroyiv tgf2 koeficiyent potuzhnosti pislya vstanovlennya kompensuvalnih pristroyiv bazhanij abo koeficiyent yakij zadaye energosistema Rezhim roboti kondensatornih ustanovok povinen viklyuchati mozhlivist roboti pidpriyemstv iz viperedzhalnim koeficiyentom potuzhnosti U zv yazku iz cim najdocilnishim ye zastosuvannya avtomatichnogo regulyuvannya potuzhnosti kondensatornih ustanovok za naprugoyu za chasom dobi i za inshimi parametrami Dlya rozrahunku parametriv kompensatornoyi ustanovki v merezhi znimayut harakterni dobovi grafiki navantazhennya i potochne znachennya cosf za yakimi viznachayut serednye znachennya koeficiyenta potuzhnosti za period Znayuchi faktichnij i potribnij za umovami kompensaciyi koeficiyent potuzhnosti a takozh spozhivannya aktivnoyi elektroenergiyi mozhna rozrahuvati potribnu potuzhnist kondensatornoyi ustanovki LiteraturaPravila ulashtuvannya elektroustanovok Vidannya 3 ye pereroblene i dopovnene 736 s Dovidnik silskogo elektrika Za redakciyeyu kandidata tehnichnih nauk V S Olijnika 3 tye vidannya pereroblene i dopovnene Kiyiv Vid vo Urozhaj 1989 264 s Zagalnopromislovi elektroprijmachi Konspekt lekcij dlya studentiv specialnosti 6 090600 Elektrotehnichni sistemi elektropostachannya usih form navchannya I V Ogorodnik Luck LDTU 2003 Achkasov A Ye Lushkin V A Ohrimenko V M Kuznecov A I Chernyavska M V Voronkova T B Elektrotehnika u budivnictvi Navchalnij posibnik Harkiv HNAMG 2009 363 s DSTU 2843 94 Elektrotehnika Osnovni ponyattya Termini ta viznachennya Chinnij vid 1995 01 01 Kiyiv Derzhspozhivstandart Ukrayini 1995 65 s DNAOP 0 00 1 32 01 Pravila ulashtuvannya elektroustanovok Elektroobladnannya specialnih ustanovok Kiyiv 2001