Реактивной мощности крм. Что такое реактивная мощность? Компенсация реактивной мощности. Расчет реактивной мощности. Эффективность применения конденсаторных установок

Реактивная мощность и энергия, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы , то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи , что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности , в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности . Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Потребители реактивной мощности

Основные потребители реактивной мощности - , которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40 .

Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии , а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Структура потребителей реактивной мощности в сетях энергосистем (по установленной активной мощности):

Прочие преобразователи: переменного тока в постоянный, тока промышленной частоты в ток повышенной или пониженной частоты, печная нагрузка (индукционные печи, дуговые сталеплавильные печи), сварка (сварочные трансформаторы, агрегаты, выпрямители, точечная, контактная).

Суммарные абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах питающей сети весьма велики и достигают 50% мощности, поступающей в сеть. Примерно 70 - 75% всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах.

Так, в трехобмоточном трансформаторе ТДТН-40000/220 при коэффициенте загрузки, равном 0,8, потери реактивной мощности составляют около 12%. На пути от электростанции происходит самое меньшее три трансформации напряжения, и поэтому потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах достигают больших значений.

Способы снижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок) .

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

• разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

• снизить расходы на оплату электроэнергии

• при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

• подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

• сделать распределительные сети более надежными и экономичными.
  

Памятка для менеджеров по продаже электрооборудования.

Раздел: Устройства компенсации реактивной мощности. Основные понятия.

1. Что такое реактивная мощность?

Это условно часть полной мощности, необходимая для работы индуктивной нагрузки в сетях потребителей: асинхронных электродвигателей, трансформаторов и др.

2. Что является показателем потребления реактивной мощности?

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности - Cos φ.

Cos φ уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Поэтому необходимо стремиться к повышению Cos φ, т.к. низкий Cos φ приводит к перегрузке трансформаторов, нагреву проводов и кабелей и другим проблемам в работе электрических сетей потребителей.

3. Что такое компенсация реактивной мощности?

Это компенсация дефицита реактивной мощности (или просто компенсация реактивной мощности) в сети, что характерно для низкого Cos φ.

4. Что такое устройство компенсации реактивной мощности (УКРМ)?

Устройство, компенсирующее дефицит реактивной мощности у потребителя.

5. Какие устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ) применяются?

Самыми распространенными устройствами компенсации являются устройства с применением специальных (косинусных) конденсаторов – конденсаторные установки и конденсаторные батареи.

6. Что такое конденсаторная установка и конденсаторная батарея?

Конденсаторная установка – установка, состоящая из конденсаторов и вспомогательного оборудования - выключателей, разъединителей, регуляторов, предохранителей и т.д. (Рис.1).

Конденсаторная батарея – электрически соединенная между собой группа единичных конденсаторов (Рис.2).

7. Что такое фильтр - компенсирующая установка (ФКУ)?

Это конденсаторная установка, у которой конденсаторы защищены от токов гармоник специальными (фильтровыми) дросселями (Рис.3).

8. Что такое гармоники?

Это ток и напряжение, имеющее частоту, отличную от частоты сети 50 Гц.

9. От каких гармоник защищаются конденсаторы?

От нечетных гармоник относительно частоты 50 Гц (3,5,7,11 и т.д.). Например:

Гармоника№3: 3 х 50 Гц = 150 Гц.

Гармоника№5: 5 х 50 Гц = 250 Гц.

Гармоника№7: 7 х 50 Гц = 350 Гц … и т.д.

10. Почему надо защищать конденсаторы в ФКУ?

Обычные косинусные конденсаторы, применяемые для компенсации, нагреваются под действием тока гармоник до температуры, недопустимой для нормальной работы; при этом сильно сокращается срок их службы и они быстро выходят из строя.

11. Что это - силовой фильтр гармоник?

Это установка, служащая для фильтрации (уменьшения уровня) гармоник в сети (Рис.4). Состоит из конденсаторов и индуктивностей (реакторов), настроенных на определенную гармонику (см. выше).

12. Чем отличается ФКУ от фильтра гармоник?

ФКУ служит для компенсации реактивной мощности; конденсаторы и индуктивности (дроссели) подобраны таким образом, что токи гармоник не проходят через конденсаторы. В фильтрах гармоник наоборот: конденсаторы и индуктивности (реакторы) подобраны так, что токи гармоник проходят (замыкаются) через конденсаторы, поэтому общий уровень гармоник в сети снижается и качество электроэнергии улучшается.

13. Значит ли это, что конденсаторы в фильтрах гармоник нагреваются – ведь через них проходят токи гармоник?

Да, но в фильтрах гармоник используются конденсаторы, специально предназначенные для этого, рассчитанные на большие токи, например, маслонаполненные.

14. В каких режимах работают конденсаторные установки?

Автоматический режим работы – когда конденсаторная установка управляется при помощи регулятора (другие названия: контроллер, регулятор РМ).

Ручной режим – конденсаторная установка управляется вручную, с панели управления установки.

Статический режим – установка только включается и отключается выключателем, внешним или встроенным, без регулирования.

15. Какие параметры установки являются главными?

Главными параметрами УКРМ являются мощность установки и номинальное (рабочее) напряжение.

16. В чем измеряется мощность и напряжение УКРМ?

Мощность УКРМ измеряется в кВАр – киловольт ампер реактивный.

Напряжение измеряется в кВ – киловольтах.

17. Что это - ступени регулирования?

Вся мощность автоматической или с ручным управлением УКРМ разбивается на определенные части – ступени регулирования, которые подключаются регулятором или вручную к сети в зависимости от требуемой компенсации дефицита реактивной мощности. Например:

Мощность установки: 100 кВАр.

Ступени регулирования: 25+25+25+25 - всего 4 ступени.

Поэтому мощность может изменяться со ступенью 25 кВАр: 25, 50(25+25), 75(25+25+25) и 100(25+25+25+25) кВАр.

18. Кто определяет, сколько и какие ступени нужны?

Это определяется заказчиком по результатам обследования сети.

19. Как расшифровать обозначение конденсаторных установок?

Обозначение ВСЕХ устройств компенсации реактивной мощности строится практически по одним правилам:

1. Обозначение типа установки.

2. Номинальное напряжение, кВ.

3. Мощность установки, кВАр.

4. Мощность наименьшей ступени регулирования, кВАр (для регулируемых УКРМ).

5. Климатическое исполнение.

20. Что такое климатическое исполнение и категория размещения?

Климатическое исполнение - виды климатического исполнения машин, приборов и других технических изделий по ГОСТ 15150-69. Климатическое исполнение, как правило, указывается в последней группе знаков обозначений всех технических устройств, в том числе и УКРМ.

Буквенная часть обозначает климатическую зону:

У - умеренный климат;

ХЛ - холодный климат;

Т - тропический климат;

М - морской умеренно-холодный климат;

О - общеклиматическое исполнение (кроме морского);

ОМ - общеклиматическое морское исполнение;

В - всеклиматическое исполнение.

Следующая за буквенной цифровая часть означает категорию размещения:

1 - на открытом воздухе;

2 - под навесом или в помещении, где условия такие же, как на открытом воздухе, за исключением солнечной радиации;

3 - в закрытом помещении без искусственного регулирования климатических условий;

4 - в закрытом помещении с искусственным регулированием климатических условий (вентиляция, отопление);

5 - в помещениях с повышенной влажностью, без искусственного регулирования климатических условий.

Таким образом, У3, например, означает, что установка предназначена для работы в умеренном климате, в закрытом помещении, без искусственного регулирования климатических условий, то есть без отопления и вентиляции.

21. Какие обозначения УКРМ низкого напряжения встречаются чаще всего?

Примеры обозначений:

УКМ58-0,4-100-25 У3

Это старое обозначение УКРМ:

УКМ58 – Установка конденсаторная, с регулированием по мощности, автоматическая;

0,4 – номинальное напряжение, кВ;

100 – номинальная мощность, кВАр;

25 – мощность наименьшей ступени, кВАр;

У3 – изделие для умеренного климата, для размещения в холодном помещении без вентиляции.

Другое, современное, часто встречающееся обозначение:

КРМ-0,4-100-25 У3

КРМ – установка Компенсации Реактивной Мощности (или Компенсатор Реактивной Мощности).

Остальное как в предыдущем примере.

22. Как обозначаются высоковольтные установки?

Старое (и чаще встречаемое) обозначение высоковольтных установок имеет свои особенности.

УКЛ(или П)56(или 57)-6,3-1350 У3

УКЛ(П) – установка конденсаторная, кабельный ввод слева(Л) или справа(П);

56 – установка с разъединителем;

57 – установка без разъединителя;

6,3 – номинальное напряжение, кВ;

1350 – номинальная мощность, кВАр.

23. Как обозначаются конденсаторные батареи?

Обозначение конденсаторных батарей строится по такому же принципу:

БСК-110-52000 (или 52) УХЛ1

БСК – Батарея Статических Конденсаторов (Батарея Статическая Конденсаторная)– имеется в виду, что это нерегулируемая (статическая) конденсаторная батарея.

110 – номинальное напряжение, кВ;

52000 – номинальная мощность, кВАр;

Или 52 – номинальная мощность, МВАр (мегавольт ампер реактивных) - 1МВАр = 1000 кВАр.

УХЛ1 – работа в умеренно холодном климате, на открытом воздухе – районы Крайнего Севера, например.

24. Что означает буква «М» в обозначении УКРМ?

Иногда в обозначении УКРМ встречается в конце буква «М». Чаще всего она обозначает, что установка располагается в контейнере (модуле), реже – модернизированная.

25. Что такое модульная конденсаторная установка?

Установка, состоящая из конденсаторных модулей – конструктивно и функционально законченных блоков (Рис.5).

26. Есть ли принципиальные отличия в конструкции УКРМ разных производителей?

Принципиальных отличий в конструкции УКРМ низкого напряжения с электромеханическими контакторами (самых распространенных) нет.

То же можно сказать и об установках высоковольтных - управляемых и статических, а также конденсаторных батареях.

27. Есть ли принципиальные различия в комплектации УКРМ разных производителей?

Да, есть. Разная комплектация, то есть применение комплектующих разных производителей сильно влияет на надежность и конечную стоимость установок. Поэтому во избежание недоразумений рекомендуется выбирать установки с комплектацией из компонентов известных производителей, с хорошей статистикой наработки на отказ.

28. Что входит в комплект поставки УКРМ?

Стандартный комплект поставки УКРМ:

Конденсаторная установка в стандартной упаковке;

Руководство по эксплуатации;

Паспорт;

Комплект ЗИП.

29. Заключение

В этом разделе даны самые необходимые сведения по устройствам компенсации реактивной мощности для менеджеров по продажам. В следующем разделе будет рассказано о компонентах УКРМ.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ

• Нерегулируемые (постоянной мощности)

Состоят только из фиксированных ступеней. Принцип действия: включение и отключение разъединителя производится в ручном режиме (при отсутствии нагрузочного тока). Марки производимых установок - КРМ, КРМ1, УКЛ, УКЛ56, УКЛ57.

Регулируемые (автоматические)

Состоят только из регулируемых ступеней. Принцип действия: коммутация осуществляется автоматически, включением и отключением ступеней. При этом мощность и момент включения автоматически определяются электронным блоком. Регулируя, повышая значение коэффициента cos(φ), высоковольтные конденсаторные установки "СлавЭнерго" автоматически компенсируют реактивную мощность нагрузки в электрических сетях напряжением 6,3 - 10,5 кВ. Наиболее часто встречающиеся аббревиатуры таких установок - КРМ, УКРМ 6, УКРМ 6,3, УКРМ 10, УКРЛ, УКРЛ56, УКРЛ57.

• Полуавтоматические

Для того, чтобы удешевить установки компенсации реактивной мощности УКРМ 10 кВ и 6 кВ, сохранив при этом высокий уровень их качества, компанией СлавЭнерго были разработаны полуавтоматические компенсаторы реактивной мощности - гибрид двух вышеперечисленных типов УКРМ. В их составе имеются как регулируемые (автоматические) ступени, так и фиксированные (не регулируемые). Такие устройства получили широкое распространение ввиду того, что практически всегда некоторая часть нагрузки в высоковольтной сети присутствует постоянно, в круглосуточном режиме. Для этой "фиксированной" части нагрузки и подбираются соответствующие ёмкости конденсаторных батарей, размещаемых в нерегулируемых ячейках конденсаторных установок. Такие ступени в 2-3 раза дешевле по сравнению с автоматическими ступенями аналогичной мощности, что в свою очередь благоприятно сказывается на стоимости устройства компенсации реактивной мощности УКРМ в целом.

• Фильтровые

Любые вышеперечисленные высоковольтные установки (нерегулируемые, регулируемые, полуавтоматические) при необходимости исполняются с защитными дросселями от гармонических искажений. Подробнее о таких установках Вы можете узнать

Технические характеристики основных высоковольтных УКРМ*

Наименование	Мощность,	Шаги регулировки, квар		Габариты**	(при U=6.3 кВ)	(при U=10.5 кВ)
		Фикс.	Рег.
УКРМ-6,3 (10,5)-150-50 (100р+50р)	150	1х100	1х50	2394 х 1800 х 770	13,75	8,25	480
УКРМ-6,3 (10,5)-300-150 (150ф+150р)	300	1х150	1х150	2394 х 1800 х 770	27,49	16,50	530
УКРМ-6,3 (10,5)-450-150 (300ф+150р)	450	1х300	1х150	2394 х 1800 х 770	41,24	24,74	550
УКРМ-6,3 (10,5)-600-300 (300ф+300р)	600	1х300	1х300	2394 х 1800 х 770	54,99	32,99	600
УКРМ-10,5 (6,3)-900-450 (450ф+450р)	900	1х450	1х450	2394 х 1800 х 770	82,48	49,49	600
УКРМ-6,3 (10,5)-1350-450 (450ф+2х450р)	1350	1х450	2х450	3344 х 1800 х 770	123,72	74,23	910
УКРМ-6,3 (10,5)-2250-450 (3х450ф+2х450р)	2250	3х450	2х450	4294 х 1800 х 770	206,20	123,72	1375
УКРМ-6,3 (10,5)-3150-450 (3х450ф+4х450р)	3150	3х450	4х450	6194 х 1800 х 770	288,68	173,21	1850

В современном глобальном мире экономия энергоресурсов выходит на первое место по своей актуальности. Экономия энергии, в некоторых странах, активно поддерживается государством не только для крупных потребителей, но и для обычных обывателей. Что в свою очередь делает компенсатор реактивной мощности актуальным для домашнего применения.

Компенсация реактивной мощности:

Многие потребители, прочитав в интернете о компенсации реактивной мощности крупными заводами и фабриками тоже задумываются о компенсации реактивной составляющей у себя дома. Тем более что сейчас существует большой выбор компенсирующих устройств, применять которые можно в обыкновенном быту. О том, действительно ли существует возможность, несколько сэкономить на этом у вас дома, вы можете прочитать в этой статье . А мы рассмотрим, возможность сделать такой компенсатор своими руками.

Отвечу сразу – да, возможно. Более того, это не только дешевое, но и довольно простое устройство, однако для понимания принципа его работы нужно знать, что такое реактивная мощность .

С курса школьной физики, и азов электротехники многим из вас уже известно общие сведенья о реактивной мощности, поэтому следует перейти сразу к практической части, однако невозможно этого сделать, миновав нелюбимую всеми математику.

Итак, для начала выбора элементов компенсатора необходимо рассчитать реактивную мощность нагрузки:

Поскольку такие составляющие как напряжение и ток мы можем померять, то фазовый сдвиг мы можем замерять только с помощью осциллографа, а он есть не у всех, так что придется идти другим путем:

Поскольку мы используем самое примитивное устройство из самих конденсаторов, нам необходимо рассчитать их емкость:

Где f – частота сети, а Х С – реактивное сопротивление конденсатора, оно равно:

Конденсаторы подбираются по току, напряжению, емкости, мощности соответственно, отталкиваясь от ваших потребностей. Желательно чтобы количество конденсаторов было больше единицы, чтобы возможно было экспериментально подобрать наиболее подходящую емкость для нужного потребителя.

В целях безопасности компенсирующее устройство должно подключатся через плавкий предохранитель или автомат (на случай слишком большого зарядного тока или КЗ).

Поэтому рассчитаем ток плавкого предохранителя (плавкой вставки):

Где і в – ток плавкой вставки (предохранителя), А; n – количество конденсаторов в устройстве, штук; Q k – номинальная мощность однофазного конденсатора, кВАр; U л – линейное напряжение, кВ (в нашем случае фазное без).

Если используем автомат:

После отключения компенсатора от сети на его зажимах будет напряжение, поэтому для быстрого разряда конденсаторов можно использовать резистор (лучше всего лампочку накаливания или неонку), подключив его параллельно устройству. Блок-схема и принципиальная схемы приведены ниже:

Блок-схема включения компенсатора реактивной мощности
Продемонстрирую более наглядно

В отверстие номер один подключается потребитель, а в отверстие номер два подключается компенсатор.

Принципиальная схема компенсатора реактивной мощности
Включение через предохранитель-автомат

Включается компенсирующее устройство всегда параллельно нагрузке. Данная хитрость уменьшает результирующий ток цепи, что уменьшает нагрев кабеля, соответственно к одной розетке может быть подключено большое количество потребителей или увеличена их мощность.

Специалисты и директора предприятий все больше задаются вопросами энергосбережения.Многие из потребителей хотят не только быть независимыми от внешних источников энергии, но и снизить затраты на ее потребление. Поэтому всё больше предприятий используют компенсаторы, которые позволяют получить более надежные и менее ресурсозатратные распределительные сети. Кроме статических компенсаторов существуют также динамические устройства. Первые используются для реактивной мощности в сетях без динамических изменений нагрузки, гармоники питающего напряжения не превышают 8%. Статический компенсатор представляет собой конденсаторную установку, оснащенную электромагнитными контакторами. Такой тип компенсаторов выпускается с ручным и автоматическим режимом работы.Максимальное количество коммутаций подобного компенсатора составляет не более 5000 в год. Если вам необходимо большее количество, то вам следует купить динамический компенсатор. Подобный аппарат применяется в сетях с резкопеременной нагрузкой, в которых гармоники питающего напряжения не превышают 8%. По принципу действия такой компенсатор является конденсаторной установкой с тиристорным коммутатором.

Исходя из способа управления коэффициентом мощности, компенсаторы разделяют на:

• Автоматические устройства. Данные компенсаторы используется на объектах, технология которых приводит к частому изменению потребляемой мощности.Их преимуществом является регулирование, не нуждающееся в персонале, которое производится при помощи микропроцессорного контроллера. Дополнительно компенсаторы оснащены функциями контроля и выравнивания моторесурса конденсаторов.
• Нерегулируемые компенсаторы. Применяются на объектах, на которых нагрузка не меняется в течение длительного времени или же ее изменение не приводит к изменению коэффициента мощности более допустимого предела. Подобный компенсатор дает возможность отключения и подключения ступеней вручную;
• Смешанные компенсаторы. Предназначены для компенсации реактивной мощности постоянно подключенных потребителей, которая происходит аналогично работе автоматических компенсаторов.

В типовом варианте для включения компенсатора в сеть применяется выключатель-разъединитель со встроенной блокировкой, не допускающей открывания двери устройства при включенном выключателе-разъединителе. Компенсатор отличается модульным принципом построения, что позволяет постепенно наращивать номинальную мощность.

Мы предлагаем широкий выбор компенсаторов, поэтому вы сможете выбрать подходящее устройство и приобрести его по доступной в Москве цене.