Синхронная компенсация

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

Реактивная мощность является одним из основных показателей, характеризующих режим работы электрической системы. Термин “реактивная мощность” вводится применительно к установившимся режимам симметричных цепей синусоидального переменного тока и напряжения.

При синусоидальном характере передачи мощности, положительные полуволны характеризуют передачу мощности от источника потребителю. При отрицательных полуволнах происходит возврат энергии от потребителя к источнику. Совокупная полная мощность, характеризующая перетоки в энергосистеме, разделяется на активную и реактивную составляющие.

Генерация активной составляющей связана с потреблением мощности нагрузкой и выполнением полезной работы. На выработку активной мощности затрачивается определенный объем первичного энергоносителя на электростанциях. Вторая составляющая связана с обменом энергией между системой и источником.

Появление реактивной мощности (РМ) связано с наличием в системе элементов способных накапливать и отдавать электроэнергию. Такими элементами являются: протяженные линии высокого и сверхвысокого напряжения, конденсаторы связи, кабельные линии, шунтирующие конденсаторы, обладающие значительной емкостью.

Другие потребители имеют, наоборот индуктивный характер нагрузки, к таким элементам относятся: асинхронные двигатели, печи индукционного нагрева, трансформаторы, реакторы, в общем — оборудование имеющее массивную обмотку. Результирующая РМ в системе равна нулю, поэтому затрат на ее производство не происходит.

Основным критерием баланса активной мощности в системе является частота. При соответствии потребляемой нагрузки и выработки мощности на электростанциях частота в сети поддерживается на неизменном уровне 50 Гц.

При выпадении части системы из синхронизма, на оставшиеся в работе генераторы набрасывается мощность, которую генераторы потянуть не в состоянии, частота их вращения падает, соответственно падает и частота в системе. Показателем баланса выработки потребления РМ в системе является напряжение.

Причем, для РМ этот показатель не является системным, так как баланс должен поддерживаться в каждом узле, где контролируется уровень напряжения. Несмотря на общее в системе соответствие выработки и потребления реактива, в отдельных узлах баланса может и не быть. Поэтому очень важно соблюдать наличие источников РМ там, где есть ее потребление.

Применение статических источников реактивной мощности (ИРМ) в узлах нагрузки, помогает решить ряд проблем связанных с экономичным режимом работы энергосистемы и потребителя. Также, применение ИРМ положительно влияет на качество электроэнергии и эффективность проектирования объектов электроснабжения.

Основным источником РМ считаются синхронные генераторы, работающие на электростанциях. С этой точки зрения остальные ее источники являются дополнительными. К таким ИРМ относятся: батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, большие синхронные двигатели, шунтирующие управляемые и неуправляемые реакторы.

Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронный двигатель, работающий в режиме холостого хода. Эффективность компенсации реактива источниками РМ, зависит не только от мощности оборудования, но и от систем регулирования, управляющими этими источниками.

Так, для СК регулирующий эффект заметно увеличивается при применении автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Такие системы предусматривают регулирование возбуждения не только при отклонениях контролируемого параметра, но и при отклонении режимов работы самого компенсатора и энергосистемы в целом.

Однако, возможности действия АРВ ограничиваются инерционностью обмоток возбуждения синхронных машин. Эта проблема может быть решена путем быстрого изменения магнитного потока, за счет искусственного насыщения отдельных участков ее магнитной цепи с помощью специальных подмагничивающих обмоток.

Синхронный компенсатор (СК) в режиме недовозбуждения потребляет из системы ток с индуктивной составляющей, при чем, индуктивная составляющая, тем больше, чем больше недовозбуждение. При перевозбуждении, СК потребляет из сети емкостный ток, загружая линии реактивом, и снижая тем самым напряжение в узле. При токе возбуждения равном току холостого хода компенсатора, из сети потребляется активный ток, обусловленный потерями в обмотках оборудования.

Наряду с СК, широкое распространение для компенсации РМ получили батареи конденсаторов (БК). Большую популярность они получили за дешевизну и простоту в эксплуатации.

Внедрение новых технологий и материалов изготовления этих источников РМ позволило уменьшить удельные объемы, увеличить срок службы, снизить потери мощности в конденсаторах, что привело к удешевлению оборудования.

БК, при приложении к ним синусоидального переменного тока, выдают в сеть емкостный опережающий ток, тем самым разгружая линии электропередач от транспорта РМ. Напряжение в рассматриваемом узле при этом повышается.

Регулирование напряжения при помощи батареи конденсаторов происходит ступенчато, при подключении или отключении дополнительных конденсаторов. Ступенчатость регулирования, является одним из самых существенных недостатков этого ИРМ.

К тому же, в режиме малых нагрузок в сети появляется избыток РМ, что приводит к повышению напряжения в контролируемом сечении. Иногда это приводит к снижению статической устойчивости узловой нагрузки. В сравнении с конденсаторами регулирование напряжение компенсатором имеет значительное преимущество.

Так как регулирование происходит плавно, а в совокупности с новейшими системами АРВ компенсаторов регулирование происходит непрерывно, постоянно поддерживая высокую статическую устойчивость. При проектировании электроснабжения производства выбор того или иного средства компенсации обязательно должно просчитываться.

Капиталовложения на установку СК и БК значительно разнятся, однако и эффективность их работы различна. Кроме выбора самого источника ИРМ, просчитываются варианты мест их установки, от этого также зависит их единичная мощность, количество и затраты, соответственно.

Средства компенсации реактивной мощности

Синхронный компенсатор (СК) представляет собой синхронный двигатель облегченной конструкции, работающий только в режиме холостого хода (рисунок 1). При работе в режиме перевозбуждения СК являет­ся генератором реактивной мощности. Наибольшая мощность СК в этом режиме называется его номинальной мощностью. При работе в режиме недовозбуждения СК является потребителем реактивной мощности.

Рисунок 1. Синхронный компенсатор.

СК потребляет относительно небольшую активную мощность, вызванную лишь потерями в статоре и роторе и трени­ем в подшипниках.

Основное достоинство СК — то, что при аварийном понижении напряжения в сети он способен увеличить выдаваемую реактивную мощность, особенно при автоматическом форсировании возбужде­ния, что способствует повышению напряжения в сети. Следова­тельно, СК обладает положительным регулирующим эффектом. Другим достоинством СК является возможность его работы в режиме потребления реактивной мощности и плавность регулирования изменения мощностьи. Таким образом, в одном агрегате совмещены возможности и конденсатора и реактора.

Необходимость в потреблении реактивной мощности возникает в часы малых нагрузок, когда воздушные линии напря­жением свыше 330 кВ резко увеличивают генерацию реактивной мощности вследствие повышения напряжения, что в свою очередь повышает его еще более. В режиме недовозбуждения СК подобен катушке индуктивности (реактору), включенной параллельно ем­костной проводимости воздушной линии, потребляющей избыточ­ную реактивную мощность и тем самым стабилизирующей напряжение.

Синхронный компенсатор является дорогим компенсирующим устройством и по капиталовложениям, и по потерям активной мощности. Применяют его в энергосистемах для обеспечения устойчивости их работы в послеаварийных режимах. В нормальных режимах загрузка компенсатора по реактивной мощности определяется максимальным снижением потерь активной мощности и электроэнергии. Устанавливают СК обычно на концевых и промежуточных подстан­ция напряжением 220, 330 и 500 кВ.

Силовые конденсаторы (СК) изготовляют на различные напряжения о однофазными и трехфазными, мощностью 5—100 квар в одной банке. В установках с большей мощностью и на большее на­пряжение применяют батареи конденсаторов с параллельным и последовательно-параллельным включением отдельных банок. Уве­личение номинального напряжения батареи конденсаторов дости­гается последовательным соединением банок, а для увеличения мощности применяют параллельное соединение банок.

Рисунок 2. Силовые конденсаторы.

Конденсаторы (рисунок 2) — экономичный источник реактивной мощности. Их удельная стоимость невысока. Удорожа­ние низковольтных конденсаторов объясняется тех­нологическими особенностями их изготовления. Дело в том, что при одинаковой мощности в конденсаторах меньшего номи­нального напряжения должна быть обеспечена большая емкость.

Повышение емкости БСК достигается в основном увеличением площади пластин конденсаторов, так как уменьшение слоя диэлек­трика снижает их электрическую прочность.

Более дорогие низковольтные конденсаторы дают, однако, боль­ший экономический эффект при компенсации по сравнению с высо­ковольтными, поскольку их устанавливают ближе к электроприемникам и они разгружают большие участки сети от перетоков реактивной мощности.

Основной технический недостаток конденсаторов заключается в том, что снижение напряжения в сети приводит к значитель­ному снижению их мощности, компенсирующий эффект падает, что способствует дальнейшему снижению напряжения. При повы­шении напряжения в сети (например, в ночное время) конденсаторы способствуют его дальнейшему росту. Следовательно, в отличие от СК конденсаторам свойствен отрицательный регулирующий эф­фект, и их чрезмерное сосредоточение у потребителей понижает устойчивость узлов нагрузок по напряжению.

Читайте так же:  Могу ли я купить дом на материнский капитал у сестры

Аналогичным конденсатору действием обладает синхронный двигатель. Основное назначение синхронных двигателей (СД) — выполне­ние механической работы; генерирование реактивной мощности — их побочная хоти и важная функция. В этом отношении СД полно­стью аналогичны СК и также не являются экономичными КУ. по­скольку имеют значительные потерн на нагрев при работе с макси­мальным током возбуждения.

Синхронные компенсаторы в электрических сетях

Синхронным компенсатором называется синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу.

Основные потребители электрической энергии, кроме активной мощности, потребляют от генераторов системы реактивную мощность. К числу потребителей, требующих большие намагничивающие реактивные токи для создания и поддержания магнитного потока, относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и другие. В связи с этим распределительные сети обычно работают с отстающим током.

Реактивная мощность, вырабатываемая генератором, получается с наименьшими затратами. Однако передача реактивной мощности от генераторов связана с дополнительными потерями в трансформаторах и линиях передач. Поэтому для получения реактивной мощности становится экономически выгодным применение синхронных компенсаторов, располагаемых на узловых подстанциях системы или непосредственно у потребителей.

Синхронные двигатели благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cos = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.

Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок.

Синхронным компенсатор — синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения.

В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, т. е. является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных — отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор — в генератор реактивного тока.

Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.

Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу.

В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих же целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских подстанциях, называют также генераторами реактивной мощности . Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например, ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных компенсаторов также в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, так как в этих случаях напряжение сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами, вызывающими в ней дополнительные падения напряжения.

Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.

Для того чтобы улучшить коэффициент мощности и соответственно уменьшить угол сдвига между током и напряжением от значения φсв до φк нужна реактивная мощность:

где Р — средняя активная мощность, квар; φсв — сдвиг фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности; φк — сдвиг фаз, который должен быть получен после компенсации; а — коэффициент, равный около 0,9, вводимый в расчеты с целью учета возможного повышения коэффициента мощности, без установки компенсирующих устройств.

Помимо компенсации реактивных токов индуктивных промышленных нагрузок, синхронные компенсаторы необходимы на ЛЭП. В длинных ЛЭП при малых нагрузках преобладает емкость линии, и они работают с опережающим током. Для того чтобы компенсировать этот ток, синхронный компенсатор должен работать с отстающим током, т. е. недовозбужденным.

При значительной нагрузке ЛЭП, когда преобладает индуктивность потребителей электроэнергии, ЛЭП работает с отстающим током. В этом случае синхронный компенсатор должен работать с опережающим током, т. е. перевозбужденным.

Изменение нагрузки на ЛЭП вызывает изменение потоков реактивных мощностей по величине и фазе, приводит к значительным колебаниям напряжения в линии. В связи с этим возникает необходимость его регулирования.

Синхронные компенсаторы обычно устанавливают на районных подстанциях.

Для регулирования напряжения в конце или середине транзитных ЛЭП могут быть созданы промежуточные подстанции с синхронными компенсаторами, которые должны регулировать либо поддерживать напряжение неизменным.

Работа таких синхронных компенсаторов автоматизируется, в связи с чем создается возможность плавного автоматического регулирования величины вырабатываемой реактивной мощности и напряжения.

Для осуществления асинхронного пуска все синхронные компенсаторы снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или их полюсы делаются массивными. При этом используется способ прямого, а в необходимых случаях — способ реакторного пуска.

В некоторых случаях мощные компенсаторы пускаются в ход также с помощью пусковых фазных асинхронных двигателей, укрепляемых с ними на одном валу. Для синхронизации с сетью при этом обычно используется метод самосинхронизации.

Так как синхронные компенсаторы не развивают активной мощности, то вопрос о статической устойчивости работы для них теряет остроту. Поэтому они изготовляются с меньшим воздушным зазором, чем генераторы и двигатели, Уменьшение зазора позволяет облегчить обмотку возбуждения и удешевить машину.

Номинальная полная мощность синхронного компенсатора соответствует его работе с перевозбуждением, т.е. номинальной мощностью синхронного компенсатора считается его реактивная мощность при опережающем токе, которую он может длительно нести в рабочем режиме.

Наибольшие значения тока и мощности в недовозбужденном режиме получаются при работе в реактивном режиме.

В большинстве случаев в недовозбужденном режиме требуются меньшие мощности, чем в перевозбужденном, но в некоторых случаях необходима большая мощность. Этого можно достигнуть увеличением зазора, однако это приводит к удорожанию машины, и поэтому в последнее время ставится вопрос об использовании режима с отрицательным током возбуждения. Поскольку синхронный компенсатор по активной мощности загружен только потерями, то, согласно он может работать устойчиво также с небольшим отрицательным возбуждением.

В ряде случаев в маловодные периоды для работы в режиме компенсаторов используются также генераторы гидроэлектростанций.

В конструктивном отношении компенсаторы принципиально не отличаются от синхронных генераторов. Они имеют такую же магнитную систему, систему возбуждения, охлаждения и др. Все синхронные компенсаторы средней мощности имеют воздушное охлаждение и выполняются с возбудителем и подвозбудителем.

В связи с тем, что синхронные компенсаторы не предназначены для выполнения механической работы и не несут активной нагрузки на валу, они имеют механически облегченную конструкцию. Компенсаторы выполняются как сравнительно тихоходные машины (1000 — 600 об/мин) с горизонтальным валом и явнополюсным ротором.

В качестве синхронного компенсатора может быть использован генератор, работающий вхолостую при соответствующем возбуждении. В перевозбужденном генераторе появляется уравнительный ток, являющийся чисто индуктивным относительно напряжения генератора и чисто емкостным относительно сети.

Следует иметь в виду, что перевозбужденная синхронная машина независимо от того, работает ли она генератором или двигателем, может рассматриваться относительно сети как емкость, а недовозбужденная — как индуктивность.

Для того чтобы перевести генератор, включенный в сеть, в режим синхронного компенсатора, достаточно закрыть доступ пара (или воды) в турбину. В таком режиме перевозбужденный турбогенератор начинает потреблять небольшую активную мощность из сети только для покрытия потерь вращения (механических и электрических) и отдает реактивную мощность в сеть.

В режиме синхронного компенсатора генератор может работать длительное время и зависит лишь от условий работы турбины.

При необходимости турбогенератор может быть использован в качестве синхронного компенсатора как при вращающейся турбине (вместе с турбиной), так и при отсоединенной, т. е. при разобранной муфте сочленения.

Вращение паровой турбины со стороны генератора, перешедшего в двигательный режим, может вызвать перегрев хвостовой части турбины.

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СРЕДСТВАМИ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Одним из эффективных путей целесообразного использования электроэнергии и повышения технико-экономических показателей работы электрооборудования является компенсация реактивной мощности (КРМ). Правильная компенсация реактивной мощности дает ряд преимуществ, таких как:

Читайте так же:  Мировой суд самары ленинский район

 высвобождение дополнительной мощности трансформаторов за счет снижения реактивной и, как следствие, полной мощности; 5

 уменьшение потерь активной составляющей тока (за счет уменьшения фазных токов в сетях потребителя);

 использование линий электропередач меньшего сечения;

 увеличение сроков службы электрооборудования за счет снижения нагрузок и нагрева;

 экономия при оплате электроэнергии и мощности (применение повышающих или понижающих коэффициентов к тарифу на передачу электроэнергии);

 улучшение качества электроэнергии у потребителей (улучшается освещенность на рабочих местах, увеличивается производительность труда).

 уменьшение аварий на электроустановках потребителя;

 уменьшение уровня гармоник в сети.

Мельницы мокрого самоизмельчения предназначены для размола руд черных и цветных металлов, алмазо- и золотосодержащих руд, сырья для промышленности строительных материалов. Мельницы самоизмельчения предназначены для измельчения руд дробящей средой, в которых служат не металлические шары и стержни, а крупные куски руды, загружаемые в мельницу. Работа мельницы происходит при непрерывной подаче во вращающийся барабан руды и воды. Материал, поступивший в барабан, захватывается специальными выступающими над бронеплитами подъемниками (лифтерами) и поднимается вверх до тех пор, пока сила тяжести поднятых кусков не превысит действующую на них центробежную силу, после чего эти куски падают и скатываются вниз. Измельчение материала происходит путем раскалывания, раздавливания и истирания. Измельченный материал проходит через разгрузочную решетку и выгружается из мельницы.

Мельницы самоизмельчения предназначены для тонкого измельчения (до 0,3-0,07 мм) крупнокускового (от 300 до 600 мм) неклассифицированного или разделенного на два класса крупности (+100 и –100 мм) материала при переработке медно-молибденовых, железных, золотосодержащих и других типов руд. В процессе измельчения крупные куски измельчают более мелкие зерна руды и одновременно измельчаются сами. По своей конструкции мельницы подобны обычным, принципиальное отличие их состоит лишь большом диаметре (до 11-13 м) при малой длине (0,3-0,5 диаметра). Большой диаметр обеспечивает необходимую силу удара кусков и увеличивает удельную производительность её диаметру в степени 0,6.

Такие мельницы используют в настоящее время в компании Алроса МГОК на обогатительной фабрике №3 для размола алмазосодержащих руд.

Средства компенсации реактивной мощности. Для искусственной компенсации реактивной мощности, называемой иногда «поперечной» компенсацией, применяются специальные компенсирующие устройства, являющиеся средствами компенсации реактивной мощности. Понятие средства компенсации реактивной мощности относят к любым устройствам, способным целенаправленно воздействовать на баланс реактивной мощности в энергетической системе объекта. Это воздействие может быть достигнуто увеличением или уменьшением как генерируемой, так и потребляемой реактивной мощности. К основным техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся следующие виды компенсирующих устройств: конденсаторные батареи (КБ), синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы.

Синхронные двигатели компенсаторы. При увеличении тока возбуждения выше номинального значения синхронные двигатели (СД) могут вырабатывать реактивную мощность, следовательно, их можно использовать как средство компенсации реактивной мощности. Главным отличием СД от АД является то, что магнитное поле, необходимое для действия СД, создаётся в основном от отдельного источника постоянного тока (возбудителя). Вследствие этого СД в нормальном режиме (при cos𝜑 = 1) почти не потребляет из сети реактивной мощности, необходимой для создания главного магнитного потока, а в режиме перевозбуждения, т.е. при работе с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать ёмкостную мощность в сеть. Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности cos𝜑 = 0,9 и при номинальной активной нагрузке 𝑃ном и напряжении 𝑈ном могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:

При недогрузке СД по активной мощности 𝛽 = 𝑃 𝑃ном 1.

Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности. Недостатком является то, что активные потери на генерирование реактивной мощности для СД больше, чем для КБ, так как зависят от квадрата генерируемой мощности СД. Дополнительные активные потери в обмотке СД, кВт, вызываемые генерируемой реактивной мощностью в пределах изменения cos𝜑 от 1 до 0,9 при номинальной активной мощности СД, равной Рном,

где 𝑄ном-номинальная реактивная мощность СД, квар; -сопротивление одной фазы обмотки СД в нагретом состоянии, Ом; 𝑈ном -номинальное напряжение сети, кВ. В общем случае когда Р, Q, и U отличаются от номинальных значений, потери активной мощности, кВт, на генерирование реактивной мощности

где Q’-величина генерируемой синхронным двигателем реактивной мощности, кВАр; 𝐷1 и 𝐷2 — постоянные величины, кВт. Реактивная мощность Q’, генерируемая синхронным двигателем при активной нагрузке Р

Компенсация реактивной мощности — проблема энергосистемы и потребителя

Якшина Н.В., ведущий инженер ОАО «Белгородэнерго», г. Белгород

В настоящее время проблема компенсации реактивной мощности особенно остро обсуждается как энергетиками, так и потребителями. Опубликовано множество распорядительных и нормативных документов, касающихся этой проблемы. Что послужило толчком к такому всеобщему вниманию? Неужели до сих пор компенсация реактивной мощности не имела стратегического значения? Причинам и следствиям этих актуальных вопросов, а также грядущим перспективам в этом направлении и посвящена данная статья.

Для более глубокого осмысления проблемы давайте совершим короткий экскурс в основы электротехники.

Проблема компенсации реактивной энергии и мощности возникла одновременно с применением на практике переменного и особенно трехфазного тока. При включении в цепь индуктивной или емкостной составляющей нагрузки (а это и всевозможные двигатели, и промышленные печи, и даже высоковольтные линии электропередач) между электроустановкой и источником возникает обмен потоками энергии, суммарная мощность которого равна нулю, но при этом он вызывает дополнительные потери активной энергии, потери напряжения и снижает пропускную способность электрических сетей. Так как избежать подобных негативных воздействий невозможно, необходимо просто свести их к минимуму.

Для компенсации реактивной мощности используются различные устройства на основе статических или синхронных элементов. В общих чертах действие всех компенсирующих устройств основано на том, что на участке цепи с индуктивной или емкостной нагрузкой устанавливается дополнительный источник реактивной мощности, таким образом, описанный выше обмен потоками энергии происходит между этим источником и устройством на небольшом участке цепи, не проходя по основным сетям и, следовательно, не вызывая в них негативных последствий.

Синхронная компенсация может достигаться с помощью специализированных устройств -синхронных компенсаторов, которые представляют собой синхронные двигатели без нагрузки на валу, а также с использованием уже имеющихся двигателей в режиме перевозбуждения

или путем перевода генераторов в режим синхронных компенсаторов. Таким приемом пользуются промышленные потребители, имеющие собственные блок-станции и синхронные двигатели.

Статические компенсаторы тоже бывают двух видов — продольные и поперечные. Продольная компенсация применяется для высоковольтных линий электропередач. Дело в том, что высоковольтные ЛЭП обладают собственным емкостным сопротивлением и генерируют реактивную мощность, основным негативным следствием которой являются не столько потери электроэнергии, сколько потери напряжения и, следовательно, снижение качества электроснабжения. Для предотвращения этих последствий в схему последовательно включают компенсирующее устройство, которое уменьшает реактивное сопротивление линии.

Но наиболее распространено использование статических компенсаторов, которые представляют собой батарею конденсаторов и включаются на шины подстанций. Такая компенсация применяется в различных узлах электрических сетей и для различных классов напряжения.

Итак, основное влияние на величину реактивной мощности в электрических сетях оказывает характер нагрузки, то есть характеристики электроустановок, присоединенных к электрическим сетям энергосистемы. Получается, что энергокомпания несет убытки и риски, возникающие по причине потребителя. Разграничение зон ответственности за реактивную составляющую мощности между распределительной сетевой компанией и потребителем — пожалуй, самая сложная задача в процессе управления реактивной мощностью.

Стимулирование промышленных потребителей к поддержанию оптимального для энергосистемы коэффициента реактивной мощности было введено еще в 30-х годах прошлого века, во времена интенсивной индустриализации. Была разработана гибкая система скидок и надбавок к тарифу на электроэнергию. Основной целью снижения величины реактивной мощности тогда было стремление к минимизации расходов на строительство электрических сетей.

То есть, снизив величину реактивной мощности, можно было сэкономить на сечении проводов и уменьшении мощности трансформаторов.

Система скидок и надбавок с течением времени претерпевала свои изменения, равно как и менялись нормы на оптимальный коэффициент реактивной мощности. Последняя редакция «Правил применения скидок и надбавок к тарифам на электрическую энергию за потребление и генерацию реактивной энергии» была утверждена в декабре 1997 года. А спустя три года она же была отменена приказом Минэнерго от 28 декабря 2000 года №167. Получается, что с 2001 года никакой правовой основы для взаимодействия с потребителем в части оптимизации реактивной мощности энергосистема не имела. Принимались ли какие-либо меры в этот период сетевыми компаниями? Безусловно, да. Мероприятия по оптимизации реактивной мощности в электрических сетях внедрялись как в Белгородэнерго, так и в других сетевых компаниях. Но, не имея порой полной информации о режимах работы потребительских электроустановок, и не имея возможности повлиять на них, вряд ли можно было добиться полного контроля над процессом управления реактивной мощностью.

Читайте так же:  Договор о продаже дебиторской задолженности

Такое половинчатое решение проблемы привело к совершенно негативным последствиям, как для энергосистемы, так и для потребителей. Во-первых, несоблюдение потребителями установленных норм по коэффициенту реактивной мощности создает дополнительные потери для энергосистемы, а во-вторых, снижение пропускной способности сетей ухудшает показатели работы сетевой компании и создает риск прекращения электроснабжения для потребителя. Крупнейшая авария на подстанции Чагино в Московской области 25 мая 2005 года стала еще одним сигналом к тому, что проблемой компенсации реактивной мощности и взаимодействия сетевых компаний с промышленными и сельскохозяйственными потребителями нужно заниматься. Тогда локальная авария на трансформаторной подстанции повлекла за собой каскадное отключение электроэнергии, вызванное неспособностью сетей пропускать повышенные нагрузки, несмотря на вполне допустимые расчетные режимы. Конечно, реактивная мощность в сети не стала причиной массовых отключений, но своевременная ее оптимизация могла бы предотвратить столь тяжелые последствия.

В наше время речь уже не идет об экономии при строительстве электрических сетей, как в 30-е годы. В наш век высокотехнологичных процессов и стремительно развивающихся отраслей потребитель требует от нас самого главного — надежного, бесперебойного и качественного электроснабжения. Одним из слагаемых успеха в этом направлении и является контроль и управление реактивной мощностью со стороны сетевых компаний. Именно управление. Локального снижения и компенсации здесь недостаточно. Передача электроэнергии

– это непрерывный процесс, владелец которого

– электросетевая компания, и она должна полностью контролировать все его параметры.

Последние законодательные акты опровергают представление процесса управления реактивной мощностью проблемой только энергосистемы. На потребителя тоже возлагаются определенные требования и обязанности. В частности, недавно опубликован и введен в действие Приказ Минпромэнерго от 22 февраля 2007 года № 49, утверждающий «Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договоры энергоснабжения)». Данный порядок утверждает предельные значения коэффициента реактивной мощности tgφ для потребителей.

В настоящее время в разработке находится новая методика применения скидок и надбавок к тарифам на электроэнергию. Согласно данной методике потребителю будет дана возможность получить скидку за поддержание требуемого коэффициента реактивной мощности в случае участия потребителя по соглашению с сетевой организацией в регулировании реактивной мощности в часы больших и/или малых нагрузок электрической сети. С другой стороны, при нарушении потребителем установленных норм величина тарифа будет расти. В то время, пока методика только готовится к утверждению, ОАО «Белгородэнерго» и другие распределительные сетевые компании интенсивно готовятся к переходу на новый уровень взаимоотношений с потребителем и новую организацию работ по управлению реактивной мощностью.

В частности проводится инвентаризация и модернизация средств учета реактивной мощности, пересматриваются технические условия на присоединение новых потребителей, производятся расчеты предельных соотношений активной и реактивной мощности для включения в договора энергоснабжения с потребителями и многие другие мероприятия. В ОАО «Белгородэнерго» готовится к выходу Регламент порядка работ и взаимоотношений при учете и контроле потребляемой электрической мощности потребителей, присоединенным к электрическим сетям ОАО «Белгородэнерго». Более того, на особо проблемных участках электрических сетей уже устанавливаются компенсирующие устройства.

Значение оптимизации реактивной мощности трудно переоценить. Время требует и от энергетиков и от потребителей повышенной дисциплины и ответственности в решении этого вопроса для достижения и теми, и другими высоких показателей в нынешней работе и качественного развития в будущем.

распечатать | скачать бесплатно Компенсация реактивной мощности — проблема энергосистемы и потребителя, Якшина Н.В., Источник: Журнал «Электротехнические комплексы и системы управления»,
www.v-itc.ru/electrotech

скачать архив.zip(10 кБт)

Как компенсировать реактивную мощность? Виды компенсации

Уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом характеризуется коэффициентом мощности потребителя, который определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, то есть cos(ф) = P/S. Чем ближе значение cos(ф) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности. Например, cos(ф) асинхронных двигателей составляет примерно 0,7; cos(ф) электродуговых печей и сварочных трансформаторов — примерно 0,4; cos(ф) станков и машин не более 0,5 и т.д., поэтому полное использование мощностей сети возможно только при компенсации реактивной составляющей мощности.

Примечание: Следует отметить, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность полностью (до cos(ф)=1), так как при этом возможна перекомпенсация (за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов). Обычно стараются достигнуть значения cos(ф) =0,90…0,95.

Компенсировать реактивную мощность возможно синхронными компенсаторами, синхронными двигателями, косинусными конденсаторами (конденсаторными установками). В настоящее время для компенсации широкое применение получили конденсаторные установки КРМ (УКМ58, УККРМ, АКУ), обладающие рядом преимуществ перед другими устройствами компенсации:

  • малые потери активной мощности;
  • отсутствие вращающихся частей, подверженных механическому износу;
  • невысокие капиталовложения и затраты при эксплуатации;
  • отсутствие шума во время работы;
  • простота в монтаже и эксплуатации.

Выбор оборудования компенсации зависит от типа подключенного к сети силового оборудования.

Компенсация может быть индивидуальной (местной) и централизованной (общей). В первом случае параллельно нагрузке подключают один или несколько (батарею) косинусных конденсаторов, во втором – некоторое количество конденсаторов (батарей) подключается к главному распределительному щиту.

Индивидуальная компенсация

Самый простой и наиболее дешевый способ компенсации. Число конденсаторов (конденсаторных батарей) соответствует числу нагрузок и каждый конденсатор расположен непосредственно у соответствующей нагрузки (рядом с двигателем и т. п.). Такая компенсация хороша только для постоянных нагрузок (например, один или несколько асинхронных двигателей с постоянной скоростью вращения вала), то есть там, где реактивная мощность каждой из нагрузок (во включенном состоянии нагрузок) с течением времени меняется незначительно и для ее компенсации не требуется изменения номиналов подключенных конденсаторных батарей. Поэтому индивидуальная компенсация ввиду неизменного уровня реактивной мощности нагрузки и соответствующей реактивной мощности компенсаторов называется также нерегулируемой.

Централизованная компенсация

Компенсация с помощью одной регулируемой установки КРМ (УКМ-58), подключенной к главному распределительному щиту. Применяется в системах с большим количеством потребителей (нагрузок), имеющих большой разброс коэффициента мощности в течение суток, то есть для переменной нагрузки (например, несколько двигателей, размещенных на одном предприятии и подключаемых попеременно). В таких системах индивидуальная компенсация неприемлема, так как, во-первых, становится слишком дорогостоящей (при большом количестве оборудования устанавливается большое количество конденсаторов), и, во-вторых, возникает вероятность перекомпенсации (появление в сети перенапряжения).

В случае централизованной компенсации конденсаторная установка оснащается специализированным контроллером (автоматическим регулятором реактивной мощности) и коммутационно-защитной аппаратурой (контакторами и предохранителями). При отклонении значения cos(ф) от заданного значения контроллер подключает или отключает определенные конденсаторные батареи (компенсация осуществляется ступенчато). Таким образом, контроль осуществляется автоматически, а мощность подключенных конденсаторов соответствует потребляемой в данный конкретный момент времени реактивной мощности, что исключает генерацию реактивной мощности в сеть и появление в сети перенапряжения.

Дополнительная информация, консультации, цены

Мы предложим эффективное и экономичное решение. Воспользуйтесь опытом наших технических специалистов — заполните форму справа, или позвоните.

Расчет, производство и поставка конденсаторных установок. Установки компенсации реактивной мощности, в наличии и под заказ.

Отдел конденсаторных установок и компенсации реактивной мощности

  • Руководитель
    Стрельцов Игорь Анатольевич
    (моб. 8-926-2073630)
  • (495) 956-7100

Менеджер
Долинов Евгений Игоревич (моб. 8-905-7896190)