В электрических сетях, содержащих только активную нагрузку (лампы накаливания, электронагреватели и др.) ток и напряжение изменяются синфазно, и из сети потребляется только полезная активная мощность.
Но в реальной жизни это бывает достаточно редко. Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка в процессе работы является источником реактивной электроэнергии (реактивной мощности), которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором).
Реактивная мощность характеризуется задержкой (в индуктивных элементах ток по фазе отстает от напряжения) между синусоидами фаз напряжения и тока сети.
Отставание тока по фазе от напряжения в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени, когда напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен и наоборот. В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а подается обратно по сети в сторону генератора. При этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктивном элементе, распространяется по сети, не рассеиваясь в активных элементах, а совершает колебательные движения (от нагрузки к генератору и обратно).
Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинусу угла (φ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е. cos(φ)=P/S.
Появление реактивной составляющей в сети можно отобразить на векторных диаграммах следующим образом:
Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом.
Чем ближе значение cos(φ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.
Для большинства промышленных потребителей наличие в сетях реактивной энергии означает следующее: по сетям между источником электроэнергии и потребителем кроме совершающей полезную работу активной энергии протекает и реактивная энергия, не совершающая полезной работы и направленная только на создание магнитных полей в индуктивной нагрузке. Протекая по кабелям и обмоткам трансформаторов, реактивный ток снижает в пределах их пропускной способности долю протекаемого по ним активного тока, вызывая при этом значительные дополнительные потери в проводниках на нагрев - т.е. активные потери. Из этого следует, что согласно современным правилам расчета за электроэнергию, потребитель вынужден как минимум дважды платить за одни и те же непроизводительные затраты. Один раз - непосредственно за потребленную из сети реактивную энергию (по счетчику реактивной энергии) и второй раз - за нее же, но косвенно, оплачивая активные потери от протекания реактивной энергии, учитываемые счетчиком активной энергии.
Таким образом, наличие реактивной мощности является паразитирующим фактором, неблагоприятным для сети в целом. В результате этого:
- увеличиваются расходы на электроэнергию;
- приходится платить штрафы за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности
- возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока;
- увеличивается нагрузка на трансформаторы и коммутационную аппаратуру, таким образом, снижается срок их службы
- увеличивается нагрузка на провода, кабели - приходится использовать большего сечения;
- отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).
- увеличивается уровень высших гармоник в сети
Изменить данную ситуацию можно путем размещения компенсирующего источника реактивной энергии непосредственно у потребителей - это дает возможность разгрузить сети от реактивного тока и практически исключить все вышеописанные недостатки - т.е. "скомпенсировать" индуктивную реактивную мощность.
Работа сети до монтажа установки компенсации реактивной мощности
И после
Компенсацию реактивной составляющей в сети можно отобразить на векторных диаграммах следующим образом:
Таким источником служат другие фазосдвигающие элементы - конденсаторы. В противоположность индуктивности, конденсаторы стремятся сохранять неизменным напряжение на своих зажимах, т.е. для них ток "опережает" напряжение. Поскольку величина потребляемой электроэнергии на любом предприятии никогда не является постоянной и может меняться в существенном диапазоне за достаточно малый промежуток времени, - то, соответственно, может меняться и соотношение активной потребляемой энергии к полной. Причем, чем меньше активная нагрузка какого-либо индуктивного потребителя (асинхронного двигателя, трансформатора), тем ниже cosφ. Из этого следует, что для компенсации реактивной мощности необходим набор оборудования, обеспечивающий адекватное регулирование cosφ в зависимости от изменяющихся условий работы оборудования - т.е. установка компенсации реактивной мощности (УКРМ). Синонимы – КРМ, УКМ, КРМФ…
Подробнее о конденсаторной установке и ее преимуществах
Стоимость конденсаторных установок
Сделать заказ
