В электрический цепях, содержащих комбинированную нагрузку, полная мощность,
потребляемая от сети, складывается из активной мощности, совершающей полезную работу,
и реактивной мощности, расходуемой на создание магнитных полей и создающей дополнительную
нагрузку на силовые линии питания. Соотношение между полной и активной мощностью,
выраженное через косинус угла между их векторами (cosφ), называется коэффициентом
мощности.
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…
Компания «Регион-Автоматика» предлагает Вам свою новую разработку – Автоматические
конденсаторные установки КРМ-Elpower, предназначенные для снижения потребления реактивной
мощности из питающей сети.
Применение установок необходимо на предприятиях, использующих:
Асинхронные двигатели(cosφ) ~ 0.7)
Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cosφ) ~ 0.5)
Выпрямительные электролизные установки (cosφ) ~ 0.6)
Электродуговые печи (cosφ) ~ 0.6)
Индукционные печи (cosφ) ~ 0.2-0.6)
Водяные насосы (cosφ) ~ 0.8)
Компрессоры (cosφ) ~ 0.7)
Машины, станки (cosφ) ~ 0.5)
Сварочные трансформаторы (cosφ) ~ 0.4)
Лампы дневного света (cosφ) ~ 0.5-0.6)
Таблица определения реактивной мощности установки, необходимой для достижения заданного
(желаемого) cosφ.
Текущий (действующий) cosφ
Требуемый (желаемый) cosφ
0.80
0.82
0.85
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
Коэффициент K
0.30
2.43
2.48
2.56
2.64
2.70
2.75
2.82
2.89
2.98
3.18
0.32
2.21
2.26
2.34
2.42
2.48
2.53
2.60
2.67
2.76
2.96
0.34
2.02
2.07
2.15
2.23
2.28
2.34
2.41
2.48
2.56
2.77
0.36
1.84
1.89
1.97
2.05
2.10
2.17
2.23
2.30
2.39
2.59
0.38
1.68
1.73
1.81
1.89
1.95
2.01
2.07
2.14
2.23
2.43
0.40
1.54
1.59
1.67
1.75
1.81
1.87
1.93
2.00
2.09
2.29
0.42
1.41
1.46
1.54
1.62
1.68
1.73
1.80
1.87
1.96
2.16
0.44
1.29
1.34
1.42
1.50
1.56
1.61
1.68
1.75
1.84
2.04
0.46
1.18
1.23
1.31
1.39
1.45
1.50
1.57
1.64
1.73
1.93
0.48
1.08
1.13
1.21
1.29
1.34
1.40
1.47
1.54
1.62
1.83
0.50
0.98
1.03
1.11
1.19
1.25
1.31
1.37
1.45
1.63
1.73
0.52
0.89
0.94
1.02
1.10
1.16
1.22
1.28
1.35
1.44
1.64
0.54
0.81
0.86
0.94
1.02
1.07
1.13
1.20
1.27
1.36
1.56
0.56
0.73
0.78
0.86
0.94
1.00
1.05
1.12
1.19
1.28
1.48
0.58
0.65
0.70
0.78
0.86
0.92
0.98
1.04
1.11
1.20
1.40
0.60
0.58
0.63
0.71
0.79
0.85
0.91
0.97
1.04
1.13
1.33
0.61
0.55
0.60
0.68
0.76
0.81
0.87
0.94
1.01
1.10
1.30
0.62
0.52
0.57
0.65
0.73
0.78
0.84
0.91
0.99
1.06
1.27
0.63
0.48
0.53
0.61
0.69
0.75
0.81
0.87
0.94
1.03
1.23
0.64
0.45
0.50
0.58
0.66
0.72
0.77
0.84
0.91
1.00
1.20
0.65
0.42
0.47
0.55
0.63
0.68
0.74
0.81
0.88
0.97
1.17
0.66
0.39
0.44
0.52
0.60
0.65
0.71
0.78
0.85
0.94
1.14
0.67
0.36
0.41
0.49
0.57
0.63
0.68
0.75
0.82
0.90
1.11
0.68
0.33
0.38
0.46
0.54
0.59
0.65
0.72
0.79
0.88
1.08
0.69
0.30
0.35
0.43
0.51
0.56
0.62
0.69
0.76
0.85
1.05
0.70
0.27
0.32
0.40
0.48
0.54
0.59
0.66
0.73
0.82
1.02
0.71
0.24
0.29
0.37
0.45
0.51
0.57
0.63
0.70
0.79
0.99
0.72
0.21
0.26
0.34
0.42
0.48
0.54
0.60
0.67
0.76
0.96
0.73
0.19
0.24
0.32
0.40
0.45
0.51
0.58
0.65
0.73
0.94
0.74
0.16
0.21
0.29
0.37
0.42
0.48
0.55
0.62
0.71
0.91
0.75
0.13
0.18
0.26
0.34
0.40
0.46
0.52
0.59
0.68
0.88
0.76
0.11
0.16
0.24
0.32
0.37
0.43
0.50
0.57
0.65
0.86
0.77
0.08
0.13
0.21
0.29
0.34
0.40
0.47
0.54
0.63
0.83
0.78
0.05
0.10
0.18
0.26
0.32
0.38
0.44
0.51
0.60
0.80
0.79
0.03
0.08
0.16
0.24
0.29
0.35
0.42
0.49
0.57
0.78
0.80
0.05
0.13
0.21
0.27
0.32
0.39
0.46
0.55
0.75
0.81
0.10
0.18
0.24
0.30
0.36
0.43
0.52
0.72
0.82
0.08
0.16
0.21
0.27
0.34
0.41
0.49
0.70
0.83
0.05
0.13
0.19
0.25
0.31
0.38
0.47
0.67
0.84
0.03
0.11
0.16
0.22
0.29
0.36
0.44
0.65
0.85
0.08
0.14
0.19
0.26
0.33
0.42
0.62
0.86
0.05
0.11
0.17
0.23
0.30
0.39
0.59
0.87
0.08
0.14
0.21
0.28
0.36
0.57
0.88
0.06
0.11
0.18
0.25
0.34
0.54
0.89
0.03
0.09
0.15
0.22
0.31
0.51
0.90
0.06
0.12
0.19
0.28
0.48
0.91
0.03
0.10
0.17
0.25
0.46
0.92
0.07
0.14
0.22
0.43
0.93
0.04
0.11
0.19
0.40
0.94
0.07
0.16
0.36
0.95
0.13
0.33
Следует отметить, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность
полностью (до cosφ )=1), так как при этом возможна перекомпенсация
(за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов).
Обычно стараются достигнуть значения cosφ =0,90…0,95.
Виды компенсацииИндивидуальная компенсация или нерегулируемые установки
– применяются для предприятий, где реактивная мощность каждой из нагрузок с течением
времени меняется незначительно (например, один или несколько асинхронных двигателей
с постоянной скоростью вращения вала). Число конденсаторов соответствует числу нагрузок.
Централизованная компенсация – применяется на предприятиях с большим количеством
потребителей и имеющих большой разброс коэффициента мощности в течение суток.
Какие бывают конденсаторные установки?
Конденсаторные установки бывают следующих видов:
нерегулируемые установки – необходимы в тех случаях, когда реактивная
составляющая сети не меняется во времени. Например, такие установки монтируют
непосредственно у мощных электродвигателей и т.д. Такие установки обычно не
дороги, так как не имеют коммутационного оборудования (не ступеней) и регуляторов
реактивной мощности.
автоматические установки – используются на производствах, где реактивная
составляющая сети меняется во времени (пример – в разные моменты времени включено
разное количество электродвигателей). Данные установки являются самыми распространенными.
В них регулятор реактивной мощности постоянно отслеживает состояние сети и при
необходимости подключает/отключает наборы конденсаторных батарей (ступеней).
Обычно это происходит не чаще 1-2 раза в несколько минут. Вся линейка КРМ-Elpower,
производства АО «Регион-Автоматика», как раз принадлежит к данному классу оборудования.
динамические установки – почти тоже, что и автоматические, только
используются на производствах, где необходимо высокое быстродействие при компенсации
реактивной мощности. Такие установки оборудованы тиристорным коммутационным
оборудованием и отличаются высокой скоростью коммутации – до 14 раз в секунду.
фильтрокомпенсирующие установки - автоматические конденсаторные
установки с фильтрами гармоник (для защиты конденсаторных батарей от присутствующих
в сети гармонических составляющих). Применяются при наличии в сети потребителя
гармонических составляющих (точечная и дуговая сварка, индукционные плавильные
печи и др.).
Стандартная линейка КРМ-Elpower представлена мощностями от 50 до 600 кВАр с шагом
ступеней регулирования от 10 до 50 кВАр.
В тоже время компания АО «Регион-Автоматика» может разработать и произвести под
заказ любые конденсаторные установки.
Из чего состоят конденсаторные установки?
Конденсаторная установка это обычно шкаф, в котором смонтированы следующие электрокомпоненты:
сухие самовосстанавливающиеся конденсаторы, наполненные инертным безопасным
газом, исключающие проблемы с утилизацией;
контакторы с контактами предвключения для ограничения тока через конденсатор
в момент включения;
регуляторы реактивной мощности со специальным алгоритмом управления, увеличивающим
срок службы УКРМ.
Какие преимущества у конденсаторных установок производства АО «Регион-Автоматика»?
точное регулирование сosφ (минимальная ступень 10 кВАр);
комплектующие ведущих мировых производителей;
малые массогабаритные показатели;
ручной и автоматический режим работы;
выход RS-232 для передачи на компьютер телеметрической информации о параметрах
энергосистемы;
возможно комплектование интерфейсом RS-485 для мониторинга и архивации информации
о параметрах энергосистемы на верхнем уровне;
срок окупаемости несколько месяцев.
Как расшифровывается сокращенное наименование конденсаторных установок производства
АО «Регион-Автоматика»?
