13. Компенсация реактивной мощности в промышленных сетях. Характеристика способов компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии^[1]. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7 — 0,75. Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют:

• уменьшить нагрузку на трансформаторы, увеличить срок их службы,

• уменьшить нагрузку на провода, кабели, использовать их меньшего сечения,

• улучшить качество электроэнергии у электроприемников (за счёт уменьшения искажения формы напряжения),

• уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях,

• избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности,

• снизить расходы на электроэнергию.

Основные компоненты

• Источники емкостной реактивной мощности — конденсаторы;

• Регулятор реактивной мощности — устройство, измеряющее и поддерживающее величину cosφ на заданном оптимальном уровне путем выдачи команд на исполнительные устройства без участия персонала;

• Исполнительные устройства, подключающие и отключающие конденсаторы необходимой мощности в необходимом количестве в зависимости от команд регулятора.

14. Виды компенсации реактивной мощности.

Индивидуальная и групповая компенсация

Индивидуальная компенсация соответствует установке конденсаторов / непосредственно у приемника электроэнергии. Она обеспечивает наибольшую разгрузку системы электроснабжения от реактивной нагрузки и дает максимальный экономический эффект, но целесообразна только для крупных потребителей с относительно низким коэффициентом мощности при большом количестве часов работы в год, что гарантирует полное использование конденсаторов.

Преимуществом индивидуальной компенсации таких электроприемников, как башенные краны и сварочные трансформаторы, является то, что для присоединения конденсаторов можно использовать пусковое устройство электроприемника, а разрядным сопротивлением, предназначенным для быстрого снижения напряжения на выводах конденсаторов, может служить сам электроприемник.

При этом батареи могут быть установлены в шкафах, в кабине башенного крана (при соблюдении правил техники безопасности).

Групповая компенсация осуществляется конденсаторными батареями 2, что обеспечивает их лучшее использование, однако в этом случае распределительные сети приемников не разгружаются от реактивной мощности.

Централизованная компенсация на стороне вторичного напряжения трансформаторной подстанции предусматривает присоединение конденсаторной батареи 3 к ее шинам, что приводит к разгрузке от реактивной мощности только трансформаторов подстанции и питающей ее линии. При этом сети вторичного напряжения не разгружаются от реактивной мощности. Аналогичная компенсация на стороне первичного напряжения с помощью конденсаторной батареи 4 разгружает систему внешнего электроснабжения от реактивной мощности, но не разгружает трансформаторы и все элементы внутреннего электроснабжения строительной площадки.

Регулируемые конденсаторные установки размещают не только с учетом заданной компенсации реактивной мощности, но и необходимости поддержания требуемого напряжения сети в часы минимальной и максимальной нагрузок строительства. Регулирование конденсаторных установок может быть ручным и автоматическим Автоматическое регулирование по напряжению, току нагрузки, времени суток, направлению реактивной мощности или cos <р обязательно для конденсаторных установок мощностью более 200 квар.

В настоящее время для повышения «кф промышленность выпускает конденсаторы КСО, КО. КС2, КСК1. КСК2, а также конденсаторные установки УКЛ, УК, ККУ и др.

Синхронные компенсаторы также относятся к устройствам искусственной компенсации cos ср, например синхронная машина, работающая в режиме двигателя без нагрузки на валу и предназначенная для генерирования реактивной мощности. Схема включения синхронного компенсатора приведена на 31, а, а его векторные диаграммы, — на 31, б, в. При подключении потребителя П к сети напряжением 0С в ней возникает ток /2, отстающий по фазе от Uc на угол ср2. При подключении компенсатора параллельно Я и создании режима перевозбуждения, являющегося для него номинальным, появится ток /С1., опережающий по фазе Uc на 90е. Результирующий ток в сети /2 /п I /«к При этом возрастает cos ср и ток /2 уменьшается, следовательно, включение синхронного компенсатора аналогично присоединению рассмотренных выше батарей конденсаторов. Преимущество компенсаторов заключается в возможности плавного регулирования реактивного тока. В некоторых случаях синхронные компенсаторы работают с недовозбуждением. Необходимость в этом возникает в том случае, если ток содержит значительную емкостную составляющую, которая не компенсируется индуктивной составляющей тока потребителей.