Где необходима компенсация реактивной мощности
В зависимости от вида используемого оборудования нагрузка подразделяется на активную, индуктивную и емкостную. Наиболее часто потребитель имеет дело со смешанными активно-индуктивными нагрузками. Соответственно, из электрической сети происходит потребление как активной, так и реактивной энергии. Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и пр. энергии. Реактивная же энергия не связана с выполнением полезной работы, а расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, индукционных печах, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах. Показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сos. Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S, потребляемой электроприемниками из сети:
.....................................................................сos
= P / S
Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а cos при малой нагрузке уменьшается. Например, если cos 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 cos. Значения коэффициента мощности нескомпенсированного оборудования приведены в табл. 1, а усредненные значения коэффициента мощности для систем электроснабжения различных предприятий – в табл. 2. В оптимальном режиме показатель сos должен стремиться к единице и соответствовать нормативным требованиям.
Таблица 1
| Тип нагрузки | Примерный коэффициент мощности |
| Асинхронный электродвигатель до 100 кВт | 0,6-0,8 |
| Асинхронный электродвигатель 100-250 кВт | 0,8-0,9 |
| Индукционная печь | 0,2-0,6 |
| Сварочный аппарат переменного тока | 0,5-0,6 |
| Электродуговая печь | 0,6-0,8 |
| Лампа дневного света | 0,5-0,6 |
Таблица 2
| Тип нагрузки | Примерный коэффициент мощности |
| Хлебопекарное производство | 0,6-0,7 |
| Мясоперерабатывающее производство | 0,6-0,7 |
| Мебельное производство | 0,6-0,7 |
| Лесопильное производство | 0,55-0,65 |
| Молочные заводы | 0,6-0,8 |
| Механообрабатывающие заводы | 0,5-0,6 |
| Авторемонтные предприятия | 0,7-0,8 |
Таким образом, видно, что при отсутствии компенсации реактивной мощности потребитель переплачивает за потребление реактивной энергии 30–40% общей стоимости. Соответственно при компенсации реактивной мощности ток, потребляемый из сети, снижается, в зависимости от cosна 30-50 %, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции т.п. В настоящее время готовятся к выпуску Методические указания, устанавливающие новые скидки и надбавки к тарифу по оплате электроэнергии потребителем в зависимости от степени компенсации реактивной мощности и нагрузки, в том числе в составе конечного тарифа (цены) на электрическую энергию, поставляемую ему по договору электроснабжения. Повсеместная компенсация реактивной мощности, нагрузок в значительной степени поможет решить проблемы пропускной способности сети, снизить потери электроэнергии в подводящих линиях и трансформаторах, повысить напряжение сети и улучшить качество электроэнергии за счет фильтрации гармоник и импульсных помех. Применение конденсаторных установок позволит потребителям получать при той же полной мощности трансформатора большую полезную мощность при том же сечении кабелей и номиналах трансформаторов. Применение установок компенсации реактивной мощности необходимо на предприятиях, использующих:
- Асинхронные двигатели (cos ~ 0.7)
- Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos ~ 0.5)
- Выпрямительные электролизные установки (cos~ 0.6)
- Электродуговые печи (cos ~ 0.6)
- Водяные насосы (cos ~ 0.8)
- Компрессоры (cos ~ 0.7)
- Машины, станки (cos ~ 0.5)
- Сварочные трансформаторы (cos ~ 0.4).
Напряжение подводимое к электроприемнику, не должно содержать высших гармоник при установившемся режиме работы электросети. Высшие гармоники тока и напряжения вызывают дополнительные потери активной мощности во всех элементах системы электроснабжения:
- в линиях электропередачи,
- трансформаторах
- электрических машинах
- статических конденсаторах
Высшие гармоники вызывают: Паразитные поля и электромагнитные моменты в синхронных и асинхронных двигателях, которые ухудшают механические характеристики и КПД машины. В результате необратимых физикохимических процессов, протекающих под воздействием полей высших гармоник, а также повышенного нагрева токоведущих частей наблюдается:
- ускоренное старение изоляции электрических машин, трансформаторов, кабелей;
- ухудшение коэффициента мощности электроприемников;
- ухудшение или нарушение работы устройств автоматики, телемеханики, компьютерной техники и других устройств с элементами электроники;
- погрешности измерений индукционных счетчиков электроэнергии, которые приводят к неполному учету потребляемой электроэнергии;
- нарушение работы вентильных преобразователей при высоком уровне высших гармонических составляющих.
Назначение УКРМ - повышение и поддержания на заданном уровне значения коэффициента мощности (cos ) в электрических сетях: экономия на оплате электроэнергии и мощности, высвобождение дополнительной мощности трансформаторов, уменьшение потерь в сети потребителя, применения линий электропередач меньшего сечения, продление сроков службы силового оборудования, уменьшение количества аварийных ситуаций на электроустановках потребителя.
