Как компенсировать реактивную мощность в трехфазной сети

Расчеты для улучшения коэффициента мощности в трехфазной сети

При расчете емкости конденсатора для улучшения коэффициента мощности в трехфазной сети будем придерживаться той же последовательности, что и в статье с примерами расчетов в однофазной сети. Величина коэффициента мощности определяется по формуле мощности для трехфазного тока:

1. Трехфазный асинхронный двигатель имеет на щитке следующие данные: P=40 кВт, U=380 В, I=105 А, η=0,85, f=50 Гц. Соединение статора в звезду. Предположим, что значение cosφ разобрать на щитке трудно, а потому надо определить его. До какой величины уменьшится ток после улучшения коэффициента мощности до cosφ=1 при помощи конденсаторов? Какую емкость должны иметь конденсаторы? Какую реактивную мощность будут компенсировать конденсаторы (рис. 1)?

Зажимы обмоток статора обозначаются: начала – C1, C2, C3, концы – соответственно C4, C5, C6. Однако в дальнейшем для облегчения связи с диаграммами начала будут обозначаться A, B, C, а концы X, Y, Z.

Подводимая к двигателю мощность P1=P2/η=40000/0,85≈47000 Вт,

где P2 – полезная мощность, которая указывается на щитке двигателя.

После улучшения коэффициента мощности до cosφ=1 подводимая мощность будет равна:

и ток упадет до

Это и есть активный ток при cosφ=0,69, так как

На рис. 1 показано включение конденсаторов для улучшения cosφ.

Напряжение на конденсаторе Uф=U/√3=380/√3=220 В.

Намагничивающий ток фазы равен линейному намагничивающему току: IL=I∙sinφ=105∙0,75=79,8 А.

Емкостное сопротивление конденсатора, который должен обеспечить ток намагничивания, будет: xC=Uф/IL =1/(2∙π∙f∙C).

Отсюда емкость конденсатора C=IC/(Uф∙2∙π∙f)=79,8/(220∙3,14∙100)=79,800/(22∙3,14)∙10^(-6)=1156,4 мкФ.

К трехфазному двигателю должен быть подключен блок конденсаторов общей емкостью C=3∙1156,4≈3469 мкФ, чтобы улучшить коэффициент мощности до cosφ=1, а ток при этом снизить со 105 до 71,5 А.

Общая реактивная мощность, компенсированная конденсаторами, которая при отсутствии конденсаторов берется из сети, Q=3∙Uф∙IL=3∙220∙79,8≈52668=52,66 кВАр.

В этом случае двигатель потребляет из сети только активную мощность P1=47 кВт.

На рис. 2 показан блок конденсаторов, соединенных в треугольник и подсоединенных к зажимам трехфазного двигателя, обмотка которого тоже соединена в треугольник. Это соединение конденсаторов выгоднее, чем соединение, показанное на рис. 1 (см. заключение расчета 2).

2. Небольшая электростанция снабжает трехфазную сеть током I=250 А при линейном напряжении U=380 В и коэффициенте мощности сети cosφ=0,8. Улучшение коэффициента мощности производится конденсаторами, которые соединены в треугольник согласно схеме на рис. 3. Надо определить величину емкости конденсаторов и компенсированную реактивную мощность.

Полная мощность S=√3∙U∙I=1,73∙380∙250=164,3 кВА.

Определим активную мощность при cosφ=0,8:

Реактивная мощность, которую надо компенсировать при cosφ=0,8

Отсюда линейный ток намагничивания (рис. 3) IL=I∙sinφ=Q/(√3∙U)≈150 А.

Намагничивающий (емкостный) фазный ток ICф=Q/(3∙U)=98580/(3∙380)=86,5 A.

Ток конденсатора можно определить и по-другому, по намагни-чивающему (реактивному) току в цепи:

При соединении в треугольник каждая группа конденсаторов имеет напряжение 380 В и фазный ток ICф=86,7 А.

Следовательно, C=IC/(U∙2∙π∙f)=86,7/(300∙π∙100)=726 мкФ.

Полная емкость блока конденсаторов C3=3∙726=2178 мкФ.

Подключенные конденсаторы дают возможность использовать всю мощность электростанции S=164,3 кВА в виде полезной мощности. Без конденсаторов для работы используется лишь активная мощность 131,5 кВт при cosφ=0,8.

Компенсированная реактивная мощность Q=3∙U∙IC=3∙ω∙C∙U^2 растет пропорционально квадрату напряжения. При данном соединении необходимая емкость конденсаторов, а значит, и стоимость конденсаторов ниже, так как напряжение больше.

Сопротивления r на рис. 3 служат для постепенной разрядки конденсаторов при отключении их от сети.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Увеличение энергоэффективности путем компенсации реактивной мощности

Необходимость увеличения энергоэффективности промышленного производства становится все более актуальной. Это обусловлено все большим дефицитом и увеличением стоимости энергоресурсов, ростом объемов производства и в конце концов необходимостью увеличения конкурентоспособности предприятия за счет уменьшения энергоемкости производства.

Большинство промышленных потребителей электроэнергии наряду с активной мощностью потребляют и реактивную мощность, которая расходуется на создание электромагнитных полей и является бесполезной. Наличие в электросети реактивной мощности снижает качество электроэнергии, приводит к увеличению платы за электроэнергию, дополнительным потерям и перегреву проводов, перегрузке подстанций, необходимости завышения мощности силовых трансформаторов и сечения кабелей, просадкам напряжения в электросети.

В настоящее время нагрузкой электрической сети переменного тока промышленных предприятий в основном являются асинхронные двигатели и распределительные трансформаторы, имеющие значительную индуктивность. Поэтому данные устройства в процессе работы за счет ЭДС самоиндукции генерируют реактивную мощность, которая, совершая колебательные движения от нагрузки к источнику (генератору) и обратно, распространяется по сети.

Индукционные приемники энергии или потребители реактивной мощности

• Трансформатор. Он является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от источника электрической энергии до потребителя и предназначен для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности.
• Асинхронный двигатель. Асинхронные двигатели наряду с активной мощностью потребляют до 65% реактивной мощности энергосистемы.
• Индукционные печи. Это крупные электроприемники, требующие для своего действия большое количество реактивной мощности. Индукционные печи промышленной частоты часто используются для плавки металлов.
• Преобразовательные установки, преобразующие переменный ток в постоянный при помощи выпрямителей. Данные установки широко применяются на промышленных предприятиях и железнодорожном транспорте, использующем постоянный ток.

Потребителя обычно интересует активная мощность в нагрузке, которая и определяет полезную работу. Генерация нагрузкой реактивной мощности повышает полную мощность, проходящую по сети. Полная мощность (S) равна корню из геометрической суммы P — активной мощности и Q — реактивной мощности.

Генерация реактивной мощности нагрузкой сопровождается отрицательными явлениями, такими как:

• повышение активных потерь (т. к. величина полной мощности повышается);
• снижение нагрузочной способности (т. к. увеличивается токовая нагрузка на питающий кабель и распределительный трансформатор);
• большее падение напряжения (из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).

Хотя на выработку реактивной мощности не тратится энергия генератора, но для передачи ее по сети требуется дополнительная, активная энергия генератора. Дополнительный реактивный ток, проходя по сети, вызывает не только активные потери мощности в проводах сети и генератора, но и уменьшает допустимую активную составляющую тока питающей сети, т. к. сечение питающего кабеля рассчитано под максимальную нагрузку. Уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом характеризуется коэффициентом мощности cos φ — это численное отношение активной мощности к полной мощности: cos φ = P/S. Например: cos φ асинхронных двигателей составляет примерно 0,7; cos φ сварочных трансформаторов — примерно 0,4; cos φ станков не превышает 0,5 и т. д. Поэтому полное использование мощностей сети возможно только при компенсации реактивной составляющей мощности.

К чему приводит отсутствие компенсации реактивной мощности у потребителей

• У трансформаторов при уменьшении cos φ уменьшается пропускная способность по активной мощности вследствие увеличения реактивной нагрузки.
• Увеличение полной мощности при снижении cos φ приводит к возрастанию тока и, следовательно, потерям мощности, которые пропорциональны квадрату тока.
• Увеличение тока требует повышения сечений проводов и кабелей, растут капитальные затраты на электрические сети.
• Увеличение тока при снижении cos φ ведет к увеличению потери напряжения во всех звеньях энергосистемы, что вызывает понижение напряжения у потребителей.
• На промышленных предприятиях понижение напряжения нарушает нормальную работу электроприемников. Снижается частота вращения электродвигателей, что приводит к снижению производительности рабочих машин, уменьшается производительность электрических печей, ухудшается качество сварки, снижается световой поток ламп, уменьшается пропускная способность заводских электрических сетей, а как итог — ухудшается качество продукции.

Применение емкостных компенсаторов реактивной мощности позволяет снизить объем потребляемой индуктивной реактивной мощности и добиться экономического эффекта в вопросах энергосбережения. Существует несколько способов снижения реактивной мощности, однако применение для этих целей именно конденсаторных установок представляется наиболее предпочтительным. Конденсаторные установки имеют малые потери, просты в наладке и эксплуатации, их можно подключить в любой точке электросети. С их помощью можно компенсировать практически любой объем реактивной мощности.

Принцип работы емкостного компенсатора реактивной мощности заключается в том, что реактивная мощность при этом уже не перемещается между генератором и нагрузкой, а совершает локальные колебания между реактивными элементами — индуктивными обмотками нагрузки и емкостным компенсатором. При этом для снижения потерь, вызываемых перетоком реактивной мощности, необходимо компенсатор располагать как можно ближе к нагрузке.

В качестве коммутирующего элемента в конденсаторных установках могут применяться контакторы или тиристоры.

Контакторные конденсаторные установки получили наиболее широкое распространение в силу более простой реализации и низкой стоимости по сравнению с тиристорными (статическими) конденсаторными установками. Однако на промышленных предприятиях довольно часто нагрузка имеет резкопеременный характер, в таких случаях контакторные компенсаторы малоэффективны из-за недостаточного быстродействия механики контакторов. Более того, контакторы имеют ограниченное расчетное количество срабатываний, что при интенсивных переключениях приводит к преждевременному выходу из строя компенсатора.

Указанных выше недостатков контакторных компенсаторов лишены тиристорные компенсаторы реактивной мощности. Тиристоры обладают гораздо большим быстродействием, что позволяет выполнять компенсацию реактивной мощности в условиях быстропеременной нагрузки. А также не имеют ограничений на количество переключений, так как являются полностью электронными элементами, без движущихся механических частей. А то, что коммутация конденсаторов в тиристорных конденсаторных установках происходит при нулевом значении тока, значительно увеличивает срок службы как конденсаторных батарей, так и всей установки в целом.

НПП «РУМИКОНТ» производит тиристорные компентаторы реактивной мощности (ТКРМ) в диапазоне 50 . 1000 кВАр для трехфазных электрических сетей 380 В и 660 В.

Тиристорный компенсатор ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4

номинальная мощность 500 кВАр,

напряжение питания 380 В, номинальный потребляемый ток 750 А

Тиристорный компенсатор ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4

(компоновка шкафов — вид спереди)

Тиристорный компенсатор ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4

(компоновка шкафов — вид сзади)

Модуль тиристорного компенсатора мощностью 120 кВАр

Состав: емкости компенсации, предохраниети, тиристоры,

формирователь импульсов управления тиристорами,

ТКРМ-500/0,4-07-90-Д-УХЛ4 является законченным комплектным устройством, однако требует подключения трансформаторов тока по двум фазам для измерения и регулирования мощности. Состоит из системы управления, панели индикации, четырех регулируемых блоков и одного нерегулируемого блока с конденсаторами.

Тиристорный компенсатор реактивной мощности укомплектован вводным автоматическим выключателем, обеспечивающим защиту ТКРМ от сверхтоков, а также защиту оборудования подстанции от внутренних коротких замыканий в ТКРМ.
Каждый из конденсаторных блоков снабжен дополнительно предохранителями, установленными в двух фазах. Предохранители обеспечивают селективную защиту ТКРМ от сверхтоков внутри отдельных блоков. Защита от перенапряжений осуществляется блоком варисторов, которым укомплектован стационарный блок. Микропроцессорная система управления укомплектована внутренними датчиками, позволяющими отследить пропадание напряжения собственных нужд и отключить ТКРМ.

На панели индикации отображаются следующие параметры:

• линейное напряжение a-b, В;
• линейное напряжение b-c, В;
• ток нагрузкм фазы а, А;
• ток нагрузки фазы с, А;
• ток конденсаторной батареи фазы а;
• ток конденсаторной батареи фазы с;
• коэффициент мощность (cos φ);
• реактивная мощность, вКАр;
• активная мощность, кВт;
• полная мощность, кВА.

В современных сетях электроснабжения из-за нелинейности нагрузки (например при работе импульсных стабилизаторов и преобразователей электроэнергии) возникают высшие гармоники тока, которые по своей величине часто становятся соизмеримыми с основной гармоникой. Конденсаторы установок компенсации реактивной мощности в совокупности с индуктивностью нагрузки могут образовывать колебательные контуры, близкие по частоте резонанса к частоте одной из высших гармоник. Это приводит к значительному увеличению тока конденсаторов и существенно сокращает их срок службы. Перенапряжения, возникающие при резонансе на элементах конденсаторной установки и нагрузки могут привести к пробою изоляции. Для устранения подобных проблем, а также для оптимизации характеристик компенсатора, до внедрения ТКРМ выполняется исследование электросети заказчика. Для подавления резонансов применяются реакторы, настроенные на частоту наиболее значительных гармоник.

Ниже приведены реальные результаты исследования электросети потребителя до и после внедрения ТКРМ.

Суточный график потребления активной (P) и реактивной (Q) мощности производственного участка

до внедрения компенсатора реактивной мощности

Суточный график коэффициента мощности (cos φ) производственного участка

до внедрения компенсатора реактивной мощности

Суточный график потребления активной (P) и реактивной (Q) мощности производственного участка

после внедрения компенсатора реактивной мощности

Суточный график коэффициента мощности (cos φ) производственного участка

после внедрения компенсатора реактивной мощности

Технические характеристики моделей тиристорных компенсаторов реактивной мощности

13.2. Компенсация реактивной мощности в трёхфазной сети

Важнейшими потребителями электроэнергии являются электрические машины. Кроме активной мощности, которую они затем преобразовывают в механическую, им также необходима и реактивная мощность. Реактивная мощность не «потребляется» электрическими машинами, она всего лишь «берется на время» из сети во время одной части периода и в другой части периода возвращается обратно в сеть. Однако «прокачивание» реактивной мощности через выводы происходит не без потерь. Мелким потребителям предприятия энергоснабжения предоставляют необходимую реактивную мощность бесплатно. Но если реактивная мощность используется широкомасштабно, она должна оплачиваться. Поэтому электрические установки с большим потреблением реактивной мощности (при этом практически всегда речь идет о индуктивной реактивной мощности) должны «компенсироваться». Компенсация индуктивной реактивной мощности происходит за счет подключения потребителей емкостной реактивной мощности, то есть конденсаторов.

На рис. 13.7 изображен симметричный потребитель трехфазного тока в схеме соединения звездой[44]. Каждое из трех ответвлений состоит из последовательного соединения R=10 Ом и L=100 мГн.

Рис. 13.7. Установка трехфазного тока с включаемыми компенсационными конденсаторами

Через переключатель трехфазного тока S8 могут подключаться три компенсационных конденсатора. На рис. 13.8–13.10 можно видеть, какое действие оказывает компенсация реактивной мощности. На рис. 13.8 изображена схема в некомпенсированном состоянии. На рис. 13.9 показано, что происходит, когда переключатель S8 срабатывает на 100 мс: с этого момента достигается полная компенсация реактивной мощности. На рис. 13.10 схема находится в перекомпенсированном состоянии.

Рис. 13.8. Схема трехфазного тока без компенсации реактивной мощности; переключатель S8 открыт

Рис. 13.9. Схема трехфазного тока с полной компенсацией реактивной мощности за счет подключения при t=100 мс трех конденсаторов емкостью 100 мкФ каждый

Рис. 13.10. Перекомпенсация за счет подключения трех конденсаторов емкостью 200 мкФ каждый

Читайте также

Проектирование сети

Проектирование сети Проектирование сети – важнейший этап в ее создании, который ни в коем случае нельзя пропускать, иначе можно ошибиться в расчетах, что повлечет лишние денежные затраты. Если на фоне крупного предприятия это не так критично (лишние запчасти никогда

4.20 Сети X.25

4.20 Сети X.25 Обычная телефонная сеть позволяет соединиться с любым другим абонентом в любой точке планеты. Существует специальная международная организация по стандартам, ответственная за правила объединения национальных телефонных сетей в общемировую систему. Долгое

5.2. Поиск в сети

5.2. Поиск в сети Для тех, кто досконально изучил возможности поиска на локальном компьютере, не составит труда выполнить поиск и на всех компьютерах сети. Однако для этого, скорее всего, придется воспользоваться сторонними программами, так как возможности операционной

1.2.4. Установка по сети

1.2.4. Установка по сети Для этого варианта установки вам нужно иметь доступ к FTP-серверу, где хранится каталог с избранным вами дистрибутивом. Загрузитесь с того носителя, на который вы скопировали загрузочный образ, ответьте на вопросы инсталлятора и выберите в качестве

8.7. Понижение мощности передачи

8.7. Понижение мощности передачи Некоторые маршрутизаторы дают возможность понизить мощность передачи, что позволяет снизить число как преднамеренных, так и случайных несанкционированных подключений к сети. Понизив мощность передачи, можно добиться того, что точка

21. Сети

21. Сети В данной главе описываются возможности по поддержке сетевых соединений Windows XP. Я намеренно избегал общего описания сетей или даже сравнения различных вариантов их построения. Причина проста: в одну главу невозможно уместить всю информацию о сетях, которая вам

Максимальная передача мощности

Максимальная передача мощности Для схем, в которых нагрузочное сопротивление может изменяться при функционировании устройства, представляется существенным вопрос: при какой величине нагрузочного сопротивления передаваемая ему мощность будет максимальной? На рис. 1.20

Максимальная передача мощности в цепях переменного тока

Максимальная передача мощности в цепях переменного тока В цепях постоянного тока максимальная мощность, выделяемая в нагрузке, достигается при RL=RS. В цепях переменного тока передача максимальной мощности достигается в том случае, когда значения полного сопротивления

Исправление коэффициента мощности

Исправление коэффициента мощности Ток, потребляемый асинхронным двигателем, можно снизить, подключив к сети конденсатор. Проведем некоторые предварительные вычисления, рассматривая асинхронный двигатель в 5 лошадиных сил, который потребляет 53 А при 117 В при КПД 78,5 %.

Выбор сопротивления нагрузочного резистора для максимальной передаваемой мощности

Выбор сопротивления нагрузочного резистора для максимальной передаваемой мощности Мы рассмотрели теорему о максимальной мощности для схем постоянного и переменного тока. В обоих случаях устанавливалась нагрузка и затем проводился анализ. Если мы изменяли значение

Подключение к Сети

Подключение к Сети Подключиться к Интернету вообще-то несложно. Но тут нужно учесть некоторые моменты. Прежде всего необходимо иметь следующие вещи.• Компьютер – подразумевается, что если вы читаете эту книгу и у вас есть интерес к Интернету, то и компьютер у вас

Файлообменные сети

Файлообменные сети Интернет предоставляет своим пользователям еще одну замечательную возможность – файлообменные сети, идея которых заключается в том, что огромное количество компьютеров, подключенных к Интернету, связываются между собой, что позволяет им

Сети MSN и Jabber

Сети MSN и Jabber Кроме рассмотренной выше сети ICQ есть и альтернативные сети, иначе зачем тогда существуют альтернативные клиенты. Рассмотреть все сети не представляется возможным ввиду их многочисленности. Самый популярный протокол быстрого обмена сообщениями на

Доступ к сети

Доступ к сети Сервер Firebird, запущенный на любой платформе, принимает TCP/IP-подключения клиентов с любой клиентской платформы, которая может выполнять Firebird API.Клиенты не могут подключиться к серверу Firebird через какую-нибудь файловую систему коллективного доступа (NFS,

Сети

Сети Сети позволяют компьютерам обмениваться информацией между собой напрямую без использования дисков, дискет и т. д. Кроме того, через них можно общаться. Наиболее распространенные виды компьютерных сетей – проводные и беспроводные. Сеть является проводной, когда для

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

Реактивной мощностью называется та доля полной мощности, которая идет на поддержание электромагнитных процессов в нагрузках, имеющих индуктивную и емкостную реактивные составляющие.

Реактивная мощность сама по себе не расходуется на выполнение какой-либо полезной работы, в отличие от активной мощности, однако наличие в проводах реактивных токов приводит к их нагреву, то есть к потерям мощности в форме тепла, что вынуждает поставщика электроэнергии все время подавать потребителю повышенную полную мощность. А между тем, в соответствии с приказом Министерства промышленности и энергетики Российской Федерации №267 от 4 октября 2005 года, реактивная мощность отнесена к техническим потерям в электрических сетях.

Но электромагнитные поля всегда возникают в нормальных режимах работы огромного числа разновидностей электрического оборудования: люминесцентных ламп, электродвигателей различного назначения, индукционных установок и т. д. — все подобные нагрузки не только потребляют из сети полезную активную мощность, но и являются причинами появления реактивной мощности в протяженных цепях.

И хотя без реактивной мощности многие потребители, содержащие ощутимые индуктивные составляющие, не смогли бы работать в принципе, поскольку им необходима реактивная мощность, как часть полной мощности, реактивная мощность зачастую фигурирует как вредная чрезмерная нагрузка по отношению к электрическим сетям.

Вред от реактивной мощности без компенсации

В общем и целом, когда объем реактивной мощности в сети становится значительным, понижается напряжение в сети, такое положение дел весьма характерно для энергосистем с дефицитом активной составляющей, — там всегда напряжение в сети ниже номинала. И тогда недостающая активная мощность поступает из соседних энергосистем, в которых на данный момент генерируется чрезмерное количество электроэнергии.

Но такие системы, которые всегда требуют пополнений за счет соседей, всегда получаются в итоге неэффективными, а ведь их можно легко превратить в эффективные, достаточно создать условия для генерации реактивной мощности прямо на месте, в специально приспособленных компенсирующих устройствах, подобранных для активно-реактивных нагрузок данной энергосистемы.

Дело в том, что реактивную мощность не обязательно генерировать на электростанции генератором, вместо этого ее можно получать в компенсирующей установке (в конденсаторе, синхронном компенсаторе, в статическом источнике реактивной мощности), расположенной на подстанции.

Компенсация реактивной мощности сегодня является не только ответом на вопросы об энергосбережении и о способе оптимизации нагрузок на сеть, но и ценным инструментом влияния на экономику предприятий. Ведь конечная стоимость любой производимой продукции формируется не в последнюю очередь из расходуемой электроэнергии, которая будучи снижена — уменьшит себестоимость продукции. К такому выводу пришли аудиторы и специалисты по энергоресурсам, что побудило многие компании прибегнуть к расчету и установке систем компенсации реактивной мощности.

Для компенсации реактивной мощности индуктивной нагрузки — подбирают определенной емкости конденсатор, в итоге потребляемая непосредственно от сети реактивная мощность снижается, она потребляется теперь от конденсатора. Другими словами, коэффициент мощности потребителя (с конденсатором) повышается.

Активные потери теперь становятся не более 500 мВт на 1 кВар, при этом движущиеся части у установок отсутствуют, шума нет, а эксплуатационные затраты мизерны. Установить конденсаторы можно в принципе в любой точке электросети, а мощность компенсации подбирается индивидуально. Установка производится в металлических шкафах или в настольном исполнении.

Способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения

В зависимости от схемы подключения конденсаторов к потребителю, есть несколько видов компенсации: индивидуальная, групповая и централизованная.

• При индивидуальной компенсации конденсаторы (конденсатор) подключаются прямо к месту возникновения реактивной мощности, то есть свой конденсатор(ы) — к асинхронному двигателю, отдельный — к газоразрядной лампе, индивидуальный — к сварочному аппарату, личный конденсатор — для индукционной печи, для трансформатора и т.д. Здесь от реактивных токов разгружаются подводящие провода к каждому конкретному потребителю.
• Групповая компенсация подразумевает подключение одного общего конденсатора или общей группы конденсаторов сразу к нескольким потребителям со значительными индуктивными составляющими. В этом случае постоянная одновременная работа нескольких потребителей сопряжена с циркуляцией общей реактивной энергии между потребителями и конденсаторами. Линия подводящая электроэнергию к группе потребителей окажется разгружена.
• Централизованная компенсация предполагает установку конденсаторов с регулятором в главном или групповом распределительном щите. Регулятор оценивает в режиме реального времени текущее потребление реактивной мощности, и оперативно подключает и отключает необходимое количество конденсаторов. В итоге потребляемая от сети суммарная мощность всегда сводится к минимуму в соответствии с мгновенной величиной требуемой реактивной мощности.

Каждая установка компенсации реактивной мощности включает в себя несколько ветвей конденсаторов, несколько ступеней, которые формируются индивидуально для той или иной электросети, в зависимости от предполагаемых потребителей реактивной мощности. Типичные размеры ступеней: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 кВар.

Для получения больших ступеней (100 и более кВар) — объединяют параллельно несколько небольших. В результате нагрузки на сети снижаются, токи включения и сопровождающие их помехи уменьшаются. В сетях с большим количеством высших гармоник сетевого напряжения, конденсаторы компенсирующих установок защищают дросселями.

Выгоды от компенсации реактивной мощности

Автоматические компенсирующие установки дают ряд преимуществ оборудованной ими сети:

• снижают загрузку трансформаторов;
• упрощают требования к сечению проводов; позволяют больше нагрузить электрические сети, чем это было возможно без компенсации;
• устраняют причины для снижения напряжения сети, даже если потребитель присоединен протяженными проводами;
• повышают КПД мобильных генераторов на жидком топливе;
• облегчают пуск электродвигателей;
• автоматически повышают косинус фи;
• устраняют реактивную мощность из линий;
• избавляют от перенапряжений;
• улучшают контроль за параметрами сетей.

Учет гармонических нагрузок в сети

Электронные устройства, такие как преобразователи частоты, источники бесперебойного питания (ИБП), оборудование для дуговой сварки, лампы с электронным балластом и т. д., генерируют гармонические токи и вызывают гармонические напряжения на импедансах электрических распределительных сетей. Эти гармонические составляющие являются причиной многих неисправностей электрооборудования.

Кроме того, конденсаторы чувствительны к гармоническим составляющим. Чрезмерно высокие гармоники обычно могут вызывать перегрев конденсаторов при больших токах, что приводит к преждевременному старению и, в конечном итоге, к выходу из строя компенсационного устройства. По этой причине выбор компенсационного устройства также должен производиться с учетом полного гармонического искажения тока (THDi) в данной сети.

Основанием для выбора компенсирующего устройства в сетях с гармоническими составляющими может быть измерение существующих коэффициентов в данной сети. В этом случае необходимо измерять гармоники тока при наибольшей нагрузке и без компенсирующего устройства при питании распределения от трансформатора (при номинальной полной мощности Sн).

Полная мощность (S), измеренная в этот интервал времени, будет использоваться для следующих сравнительных расчетов, которые характеризуют три типа сети с точки зрения гармонических нагрузок с целью выбора подходящего компенсационного устройства.

Эта сеть минимально нагружена гармоническими составляющими тока. По этой причине в четырехвольтовых сетях возможно применение в компенсационном устройстве конденсаторов с номинальным напряжением 400/415 В.

Эта сеть соответствует слабонагруженной сети с гармоническими составляющими тока. По этой причине в четырехвольтовых сетях в компенсационном устройстве должны применяться конденсаторы увеличенной емкости с номинальным напряжением 480 В.

Эту сеть следует считать сильно нагруженной гармоническими составляющими тока. Поэтому в четырехвольтовых сетях в компенсационном устройстве необходимо использовать конденсаторы увеличенной емкости с номинальным напряжением 480 В в сочетании с дросселями со схемным фильтром.

Компенсационное устройство в сетях с минимальными и слабонагруженными гармониками

Емкость незатухающего компенсирующего устройства вместе с индуктивностью сети создает колебательный контур.

Собственную резонансную частоту этого колебательного контура легко определить по приближенной формуле, используя значения мощности короткого замыкания Sк в точке подключения и номинальной мощности компенсирующего устройства Qс: Qр = 50 х квадратный корень (Sk/Qc).

Как следует из приведенной приближенной формулы, собственная резонансная частота колебательного контура уменьшается с увеличением номинальной мощности компенсирующего устройства.

Чем больше ступеней регулируемого незатухающего компенсирующего устройства подключено, тем сильнее падает собственная резонансная частота.

Если значение собственной резонансной частоты приблизится к значению частоты гармоники, встречающейся в данной сети, напряжение этой гармоники возрастет, что может привести к перегрузке конденсаторов со всеми вытекающими последствиями.

Выбор устройства компенсации демпфирования для сетей с большой гармонической нагрузкой

Во избежание проблем с гармониками в сетях, сильно нагруженных гармоническими составляющими тока, необходимо избегать возникновения резонансов в области критических частот гармоник.

В демпфирующих компенсационных устройствах конденсаторы совмещены с дросселями цепей фильтра таким образом, что последовательная (собственная) резонансная частота fr конденсатора и дросселя цепей фильтра оказывается значительно ниже критической частоты гармоник.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: