Компенсация реактивной мощности
 |
|---|
Данная тема может оказаться полезной студентам электротехнических специальностей, а таких тем здесь много, и просто интересующимся. Поэтому, если вы сконцентрировались на интересах электропроводки, можете эту тему пропустить. Электрооборудование предприятий потребляет как активную так и реактивную мощность. Величина активной мощности, отдаваемой в сеть источником тока, определяется как:
|
Здесь Рi - активная, Qi - реактивная, Si - полная мощность в момент времени i. Из диаграммы видно, что при работе компенсирующего устройства полная мощность за счет уменьшения угла φ стремиться к равенству с мощностью активной. Уменьшаясь, угол φ стремится к нулю градусам. Соответственно значение коснуса стремится к единице. |
Для справки из курса тригонометрии: cos0° = 1. Поэтому для двигателей, чем ближе это значение к единице, тем лучше в плане оплаты энергопотребления. |
Таким образом, повышение коэффициента мощности - один из способов снижения потерь мощности в сети. Основными электроприемниками реактивной мощности являются асинхронные двигатели, трансформаторы, люминесцентные лампы, индукционные печи, реакторы и т.д. На рис.1 показана диаграмма работы компенсирующего устройства. При снижении потребления реактивной мощности Q до Q - Qк величина угла φ1 уменьшается до φ2, что приводит к увеличению коэффициента мощности при постоянной величине передаваемой активной мощности. В каждый момент времени коэффициент мощности предприятия определяется выпражением: 
Способы компенсации реактивной мощности
1. КОНДЕНСАТОРНЫЕ БАТАРЕИ. Основным средством компенсации реактивной мощности обычно являются конденсаторные батареи. Ранее выпускавшиеся конденсаторные батареи, наряду с достоинствами (невысокая стоимость, малые удельные потери активной мощности) имели и недостатки - была вероятность пожароопасности, возможность наличия остаточного заряда, возможность вероятного наступления резонанса на высших гармониках. Современные конденсаторные установки имеют пожаро-взрывобезопасное исполнение, снабжены разрядными резисторами и антирезонансными дросселями. Установки выпускаются в регулируемом и нерегулированном исполнении. В основном выпускаются в виде шкафов, но есть и контейнерного исполнения, так сказать, мобильного исполнения. Материал для ознакомления с типами конденсаторных установок можно найти на сайтах http://kvar.su/index.php/home, http://www.policond.ru/index.shtml, и http://www.electrointer.ru/.
Мощность 3-х фазной конденсаторной батареи при соединении треугольником определяется по формуле:
где ω - угловая частота, С - суммарная емкость трех фаз батареи в мкФ, U - линейное напряжение сети в кВ.
2. СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ. Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель, работающий без нагрузки на валу. При этом по обмотке якоря проходит практически только реактивный ток. Синхронный компенсатор может генерировать в сеть реактивный опережающий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток. Синхронный компенсатор может работать в режиме улучшения cos ? или в режиме стабилизации напряжения.
Достоинство синхронных компенсаторов заключается в возможности быстродействующего плавного регулирования уровня напряжения у потребителя. В периоды малых нагрузок синхронный компенсатор может работать как потребитель реактивной мощности. Недостатками синхроныых компенсаторов является их высокая стоимость и наличие вращающихся частей.
3.СТАТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ (ИРМ). В качестве статических ИРМ могут быть использованы преобразователи, работающие с выдачей реактивной мощности.. Принципиальная схема такого преобразователя показана на рис.2. Батареи конденсаторов С1, С2, С3 подключены не к сети, а включены в контур коммутации преобразователя через уравнительный реактор Р. В этой схеме конденсаторы работают при удвоенной частоте, что обеспечивает их эффективное использование. Выбор емкостей С1, С2, С3 позволяет использовать установку как преобразователь с повышенным коэффициентом мощности или как статический ИРМ. В последнем случае преобразователь на стороне постоянного тока закорачивают через реактор.
|
|
где х - реактивное сопротивление сети от места включения конденсаторной установки до источника питания. Регулирование реактивной мощности может выполняться как вручную так и автоматически. При этом могут быть применены следующие способы регулирования: |
|
Очередность работы выключателей такова: 2 - отключают, 1 - включают. На рис.3б показана схема переключения батареи с треугольника на двойной треугольник. При этом форсировка мощности осуществляется до 4-х кратной:
|
Для экономичного использования компенсирующих устройств и повышения качества электроэнергии можно осуществлять регулирование реактивной мощности, используя в первую очередь синхронные двигатели с регулируемым возбуждением. Если мощность их недостаточна, то регулируют часть конденсаторных батарей. С помощью регуляторов реактивной мощности можно получить дополнительную экономию от снижения потерь электроэнергии и регулировать напряжение. При включении конденсаторной установки Qку напряжение сети будет повышаться на ΔU, а при отключении понижаться:
В настоящее время стали использовать устройства для форсировки мощности конденсаторных батарей. Мощность батареи, как следует из выражения 
 |