Компенсатор реактивной мощности: применение устройств УКРМ и условия электрической безопасности

УКРМ — установка компенсации реактивной мощности

Нагрузка предприятий подразделяется на активную, индуктивную и емкостную, все эти виды мощностей зависят от типа работающего оборудования.

Существование реактивной энергии несет отрицательное воздействие на электрические сети, создает электромагнитные поля в электрических устройствах.

Существование реактивного тока создает дополнительную нагрузку, приводящую к снижению качества электроэнергии, влекущую увеличение сечений токовых проводников.

Назначение устройства компенсации реактивной мощности

Рис. Внешний вид УКРМ 6(10) кВ

Основным предназначением устройства является снижение действия реактивной мощности, служит для увеличения и поддержания на определенном нормативном уровне величины коэффициента мощности в трехфазных распределительных сетях. Главное предназначение УКРМ, является аккумуляция в конденсаторах реактивной мощности. Это действие помогает разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, происходит стабилизация напряжения, увеличивается доля активной мощности.

Основные функции УКРМ

  1. Понижение потребляемого нагрузочного тока на 30-50%.
  2. Снижение составляющих элементов распределительной сети, увеличение их срока службы.
  3. Повышение надежности и пропускной способности электрической сети.
  4. Понижение тепловых потерь электрического тока.
  5. Снижение воздействия высших гармоник.
  6. Понижение несимметричности фаз, сглаживание сетевых помех.
  7. Снижение до минимума стоимости индуктивной мощности.

Установка компенсации реактивной мощности УКРМ отличается рядом преимуществ, обусловленных применением конденсаторов, дополненных третьим уровнем безопасности в виде полипропиленовой сегментируемой пленки пропитанной специальной жидкостью, обеспечивающих надежное использование, долговечность, невысокую стоимость при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту.

Наличие в конденсаторной установке УКРМ специализированных тиристорных быстродействующих пускателей, работающих с опережением по времени для коммутации фазовых конденсаторов, срабатывающих при изменении cosφ, продляет время их безотказной работы.

Рис. Внешний вид тиристора для коммутации конденсаторных установок.

Для обеспечения регулирования cosj в автоматическом режиме с передачей информации на PC с контролем в сети высших гармоник тока и напряжения, применяются контроллеры с контакторным переключением.

Для повышения качества работы УКРМ в установке присутствует фильтр нечетных гармоник и устройства терморегуляции, для обнаружения неисправностей продумана система индикации.

Все оборудование помещается в блок-контейнер, снабженный вентиляцией и обогревом с автоматическим управлением. Устройства обеспечивают комфортное и удобное обслуживание при низких температурах до -60 о С.

Модульный тип построения, способствует поэтапному наращиванию мощности УКРМ.

Защита конденсаторных установок

Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты:

  1. Блокировки, обеспечивающие защиту от прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
  2. Защита, предохраняющая установку от короткого замыкания конденсатора.
  3. От превышения нормы электрического тока.
  4. От перенапряжения.
  5. От перекоса токов по фазам устройства.
  6. Электромагнитное блокирование, предохраняющее от ошибочного включения коммутационных аппаратов УКРМ.
  7. Механическое блокирование включения заземляющих ножей в работающей установке.
  8. Наличие контактного выключателя, отключающего установку при открывании дверей при включенном оборудовании.
  9. Тепловая защита, включающая принудительное охлаждение при повышении температуры конденсаторных батарей.
  10. Термодатчик включающий обогрев в установке при понижении температуры.

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

  1. Наличие трехфазных пожарозащищенных экологических конденсаторов.
  2. Применение в устройстве специальных предохранителей и разрядников сопротивления с обкладками из полимерной металлизированной пленки с минеральной пропиткой.
  3. Регуляторы реактивной мощности и цифровые анализаторы с дистанционным управлением.
  4. Для повышения сейсмоустойчивости и вибрационной стойкости применяются специальные полимерные изоляторы.

Типы УКРМ

Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это:

  1. Нерегулируемые установки, выполненные в модульном построении, состоящем из нескольких фиксированных ступеней,коммутация происходит в ручном режиме при отсутствии токов нагрузки.
  2. Автоматические или регулируемые, базовое устройство предназначено для автоматического регулирования ступеней, каждая из которых состоит из трех конденсаторов, соединенных в звезду, операции по осуществлению коммутационных действий производят автоматически с использованием электронного блока, определяющего мощность и время включения.
  3. Полуавтоматические установки применяются для снижения стоимости устройства компенсации реактивной мощности, цена становится доступной с одновременным сохранением качества работы устройства. Для этого в устройстве применяются, как регулированные ступени, так и фиксированные.
  4. Высоковольтные установки с фильтрами, применяемыми для защиты от нелинейных гармонических искажений защитных антирезонансных дросселей. Применяются такие установки совместно с устройствами, генерирующими явление в сети высших гармоник, это: устройства, обеспечивающие плавный пуск и частотные преобразователи.

Таблица №1 Типы конденсаторных установок с указанием мощности ступеней.

В модульных установках КРМ ступени конструктивно объединены в модуль

Особенности подключения УКРМ

Самым оптимальным подключением устройства компенсации реактивной мощности, является установка устройства в непосредственной близости к потребителю (индивидуальная компенсация). В этом случае, стоимость установки компенсации реактивной мощности, состоящая из суммы стоимости внедрения и дальнейшего обслуживания составляет значительную величину.

При объединении нагрузок в единый комплекс по потреблению реактивной мощности, целесообразно применять групповую компенсацию. В этом случае применение цена устройства реактивной мощности становится наиболее приемлемой при внедрении в работу, но менее выгодной для пользователей из-за понижения активных потерь, в электрической сети оказывающих влияние на экономию средств.

Возможно, подключение устройства КРМ в виде отдельного оборудования с индивидуальным кабельным вводом, так и в составе НКУ, к примеру, в составе главного распределительного щита.

Расчет УКРМ

Для выбора УКРМ производится подсчет полной суммарной мощности конденсаторных батарей электроустановки, по формуле:

Где Р – активная мощность электроустановки
Показания (tg(ф1) -tg(ф2)) находятся по данным cos(ф1) и cos(ф2)
Значение cos(ф1) коэффициента мощности до установки УКРМ
Значение cos(ф2) коэффициента мощности после установки УКРМ, задается электроснабжающим предприятием.

Формула мощности приобретает такой вид:

k- табличный коэффициент, соответствующий значениям коэффициента мощности cos(ф2)

Мощность УКРМ определяется конкретно для всех участков электрической сети в зависимости от характера нагрузки и способа компенсации.

Только после проведенного в полной мере анализа показателей, полученных при диагностике данных, появляется возможность выбора регулируемых или нерегулируемых УКРМ.

Обозначается степень дробления мощности по ступеням, время и скорость повторного срабатывания ступеней, выявляется необходимость использования в конденсаторной установке компенсации реактивной мощности для снижения коэффициента несинусоидальности в питающей сети, фильтрации нечетных гармоник, а также отсутствие эффекта резонанса. Это обеспечивает качество электроэнергии.

Таблица№2 Расчет мощности конденсаторов для УКРМ

Необходимо знать, что нельзя производить полную компенсацию реактивной мощности до единицы, это приводит к перекомпенсации, которая может произойти в результате непостоянного значения активной мощности потребителя, а также в результате случайных факторов. Желательное значение cosф2 от 0,90 до 0,95.

Компенсация реактивной мощности в квартире, быту и на производстве

Слишком высокая или как еще её называют, реактивная энергия и мощность, способствуют значительному ухудшению работы электрических сетей и систем. Мы предлагаем рассмотреть в нашей статье как производится автоматическая компенсация реактивной мощности (крм) и перекомпенсация в сетях на предприятиях, в квартире и в быту.

Зачем нужна компенсация реактивной мощности

Чем больше требуется энергии — тем выше становится уровень потребления топлива. И это не всегда оправдано. Компенсация мощности, т.е, её правильный расчет, поможет сэкономить в промышленных распределительных электросетях на производстве до 50 % затрачиваемого топлива, а в некоторых случаях и больше.

Нужно понимать, что тем больше ресурсов затрачено на производство, тем выше будет цена конечного продукта. При возможности снизить стоимость изготовления товара, производитель либо предприниматель, сможет снизить его цену, чем привлечь потенциальных клиентов и потребителей.

Как наглядный пример – пара диаграмм ниже. Эти векторы визуально передают полный эффект от работы установки.

Диаграмма до работы установки Диаграмма после работы установки

Кроме этого, мы также избавляемся от потерь в электросетях, от чего эффект следующий:

  • напряжение ровное, без перепадов;
  • увеличивается долговечность проводов (abb – авв, аку) и индукционной обмотки в жилых помещениях и на заводе;
  • значительная экономия на работе домашних трансформаторов и выпрямителей тока;
  • проведенная компенсация мощности и реактивной энергии значительно продлит время работы мощных устройств (асинхронный двигатель трехфазный и однофазный).
  • значительное снижение электрических затрат.

Общая схема преобразователя

Теория и практика

Чаще всего реактивная энергия и мощность потребляется при использовании трехфазного асинхронного двигателя, здесь и нужна компенсация сильнее всего. Согласно последним данным: 40 % — потребляют двигатели (от 10 кв), 30 – трансформаторы, 10 – преобразователи и выпрямители, 8% — расход освещения

Для того чтобы этот показатель уменьшить, используются конденсаторные устройства или установки. Но существует огромное количество подтипов этих электроприборов. Какие бывают конденсаторные установки и как они работают?

Видео: Что такое компенсация реактивной мощности и для чего она нужна?

Для того чтобы производилась компенсация энергии и реактивной мощности конденсаторными батареями и синхронными двигателями, понадобится установка энергосбережения. Чаще всего используют подобные устройства с реле, хотя вместо него может быть установлен контактор либо тиристор. Дома используются релейные приборы дуговой компенсации. Но если проводится компенсация реактивной энергии и мощности на заводах, у трансформаторов (там, где несимметричная нагрузка), то намного целесообразнее применять тиристорные устройства.

Читайте также:  Мультиметр DT 830B: подробное описание прибора, инструкция по применению, как правильно пользоваться

В отдельных случаях возможно использование комбинированных устройств, это приборы, которые одновременно работают и через линейный преобразователь, и через реле.

Чем поможет использование установок:

  • подстанция снизит скачки напряжения;
  • электрические сети станут более безопасными для работы электрических приборов, исчезнут проблемы компенсации электричеста и мощности у холодильных установок и сварочных аппаратов;
  • кроме этого, они очень просты в установке и эксплуатации.

Как установить конденсаторные устройства

Предварительно понадобится схема работы электросети, и документы от ПУЭ, по которым и проводится решение о компенсации энергии и реактивной мощности ДСП. Далее необходим экономический расчет:

  • сумма потребления энергии всеми приборами (это печи, цод, автоматические машины, холодильные установки и прочее);
  • сумма поступления тока в сеть;
  • вычисление потерь в цепях до поступления энергии к приборам, и после этого поступления;
  • частотный анализ.

Далее нужно сгенерировать часть мощности сразу на месте её поступления в сеть при помощи генератора. Это называется централизованная компенсация. Она может проводится также при помощи установки cos, electric, schneider, tg.

Но существует также индивидуальная однофазная компенсация реактивной энергии и мощности (либо поперечная), её цена намного ниже. В этом случае производится установка упорядоченных регулирующих устройств (конденсаторов), непосредственно у каждого потребителя питания. Это оптимальный выход, если регулируется трехфазный двигатель или электропривод. Но у этого типа компенсации есть существенный недостаток – она не регулируется, и поэтому называется еще и нерегулируемой или нелинейной.

Статические компенсаторы или тиристоры работают при помощи взаимоиндукции. В этом случае переключение производят при помощи двух или более тиристоров. Самый простой и безопасный метод, но его существенным недостатком является то, что гармоники генерируются вручную, что значительно усложняет процесс монтажа.

Продольная компенсация

Продольная компенсация производится методом варистора или разрядника.

Продольная компенсация реактивной мощности

Сам процесс происходит из-за наличия резонанса, который образуется из-за направления индуктивных зарядов друг другу на встречу. Данная технология и теория компенсации мощности применяется для реактивных и тяговых двигателей, сталеплавильной или станочной техники Гармоники, к примеру, и именуется еще искусственная.

Техническая сторона компенсации

Существует огромное количество производителей и типов установок конденсаторных установок:

  • тиристорные;
  • регуляторы на ферросплавном материале (Чехия);
  • резисторные (производятся в Петербурге);
  • низковольтные;
  • реакторы детюнинг (Германия);
  • модульные – самые новые и дорогостоящие на данный момент приборы;
  • контакторы (Украина).

Их стоимость разнится в зависимости от организации, для боле точной и исчерпывающей информации посетите форум, где обсуждается компенсаций реактивной мощности.

Опыт Практикующего Инженера: Мифы про устройства компенсации реактивной мощности

Опыт Практикующего инженера: Мифы про устройства компенсации реактивной мощности

За многие годы проектирования, производства и запуска конденсаторных установок мне приходилось сталкиваться с вопросами, которые поначалу приводили в недоумение меня и весь наш техотдел. Они касались и конденсаторных установок, и в целом компенсации реактивной мощности. А иногда звонящие звонят и сразу говорят, что им нужна конденсаторная установка. Казалось бы не Клиент, а мечта. Но при выяснении нюансов оказывалось, что человек ждет от установки того, чего она сделать не может – ни теоретически, ни практически.

В этой статье я расскажу о некоторых заблуждениях, относительно конденсаторных установок – с которыми чаще всего приходилось сталкиваться.

Первый случай. Мы включили конденсаторную установку, но расходы на реактив не уменьшились.

Звонят в техподдержку. Звонящий – не наш Клиент

– Проконсультируйте, пожалуйста. Мы поставили конденсаторную установку, но у нас платежи по реактиву не изменились. В чем причина?

Мы начинаем задавать вопросы для проверки правильности подключения, правильности программирования регулятора. Есть много объективных и субъективных причин, из-за которых устройство компенсации реактива может работать хуже ожидаемого.

По ответам мы понимаем, что все включено правильно, установка расположена и подключена в нужной точке.

Тогда мы предлагаем – отправить нам почасовое потребление реактивной энергии, чтоб удостовериться в правильности параметров самой установки и получаем ответ:

– Я не могу Вам отправить почасовку. У меня счетчик не считает реактив. Мы как платили по среднему до установки конденсаторной, так и платим.

Мы объяснили, что для начала нужно поменять существующий счетчик на счетчик,который считает все. И актив и реактив. И только после этого можно и правильно подобрать конденсаторную и увидеть экономию. Не получится экономить то, что нельзя посчитать.

Заменили счетчик уже Клиенту, через месяц работы посмотрели на параметры и рассчитали требуемые характеристики. Клиенту не пришлось покупать новую КРМ – мы модернизировали существующую (добавили ступеней, уменьшили значение минимальной ступени, заменили регулятор 6-ступенчатый на 8- ступенчатый).

Косинус Фи – 0,98

Платит за реактив 15% от того, что платил раньше.

Все (со счетчиком) – окупилось за 4 месяца.

Второй случай. Правда, что конденсаторная установка ПРЕВРАЩАЕТ реактивную энергию в активную.

Для того, чтоб развернуто ответить на этот вопрос, нужно написать в этом посте курс электротехники – поэтому прошу просто поверить мне, как достаточно сведущему человеку.

Это неправда.

Это две разные ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ энергии и конденсаторная установка – это не волшебный преобразователь, который берет реактивную энергию и превращает ее в активную.

При подключении конденсаторной установки в сеть, компенсируется реактивная энергия (опять же – не вся) и сокращается потребление активной энергии (в некоторых случаях доходит до 3,2 % – данные из личного опыта).

Все это приводит к уменьшению затрат на электроэнергию. Это тот редкий случай, когда счет от “Гор/Облэнерго” радует.

Но волшебного превращения реактива в актив не происходит.

Третий случай. Мы установили конденсаторную установку, но она не свела реактив к нулю.

Ошибка – считать, что конденсаторная установка уберет полностью реактив. Часть реактивной энергии потребляется оборудованием – например, двигателями. Они генерируют реактив, но часть из него потребляют.

Поэтому, если Вам будут обещать, что сведут реактив к нулю, т.е. в счетах за электричество напротив строки «Реактивная энергия» будет стоять ноль – знайте, что Вас вводят в заблуждение.

Нормальным значение реактивной энергии, является тогда, когда оно в пределах 20-25% от значения потребленной активной энергии. То есть,если в счете за электроэнергию у Вас потребление активной энергии 100000 кВт/ч., а потребление реактивной 20-25000 кВар – значит у Вас все нормально с реактивом и вы платите за реально потребленную реактивную энергию

Четвертый случай: Откровенный обман – компенсация реактивной энергии в быту.

В интернете много рекламы приборов, продавцы которых утверждают, что включив их в сеть – Вы уменьшите расход электроэнергии на 50%. Агрессивность рекламы заставила меня более внимательно изучить их фантастический прибор.

И что оказалось.

Оказывается, что эта дикая экономия достигается благодаря тому, что в сеть подключают конденсаторную батарею (конденсатор), которая:

1. Убирает реактивную энергию

2. Преобразует реактив в актив

И еще много чего делает.

По первому пункту – компенсация реактивной энергии в бытовой сети никак не повлияет на Ваш кошелек, т.к. все бытовые пользователи платят только за активную энергию

По второму пункту – это откровенное введение в заблуждение. В науке нет ни теоретических обоснований подобной возможности, ни практических реализаций.

Понятно, что не все люди разбираются во всех этих тонкостях, т.к. каждый из нас мастер в своем деле (кроме футбола и политики – тут мы все мастера:).

Именно этим и пользуются господа-придумщики всяких волшебных устройств.

UPD: Тема описанных эконом-устройств более широко раскрыта по ссылке: http://electrik.info/main/voprosy/245-pribory-dlya-yekonomii-yelektroyenergii-mif-ili.html

Надеюсь, данная статья будет вам полезна и оградит от ошибок.

Все,что я и сотрудники Вольт Энерго пишем в разделе «Статьи» на нашем сайте – «основано на реальных событиях» J

Выбор устройства компенсации реактивной мощности

Методика выбора устройств компенсации реактивной мощности (КРМ) заключается в выборе устройств, позволяющих улучшить коэффициент мощности потребителя до требуемого значения и состоит из следующих этапов:

  • выбор места установки устройства КРМ;
  • вычисление мощности устройства КРМ;
  • проведение необходимых проверок и расчетов;
  • собственно выбор устройства КРМ.

Выбор места установки устройства КРМ

В зависимости от особенностей конкретной электроустановки устройства КРМ могут быть установлены, как показано на рис. 1.

Рис.1 – Выбор места установки устройства КРМ

  1. На вводе на стороне СН.
  2. На главной распределительной шине.
  3. На вторичной распределительной шине.
  4. Индивидуальные конденсаторы нагрузок.

Вычисление мощности устройства КРМ, проведение необходимых проверок и расчетов

В общем случае мощность устройства КРМ определяется по формуле:

  • Kc = tgϕ1 — tgϕ2;
  • Qc – мощность установки КРМ;
  • P – активная мощность;
  • tgϕ1 – фактический тангенс угла до применения установки КРМ;
  • tgϕ2 – требуемый тангенс угла;
  • Кс – расчетный коэффициент.
Читайте также:  Процесс пайки медных трубок газовой горелкой: виды, применяемые материалы и инструменты

Для определения коэффициента Кс существует специальная таблица по которой, зная cosϕ1 и cosϕ2, можно определить данный коэффициент, не прибегая к математическим вычислениям.

Способ вычисления активной мощности P, а также проведение необходимых проверок и расчетов устройства КРМ зависит от места его установки. Дальше будет приведен пример ее вычисления в случае установки устройства КРМ на главной распределительной шине.

Выбор устройства КРМ

Устройства КРМ выбираются по следующим техническим характеристикам:

  • номинальная мощность;
  • номинальное напряжение;
  • номинальный ток;
  • количество подключаемых ступеней;
  • необходимость защиты от резонансных явлений с помощью реакторов.

Необходимая мощность набирается ступенями по 25 и 50 квар, при этом количество ступеней не должно превышать количество выходов контроллера, устанавливаемого в установку КРМ, так как к каждому выходу может быть подключена одна ступень.

Количество выходов контроллера обозначается цифрой, например, RVC6 (фирмы АББ) имеет 6 выходов.

В случае необходимости защиты от резонансных явлений требуется применение защитных реакторов (трехфазных дросселей), в таком случае должны выбираться установки, например типа MNS MCR и LK ACUL (фирмы АББ).

Пример выбора устройств КРМ

Ниже приведен пример выбора устройств КРМ для сети, показанной на рис.2.

Рис.2 – Однолинейная схема ГРЩ без УКРМ

Технические характеристики устройств, образующих сеть, следующие:

  • Номинальное напряжение 10 кВ;
  • Частота 50 Гц;
  • Коэффициент мощности cosϕ = 0,75;

Трансформаторы 1, 2:

  • Номинальное напряжение первичной обмотки 10 кВ;
  • Номинальное напряжение вторичной обмотки 400 В;
  • Номинальная мощность S = 800 кВА;

Данные по кабелям и нагрузкам, подключаемым через вторичные распределительные щиты, представлены в таблице 1. Таблица 1

Выбор места установки устройства КРМ

В качестве места установки устройств КРМ приняты главные распределительные шины, как показано на рис. 3.

Рис.3 – Однолинейная схема ГРЩ с УКРМ

1. Требуемые мощности устройств определим по формуле:

2. Суммарные активные мощности нагрузок, получающих питание от каждого из двух трансформаторов, определим по формуле:

подставив значения из таблицы 1, получим:

  • суммарная нагрузка на первый трансформатор:

  • суммарная нагрузка на второй трансформатор:

3. Определяем средневзвешенный cosφ для первого трансформатора по формуле:

4. Определяем средневзвешенный cosφ для второго трансформатора по формуле:

5. Определим коэффициент Кс при помощи таблицы 2, учитывая, что требуемый cosφ2 = 0,95.

  • для первого устройства КРМ Кс1 = 0,474;
  • для второго устройства КРМ Кс2 = 0,526.

6. Зная для каждого трансформатора Кс и P, определим требуемые мощности устройств КРМ:

  • для первого трансформатора:

  • для второго трансформатора:

Расчет мощности устройства КРМ на основе баланса мощности

7. Определим мощность устройства КРМ по формуле [Л5. с 229]. • для первого трансформатора:

  • для второго трансформатора:

  • Р – суммарная нагрузка на трансформатор, кВт;
  • tgϕ1 – фактический тангенс угла до применения установки КРМ;
  • tgϕ2 – требуемый тангенс угла;

8. Определяем tgϕ1 и tgϕ2 зная cosϕ1 и cosϕ2:

  • для первого трансформатора tgϕ1:

  • для первого и второго трансформатора tgϕ2:

  • для второго трансформатора tgϕ1:

Как видно из двух вариантов расчета мощности КРМ, значения требуемой мощности практически не отличаются. Какой из вариантов выбора мощности устройства КРМ использовать, решайте сами. Я принимай мощность устройства КРМ по варианту с определением коэффициента Кс по таблице 2.

Соответственно принятая требуемая мощность устройства КРМ составляет 270 и 300 квар.

9. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для первого трансформатора:

10. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для второго трансформатора:

При выборе автоматических выключателей для защиты устройства КРМ, нужно руководствоваться ПУЭ 7-издание пункт 5.6.15. Согласно которому аппараты и токоведущие части в цепи конденсаторной батареи должны допускать длительное прохождение тока, составляющего 130% номинального тока батареи.

Определяем уставку по защите от перегрузки:

  • для УКРМ1: 390*1,3 = 507 А;
  • для УКРМ2: 434*1,3 = 564 А

Уставка защиты от КЗ должна быть нечувствительна к броску тока. Уставка составляет 10 x In.

Определяем уставку защиты от КЗ:

  • для УКРМ1: 390 x 10 = 3900 А;
  • для УКРМ2: 434 x 10 = 4340 А

Проверка установки КРМ на отсутствие резонанса

В данном примере проверка установки КРМ на отсутствие резонанса не выполнялась, из-за отсутствия нелинейной нагрузки, а также отсутствия существенных искажений в сети 10 кВ.

В случае же, если у Вас преобладает нелинейная нагрузка, нужно выполнить проверку УКРМ на отсутствие резонанса, а также выполнить расчет качества электрической энергии после установки УКРМ и загрузку батарей статических конденсаторов (БСК).

Для удобства расчета по выбору устройства компенсации реактивной мощности, я к данной статье прикладываю архив со всей технической литературой, которую использовал при выборе УКРМ.

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
2. Учебное пособие по электроустановкам от фирмы АВВ. 2007г.
3. Справочник по компенсации реактивной мощности от фирмы RTR-Energia.
4. Выпуск № 21. Руководство по компенсации реактивной мощности с учетом влияния гармоник от фирмы Schneider Electric. 2008г.
5. Б.Ю.Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 1990 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Потеря напряжения в трехфазной линии с несколькими нагрузками вдоль линии определяется как сумма потерь.

В данной статье речь пойдет о выборе кабельных лотков, его типа, габаритных размеров, допустимой нагрузки.

В соответствии с техническим заданием на проектирование ПС 110/35/10кВ «Радуга» которая находится в АР.

В данной статье речь пойдет о выборе сечения жил контрольных кабелей при питании катушек контакторов и.

Рассмотрим пример выбора выключателя в сети 6(10) кВ. В нашем случае, нужно выбрать элегазовый.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности УКРМ

Потери в электрических сетях

К электрическим сетям подключается как активная, так и реактивная нагрузка, которую создают потребители с резкопеременной нагрузкой: например, асинхронные двигатели, сварочные трансформаторы, компрессоры, станки, насосы, электропечи, электролизные печи, люминесцентные лампы.

Переменный ток в устройстве с индуктивными свойствами отстаёт по фазе от напряжения. Это означает, что в любом периоде переменного напряжения есть участки, когда мгновенные значения напряжения и тока имеют разный знак. В эти моменты индуктивная нагрузка возвращает в питающую сеть энергию, запасённую в индуктивности. При этом часть подводимой к устройству энергии не используется в нём. Эту часть принято называть реактивной энергией. Таким образом в сети образуются потери мощности. И, кроме того, реактивная энергия расходуется на нагрев проводов, создавая также и тепловые потери.

Для больших предприятий такие потери могут быть очень чувствительными. Кроме того, генераторы и линии электропередач в этом случае должны быть рассчитаны не только на полезную нагрузку, но, сверх того, и на генерацию и передачу этой бесполезной реактивной энергии.

Снижение потерь в электросетях

Для снижения потерь в электросетях необходимо проводить специальные мероприятия, обеспечивающие сокращение перетока реактивной мощности. В настоящее время наиболее эффективным решением является применение установок компенсации реактивной мощности (КРМ), которые позволяют не только компенсировать реактивный ток и реактивную мощность в сети, но и повысить качество электроэнергии, отдаваемой потребителям.

Чем ниже коэффициент мощности cosφ при одной и той же активной нагрузке электроприемников, тем больше потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения. Так, в сетях с перечисленными в начале данной статьи видами реактивной нагрузки коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 0,5 до 0,8.

Соответственно, в первую очередь, необходимо создать условия функционирования электрических сетей, обеспечивающие получение наибольшего значения коэффициента мощности. Для решения этих задач в электрическихсетях предприятий и внедряются устройства и системы компенсации реактивной мощности.В зависимости от особенностей конструкции и исторических причин эти устройства в разных источниках и у разных производителей могут называться по-разному:

  • УКРМ – установка компенсации реактивной мощности;
  • УКМ – установка компенсации мощности;
  • ККУ – комплектная конденсаторная установка;
  • УК – установка компенсации.

Наибольший эффект дают комплексные автоматизированные установки компенсации реактивной мощности (АУКРМ). При комплексном подходе конденсаторная установка разделяется на отдельные секции и снабжается специальным контроллером, который следит за величиной реактивной мощности в сети и подключает секции по мере необходимости. Современные контроллеры, кроме того, могут выполнять много дополнительных функций, например, они следят за состоянием конденсаторов, измеряют параметры электроэнергии в сети и выводят результаты измерений на специальный дисплей или передают их в компьютер.

Читайте также:  Параллельный резонанс в цепи переменного тока: физический смысл и применение, формулы и способы расчета

Способы использования установок для компенсации реактивной мощности

  • Индивидуальная компенсация реактивной мощности

При индивидуальной компенсации монтаж конденсаторной установки производится рядом с индуктивной нагрузкой. При этом подключение и отключение УКРМ происходит вместе с нагрузкой и, как правило, является нерегулируемой.

Преимущество этого способа состоит в том, что обеспечивается максимальная близость конденсаторной установки к нагрузке и, следовательно, компенсируются потери во всех участках энергосети, от места производства электроэнергии и до точки потребления.

Недостаток такого способа состоит в том, что он эффективен только для нагрузок с постоянной индуктивной составляющей. Если индуктивность нагрузки меняется во время работы, то возможна избыточная или недостаточная компенсация. Кроме того, при выключенной нагрузке УКРМ не используется и простаивает.

  • Групповая компенсация реактивной мощности

При групповой компенсации одна УКРМ, как правило, нерегулируемая, используется для нескольких устройств. Такой способ компенсации обеспечивает более эффективное использование конденсаторной установки.

Недостатки групповой компенсации:не компенсируется реактивная мощность в цепях подключения отдельных устройств, менее полная компенсация реактивной мощности.

  • Централизованная компенсация реактивной мощности

Централизованная компенсация применяется там, где реактивная мощность нагрузки во время работы изменяется в широких пределах и требуется автоматическая настройка номинальных значений подключенных к сети конденсаторов КРМ.

При централизованной компенсации достигаются наилучшая точность компенсации и наиболее эффективное использование конденсаторов.

Централизованная компенсация может применяться как на стороне высшего напряжения, так и на стороне низшего напряжения.

В первом случае автоматические высоковольтныеконденсаторные установки КРМ подключаются к линиям с напряжением 6 – 10 кВ, и достигается эффективное использование конденсаторов, требуется меньшее их количество и стоимость компенсации 1кВАр получается наименьшей. Но при использовании установок КРМ на стороне высокого напряжения компенсируется только реактивная мощность в высоковольтных линиях, а в трансформаторах подстанции компенсации нет.

Во втором случае применяются низковольтные установки компенсации реактивной мощности (на стороне напряжения 0,4 кВ), которые и обеспечивают компенсацию реактивной мощности в трансформаторах подстанции.

Следует отметить, что при индивидуальной и групповой компенсации возможно также применение и регулируемых (автоматических) установок КРМ (АУКРМ). Эти установки несколько дороже, но их применение может быть более эффективно, поскольку в данном случае при помощи контроллера можно автоматически подбирать требуемый номинал конденсатора КРМ. Также возможно и комбинированное решение: например, одна из ступеней установки всегда включена, а остальные ступени подключаются по мере необходимости при помощи контроллера.

Эффект, достигаемый при компенсации реактивной мощности

Применение установок компенсации реактивной мощности, в первую очередь, приводит к снижению электрических и тепловых потерь в сети и снижению нагрузки на трансформаторы.

За счет становится возможным увеличить количество потребителей, подключенных к сети, используя уже имеющееся оборудование, не устанавливая дополнительных трансформаторов, не подводя дополнительные линии. При этом количество подключённых потребителей может быть увеличено до 30%.

Как уже говорилось выше, при компенсации сокращаются тепловые потери, что позволяет устранить перегрев кабельных линий, автоматов, контакторов, и, в конечном счете, трансформатора. В результате оборудование реже выходит из строя и снижаются затраты на текущий ремонт.

Основной эффект от применения устройств компенсации реактивной мощности выражается в следующих моментах:

  • Экономический эффект при внедрении УКРМ – от 5 до 30%, за счет снижения потерь в кабельных линиях и оплаты за реактивную энергию;
  • Разгрузка кабельных линий;
  • Увеличение срока службы коммутационного оборудования;
  • Снижение аварийности;
  • Возможность подключения на ту же выделенную мощность дополнительного оборудования.

Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности

Генерация потребителями электрической энергии реактивной мощности вызывает значительные затраты ресурсов техники вхолостую. В связи с этим встает вопрос о том, как свести этот эффект к минимуму. Один из способов это сделать – устанавливать на предприятии, в цеху или хозяйстве частного дома конденсаторные установки компенсации реактивной мощности.

Понятие об активной и реактивной мощностях

Когда электросеть включает в себя только активные нагрузочные компоненты, изменения фаз тока и напряжения совпадают друг с другом, и потребляемый ресурс ограничивается полезной мощностью (ее можно также называть активной). Но на практике сети часто включают в себя компоненты, несущие значительную индуктивную нагрузку. Продуцируемая ею реактивная мощностная компонента отличается отставанием одной из величин (напряжения либо тока) от другой. В итоге в периоды времени, когда величины имеют обратные друг другу знаки, мощность идет в сторону генератора, не выполняя полезную работу. Это приводит к тратам энергетических ресурсов вхолостую, при этом за эти траты платит потребитель.

Важно! Реактивная мощность создает избыточную нагрузку на кабельные элементы (для ее нивелирования требуется применение более толстых проводов), коммутационные и трансформаторные устройства, из-за чего они быстрее выходят из строя. Еще один побочный эффект – отклонение сетевого напряжения от номинального показателя.

Назначение устройства компенсации реактивной мощности

Назначение устройства компенсации реактивной мощности состоит в увеличении мощностного коэффициента и минимизации энергетических потерь. Основным компонентом данного устройства является батарея статических конденсаторов, чьей задачей выступает аккумуляция реактивного мощностного компонента. Их действие помогает разгрузке электросети от избытка индуктивной нагрузки. Происходящая при этом стабилизация показателя напряжения дает основание предназначить такие агрегаты к использованию в сетях, для которых характерны скачки, обусловленные значительными реактивными нагрузками.

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

Преимуществами конструкции на основе батарей статических конденсаторов являются:

  • использование предохранительных компонентов с обкладочными деталями из покрытого металлическим напылением пленочного материала с минеральной пропиткой;
  • экологически безопасные конденсаторные элементы, рассчитанные на 3 фазы;
  • возможность регуляции индуктивного мощностного показателя и коррекции настроек посредством дистанционного управления.

Особенности установки компенсационного оборудования

Привязка к индивидуальному потребителю эффективна с точки зрения КПД работы, но обслуживание агрегата в этом случае потребует больше денежных затрат. Если соединить установку с группой нагрузок, денежные затраты будут существенно меньше, но в сети будет наблюдаться уменьшение активных потерь.

Важно! Установку можно подключить как изолированный агрегат с собственным кабельным вводом либо в привязке к основному распредщиту.

Эффективность применения конденсаторных установок

То, насколько выгодным окажется использование агрегата, зависит от правильного выбора способа подключения и дальнейшего обслуживания.

Выбор режима компенсации

Существуют следующие схемы компенсации:

  1. Централизованная на одной из сторон – там, где присутствует максимальное для подстанции напряжение (6 и более киловатт) или минимальное (400 ватт). Такой принцип подключения обеспечивает разгрузку от индуктивной мощности сетей с высоким напряжением, во втором варианте – еще и трансформаторных устройств, относящихся к подстанции (поэтому этот вариант значительно выгоднее).
  2. Групповая – агрегат ставят в цеховом помещении, подсоединяют к распределительной точке или шинке на 400 ватт. Тогда без разгрузки обходятся только сети, ведущие к единичным приемникам.
  3. Индивидуальная – агрегат соединяют напрямую с оборудованием, нуждающимся в разгрузке от реактивной мощности. КПД разгрузки максимальный.

Выбор типа компенсации

Различные типы компенсации реактивной нагрузки отличаются схемами подключения и особенностями управления.

Нерегулируемая компенсация

Здесь к требующему разгрузки оборудованию напрямую или к питающей его шине подсоединяется батарея конденсаторов со стабильной емкостью. Управление реализуется посредством автоматического выключателя или контакторного механизма.

Автоматическая компенсация

Подразумевает поддержание мощностного коэффициента на определенном уровне через контроль продуцируемой индуктивной энергии сообразно с колебаниями нагрузки. Используются специальные батареи и электронное управление.

Динамическая компенсация

Применяется для работы с часто и резко меняющимися нагрузками. Помимо батареи конденсаторов, задействуется электронное устройство, нивелирующее реактивные потери.

Учет условий эксплуатации и содержания гармоник в сети

Установку нужно приобретать, принимая во внимание будущие условия обслуживания в течение всего периода использования.

Учет условий эксплуатации

При планировании использования агрегата нужно учитывать:

  • наибольшее годовое число коммутаций;
  • температуру воздуха;
  • возможные скачки электротока, обусловленные изменениями в кривой напряжения.

Учет воздействия гармоник

Если в сети нет нелинейных нагрузок, используются типовые конденсаторные элементы, при наличии слабовыраженных – детали с большим номиналом. Если нагрузок такого типа много, в ход идут высокоемкие конденсаторы с катушками, предотвращающими резонанс.

Защита конденсаторных установок

Чтобы обеспечить безопасность установки, применяются механизмы:

  • датчик температуры, инициирующий подогрев при ее понижении и охлаждение при излишнем нагреве батареи конденсаторов;
  • защита от инцидентов короткого замыкания, сильных скачков тока и напряжения;
  • блокиратор попыток прикосновения к токоведущим деталям;
  • контактный переключатель, отключающий агрегат при отпирании двери с работающим оборудованием.

Монтаж установки с конденсаторной батареей позволит разгрузить электродвигатели, генераторы и другое оборудование, несущее реактивную нагрузку. При подготовке к приобретению нужно рассчитать, куда целесообразнее всего будет подключить агрегат.

Видео

Добавить комментарий