устройства компенсации реактивной мощности

Устройства компенсации реактивной мощности

Мы настоятельно рекомендуем оборудовать овощехранилища устройствами компенсации реактивной мощности.

В овощехранилищах используется большое количество вентиляторов.

В полностью нагруженном состоянии значение косинуса Фи для электродвигателя 0,8.

Для вентилятора же это значение может доходить до 0,6. Что значительно увеличивает нагрузку на сеть и затраты на электроэнергию.

Стоимость такого устройства относительно невысока от 40 000 до 60 000 руб в среднем на одно хранилище.

Срок окупаемости в хранилищах УКРМ - около 2-х месяцев.

Компенсация реактивной мощности как средство сокращения затрат и экономии электроэнергии

      В зависимости от вида используемого оборудования нагрузка подразделяется на активную, индуктивную и емкостную. Наиболее часто потребитель имеет дело со смешанными активно-индуктивными нагрузками (электродвигатели, трансформаторы, дроссели и пускорегулирующие устройства люминесцентных ламп и ламп ДРЛ). 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, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах и связана с особенностями протекания переменного электрического тока через катушки с магнитными сердечниками. Показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сos Ф. Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S, потребляемой электроприемниками из сети: сos Ф = P / S.
      В общем случае коэффициент мощности – это электрический коэффициент полезного действия потребителя.
      Для снижения потребляемой мощности фактически необходимо снизить ток, потребляемый потребителями от источника (трансформатора). Для выполнения этого требования наиболее эффективный способ - компенсация реактивной мощности потребителя, т. е. отведение реактивного тока от источника (трансформатора) в компенсирующее устройство - установку компенсации реактивной мощности.

Rн - активная составляющая нагрузки,
Lн - индуктивная (реактивная) составляющая нагрузки,
Iсумм - суммарный ток,
Iакт - активная составляющая тока,
Iреакт - реактивная составляющая тока,
САР - конденсаторная установка.

Рис.1 Принцип компенсации реактивной мощности нагрузки конденсаторной батареей


      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 должен стремиться к единице и соответствовать нормативным требованиям.
      Компенсировать реактивную мощность возможно синхронными компенсаторами, синхронными двигателями,косинусными конденсаторами (конденсаторными установками).

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
Газоразрядная лампа (ЛБ, ДРЛ) 0,5-0,6

Пример1:
При освещении производственного помещения лампами типа ДРЛ-400 в количестве 10 шт. потребляемая от сети и, соответственно, оплачиваемая мощность составит:
S=P/ сos Ф
P = 400х10 = 4000 Вт.
сos Ф = 0,6 (из таблицы)
S = 4000/0,6 = 6667 В*А.
Из примера видно, что полезная мощность меньше потребляемой на 40%

Пример2:
При применении на производстве асинхронных электродвигателей мощностью 3 кВт в количестве 5 шт. потребляемая от сети и, соответственно, оплачиваемая мощность составит: S=P/ сos Ф
P = 3000х5 = 15 000 Вт.
сos Ф = 0,8 (из таблицы)
S = 15 000/0,8 = 18 750 В*А.
Из примера видно, что полезная мощность меньше потребляемой на 20%.

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

Экономический эффект от внедрения конденсаторных установок складывается из двух составляющих:

      1. Снижение потребления активной мощности за счёт снижения потерь в линиях электропередачи.(Например, при повышении cos Ф с 0,6 до 0,97 потери уменьшаются примерно на 7,5%, при повышении cos Ф с 0,8 до 0,97 потери уменьшаются примерно на 4%)
      2. Снижение оплаты за потреблённую полную мощность (при современной организации учёта активно-реактивными счётчиками)

Расчёты показывают, что правильно подобранная конденсаторная установка (мощность, шаг регулирования) окупается в среднем за 6-12 месяцев.

      Кроме того, высвобождаются дополнительные мощности за счёт снижения потребляемого от питающего трансформатора тока.(Например, при повышении cos Ф с 0,8 до 0,97 ток уменьшается на 17,5%, соответственно высвобождается 17,5% мощности)

Основы компенсации реактивной мощности

      Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и, соответственно, к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети. Реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

      Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок). Наглядно это представлено на рисунке:

Рис.2 Отведение реактивной мощности от источника в конденсаторную батарею.


Почему конденсаторные установки должны быть автоматизированными

• автоматически отслеживается изменение реактивной мощности нагрузки в компенсируемой сети и, в соответствии с заданным, корректируется значение коэффициента мощности - cos Ф;
• исключается генерация реактивной мощности в сеть;
• исключается появление в сети перенапряжения, т. к. нет перекомпенсации, возможной при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
• визуально отслеживаются все основные параметры компенсируемой сети;
• контролируется режим эксплуатации и работа всех элементов конденсаторной установки;
• предусмотрена система аварийного отключения конденсаторной установки и предупреждения обслуживающего персонала;
• возможно автоматическое подключение принудительного обогрева или вентиляции конденсаторной установки.

Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности

• малые удельные потери активной мощности (собственные потери современных низковольтных косинусных конденсаторов не превышают 0,5 Вт на 1 кВАр);
• отсутствие вращающихся частей;
• простой монтаж и эксплуатация (не нужно фундамента);
• относительно невысокие капиталовложения;
• возможность подбора практически любой необходимой мощности компенсации;
• возможность установки и подключения в любой точке сети;
• отсутствие шума во время работы;
• небольшие эксплуатационные затраты.

Проблемы, которые помогут решить конденсаторные установки

      Конденсаторные установки применяются не только для того, чтобы замедлить вращение счетчика   реактивной энергии; их применение позволяет решить ряд других проблем, возникающих на производстве:
• снизить загрузку силовых трансформаторов (при снижении потребления реактивной мощности снижается   потребление полной мощности);
• обеспечить питание нагрузки по кабелю с меньшим сечением (не допуская перегрева изоляции);
• за счет частичной токовой разрузки силовых трансформаторов и питающих кабелей подключить дополнительную нагрузку;
• позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удаленных потребителей (водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т. д.);
• максимально использовать мощность автономных дизель-генераторов (судовые электроустановки, электроснабжение геологических партий, стройплощадок, установок разведочного бурения и т. д.);
• облегчить пуск и работу двигателя (при индивидуальной компенсации).