СРЕДСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ.

Цель: ознакомиться со средствами регултрования реактивной мощности.

Подготовка к работе:

1. Пройти инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.

2. Ознакомиться с описанием работы, краткими теоретическими сведениями.

3. Ознакомиться со средствами регулирования реактивной мощности.

Большинство потребителей электроэнергии представляют собой электромагнитные механизмы, например, электрические машины, трансформаторы, оборудование для дуговой сварки и другие, в которых переменный магнитный поток связан с обмотками.

Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуцируются реактивные э.д.с., обуславливающие сдвиг по фазе (φ) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а cos(φ) уменьшается при малой нагрузке. Например, если cos(φ) 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(φ). Поэтому, если не принять специальных мер, то результирующий cos(φ) энергетической системы будет низок и может уменьшиться до 0,50-0,70.

С уменьшением cos(φ) ток нагрузки электрической станции и подстанции будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно, при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток, потребляемый из сети, снижается в зависимости от cos(φ) на 30-50%, соответственно, уменьшается нагрев кабельных и воздушных линий, повышается ресурс изоляции.

Электрические генераторы, трансформаторы и электрические сети рассчитываются на определенные напряжение и ток. Поэтому, например, при cos(φ)=0.5 и полной загрузке током трансформаторов и сетей мощность, передаваемая потребителям, будет составлять всего 50% от мощности, которая могла бы быть передана при cos(φ)=1. Будет иметь место нерациональное использование установленной мощности трансформаторов, а также электрических сетей.

Для повышения эффективности использования электрической энергии с целью минимизации потерь в условиях ограничений на максимальную потребляемую мощность большая роль отводится новым техническим средствам, позволяющим улучшить энергетические характеристики: повысить cos(φ) до заданных значений и уменьшить содержание гармоник в питающем напряжении.

Одним из мероприятий по компенсации реактивной мощности является подключение к устройству с постоянной нагрузкой компенсирующего конденсатора соответствующей мощности, включаемого одновременно устройством.

В остальных случаях рекомендуется использовать автоматические конденсаторные установки.

Компенсацию реактивной мощности в полной мере можно отнести к энергосберегающим технологиям. Повышение cos(φ) позволяет уменьшить потребление из сети реактивной энергии и увеличить за счет разгрузки по мощности срок службы оборудования.

На рисунке 1 показано относительное изменение полной мощности, потребляемой из сети в зависимости от cos(φ).

На рисунке 2 представлен график относительного изменение реактивной мощности в зависимости от cos(φ).

В этих двух графиках за единицу принято изменение активной мощности.

На рисунке 3 представлен график относительного значения тока, протекающего по фазам, в зависимости от cos(φ). На этом графике за единицу принято значение тока при чисто активной нагрузке. В относительных величинах этот график численно совпадает с графиком полной мощности.

Интересен график, приведенный на рисунке 4. На этом графике показаны относительные активные потери в проводах в зависимости от cos(φ).

Потери в проводах и шинах пропорциональны квадрату протекающего через них тока. Из графика видно, что уже при cos(φ)=0,7 происходит удвоение потерь в линиях. При этом под линиями следует понимать не только провода и шины, но и обмотки трансформатора, в которых также происходит удвоение потерь.

Большое значение имеет правильный выбор места установки компенсирующего устройства. Общее правило: реактивную мощность надо компенсировать в месте ее потребления. Если источником реактивной мощности является двигатель насоса или компрессора, то целесообразно ставить компенсирующие конденсаторы непосредственно в шкаф управления этими устройствами. Если потребление реактивной мощности происходит на стороне низкого напряжения (НН), то компенсировать ее надо также на стороне НН, не допуская прохождения реактивной мощности через трансформатор. При этом следует отметить, что срок службы значительной доли силовых трансформаторов, эксплуатируемых на российских предприятиях, перешагнул 15-летний рубеж. Для продления оставшегося срока службы необходимо разгрузить трансформаторы по току, что уменьшит температуру перегрева обмоток и, следовательно, уменьшит скорость старения изоляции. Известно, что уменьшение температуры перегрева обмоток на 10 oС позволяет в среднем удвоить оставшийся срок службы. Учитывая значительную стоимость силовых трансформаторов, этот аспект, наряду с уменьшением платы за реактивную энергию, позволяет существенно улучшить экономические показатели предприятия.