Компенсация реактивной мощности - меры по повышению энергетической эффективности
Из школьного курса физики мы знаем что полная мощность электрической сети (цепи) переменного тока при наличии в ней индуктивного и емкостного сопротивления фактически расходуемая в цепи, всегда меньше чем произведение тока «I» на напряжение «U», т.е. равна P=I*U*k, где «k» есть некий коэффициент, меньший единицы, называемый коэффициентом мощности цепи.
Расчет, которого мы приводить не будем, показывает что для переменного (сунусоидального) тока коэффициент «k» равен k = cosφ, где угол «φ» есть сдвиг фаз между током и напряжением в цепи.
Таким образом в виде формулы это будет записано P= I x U x cosφ
И этого следует, что сдвиг фаз на угол «φ» между напряжением и током растет по мере увеличения отношения емкостного или индуктивного сопротивления к активному. Но с ростом угла «φ» уменьшается значение «cosφ». Поэтому коэффициент мощности потребителя переменного тока, тем меньше чем больше его емкостное или индуктивное сопротивление по сравнению с активным.
Каждая электрическая машина (электрический двигатель, сварочный аппарат, генератор) включенная в цепь переменного тока, характеризуется своим предельным нормальным током «I», при котором нагревание машины в следствии потерь в проводниках не превышает допустимые значения, и своим нормальным напряжением «U». Произведение тока «I» на напряжение «U» называется полной мощностью машины, Такую мощность машина могла бы действительно отдать потребителям, если её нагрузка была чисто активной, т.е. если бы не было сдвига фаз между током и напряжением. В этом случае угол «φ»=0 и «cosφ»=1, но если в цепи переменного тока имеются значительные емкостные или индуктивные сопротивления, обуславливающие сдвиг фаз на угол «φ» меджу током и напряжением, то значение «cosφ», будет меньше единицы и машина не может работать в полную мощность. При значении «cosφ»=0,64 (среднее значение коэффициента мощность для электродвигателя), двигатель мощностью 20 кВт, выдает реально 0,64*20=12,8 кВт от заявленной мощности. Ясно, насколько это убыточно для любого хозяйства.
Активная энергия преобразуется в полезную - механическую, тепловую и др. энергии.
Реактивная энергия не связана с выполнением полезной работы, однако она необходима для создания электромагнитного поля, наличие которого является необходимым условием для работы электродвигателей и трансформаторов.
Наличие реактивной мощности является паразитным фактором, неблагоприятным для сети в целом. В результате этого: возникают дополнительные потери в провод-никах вследствие увеличения тока; снижается пропускная способность распредели-тельной сети; отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).
Для снижения доли реактивной мощности в сети используются компенсация реактивной мощности - важное и необходимое условие экономичного и надежного функционирования системы электроснабжения предприятия.
Эту функцию выполняют устройства компенсации реактивной мощности основными элементами которых являются конденсаторы.
Рассмотрим небольшой пример:
Допустим, есть два потребителя использующие однотипные электродвигатели,
- первый применяет установки компенсации реактивной мощности,
- второй не применяет установки компенсации реактивной мощности,
что получается, рассмотрим на графике:
 |
Полная мощность установки первого потребетеля S1, где P1=20 кВт, cosφ1 = 0,90 |
 |
|
| Полная мощность установки второго потребетеля S2,
где P2=20 кВт, cosφ2 = 0,64 |
|
 |
разница 8 кВт, много это или мало, в году в среднем порядка 265 рабочих дней.
- первый потребитель потребляет в год, при условии работы оборудования 4 часа в сутки: 29,7 кВт х 4 (рабочие часы) х 265 (кол-во рабочих дней) = 31 482 кВт при средней стоимости 1 кВт порядка 4,7 руб. получим сумму порядка 147 965,4 рулей. -
- второй потребитель потребляет в год, при условии работы оборудования 4 часа в сутки: 37,3 кВт х 4 (рабочие часы) х 265 (кол-во рабочих дней) = 39 538 кВт при средней стоимости 1 кВт порядка 4,7 руб. получим сумму порядка 185 828,6 рулей,
разница получается 185 828,6 - 147 965,4 = 37 863,2 рублей.
Для выбора установки компенсации реактивной мощности воспользуемся формулой
 |
Получим следующий результат Q = 17,5 квар.
Из каталога продукции выбираем установку большей мощностью чем расчетная ближайшая по мощности - 20 квар.
Стоимость установки мощностью 20 квар составляет порядка 25 000 - 35 000 руб., в зависимости от комплектующих. Экономический эффект от использования установки компенсации реактивной мощности согласно приведенного расчета очевиден.
Даже с учетом всех необходимых дополнительный затрат для пуска установки в эксплуатацияю установка окупиться уже через 1 максим 1,5 года.
Для выбора мощности конденсаторной установки нет необходимости производить вышеприведенные расчеты, можно произвести расчет мощности установки компенсации реактивной мощности воспользоваться коэффициентом "k" (таблица выбора коэффициента «k»).
Пример расчета конденсаторной установки с использованием коэффициента "k":
Активная мощность - 20 кВт.
действующий cosφ=0,64
необходимый (желаемый) cosφ=0,96
таблицы (коэффициента «k») выбираем значение k=0.91
Получаем результат расчета Q=P x k = 20 x 0,91 = 18,2 квар
Ближайшая по мощности установка компенсации реактивной мощности - 20 квар.
А вот тип необходимой конденсаторной установки
- нерегулируемая
- с автоматической регулировки мощности
- с антирезонансными фильтрами гармоник и автоматической регулировкой мощности
определяется многими условиями.
Для определения параметров установки, наши специалисты всегда помогут с выбором правильного решения.
Однако, необходимо учитывать, что обычно нет необходимости компенсировать реактивную мощность до cosφ=1, в этом случае возможна перекомпенсация, что не желательно. Рекомендуется достигать значений cosφ в пределах от 0,90 до 0,96
