Типи крм. Укрм (пристрою компенсації реактивної потужності)

Навантаження підприємств підрозділяється на активну, індуктивну та ємнісну, всі ці види потужностей залежать від типу працюючого обладнання.

Існування реактивної енергії має негативний вплив на електричні мережі, створює електромагнітні поля в електричних пристроях.

Існування реактивного струму створює додаткове навантаження, що призводить до зниження якості електроенергії, що тягне за собою збільшення перерізів струмових провідників.

Призначення пристрою компенсації реактивної потужності

Основним призначенням пристрою є зниження дії, що служить для збільшення та підтримки на певному нормативному рівні величини коефіцієнта потужності в трифазних розподільчих мережах. Головне призначення УКРМ є акумуляція в конденсаторах. реактивної потужності. Ця дія допомагає розвантажити електричну мережу від перетікання реактивної потужності, відбувається стабілізація напруги, збільшується частка активної потужності.

Основні функції УКРМ

1. Зниження споживаного навантажувального струму на 30-50%.
2. Зниження складових елементів розподільчої мережі, збільшення терміну служби.
3. Підвищення надійності та пропускної спроможності електричної мережі.
4. Зниження теплових втрат електричного струму.
5. Зниження впливу вищих гармонік.
6. Зниження несиметричності фаз, згладжування мережевих перешкод.
7. Зниження до мінімуму вартості індуктивної потужності.

Установка компенсації реактивної потужності УКРМ відрізняється низкою переваг, зумовлених застосуванням конденсаторів, доповнених третім рівнем безпеки у вигляді поліпропіленової сегментованої плівки просоченою спеціальною рідиною, що забезпечують надійне використання, довговічність, невисоку вартість при виконанні робіт з технічного обслуговування та ремонту.

Наявність у конденсаторній установці УКРМ спеціалізованих тиристорних швидкодіючих пускачів, що працюють з випередженням часу для комутації фазових конденсаторів, що спрацьовують при зміні cosφ, продовжує час їхньої безвідмовної роботи.

Для забезпечення регулювання cosj в автоматичному режимі з передачею інформації на PC з контролем у мережі вищих гармонік струму та напруги застосовуються контролери з контакторним перемиканням.

Для підвищення якості роботи УКРМ в установці є фільтр непарних гармонік і пристрої терморегуляції, для виявлення несправностей продумана система індикації.

Все обладнання поміщається в блок-контейнер, з вентиляцією та обігрівом з автоматичним керуванням. Пристрої забезпечують комфортне та зручне обслуговування при низьких температурах до -60°С.

Модульний тип побудови сприяє поетапному нарощуванню потужності УКРМ.

Захист конденсаторних установок

Для безпечної роботи пристрою передбачено захист:

1. Блокування, що забезпечує захист від дотику до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.
2. Захист, що оберігає установку від короткого замикання конденсатора.
3. Від перевищення норм електричного струму.
4. Від перенапруги.
5. Від перекосу струмів фазами пристрою.
6. Електромагнітне блокування, що оберігає від помилкового включення комутаційних апаратів УКРМ.
7. Механічне блокування включення заземлюючих ножів у працюючій установці.
8. Наявність контактного вимикача, що вимикає установку під час відчинення дверей при увімкненому обладнанні.
9. Тепловий захист, що включає примусове охолодження у разі підвищення температури конденсаторних батарей.
10. Термодатчик, що включає обігрів в установці при зниженні температури.

Переваги пристрою конденсаторної установки УКРМ

1. Наявність трифазних пожежозахисних екологічних конденсаторів.
2. Застосування у пристрої спеціальних запобіжників та розрядників опору з обкладками з полімерної металізованої плівки з мінеральним просоченням.
3. Регулятори реактивної потужності та цифрові аналізатори з дистанційним керуванням.
4. Для підвищення сейсмостійкості та вібраційної стійкості застосовуються спеціальні полімерні ізолятори.

Типи УКРМ

Існують кілька типів установок УКРМ, що застосовуються у мережах 6-10 кВ, це:

1. Нерегульовані установки, виконані в модульній побудові, що складається з декількох фіксованих щаблів, комутація відбувається в ручному режимі за відсутності струмів навантаження.
2. Автоматичні або регульовані, базовий пристрій призначений для автоматичного регулювання щаблів, кожна з яких складається з трьох конденсаторів, з'єднаних у зірку, операції по здійсненню комутаційних дій здійснюють автоматично з використанням електронного блоку, що визначає потужність і час включення.
3. Напівавтоматичні установки використовуються для зниження вартості пристрою компенсації реактивної потужності, ціна стає доступною з одночасним збереженням якості роботи пристрою. Для цього в пристрої застосовуються як регульовані щаблі, так і фіксовані.
4. Високовольтні установки з фільтрами, що застосовуються для захисту від гармонійних нелінійних спотворень захисних антирезонансних дроселів. Застосовуються такі установки разом із пристроями, що генерують явище у мережі вищих гармонік, це: пристрої, які забезпечують плавний пускта частотні перетворювачі.

У модульних установках КРМ щаблі конструктивно об'єднані в модуль

Особливості підключення УКРМ

Самим оптимальним підключеннямпристрої компенсації реактивної потужності, є встановлення пристрою у безпосередній близькості до споживача (індивідуальна компенсація). В цьому випадку , вартість встановлення компенсації реактивної потужності, що складається із суми вартості впровадження та подальшого обслуговування становить значну величину.

При об'єднанні навантажень у єдиний комплекс із споживання реактивної потужності доцільно застосовувати групову компенсацію. У цьому випадку застосування ціна пристрою реактивної потужності стає найбільш прийнятною при введенні в роботу, але менш вигідною для користувачів через зниження активних втрат, в електричній мережі впливають на економію коштів.

Можливо, підключення пристрою КРМ як окремого обладнання з індивідуальним кабельним введенням, так і у складі ПКУ, наприклад, у складі головного розподільного щита.

Розрахунок УКРМ

Для вибору УКРМ проводиться підрахунок повної сумарної потужності конденсаторних батарей електроустановки за формулою:

Qc = Px (tg(1)-tg(ф2)).

Де Р – активна потужність електроустановки
Показання (tg(ф1)-tg(ф2)) знаходяться за даними cos(ф1) та cos(ф2)
Значення cos(ф1) коефіцієнта потужності до встановлення УКРМ
Значення cos(ф2) коефіцієнта потужності після установки УКРМ задається електропостачальним підприємством.

Формула потужності набуває такого вигляду:

k- табличний коефіцієнт, що відповідає значенням коефіцієнта потужності cos(ф2)

Потужність УКРМ визначається безпосередньо для всіх ділянок електричної мережі залежно від характеру навантаження та способу компенсації.

Тільки після проведеного повною мірою аналізу показників, отриманих при діагностиці даних, з'являється можливість вибору УКРМ, що регулюються або нерегулюються.

Позначається ступінь дроблення потужності по сходах, час і швидкість повторного спрацьовування ступенів, виявляється необхідність використання в конденсаторній установці компенсації реактивної потужності зниження коефіцієнта несинусоїдності в мережі живлення, фільтрації непарних гармонік, а також відсутність ефекту резонансу. Це забезпечує якість електроенергії.

Необхідно знати, що не можна проводити повну компенсацію реактивної потужності до одиниці, це призводить до перекомпенсації, яка може статися внаслідок непостійного значення активної потужності споживача, а також внаслідок випадкових факторів. Бажане значення cosф2 від 0,90 до 0,95.

Економія енергоносіїв – одне з головних завдань сучасної цивілізації. Дедалі більше статей з'являється в інтернеті про економію електроенергії методом компенсації. промислових підприємствданий процес актуальний, тому що економить грошові кошти. Досить багато людей починає замислюватися, якщо промислові підприємства заощаджують на реактивній складовій, чи можлива економія на цьому в побуті, шляхом компенсації реактивної складової у майстерні, на дачі чи квартирі.

Я напевно вас розчарую – це неможливо зробити з кількох причин:

1. , що встановлюються для приватних споживачів, ведуть облік лише активної потужності;
2. Облік за реактивною складовою ведеться лише у великих промислових підприємствах, для приватних споживачів цей облік ведеться;
3. Така енергія не виконує абсолютно ніякої корисної роботи, А тільки гріє дроти та інші пристрої;

Так, у побутових умовахможливе встановлення фільтрів, це знизить сумарний струм у ланцюгу, зменшить падіння напруги. При пуску пристроїв великої потужності (пилососи, холодильники) побутові компенсатори реактивної потужності знижують пусковий струм. Достатньо просто зібрати компенсатор реактивної потужності своїми руками в домашніх умовах. Для цього необхідно розрахувати реактивну потужність для однофазного пристрою:

Для цього вам необхідно зробити виміри напруги та струму ланцюга. Як знайти cos? Дуже просто:

Р – активна потужність пристрою (вказується на самому пристрої)

f-Частота мережі.

Підбираємо конденсатори для побутового компенсатора реактивної потужності за ємністю, напругою, родом струму. Конденсатори вішаються паралельно до навантаження.

Зниження сумарного струму зменшить нагрівання і дозволить максимально використовувати потужність ланцюга. Але, на промислових підприємствах cosφ суворо регламентований, і контролюється в більшості випадків автоматично, тобто при виведенні якогось пристрою з роботи cosφ все одно підтримується в заданому діапазоні. Уявіть, що ви розрахували у вашій квартирі, зробили компенсатор та підключили до ланцюга. Але через деякий час відключився споживач (наприклад холодильник) і баланс мережі порушився. Тепер ви не компенсуєте, а генеруєте реактивну енергію назад до мережі, тим самим негативно впливаючи на роботу інших споживачів. Для того, щоб зберігати баланс необхідно постійно стежити за роботою різних пристроїв. У побуті автоматизувати цей процес занадто дорого і не має сенсу, оскільки це не дозволить вам повернути гроші навіть за компенсатор.

Можна зробити висновок, що компенсація реактивної потужності в побуті безглузда, тому що не дозволить заощадити кошти, а встановлення нерегульованого компенсатора може призвести до перекомпенсації і як наслідок лише погіршити коефіцієнт потужності мережі cosφ.

Якщо ви хочете економити електроенергію, слід користуватися старими надійними способами:

1. Купувати побутову технікукласу А чи В;
2. Вимикати світло та побутові прилади (виключення холодильник) коли йдете з дому;
3. Замінити лампи розжарювання на енергозберігаючі. Вони служать довше і споживають менше;
4. Якщо користуєтеся електрочайником – кип'ятите стільки води, скільки потрібно, це суттєво знизить споживану енергію;
5. Чистити фільтр пилососу для покращення тяги та зниження енергоспоживання;
6. Утеплюйте приміщення для мінімального використання електричних обігрівачів.

На відео показаний побутовий компенсатор реактивної потужності своїми руками

На відео використовується побутовий компенсатор у вигляді блоку конденсаторних батарей

1. ЦІЛІ ТА ЗАВДАННЯ ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Мета роботи

Аналіз актуальності, загальних принципів та технічних засобів компенсації реактивної потужності для підвищення енергоефективності електричних мереж міст, промислових підприємств та об'єктів електроенергетики

Завдання роботи

1. Розглянути фізичні основи та поняття реактивної потужності

2. Вивчити сучасні пристрої компенсації реактивної потужності в низьковольтних електричних мережах

3. Вивчити процедуру та виконати налаштування регулятора реактивної потужності конденсаторної установки.

4. Провести реєстрацію параметрів електричної мережі до та після компенсації реактивної потужності.

5. Здійснити розрахунок ефективності компенсації реактивної потужності.

6. Проаналізувати ефективність компенсації реактивної потужності зниження втрат потужності в електричної мережі.

2. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Поняття реактивної потужності

В електричних ланцюгах змінного струмурозрізняють три види потужності: активну, реактивну та повну.

Повна потужність S являє собою добуток напруги на повний струм в електричному ланцюзі:

Ця потужність вимірюється у вольтамперах (ВА).

потужність дорівнює твору напруги, струму і косинуса кута φ між

	напруга	і струмом і вимірюється у ватах (Вт):
	Реактивна потужність Q					напруги, струму та
				твору
	синуса кута між напругою і струмом і				вимірюється у вольтамперах
	реактивних
		бусловлена ​​тим,
							ріємників
	потребують своєї роботи змінному електромагнітному полі.
	З цих виразів випливає, що

Векторна діаграма потужностей показана на рис.

Мал. 2. Діаграма потужності

Присутність реактивної складової потужності в електричній мережі зумовлена конструктивними особливостямиелементів електричних мереж та підстанцій, а також електричних ланцюгівелектроприймачів і пов'язане з наявністю в них реактивних опорів (індуктивностей та ємностей). Дані реактивні опори перешкоджають зміні параметрів електричної енергії. Так, індуктивності перешкоджають будь-якій зміні струму в них, а ємності – зміні напруги. Зазначена перешкода виявляється у тому, що ці елементи у певні інтервали часу «запасають» та «віддають» електричну енергію. При виробленні, перетворенні, передачі та споживанні електричної енергії на змінній напрузі ця обставина призводить до коливального процесу обміну енергією між реактивними елементами, розосередженими між елементами електричних станцій, підстанцій, ліній електропередачі та електроприймачами.

Вищевказану частку електричної енергії називають реактивною енергією. При цьому реактивна енергія не перетворюється на інші види енергії, але її потоки по елементах електричних ланцюгів супроводжуються додатковим завантаженням цих елементів, а також додатковими втратами активної енергії на їх активних опорах.

p align="justify"> Основним показником споживання реактивної енергії (потужності) є коефіцієнт потужності сosφ. Він показує співвідношення активної потужності Р і повної потужності S споживаної електроприймачами з мережі:

Актуальність компенсації реактивної потужності

Загальноприйняті поняття, що реактивності індуктивного характеру споживачами реактивної енергії, а реактивності ємнісного характеру – джерелами реактивної енергії. Встановлення джерел реактивної потужності безпосередньо у споживачів або у вузлах електричної мережі носить назву компенсації реактивної потужності

Компенсація реактивної потужності – є одним з найбільш важливих та відповідальних заходів щодо підвищення енергоефективності. У комплексі питань, присвячених передачі, розподілу та споживанню електроенергії, проблема КРМ завжди знаходилася на одному з найважливіших місць.

За нормальних робочих умов усі електричні споживачі, режим яких супроводжується постійним виникненням та зникненням магнітних полів (наприклад, індукційні двигуни, обладнання для зварювання), забирають від мережі як активну, а й індуктивну реактивну потужність. Ця реактивна потужність необхідна для роботи обладнання і, водночас, може бути розглянута як небажане додаткове навантаження мережі. При передачі струму непотрібна реактивна частина має бути наскільки можна малої. З іншого боку, реактивну потужність використовує споживач, тому її потрібно намагатись передати не через мережу загального електропостачання, а виробити безпосередньо у місці її споживання. Таким чином, забезпечується:

зниження втрат електроенергії та потужності в силових трансформаторах та лініях електропередачі;

зниження завантаження силових трансформаторівта ліній електропередачі;

можливість

підключення

додаткових

споживачів

межах заявленої потужності;

підвищення

якості електричної енергії, нормалізація рівня

напруги.

У сучасних

умовах для компенсації реактивної потужності

низьковольтних пром

шленних і міських електричних мереж найбільше

розповсюдження

отримали окремі

конденсатори або

конденсаторні

вуст новки

найбільш

економічно

практично

вигідних

показників.

дії

конденсаторних

установок

полягає

слідуючим.

ємність

опір іє

величині

індуктивному у, то дії

їх струмів взаємно

компенсуються. Таким

чином, споживана

реактивна

може бути знижена або

всього, реактивна потужність

повністю

компенсується (до

так до з'являється рис до перекомпенсації

(через змінні величини

1 активної

потужності

навантаження, а також інших

випадкових

факторів).

В основному,

намагаються

значення

діапазоні 0,90...0,95.

Мал. 3. Баланс потужності

Процес такого зрівнювання кількості енергії електричного поля(конденсатора) та магнітного поля (індуктивності) і є компенсацією реактивної потужності.

Виробляючи реактивну потужність, конденсаторні батареї підвищують величину напруги в точці їх установки, тому вони застосовуються не тільки для зменшення втрат електроенергії, але і для регулювання напруги у споживачів. Наприклад, якщо споживач знаходиться на значній відстані від вузла живлення, то за рахунок падіння напруги в лінії споживача напруга у споживача може знизитися нижче нормально допустимого для роботи цього обладнання. Ефективним рішенням є встановлення у споживача зі зниженою напругою конденсаторної батареї для підвищення напруги.

Окремі конденсатори для компенсації реактивної потужності випускаються на напруги 220, 380 і 660 В трифазному виконанні потужністю від 1 до 10 квар і на напруги 1,05; 3,15; 6,3 та 10,5 кВ – в однофазному виконанні потужністю від 13 до 75 квар.

Так як потужність окремих конденсаторів порівняно невелика, зазвичай їх з'єднують паралельно в батареї, що розміщуються в комплектних шафах.

Залежно від способу виконання розрізняють нерегульовані та регульовані конденсаторні установки. Регульовані установки завжди виконуються багатоступінчастими та оснащуються автоматичними мікропроцесорними регуляторами для виключення перекомпенсації реактивної потужності в мінімальному режимі та, як наслідок, підвищення напруги у споживачів. Принципи регулювання можуть бути різними: за часом доби, за величиною реактивної потужності, за напругою, за величиною повного струму, коефіцієнт потужності, а також комбіновані. Використання регульованих установок є більш ефективним способомреалізації КРМ, однак, і дорожчим.

У Останнім часомповсюдне впровадження силової перетворювальної техніки в промисловості, наприклад, частотно регульованих електроприводів, ставить перед споживачами проблему спотворення кривої напруги живлення вищими гармоніками. В цьому випадку необхідно використовувати конденсаторні установки, оснащені дроселями. Дроселі призначені для роботи у складі конденсаторних установок, включаються послідовно з конденсаторами і служать для відбудови від частоти гармонії, що переважає в мережі, для запобігання пошкодження конденсаторної установки.

У Залежно від підключення та форми застосування конденсаторних установок або окремих конденсаторів розрізняють декілька видів компенсації:

Централізована компенсація (рис. 4 а, б), при якій певна кількість конденсаторів підключається до розподільного пристрою підстанції. Конденсатори керуються електронним регулятором, який постійно аналізує потребу реактивної потужності у мережі. Такі регулятори включають або відключають конденсатори,

з допомогою яких компенсується миттєва реактивна потужність загального навантаження і таким чином зменшується сумарна потреба мережі. Розміщення конденсаторних установок у РУ 0,4 кВ окупається за 25-45 року.

Групова компенсація (рис. 4, в), в якій аналогічно локальної компенсації для кількох індуктивних споживачів, що одночасно працюють, підключається спільний постійний конденсатор (лежачі поблизу один від одного електродвигуни, групи розрядних ламп). Тут також розвантажується лінія, що підводить, щоправда, тільки до розподільника на окремі споживачі. Термін окупності цього виду компенсації орієнтовно дорівнює 15-45 року.

Індивідуальна або постійна компенсація (рис. 4 г), при якій індуктивна реактивна потужність компенсується безпосередньо

в місці її виникнення, що веде до розвантаження проводів, що підводять.

(Типично для окремих, у тривалому режимі працюючих споживачів з постійною або відносно великою потужністю (понад 20 кВт) - асинхронні двигуни, трансформатори, зварювальні інструменти, роз'ядні лампи і т. д.). Цей вид компенсації найефективніший, а термін окупності за середньостатистичними даними становить від 0,3 до 0,7 року.

відсутність обертових частин;

простий монтаж та експлуатація (не потрібно фундаменту);

відносно не високі капіталовкладення;

блоку навантаження, блоку управління навантаженням, регульованої конденсаторної установки.

Конде саторна

установка

редпризначена

реактивної

електричну

сет. Вона є

металева шафа,

розміщені

конденсатори,

контактори,

запобіжники,

ру ильник,

мікропроцесорний

регулятор

реактивною

регулятор).

Конденсаторна

установка складається

конденсаторів, потужністю 2,5, 2,5 та

квар. Залежно від комбінації

включених

конденсаторів

встановлення

ступеня регулювання

потужності: 2,5, 5, 7,5 та 10 квар.

Блок навантаження (мал.

моделює активно-індуктивне навантаження в

межах від 0 до 10 до ВА за допомогою комбінації дроселів та резисторів.

правління

навантаженням (рис. 7) дозволяє дискретно

акт ивно-індуктивну

навантаження. На панелі біля блокування розміщені

органи управління та елементи

сигналізації.

Мал. 5. Конденсаторна		Мал. 6. Бло навантаження		Мал. 7. Блок управління
встановлення				навантаженням
Для регулювання реактивної потужності конденсаторної
вуст новки	у роботі використовується регулятор		CR05 виробництва фірми
	забезпечує	управління реактивною		потужністю установки
залежно від заданого користувачем cosφ.
	Мал. 8 зображено зовнішній вигляд			елементи керування
сигналізації регулятора:

Мал. 8. Опис перед нею панеліуправління

1. in d - актино-індуктивне навантаження;

2. c ap - активно-ємнісне навантаження;

3. c osф / cos ф - поточний або середній c osφ;

4. a mp / volt - Струм або напруга;

5. al arm - включена сигналізація;

6. S TAGES – інформують про стан відповідних конденсаторів (світиться при увімкненому конденсаторі);

7. Кнопки для налаштування та обслуговування регулятора.

Принцип роботи регулятора ґрунтується на наступному. Регулятор

цим значенням прилад обчислює реактивну потужність і коефіцієнт потужності навантаження. Визначення необхідної кількості підключених ступенів проводиться шляхом порівняння поточного його значення коефіцієнта

4. ПОРЯДОК ВИКОНАНИЙ Я РОБОТИ

1. Налаштувати параметри регулятора

1.1. Увійти в меню налаштувань регулювання. Натиснути кнопку SET і утримувати протягом 5 с. На дисплеї з'явиться параметр CoS.

Всі види конденсаторних установок для компенсації реактивної потужності необхідні для стабілізації роботи електричних мереж та зниження можливих енерговтрат. До складу цього обладнання входять батареї статичних конденсаторів (БСК). Кожна БСК складається з паралельно-послідовно з'єднаних у формі зірки чи трикутника косинусних конденсаторів. Батарея оснащена струмообмежуючими реакторами, які потрібні регулювання струму при включенні. Для захисту використовується головний вимикач чи трансформатор напруги.

Завдяки цьому процесу, можна суттєво зменшити навантаження на:

• дроти;
• комутаційне обладнання;
• трансформатори.

За рахунок зменшення спотворення форми опору підвищуються якість електроенергії у кінцевого користувача та термін служби всього обладнання. Але звідки беруться перешкоди у подачі струму, і виникає потреба у компенсації?

Загальні питання теорії

У всіх великих електричних мережах виникають два види опорів:

1. активне - наприклад, у ламп розжарювання, електронагрівачів;
2. індуктивне – електродвигуни, розподільні трансформатори, зварювальне обладнання, люмінесцентні лампи.

Загальна потужність формується з урахуванням цих двох навантажень. Докладніше ця залежність показана на малюнку нижче.

Коли напруга стає негативною, а струм - позитивним і навпаки, відбувається зміщення струму по фазі. У цей момент потужність надходить у зворотному напрямку у бік генератора, хоча має йти на навантаження. При цьому електрична енергія коливається від навантаження до генератора і назад замість того, щоб переходити по мережі. Потужність, що виникає під час цього процесу, називається реактивною. Така потужність генерує магнітне поле, що також дає додаткове навантаження на силові поля.

Щоб встановити повну потужність мережі, необхідно визначити обидві складові: і активну, і реактивну. Значення обчислюється, виходячи з фактора, або коефіцієнта потужності, яким є cosφ - косинус кута, що виникає між кривими активної та реактивної складових.

Активна потужність використовується для перетворення на теплову, механічну та інші корисні види енергії. Реактивна не підходить для використання з цією метою, але без неї неможлива робота трансформаторів, генераторів та іншого обладнання, функціонування якого засноване на властивостях електромагнітного поля. Організації, що займаються електропостачанням, ведуть постачання лише активного навантаження, тому що постачання реактивного опору:

• збільшують потужність обладнання за рахунок зниження пропускної спроможності;
• підвищують активні втрати;
• призводять до падіння напруги через присутність реактивної складової.

Особливості встановлення компенсаційного обладнання

Найзручніше генерувати реактивну частину безпосередньо у споживача, інакше користувачеві доведеться платити за постачання електрики двічі. Перший раз – за постачання активної, а вдруге – реактивної частини. Крім того, при такому подвійному постачанні буде потрібне додаткове обладнання. Щоб уникнути такої ситуації, використовуються конденсаторні установки компенсації реактивної потужності.

Важливо!Встановлення компенсації реактивної потужності (КРМ) не просто заощаджує енергію. На промислових підприємствах Росії потенціал енергозбереження становить лише 13-15% загального споживання.

Рівень споживаної електроенергії на підприємстві постійно змінюється, тобто cos може рости або знижуватися. Таким чином, що більший коефіцієнт потужності, то вище активна складова і навпаки. Для регулювання цього процесу потрібні конденсаторні установки, здатні компенсувати реактивну складову.

Конденсатори, на основі яких побудовано цю компенсаційну апаратуру, утримують значення напруги на заданому рівні. Струм у конденсаторах на противагу індуктивності працює на випередження. Таким чином, конденсатори виступають у ролі фазозсувного обладнання.

Всі конденсаторні установки компенсації реактивної потужності поділяються на регульовані і нерегульовані. Головний недолік останніх полягає в тому, що при суттєвій зміні навантаження та коефіцієнта потужності можлива перекомпенсація. Якщо в ланцюзі є ймовірність суттєвого зростання cosφ, використовувати нерегульоване КРМ не рекомендується.

Регульовані пристрої здатні працювати в динамічному режимі, проводити моніторинг та відстежувати показання для подальшого аналізу. Контролер, що входить до складу цього обладнання, прямо на місці відстежує та розраховує відразу кілька показників:

• рівень реактивного навантаження у зовнішньому ланцюзі;
• визначає існуючий коефіцієнт потужності;
• порівнює коефіцієнт із заданими значеннями.

Якщо отримане значення відрізняється від еталона, регулятор підключає або відключає певні конденсатори, що входять до компенсаторної установки. Використання цього обладнання дозволяє повністю контролювати рівень подачі електроенергії на підприємствах з великою кількістю різних за призначенням приладів. Особливо це важливо, якщо точно відстежити, як змінюється реактивна складова мережі, досить складно. Загальний принципкомпенсування дозволяє не встановлювати у кожного приладу з реактивною складовою окремого обладнання.

Ефективність застосування конденсаторних установок

Незважаючи на те, що найзручніше компенсувати реактивну складову безпосередньо у споживача, для поліпшення якості електроенергії, що поставляється, перші установки використовуються ще на підстанціях. Це дає можливість розвантажити мережу та вже заощадити від 10 до 20% енергії. Тому на підстанціях 0,4 кВ проводиться перемикання користувачів з перевантажених фаз на недовантажені.

У непромислових абонентів якісно вирівняти фази, використовуючи лише одну конденсаторну установку практично неможливо. Особливо це стосується житлових будинків із однофазним навантаженням. Тут компенсацію проводять на кожній фазі та додатково використовують фільтри, ємність яких можна змінювати в автоматичному режимі.

Номінальна напруга конденсаторних установок може бути різною. Високовольтне обладнання 6, 10, 35кВ використовують на підстанціях. Низьковольтні пристрої 0,4-0,66 кв застосовують безпосередньо на навантаженнях. За рахунок високої швидкодії низьковольтні прилади можуть стабілізувати не тільки постійну, а й стрибкоподібну реактивну потужність.

Загалом компенсація реактивної потужності складається з 2 етапів:

1. Централізований моніторинг якості (груба компенсація) шляхом вирівнювання фаз та фільтрації струму на підстанціях;
2. Індивідуальна компенсація на промислових підприємствах, їх окремих підрозділах, і навіть лише на рівні дрібних споживачів – власників квартир і приватних будинків. У ході цих робіт пристрій компенсації реактивної потужності зменшує енерговтрати за рахунок забезпечення синусоїдності струму.

Раніше проблеми енергозбереження у невеликих споживачів практично не бралися до уваги. Вважалося, що реактивна складова впливає лише на роботу великих підприємств, де використовуються індукційні печі, асинхронні двигуни, понижуючі трансформатори та інші прилади

Але останнім часом кількість використовуваного перетворювального та стабілізуючого обладнання у соціально-побутовому середовищі значно збільшилася. Напівпровідникові перетворювачі погіршують форму кривої струму, цим негативно впливають функціонування інших приладів. Але поки що пристрої КРМ для приватних комунально-побутових споживачів майже не застосовуються.

Відео

Методика вибору пристроїв компенсації реактивної потужності (КРМ) полягає у виборі пристроїв, що дозволяють покращити коефіцієнт потужності споживача до необхідного значення та складається з наступних етапів:

• обчислення потужності пристрою КРМ;
• проведення необхідних перевірок та розрахунків;
• власне вибір пристрою КРМ.

Вибір місця встановлення пристрою КРМ

Залежно від особливостей конкретної електроустановки пристрою КРМ можна встановити, як показано на рис. 1.

1. На введенні за СН.
2. На головній розподільній шині.
3. На вторинній розподільній шині.
4. Індивідуальні конденсатори навантаження.

Обчислення потужності пристрою КРМ, проведення необхідних перевірок та розрахунків

У загальному випадку потужність пристрою КРМ визначається за такою формулою:

• Kc = tgϕ1 - tgϕ2;
• Qc – потужність установки КРМ;
• P – активна потужність;
• Кс – розрахунковий коефіцієнт.

Для визначення коефіцієнта Кс існує спеціальна таблиця, за якою, знаючи cosϕ1 і cosϕ2, можна визначити даний коефіцієнт, не вдаючись до математичних обчислень.

Спосіб обчислення активної потужності P, а також проведення необхідних перевірок та розрахунків пристрою КРМ залежить від місця встановлення. Далі буде наведено приклад її обчислення у разі встановлення пристрою КРМ на головній розподільній шині.

Вибір пристрою КРМ

Пристрої КРМ вибираються за такими технічними характеристиками:

• номінальна потужність;
• Номінальна напруга;
• номінальний струм;
• кількість ступенів, що підключаються;
• необхідність захисту від резонансних явищ за допомогою реакторів

Необхідна потужність набирається ступенями по 25 і 50 квар, при цьому кількість ступенів не повинна перевищувати кількість виходів контролера, що встановлюється в установку КРМ, так як до кожного виходу може бути підключений один ступінь.

Кількість виходів контролера позначається цифрою, наприклад RVC6 (фірми АББ) має 6 виходів.

У разі необхідності захисту від резонансних явищ потрібне застосування захисних реакторів (трьохфазних дроселів), у такому разі повинні вибиратися установки, наприклад, типу MNS MCR та LK ACUL (фірми АББ).

Приклад вибору пристроїв КРМ

Нижче наведено приклад вибору пристроїв КРМ для мережі, показаної на рис.2.

Технічні характеристики пристроїв, що утворюють мережу, такі:

Мережа живлення:

• Номінальна напруга 10 кВ;
• Частота 50 Гц;
• Коефіцієнт потужності cos = = 0,75;

Трансформатори 1, 2:

• Номінальна напруга первинної обмотки 10 кВ;
• Номінальна напруга вторинної обмотки 400 В;
• Номінальна потужність S = 800 кВА;

Дані з кабелів і навантажень, що підключаються через вторинні розподільні щити, представлені в таблиці 1. Таблиця 1

Вибір місця встановлення пристрою КРМ

Як місце встановлення пристроїв КРМ прийняті основні розподільні шини, як показано на рис. 3.

1. Необхідні потужності пристроїв визначимо за формулою:

2. Сумарні активні потужності навантажень, які одержують живлення від кожного з двох трансформаторів, визначимо за формулою:

підставивши значення таблиці 1, отримаємо:

3. Визначаємо середньозважений cosφ для першого трансформатора за формулою:

4. Визначаємо середньозважений cosφ для другого трансформатора за формулою:

5. Визначимо коефіцієнт Кс за допомогою таблиці 2 з огляду на те, що необхідний cosφ 2 = 0,95.

• для першого пристрою КРМ Кс1 = 0474;
• для другого пристрою КРМ Кс2 = 0,526.

6. Знаючи для кожного трансформатора Кс і P, визначимо необхідні потужності пристроїв КРМ:

• для першого трансформатора:

• для другого трансформатора:

Розрахунок потужності пристрою КРМ на основі балансу потужності

7. Визначимо потужність пристрою КРМ за формулою [Л5. з 229].

• для другого трансформатора:

для першого трансформатора:

tgϕ1 – фактичний тангенс кута до застосування установки КРМ;

tgϕ2 - необхідний тангенс кута;

• 8. Визначаємо tgϕ1 і tgϕ2 знаючи cosϕ1 та cosϕ2:

• для першого трансформатора tgϕ1:

• для першого та другого трансформатора tgϕ2:

для другого трансформатора tgϕ1:

Як очевидно з двох варіантів розрахунку потужності КРМ, значення необхідної потужності мало відрізняються. Який із варіантів вибору потужності пристрою КРМ використовувати, вирішуйте самі. Я приймай потужність пристрою КРМ за варіантом визначення коефіцієнта Кс по таблиці 2.

Відповідно прийнята необхідна потужність пристрою КРМ становить 270 і 300 квар.

9. Розрахуємо номінальний струм пристрою КРМ для першого трансформатора:

10. Розрахуємо номінальний струм пристрою КРМ для другого трансформатора:

Захист УКРМ При виборіавтоматичних вимикачів

Для захисту пристрою КРМ, необхідно керуватися ПУЕ 7-видання пункт 5.6.15. Згідно з яким апарати та струмопровідні частини в ланцюзі конденсаторної батареї повинні допускати тривале проходження струму, що становить 130% номінального струму батареї.

• Визначаємо уставку із захисту від перевантаження:
• для УКРМ1: 390 * 1,3 = 507 А;

для УКРМ2: 434 * 1,3 = 564 А

Уставка захисту від КЗ повинна бути нечутливою до кидка струму. Уставка складає 10 x In.

• Визначаємо уставку захисту від КЗ:
• для УКРМ1: 390 х 10 = 3900 А;

для УКРМ2: 434 x 10 = 4340 А

Перевірка встановлення КРМ на відсутність резонансу

У цьому прикладі перевірка встановлення КРМ на відсутність резонансу не виконувалася через відсутність нелінійного навантаження, а також відсутність істотних спотворень в мережі 10 кВ.

Якщо ж у Вас переважає нелінійне навантаження, потрібно виконати перевірку УКРМ на відсутність резонансу, а також виконати розрахунок якості електричної енергії після встановлення УКРМ та завантаження батарей статичних конденсаторів (БСК).

Для зручності розрахунку на вибір пристрою компенсації реактивної потужності, я до цієї статті прикладаю архів з усією технічною літературою, яку використовував при виборі УКРМ.

Література:
2. 1. Правила влаштування електроустановок (ПУЕ). Сьоме видання. 2008р.Навчальний посібник
з електроустановок від фірми АВВ. 2007р.
3. Довідник компенсації реактивної потужності від фірми RTR-Energia.
5. Б.Ю.Ліпкін. Електропостачання промислових підприємств та установок, 1990 р.