Полная мощность устройства состоит из двух составляющих – активной и реактивной. Активная мощность необходима для питания подключенных устройств в сети, а потому еще называется «полезной» мощностью.
Для цепей постоянного тока существует только активная мощность. И в подключаемых к ней приборах она преобразуется в необходимый тип энергии, например, в тепло для нагревателя.
Другая составляющая – реактивная мощность – представляет собой энергию, перетекающую между источником и реактивными элементами сети и обратно. Такое перемещение происходит за одно колебание в сети переменного тока.
Такая мощность возникает, например, при включении в сеть магнитных обмоток. В таком случае энергия временно запасается в катушке, а затем отдается назад, что приводит к рассинхронизации в сети синусоид, отставанию изменений тока от изменений напряжения. Для емкостной нагрузки ситуация схожая, только здесь ток начинает опережать напряжение. В обоих случаях в сети возникает реактивная энергия.
Рис. 1. Реактивная мощность
Влияние реактивной мощности
Реактивная мощность не расходуется на полезную работу и потому часто называется «вредной» компонентой мощности. Однако существует большое число устройств, которым наличие реактивной мощности необходимо. Например, в то время как реактивная мощность не нужна для работы ламп накаливания, она требуется электродвигателям.
Реактивная составляющая позволяет насытить обмотки двигателя электромагнитным полем. В противном случае, они не будут вращаться, а двигатель не сможет выполнять свою основную функцию. При этом асинхронные электродвигатели глобально потребляют до 40% всей мощности электроустановок. Другие потребители реактивной мощности – трансформаторы, преобразователи, электропечи и т.д.
Очевидно, что недостаток реактивной мощности может достаточно сильно навредить. Однако различным типам электрооборудования нужно различное количество реактивной мощности, и ее переизбыток также приводит к негативным последствиям для всей сети.
- Увеличение потерь в сети. Перетекание электрического тока в сторону реактивных элементов и обратно сопровождается потерями на активное сопротивление. В частности, это приводит к чрезмерному нагреву проводников линий электропередач и, как следствие, к их провисанию в случае воздушных ЛЭП. В некоторых случаях это может привести к замыканию на землю или пересечению проводов.
- Снижение пропускной способности сети. Сети электроснабжения рассчитаны на определенный ток. Для компенсации растрат «места» в проводах на реактивную составляющую, часто приходится увеличить ток в сети. Это приводит к срабатыванию защит от перегрузки и последующему отключению потребителей.
- Снижение срока службы устройств. Подключенные к сети устройства подвергаются дополнительному износу под воздействием реактивной мощности. Это важно, например, для автотрансформаторов угловых подстанций.
- Снижение напряжения у потребителя. Увеличение силы тока, необходимое для компенсации влияния реактивной энергии, приводит к снижению напряжения. Это вредит многим электроприборам, например, снижает обороты электродвигателей.
- Повышенная погрешность учета электроэнергии. Снижение напряжения в сети приводит к увеличению значений погрешности на трансформаторах тока и напряжения. Таким образом, измерительные приборы перестают соответствовать необходимому классу точности, что ведет к пере- или недоучету электроэнергии, идущей к потребителям. А это может привести к экономическим потерям.
Учитывая множество проблем, возникающих при превышении реактивной мощности в сети, а также распространение ее потребителей, очевидна необходимость компенсации реактивной мощности.
Компенсация реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности заключается в воздействии на баланс реактивной мощности в электросистеме с целью регулирования параметров электроэнергии. Для этого применяются компенсирующие устройства.
Компенсирующие устройства УКРМ размещают источник реактивной мощности вблизи потребителя. Таким источником служат конденсаторные батареи. Так можно избавить сети электропередачи от излишней индуктивной реактивной энергии. В то время как катушки индуктивности «тормозят» ток относительно напряжения, в случае с конденсаторами ток «опережает» напряжение, что необходимо для компенсации реактивной составляющей мощности.
Однако поскольку потребление электроэнергии на любом предприятии не статично и может значительно меняться в краткие сроки, изменяется и величина потребляемой активной энергии. Следовательно, при компенсации реактивной мощности необходимо оборудование, способное быстро изменять свои параметры – установка компенсации реактивной мощности (УКРМ).
Рис. 2. Устройство компенсации реактивной мощности СВЭЛ
Устройства компенсации реактивной мощности - УКРМ
УКРМ или БСК (батарея статических конденсаторов) представляет собой батарею, состоящую из параллельно-последовательно соединенных конденсаторов, совмещенную с прочной металлоконструкцией и включающую дополнительное оборудование. Конструктивно БСК состоит из блоков конденсаторов, установленных схемой «треугольник», установленных в открытых или закрытых распределительных устройствах на опорных изоляторах. Между блоками проложены соединения с помощью токоведущих шин, конденсаторы соединены с помощью гибких связей.
Рис. 3. Батарея статических конденсаторов СВЭЛ
Устройство компенсации реактивной мощности СВЭЛ
В составе УКРМ вместо конденсаторов могут использоваться катушки индуктивности, если реактивная мощность емкостного характера. Такой вариант применяется редко, например, для компенсации на ЛЭП.
Компенсация реактивной мощности происходит следующим образом:
Датчик (контролер, регулятор) проводит замеры мощности в процессе включения/отключения конденсаторов. Полученные по результатам замеров данные сравниваются с эталонными. При наличии отклонений от установленных значений, аппарат переключается для обеспечения необходимой компенсации.
Устройства компенсации СВЭЛ
Компания СВЭЛ предлагает ряд устройств компенсации реактивной мощности УКРМ, способных в то же время решать иные задачи, улучшающие качество электроэнергии.
Изготавливаются батареи конденсаторов для компенсации реактивной мощности в сетях напряжением 6 – 220 кВ, в каркасном и шкафном виде, для внутреннего или наружного размещения. УКРМ изготавливаются нерегулируемые и с автоматическим регулятором реактивной мощности (ступенчатое регулирование).
Иным устройством компенсации является статический генератор реактивной мощности СТАТКОМ. Он также подавляет высшие гармоники, стабилизирует напряжение и снижает фликер. СТАТКОМ применяется для компенсации как емкостной мощности, так и индуктивной.
СВЭЛ изготавливает статические тиристорные компенсаторы СТК, призванное улучшить качество электроэнергии в распределительных сетях, что включает компенсацию реактивной мощности. Устройство обеспечивает устойчивое значение напряжения и снижает число провалов.
Рис. 4. Статические тиристорные компенсаторы СВЭЛ
Преимущества оборудования СВЭЛ
- Собственное производство позволяет проводить контроль качества продукции на каждом производственном этапе и соблюдения государственных стандартов.
- Цены производителя. Приобретая устройства компенсации мощности у нас, вы избегаете наценок посредника.
- Опыт комплексного внедрения обеспечивает надежность продукции при минимальных временных и денежных затратах.
- Строгое соблюдение сроков и индивидуальные заказы. Мы изготавливаем нашу продукцию по требованиям проектов заказчика. Согласованная продукция выполняется и доставляется в оговоренные сроки.
