В сетях переменного тока помимо полезной (активной) энергии всегда присутствует реактивная мощность. Она необходима для создания магнитных и электрических полей в оборудовании. Однако ее избыток приводит к перегрузке оборудования, падению напряжения и росту потерь на нагрев проводов.
В результате генераторы и трансформаторы работают с повышенной нагрузкой, быстрее изнашиваются, а предприятия рискуют получить штрафы за низкий коэффициент мощности.
В целях снижения этих негативных последствий и повышения эффективности системы электроснабжения применяются устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ).
Реактивный компенсатор: что это и зачем он нужен
Реактивный компенсатор — устройство, позволяющее уменьшить избыточную реактивную мощность и стабилизировать напряжение в сети. Он поддерживает оптимальный коэффициент мощности (cos φ) и улучшает режим работы оборудования.
Принцип действия компенсатора реактивной мощности основан на создании встречного потока реактивной мощности: например, если нагрузка индуктивная — в сеть включаются емкостные конденсаторы. Это позволяет уменьшить токи в линиях и стабилизировать напряжение.
Существуют различные виды компенсаторов реактивной мощности:
конденсаторные батареи и установки УКРМ — самое распространенное решение для предприятий и подстанций;
синхронные компенсаторы реактивной мощности — выполняют гибкое регулирование режимов;
статические системы (STATCOM) — «умные» силовые устройства для работы в условиях динамичных нагрузок.
Устройство компенсаторов реактивной мощности
Устройство компенсации реактивной мощности (УКРМ) — это автоматизированный комплекс, который поддерживает оптимальный баланс реактивной мощности в сети. Чаще всего его устанавливают на подстанциях и промышленных предприятиях (рис. 1).
К основным элементам УКРМ относятся:
батареи конденсаторов — источник компенсирующей мощности;
контроллер управления — определяет, когда подключать или отключать ступени;
коммутационное оборудование (контакторы или тиристорные ключи);
защитные устройства и вспомогательные элементы (предохранители, системы охлаждения).
Установка компенсаторов реактивной мощности позволяет поддерживать коэффициент мощности на заданном уровне, стабилизировать напряжение в сети.
Рис. 1. Устройства компенсаторов реактивной мощности (УКРМ)
Принцип действия УКРМ: как работает компенсатор реактивной мощности
Большинство промышленных нагрузок имеют индуктивный характер: ток отстает от напряжения, создавая таким образом избыток реактивной мощности. Работа компенсатора реактивной мощности заключается в том, чтобы включить в сеть конденсаторы, создающие встречный поток емкостной мощности, где ток опережает напряжение.
Контроллер устройства анализирует коэффициент мощности cos φ, напряжение и силу тока и при необходимости включает или отключает ступени конденсаторов. Система автоматически подстраивается под изменяющуюся нагрузку, в результате чего поддерживаются равновесие и оптимальный режим работы.
По сути, принцип действия компенсатора напоминает балансирование весов: при избытке индуктивной составляющей добавляется емкостная, и система возвращается в равновесное состояние.
Основные типы устройств компенсации реактивной мощности
БСК (батареи статических конденсаторов) на 6–220 кВ — простые, доступные и надежные компенсаторы реактивной мощности (рис. 2).
Рис. 2. Батареи конденсаторов БСК УКРМ-4
ФКУ (фильтрокомпенсирующие установки) в сетях низкого и высокого напряжения (6–110 кВ) сочетают компенсацию с фильтрацией гармоник (рис. 3).
Рис. 3. Фильтрокомпенсирующие устройства ФКУ-3 СВЭЛ
СТК (статические тиристорные компенсаторы) на напряжение 6–35 кВ — обеспечивают быстрое и плавное подключение конденсаторов за счет тиристоров, подходят для динамичных нагрузок (рис. 4).
Рис. 4. Статические тиристорные компенсаторы-3 СВЭЛ
УШРТ (управляемые шунтирующие реакторы) — трансформаторные электромагнитные установки. Плавно регулируют перетоки реактивной мощности на подстанциях напряжением 110–500 кВ (рис. 5).
Рис. 5. Электромагнитная часть реактора УШРТ
Устройство продольной компенсации реактивной мощности (УПК) — включается последовательно в линию электропередачи и снижает ее продольное индуктивное сопротивление, при этом пропускная способность воздушных линий увеличивается (рис. 6).
Рис. 6. Установка УПК
СТАТКОМ (генератор реактивной мощности) 6–35 кВ — относится к типу устройств FACTS, с мгновенной реакцией и широкими возможностями динамического регулирования параметров сети (рис. 7). Генерирует реактивную мощность электронным способом, компенсирует как емкостную, так и индуктивную мощности.
Рис. 7. СТАТКОМ-2 (внутреннего исполнения) СВЭЛ
Преимущества применения УКРМ
Эффект от внедрения устройств компенсации реактивной мощности:
сокращение потерь энергии и повышение КПД оборудования;
рост пропускной способности без модернизации;
стабилизация напряжения и снижение риска аварий;
экономия и отсутствие штрафов за низкий коэффициент мощности cos φ.
Область применения
Промышленные предприятия с мощными электродвигателями, сварочными аппаратами, компрессорами, преобразовательной техникой, печным оборудованием
Энергосистемы и подстанции, где важно поддерживать напряжение без перегрузки оборудования.
Распределительные сети — для повышения качества электроснабжения и снижения технических потерь.
Заключение
Компенсаторы реактивной мощности — необходимый элемент современной энергетики. Они снижают потери, стабилизируют напряжение и повышают эффективность использования оборудования.
Компания СВЭЛ выпускает полный спектр таких решений — от батарей конденсаторов до автоматизированных устройств компенсации реактивной мощности УКРМ. Наше оборудование соответствует требованиям надежности, безопасности и энергоэффективности, позволяет предприятиям и энергокомпаниям оптимизировать работу сетей.
УКРМ СВЭЛ — это эффективное средство энергосбережения и повышения качества электроэнергии.
