Компенсатор реактивной мощности

Компенсатор реактивной мощности

Известно, что электрическая энергия состоит из двух частей: активной и реактивной. Первая преобразуется в различные виды полезной энергии (тепловую, механическую и пр.), вторая – создаёт электромагнитные поля в нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, индукционные печи, осветительные приборы). Несмотря на необходимость реактивной энергии для работы указанного оборудования, она дополнительно нагружает электросеть, увеличивая потери активной составляющей. Это приводит к тому, что промышленный потребитель принужден дважды платить за одну и ту же энергию. Сначала по счётчику реактивной энергии и ещё раз косвенно, как потери активной составляющей, фиксируемые прибором учёта активной энергии.

Для решения этой задачи (уменьшение реактивной части энергии) были разработаны и сегодня широко используются во всём мире установки компенсации реактивной мощности. Они снижают значения потребляемой мощности за счёт выработки реактивной составляющей непосредственно у потребителя и бывают двух видов: индуктивными и емкостные. Индуктивные реакторы, обычно, применяют для компенсации наведённой емкостной составляющей (например, большая протяженность воздушных линий электропередачи и т.п.). Конденсаторные батареи применяются для нейтрализации индуктивной составляющей реактивной мощности (индуктивные печи, асинхронные двигатели и др.).

Компенсатор реактивной энергии позволяет:
– уменьшить потери мощности и снижение напряжения в различных участках электросети;
– сократить количество реактивной энергии в распределительной сети (воздушные и кабельные линии), трансформаторах и генераторах;
– снизить затраты на оплату потреблённой электрической энергии;
– сократить влияние сетевых помех на работу оборудования;
– снизить асимметрию фаз.

Учитывая, что характер нагрузки в бытовых и промышленных сетях имеет преимущественно активно-индуктивный тип, наиболее широко распростанены как средство компенсации статические конденсаторы. Их основными достоинствами являются:
– малые потери активной энергии (в рамках 0,3-0,45 кВт/100квар);
– незначительная масса конденсаторной установки не требует фундамента;
– несложная и недорогая эксплуатация;
– увеличение или уменьшение количества конденсаторов в зависимости от ситуации;
– компактность, дающая возможность монтажа установки в любом месте (у электроустановок, группой в цеху или крупной батареей). При этом наилучший эффект получается при размещении установки непосредственно в трансформаторной подстанции и подключении к шинам низкой стороны (0,4 кВ). В этом случае компенсируются сразу все индуктивные нагрузки, запитанные от данной ТП;
– независимость работоспособности установки от поломки отдельного конденсатора.
Конденсаторные установки с фиксированным значением мощности применяют в трёхфазных сетях переменного тока. В зависимости от типа нерегулируемые установки имеют мощность 2,5 – 100 кВАр на низком напряжении.

Ручная регулировка количества конденсаторов не всегда удобна и не успевает за изменением ситуации на производстве, поэтому всё чаще новые производства приобретают для компенсации реактивной энергии автоматические установки. Регулируемые компенсаторы повышают и автоматически корректируют cos φ на низком напряжении (0,4 кВ). Кроме поддержания установленного коэффициента мощности в часы минимальных и максимальных нагрузок, установки устраняют режим генерации реактивной энергии, а также:
– постоянно отслеживают изменение количества реактивной мощности в компенсируемой цепи;
– исключают перекомпенсацию и её следствие – перенапряжение в сети;
– проводят мониторинг главных показателей компенсируемой сети;
– проверяют работу всех составляющих компенсаторной установки и режим её работы. При этом оптимизируется распределение нагрузки в сети, что снижает износ контакторов.
В регулируемых компенсаторных установках предусматривается система отключения при возникновении аварийной ситуации с одновременным оповещением обслуживающих специалистов. В некоторых моделях также предусматривается система поддержания нормальной температуры, включающая автоматический обогрев или вентиляцию установки.

Компенсация реактивной мощности, теория

ТЕОРИЯ. ПРОБЛЕМА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

По данным ведущих экспертов, доля стоимости энергоресурсов в себестоимости продукции для различных видов производств может достигать 40%. Это означает, что в условиях постоянно усиливающейся конкурентной борьбы и растущих цен, для успешного функционирования производственных компаний необходимо повышение энергоэффективности. В сегодняшней экономической ситуации отказ от этого как минимум затруднит дальнейшее развитие предприятия. Важность данного вопроса подтверждают и законодательные требования к энергопотребителям, изложенные в Федеральном законе от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». Таким образом, имеется несколько весомых аргументов, заставляющих серьезно задуматься о выработке методики энергосбережения.

Одним из способов энергосбережения и повышения энергоэффективности является решение проблемы реактивной энергии. Реактивная мощность – это часть полной мощности, которая служит для перемагничивания сердечников электродвигателей, трансформаторов и дросселей. Единицу измерения реактивной мощности называют вольт ампер реактивный (вар), а показателем ее потребления принято считать «косинус φ» – отношение активной мощности к полной.

φ – угол между фазами тока и напряжения

Р – активная мощность

S -полная мощность

Q – реактивная мощность

На рисунке показаны направления векторов мощностей. Значение реактивной мощности (Q) зависит от значения угла φ.

Несмотря на то, что реактивная энергия нужна для создания магнитных полей, она не преобразуется ни в какие другие виды энергии,постоянно циркулируя в виде двусторонних потоков (перетоков) между потребителем и генератором. В результате происходит бесполезный нагрев кабелей, сердечников трансформаторов и других токопроводящих устройств, что приводит к потерям активной энергии и ускоренному старению изоляции. Перетоки также создают дополнительную загрузку передающих сетей и электростанций,что ведет к повышенным затратам на производство, передачу и распределение электроэнергии. В этой связи сетевые организации стремятся сократить свои расходы. Основывая свои требования на Приказе Минпромэнерго № 49 от 22.02.2007 г. «О Порядке расчетазначений соотношения потребления активной и реактивной мощности. », они обязывают потребителей использовать в своих сетях индивидуальные компенсаторы реактивной энергии.

Во всем мире наиболее выгодными и удобными в эксплуатации компенсаторами реактивной мощности принято считать конденсаторные установки (КРМ). Эти устройства позволяют не только выполнить требования снабжающих организаций, но и значительно улучшить качество электрической энергии в сети предприятия за счет снижения нагрузки на силовой трансформатор и распределительное оборудование. Конденсаторные установки являются одновременно и накопителями, и локальными источниками реактивной энергии, благодаря чему устраняют ее перетоки, как показано на рисунке ниже.

Таким образом, после внедрения компенсаторов в сеть сокращается потребление полной энергии, устраняются ненужные потоки реактивной мощности и повышается показатель сos φ.

Обобщая все преимущества использования КРМ, в том числе вышеперечисленные, следует отметить, что применение конденсаторных установок марки «СлавЭнерго» позволяет:

■ уменьшить загруженность сети и увеличить ее надежность;

■ избежать штрафов со стороны снабжающей организации за несоблюдение коэффициента мощности (cos φ);

■ выполнить требования законодательства по повышению энергоэффективности;

■ снизить расходы на электроэнергию (снижение потребления до 100 % реактивной части + до 5 % активной);

■ разгрузить силовой трансформатор и ВРУ;

■ поднять напряжение в линии;

■ высвободить дополнительные резервы для увеличения мощностей благодаря разгрузке трансформатора;

■ снизить уровень опасных высших гармоник в сети (для этой цели используются фильтровые конденсаторные установки либо фильтр гармоник);

■ не допустить перегрева изоляции и использовать проводники меньшего сечения;

■ устранить ложные срабатывания устройств защиты;

■ облегчить пуск энергоемкого оборудования.

Читайте также:  Приспособление для пайки светодиодов

Ознакомиться с производимыми компанией ПК “СлавЭнерго” конденсаторными установками компенсации реактивной мощности можно здесь

Возможности компенсации реактивной энергии в быту с помощью Saving Box

Рекламные трюки продавцов бытовой техники для экономии электроэнергии

Навязчивая реклама в интернете и даже на государственных каналах телевидения через телемагазин настойчиво предлагает населению устройство для экономии электроэнергии в виде «новинок» электронной промышленности. Пенсионерам предоставляется скидка 50 % от общей стоимости.

«Saving Box» — так называется один из предлагаемых приборов. О них уже писалось в статье “Приборы для экономии электроэнергии: миф или реальность?”. Пришла пора продолжить тему на примере конкретной модели, объяснив более подробно:

что такое реактивное сопротивление;

каким образом создается активная и реактивная мощность;

как осуществляется компенсация реактивной мощности;

на основе чего работают компенсаторы реактивной мощности и устройство для экономии электроэнергии.

Людям, купившим такое устройство, приходит по почте посылка с красивой коробочкой. Внутри расположен элегантный пластмассовый корпус с двумя светодиодами на лицевой стороне и вилкой для установки в розетку — с обратной.

Чудо-прибор для экономии электроэнергии (для увеличения нажмите на рисунок):

На приложенной фотографии показаны заявленные производителем характеристики: 15000 Вт при напряжении в сети от 90 до 250 В. Оценим их с точки зрения электрика-практика по приведенным под картинками формулам.

При наименьшем указанном напряжении такое устройство должно пропускать через себя ток 166,67 А, а при 250 В — 60 А. Сравним полученные расчеты с нагрузками сварочных аппаратов переменного напряжения.

Ток сварки для стальных электродов диаметром 5 мм составляет 150÷220 ампер, а для толщины 1,6 мм достаточно — 35÷60 А. Эти рекомендации есть в любом справочнике электросварщика.

Вспомните вес и габариты сварочного аппарата, который варит электродами 5 мм. Сравните их с пластмассовой коробочкой, величиной с зарядное устройство мобильного телефона. Подумайте, почему от тока 150 А плавятся стальные электроды 5 мм, а остаются целыми контакты вилки этого «прибора», да и вся проводка в квартире?

Чтобы понять причину такого несоответствия, пришлось вскрыть корпус, показав «внутренности» электроники. Там кроме платы для подсветки светодиодов и предохранителя размещена еще одна пластиковая коробочка, для бутафории.

Внимание! В этой схеме отсутствует устройство для экономии электроэнергии или ее компенсации.

Неужели обман? Попробуем разобраться с помощью основ электротехники и действующих промышленных компенсаторов электроэнергии, работающих на предприятиях энергетики.

Принципы электроснабжения

Рассмотрим типовую схему подключения к генератору переменного напряжения потребителей электричества, как маленький аналог питающей электросети квартиры. Для наглядности его характеристик индуктивности, емкости и активной нагрузки показаны обмотка трансформатора, конденсатор и ТЭН. Будем считать, что они работают в установившемся режиме при прохождении по всему контуру тока одной величины I.

Электрическая схема (для увеличения нажмите на рисунок):

Здесь энергия генератора с напряжением U распределится составными частями на:

обмотку индуктивности UL;

обкладки конденсатора UC;

активное сопротивление ТЭН UR.

Если представить рассматриваемые величины векторной формой и выполнить их геометрическое сложение в полярной системе координат, то получится обыкновенный треугольник напряжений, в котором величина активной составляющей UR по направлению совпадает с вектором тока.

UХ образован сложением падений напряжений на обмотке индуктивности UL и обкладках конденсатора UС. Причем это действие учитывает их направление.

В итоге получилось, что вектор напряжения генератора U отклонен от направления тока I на угол φ.

Еще раз обратите внимание на то, что ток в цепи I не меняется, он одинаков на всех участках. Поэтому разделим составляющие треугольника напряжений на величину I. На основании закона Ома получим треугольник сопротивлений.

Общее сопротивление индуктивности XL и емкости ХС принято называть термином «реактивное сопротивление» Х. Приложенное к клеммам генератора полное сопротивление нашей цепи Z состоит из суммы активного сопротивления ТЭН R и реактивного значения Х.

Выполним другое действие — умножение векторов треугольника напряжений на I. В итоге преобразований формируется треугольник мощностей. Активная и реактивная мощность у него создают полную приложенную величину. Суммарная энергия, выдаваемая генератором S, расходуется на активную Р и реактивную Q составляющие.

Активная часть расходуется потребителями, а реактивная выделяется при магнитных и электрических преобразованиях. Емкостные и индуктивные мощности потребителями не используются, но нагружают токопроводы с генераторами.

Внимание! Во всех 3-х прямоугольных треугольниках сохраняются пропорции между сторонами, а угол φ не меняется.

Теперь будем разбираться, как проявляется реактивная энергия и почему счетчики бытовые ее не учитывали.

Что такое компенсация реактивной мощности в промышленности?

В энергетике страны, а более точно — государств целого континента, производством электричества занято огромнейшее число генераторов. Среди них встречаются как простые самодельные конструкции мастеров-энтузиастов, так и мощнейшие промышленные установки ГЭС и атомных станций.

Вся их энергия суммируется, трансформируется и распределяется конечному потребителю по сложнейшим технологиям и транспортным магистралям на огромные расстояния. При таком способе передачи электрический ток проходит через большое количество индуктивностей в виде обмоток трансформаторов/автотрансформаторов, реакторов, заградителей и других устройств, создающих индуктивную нагрузку.

Воздушные провода, а особенно кабели, создают в цепи емкостную составляющую. Ее величину добавляют различные конденсаторные установки. Металл проводов, по которым протекает ток, обладает активным сопротивлением.

Таким образом, сложнейшая энергетическая система может быть упрощена до рассмотренной нами схемы из генератора, индуктивности, активной нагрузки и емкости. Только ее необходимо еще объединить в три фазы.

Задача энергетики — дать потребителю качественное электричество. Применительно к конечному объекту это подразумевает подачу на вводной щиток электроэнергии напряжением 220/380 В, частотой 50 Гц с отсутствием помех и реактивных составляющих. Все отклонения этих величин ограничены требованиями ГОСТ.

При этом потребителя интересует не реактивная составляющая Q, создающая дополнительные потери, а получение активной мощности Р, которая совершает полезную работу. Для характеристики качества электричества пользуются безразмерным отношением Р к приложенной энергии S, для чего применяется косинус угла φ. Активную мощность Р учитывают все бытовые электрические счетчики.

Устройства компенсации электрической мощности приводят в норму электроэнергию для распределения между потребителями, уменьшают до нормы реактивные составляющие. При этом также осуществляется «выравнивание» синусоид фаз, в которых убираются частотные помехи, сглаживаются последствия переходных процессов при коммутациях схем, нормализуется частота.

Промышленные компенсаторы реактивной мощности устанавливаются после вводов трансформаторных подстанций перед распределительными устройствами: через них пропускается полная мощность электроустановки. Как пример, смотрите фрагмент однолинейной электросхемы подстанции в сети 10 кВ, где компенсатор принимает токи от АТ и только после его обработки электричество поступает дальше, а нагрузка на источники энергии и соединительные провода уменьшается.

Промышленные компенсаторы электроэнергии в сети 10 кВ:

Вернемся на мгновение к прибору «Saving Box» и зададим вопрос: как он может компенсировать мощности при расположении в конечной розетке, а не на вводе в квартиру перед счетчиком?

Смотрите на фото, как внушительно выглядят промышленные компенсаторы. Они могут создаваться и работать на разной элементной базе. Их функции:

плавное регулирование реактивной составляющей с быстродействующей разгрузкой оборудования от перетоков мощностей и снижения потерь энергии;

повышение динамической и статистической устойчивости схемы.

Выполнение этих задач обеспечивает надежность электроснабжения и уменьшение затрат на конструкцию тоководов нормализацией температурных режимов.

Что такое компенсация реактивной мощности в квартире?

Электроприборы домашней электрической сети также обладают индуктивным, емкостным и активным сопротивлением. Для них справедливы все соотношения рассмотренных выше треугольников, в которых присутствуют реактивные составляющие.

Читайте также:  Контроль яркости led - куба

Только следует понимать, что они создаются при прохождении тока (учитываемого счетчиком, кстати) по уже подключенной в сеть нагрузке. Генерируемые индуктивные и емкостные напряжения создают соответствующие реактивные составляющие мощности в этой же квартире, дополнительно нагружают электропроводку.

Их величину никак не учитывает старый индукционный счетчик. А вот отдельные статические модели учета способны ее фиксировать. Это позволяет точнее анализировать ситуацию с токовыми нагрузками и термическим воздействием на изоляцию при работе большого количества электродвигателей. Емкостное напряжение, создаваемое бытовыми приборами, очень маленькое, как и ее реактивная энергия и счетчики ее часто не показывают.

Компенсация реактивной составляющей в таком случае заключается в подключении конденсаторных установок, «гасящих» индуктивную мощность. Они должны подключаться только в нужный момент на определенный промежуток времени и иметь свои коммутационные контакты.

Такие компенсаторы реактивной мощности имеют значительные габариты и подходят больше для производственных целей, часто работают с комплектом автоматики. Они никак не снижают потребление активной мощности, не могут сократить оплату электроэнергии.

Рекламируемый чудо-прибор «Saving Box» и другие аналогичные устройства не имеет ничего общего с подобными конструкциями. Как устройство для экономии электроэнергии он работать не может.

Заключение

Заявленные производителем возможности и технические характеристики «Saving Box» не соответствуют действительности, используются для рекламы, построенной на обмане.

Обществу защиты прав потребителей и правоохранительным органам давно пора принять меры к прекращению продаж в стране некачественной продукции хотя бы через государственные каналы информации.

Потребляемая активная и реактивная мощность в квартире может быть снижена при выполнении простых рекомендаций, изложенных в статье: «Как экономить электроэнергию в квартире и частном доме».

Компенсатор реактивной мощности

Конденсаторы для силовой электроники

Конденсаторы для повышения коэффициента мощности

Установки компенсации реактивной мощности 0.4кВ

Моторные и светотехнические конденсаторы

Компенсатор Реактивной Мощности (КРМ) является одним из видов электроустановочного оборудования, снижающий значения полной мощности, и в зависимости от природы реактивной мощности может быть как индуктивного характера (индуктивный реактор) так и емкостного (конденсатор).

Индуктивные реакторы используют, как правило, для компенсации емкостной составляющей мощности (линий электропередач большой протяженности).

Конденсаторные батареи используют для компенсации реактивной составляющей индуктивной мощности, что ведет к снижению полной мощности (печи индуктивности).

Одним из факторов, приводящие к возникновению потерь в электрических сетях промышленных предприятий является реактивная составляющая протекающего тока при наличии индуктивной нагрузки (нагрузка в промышленных и бытовых электросетях носит обычно активно-индуктивный характер). Соответственно, из электрической сети происходит потребление как активной, так и реактивной энергии.

Активная энергия преобразуется в полезную – механическую, тепловую и пр. энергии. Реактивная энергия расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, индукционных печах, сварочных трансформаторах, дросселях и осветительных приборах.

Реактивная энергия может производиться непосредственно в месте потребления.

Уменьшение реактивной составляющей в общей мощности электроэнергии широко распространена во всем мире и известна под термином компенсация реактивной мощности (КРМ) – одного из наиболее эффективных средств обеспечения рационального использования электроэнергии.

  • разгрузить от реактивного тока распределительные сети (распределительные устройства, кабельные и воздушные линии), трансформаторы и генераторы;
  • снизить потери мощности и падение напряжения в элементах систем электроснабжения;
  • сократить расходы на электроэнергию;
  • ограничить влияние высших гармоник и сетевых помех;
  • уменьшить асимметрию фаз.

Регулируемые компенсаторы реактивной мощности КРМ

Автоматическая установка компенсации реактивной мощности (АУКРМ) предназначена для повышения и автоматического регулирования коэффициента мощности (cos φ) электроустановок промышленных предприятий и распределительных сетей напряжением 0,4 кВ частоты 50 Гц.

Установки обеспечивают поддержание заданного коэффициента мощности в часы максимальных и минимальных нагрузок, исключают режим генерации реактивной мощности, а также:

  • автоматически отслеживает изменение реактивной мощности нагрузки в компенсируемой сети и, в соответствии с заданным значением cos φ исключается генерация реактивной мощности в сеть;
  • исключается появление в сети перенапряжения, потому что отсутствует перекомпенсация, которая возможна при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
  • визуально отслеживаются все основные параметры компенсируемой сети;
  • контролируется режим эксплуатации и работа всех элементов конденсаторной установки, при этом учитывается время работы и количество подключений каждой секции, что позволяет оптимизировать износостойкость контакторов и распределения нагрузки в сети;
  • предусмотрена система аварийного отключения конденсаторной установки и предупреждения обслуживающего персонала;
  • возможно автоматическое подключение принудительного обогрева или вентиляции конденсаторной установки.

Нерегулируемые компенсаторы реактивной мощности КРМ

Установка компенсации реактивной мощности (компенсатор реактивной мощности УКРМ) с фиксированным значением мощности улучшает cos φ, путем включения конденсатора.

Предназначена она для поддержания коэффициента мощности в распределительных сетях трёхфазного переменного тока. Нерегулируемые конденсаторные установки низкого напряжения типа УКРМ выпускаются мощностью от 2,5 до 100 кВАр.

Также позволяют снизить затраты на оплату электроэнергии. Нерегулируемые установки компенсации реактивной мощности рассчитаны на эксплуатацию в закрытых производственных помещениях при нормальных условиях эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом.

Срок окупаемости Компенсатора Реактивной Мощности от года до двух лет. Применение КРМ производства конденсаторного завода «Нюкон» снижает потребление активной энергии в среднем на 2-5% и исключает платежи за реактивную энергию. При высоком качестве данных устройств цена остается доступной и привлекательной. Исходя из структуры себестоимости, конденсаторный завод «Нюкон» имеет возможность успешно конкурировать в цене с европейскими производителями, не теряя в качестве своей продукции.

Если Вы желаете купить компенсатор реактивной мощности КРМ или узнать цену на данное оборудование, позвоните по телефону указанному ниже или заполните приведенную форму. В этом случае, в ближайшее время мы с Вами свяжемся для уточнения особенностей Вашего проекта, необходимых для расчета стоимости компенсатора реактивной мощности КРМ

Активные фильтры гармоник и активные компенсаторы реактивной мощности

На текущий момент для потребительских сетей низкого (до 1 кВ) напряжения характерны как минимум 2 противоречия:

Парадокс первый: при безусловной эволюции нагрузки (оборудования) в плане функциональности, точности контроля и управления, надежность силовой сети и качество потребляемой электроэнергии становится все хуже, а формальная и реальная ответственность за негативные явления лежит на потребителе, который сегодня должен и de facto может это устранить.

Так, насыщение силовых сетей сложными нелинейными нагрузками вдобавок к проблемам компенсации реактивной мощности привело к засорению гармониками разных порядков и немалых амплитуд, а правительство РФ в своим постановлением N 937 от 13.08.2018 внесло в «Правила недискриминационного доступа» изменения (пп. е п. 14), согласно которым потребитель по договору обязан обеспечить качество электроэнергии на границе балансовой принадлежности.

Парадокс второй: при доступности на национальном и региональных электротехнических рынках эффективных технических средств повышения качества электроэнергии и стабильности силовой сети, востребованность этих устройств пока ограничена, причем связано это не столько с большой ценой на активные фильтры гармоник, сколько с непониманием принципа работы этих устройств и правильного подхода к выбору.

Здесь следует отметить, что зарубежные производители, их дилеры в нашей стране и единичные (пока) компании-сборщики комплектных активных фильтрокомпенсирующих устройств (АФКУ) отнюдь не облегчают выбора, заявляя свои продукты под разными маркетинговыми названиями аналогично автоматическим конденсаторным установкам повышения коэффициента мощности УКМ (УКРМ), предлагаемым под аббревиатурами АКМ, АКУ, ДФКУ и т. п.

Что такое активные фильтры гармоник и активные компенсаторы реактивной мощности

Важно понимать, что существующие на рынке и активные фильтры гармоник, и активные компенсаторы реактивной мощности, предлагаемые как генераторы реактивной энергии (Static var generator, SVG), по факту — фильтрокомпенсирующие устройства типа Shunt Active Power Filter (SAPF), подключаемые к сети параллельно нелинейной нагрузке в отличие от устройств последовательной компенсации, которые «не прижились» в низковольтных сетях из-за большой мощности (и не менее мощной нагрузки) и, соответственно, очень высокой цены. Различия между активными фильтрами гармоник и компенсаторами реактивной мощности (упрощенно) в предустановках по приоритету рабочих частот заключаются в следующем: активные фильтры охватывают спектр частот до 24/25-49 гармоники, но могут работать и с частотой 50 Гц, активные компенсаторы реактивной мощности настроены с прерогативой фундаментальной частоты (50 Гц), хотя могут компенсировать и токи гармоник высших порядков.

Читайте также:  Как рассчитать мощность генератора для дачи?

Наряду с этим, любой активный фильтр или компенсатор реактивной энергии типа SAPF включает в себя измерительную аппаратуру (обычно трансформаторы тока, реже напряжения), интеллектуальный контроллер для обработки данных и силовую часть в виде трехуровневого (3L) инвертора со скоростными ключами на базе IGBT (insulated gate bipolar transistor), иногда MOSFET (metal-oxid-semiconductor-field-effect-transistor) биполярных транзисторов, стоимость которых, по сути, и определяет высокую цену фильтрокомпенсирующего устройства. В комплект обычно включают накопители энергии, роль которых могут играть катушки или косинусные конденсаторы, но присоединение к сети происходит через «сглаживатели» в виде индуктивностей, чтобы устранить риски токов больших амплитуд.

Любое АФКУ не генерирует энергию, а преобразовывает в инверторе и выплескивает в силовую сеть противотоки (с обратной формой синусоиды) на частотах и амплитуды, заданных контроллером по данным измерительных трансформаторов. Проще говоря — нелинейная нагрузка вбрасывает в сеть токи гармоник и смещенные по фазе реактивные токи основной частоты (индуктивные или емкостные), трансформаторы их измеряют, контроллер обрабатывает данные, а инвертор с задержкой всего в четверть-полпериода синусоиды выплескивает противотоки, которые устраняют или гасят искажения.

По сути, аналогичный процесс компенсации происходит при работе установок УКМ, УКРМ, где косинусные конденсаторы батарей при разряде выбрасывают в сеть емкостные токи фундаментальной частоты, противофазные реактивным токам индуктивной нагрузки. Однако АФКУ:

  • работают и на фундаментальной частоте, и на частотах гармоник вплоть до 50 порядка;
  • компенсируют и индуктивные, и емкостные токи, т. е. по факту индифферентны к характеру нагрузки;
  • срабатывают в несколько раз быстрее благодаря высокоскоростным электронным ключам и более точно, что исключает риски пере- или недо- компенсации.

Выбор активного фильтрокомпенсирующего устройства

К основным недостаткам АФКУ относят:

  • фильтрацию искажений только от места присоединения, т. е. на участке АФКУ-нагрузка на сеть будет засорена, а выше — чистой от токов гармоник и, при необходимости, перетоков реактивной мощности;
  • высокую стоимость, которая зависит от ширины диапазона рабочих частот, скорости срабатывания (типа ключей), но больше от мощности полупроводников IGBT.

Т. е. вполне разумно предположить, что:

  • чем ближе место присоединения АФКУ к нагрузке, тем больший объем сети останется чистым от искажений и тем меньше будет мощность и стоимость устройства;
  • чем меньше частот нужно компенсировать, тем меньше суммарная мощность АФКУ и, соответственно, стоимость;
  • чем больше искажений на разных частотах, в том числе фундаментальной, можно погасить другими, менее дорогими средствами, к примеру, такими как пассивными фильтрами на гармониках первых порядков, УКРМ на фундаментальной частоте, тем дешевле обойдется АФКУ.

Поэтому выбор АФКУ должен базироваться на профессиональном энергоаудите сети, который позволит выявить:

  • необходимость компенсации реактивной мощности нагрузки и возможность использования для этих целей традиционных конденсаторных установок, причем в паре с УКРМ АФКУ может выполнять свои функции на гармониках высших порядков и параллельно «срезать» излишки индуктивных и емкостных токов в сети при недо- и пере- компенсации из-за подключения ступеней УКРМ с фиксированной мощностью;
  • необходимость компенсации токов гармоник 3, 5, 7, 9, 11 порядков, что может быть сделано с помощью пассивных фильтров при заказе АФКУ гибридного типа с силовой активной частью и пассивными колебательными контурами;
  • спектр частот, подлежащих компенсации, что даст возможность снижения мощности ключей, общей мощности и цены АФКУ.

Действительно ли так полезен бытовой компенсатор реактивной мощности

Экономия энергоносителей – одна из главных задач современной цивилизации. Все больше статей появляется в интернете об экономии электроэнергии методом компенсации реактивной мощности. Действительно, для промышленных предприятий данный процесс актуален, так как экономит денежные средства. Довольно много людей начинает задумываться, если промышленные предприятия экономят на реактивной составляющей, возможна ли экономия на этом в быту, путем компенсации реактивной составляющей в мастерской, на даче или в квартире.

Я наверное вас разочарую – это невозможно сделать, по нескольким причинам:

  1. Однофазные счетчики, которые устанавливаются для частных потребителей, ведут учет только активной мощности;
  2. Учет за реактивной составляющей ведется только на больших промышленных предприятиях, для частных потребителей этот учет не ведется;
  3. Такая энергия не выполняет абсолютно никакой полезной работы, а только греет провода и другие устройства;

Да, в бытовых условиях возможна установка фильтров, это снизит суммарный ток в цепи, уменьшит падение напряжения. При пуске устройств большой мощности (пылесосы, холодильники) бытовые компенсаторы реактивной мощности снижают пусковой ток. Довольно просто собрать компенсатор реактивной мощности своими руками в домашних условиях. Для этого необходимо рассчитать реактивную мощность для однофазного устройства:

Для этого вам необходимо произвести замеры напряжения и тока цепи. Как найти cosφ? Очень просто:

Р – активная мощность устройства (указывается на самом устройстве)

Теперь нужно рассчитать емкость конденсатора:

Подбираем конденсаторы для бытового компенсатора реактивной мощности по емкости, напряжению, роду тока. Конденсаторы вешаются параллельно нагрузке.

Снижение суммарного тока снизит нагрев и позволит максимально использовать мощность цепи. Но, на промышленных предприятиях cosφ строго регламентирован, и контролируется в большинстве случаев автоматически, то есть при выводе какого-либо устройства с работы cosφ все равно поддерживается в заданном диапазоне. Представьте, что вы рассчитали реактивную мощность в вашей квартире, сделали компенсатор и подключили в цепь. Но через некоторое время отключился потребитель (например, холодильник) и баланс сети нарушился. Теперь вы не компенсируете, а генерируете реактивную энергию обратно в сеть, тем самым негативно влияя на работу других потребителей. Для того чтобы сохранять баланс необходимо постоянно следить за работой различных устройств. В быту автоматизировать данный процесс слишком дорого и лишено смысла, так как это не позволит вам вернуть деньги даже за компенсатор.

Можно сделать вывод что компенсация реактивной мощности в быту бессмысленна, так как не позволит сэкономить средства, а установка нерегулируемого компенсатора может привести к перекомпенсации и как следствие только ухудшить коэфициент мощности сети cosφ.

Если вы хотите экономить электроэнергию следует пользоваться старыми надежными способами:

  1. Покупать бытовую технику класса А или В;
  2. Выключать свет и бытовые приборы (исключение холодильник) когда уходите из дома;
  3. Заменить лампы накаливания на энергосберегающие. Они и служат дольше и потребляют меньше;
  4. Если пользуетесь электрочайником – кипятите столько воды, сколько требуется, это существенно снизит потребляемую им энергию;
  5. Чистить фильтр пылесоса для улучшения тяги и снижения энергопотребления;
  6. Утепляйте помещения для минимального использования электрических обогревателей.

На видео используется бытовой компенсатор в виде блока конденсаторных батарей

Узнать подробнее о видах мощностей можно на нашем сайте в этой статье.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector