Рассчитать конденсатор компенсации реактивной мощности

Содержание

Расчет необходимой мощности установки КРМ-0,4 (УКМ-58)

При выборе конденсаторной установки требуемая суммарная мощность конденсаторных батарей определяется, исходя из формулы

Здесь Р – потребляемая активная мощность;
S и S’ – полная мощность до и после компенсации;
QC – требуемая емкостная мощность;
QL и QL’ – индуктивная составляющая реактивной мощности до и после компенсации.

Значение (tg(ф1)-tg(ф2)) определяется, исходя из значений cos(ф1) и cos(ф2).
cos(ф1) – коэффициент мощности потребителя до установки компенсирующих устройств (действующий коэффициент мощности);
cos(ф2) – коэффициент мощности после установки компенсирующих устройств (желаемый или задаваемый предприятием энергоснабжения коэффициент мощности).

Таким образом, формулу можно записать в следующем виде:

где k – коэффициент, получаемый из таблицы в соответствии со значениями коэффициентов мощности cos(ф1) и cos(ф2).

Таблица определения реактивной мощности установки, необходимой для достижения заданного (желаемого) cos(ф).

Текущий (действующий)
cos (ф)
Требуемый (желаемый) cos (ф)
0.800.820.850.880.900.920.940.960.981.00
Коэффициент K
0.302.432.482.562.642.702.752.822.892.983.18
0.322.212.262.342.422.482.532.602.672.762.96
0.342.022.072.152.232.282.342.412.482.562.77
0.361.841.891.972.052.102.172.232.302.392.59
0.381.681.731.811.891.952.012.072.142.232.43
0.401.541.591.671.751.811.871.932.002.092.29
0.421.411.461.541.621.681.731.801.871.962.16
0.441.291.341.421.501.561.611.681.751.842.04
0.461.181.231.311.391.451.501.571.641.731.93
0.481.081.131.211.291.341.401.471.541.621.83
0.500.981.031.111.191.251.311.371.451.631.73
0.520.890.941.021.101.161.221.281.351.441.64
0.540.810.860.941.021.071.131.201.271.361.56
0.560.730.780.860.941.001.051.121.191.281.48
0.580.650.700.780.860.920.981.041.111.201.40
0.600.580.630.710.790.850.910.971.041.131.33
0.610.550.600.680.760.810.870.941.011.101.30
0.620.520.570.650.730.780.840.910.991.061.27
0.630.480.530.610.690.750.810.870.941.031.23
0.640.450.500.580.660.720.770.840.911.001.20
0.650.420.470.550.630.680.740.810.880.971.17
0.660.390.440.520.600.650.710.780.850.941.14
0.670.360.410.490.570.630.680.750.820.901.11
0.680.330.380.460.540.590.650.720.790.881.08
0.690.300.350.430.510.560.620.690.760.851.05
0.700.270.320.400.480.540.590.660.730.821.02
0.710.240.290.370.450.510.570.630.700.790.99
0.720.210.260.340.420.480.540.600.670.760.96
0.730.190.240.320.400.450.510.580.650.730.94
0.740.160.210.290.370.420.480.550.620.710.91
0.750.130.180.260.340.400.460.520.590.680.88
0.760.110.160.240.320.370.430.500.570.650.86
0.770.080.130.210.290.340.400.470.540.630.83
0.780.050.100.180.260.320.380.440.510.600.80
0.790.030.080.160.240.290.350.420.490.570.78
0.800.050.130.210.270.320.390.460.550.75
0.810.100.180.240.300.360.430.520.72
0.820.080.160.210.270.340.410.490.70
0.830.050.130.190.250.310.380.470.67
0.840.030.110.160.220.290.360.440.65
0.850.080.140.190.260.330.420.62
0.860.050.110.170.230.300.390.59
0.870.080.140.210.280.360.57
0.880.060.110.180.250.340.54
0.890.030.090.150.220.310.51
0.900.060.120.190.280.48
0.910.030.100.170.250.46
0.920.070.140.220.43
0.930.040.110.190.40
0.940.070.160.36
0.950.130.33

Пример:
Активная мощность 300 кВт.
Действующий cos(ф) = 0,7.
Требуемый (желаемый) cos(ф) = 0,96.
Определяем из таблицы значение коэффициента k = 0,73.
Следовательно, требуемая мощность конденсаторной установки КРМ-0,4 (УКМ-58) Qc=0,73 x 300 = 219кВАр.
Следует отметить, что обычно не рекомендуется компенсировать реактивную мощность полностью (до cos(ф)=1), так как при этом возможна перекомпенсация (за счет переменной величины активной мощности нагрузки и других случайных факторов). Обычно стараются достигнуть значения cos(ф) =0,90…0,95.

Упростить расчет Вам поможет специальный Калькулятор для расчета мощности.

Для расчета необходимой мощности установки КРМ-0,4 заполните, пожалуйста, поля, приведенные ниже, и нажмите кнопку «Рассчитать».

Дополнительная информация, консультации, цены

Мы предложим эффективное и экономичное решение. Воспользуйтесь опытом наших технических специалистов – заполните форму справа, или позвоните.

Расчет, производство и поставка конденсаторных установок. Установки компенсации реактивной мощности, в наличии и под заказ.

Отдел конденсаторных установок и компенсации реактивной мощности
  • Руководитель
    Стрельцов Игорь Анатольевич
    (моб. 8-926-2073630)
  • (495) 956-7100

Менеджер
Долинов Евгений Игоревич (моб. 8-905-7896190)

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности

Косинусные конденсаторы и другие силовые конденсаторы в международном нормативно-правовом поле. Пленочные косинусные конденсаторы для коррекции коэффициента мощности. Расчет необходимой емкости косинусных конденсаторов.

Конденсаторы для компенсации реактивной мощности (компенсационные конденсаторы или косинусные конденсаторы) (DIN EN 61921, VDE 0560-700:2004-02), в том числе самовосстанавливающиеся пленочные (ГОСТ 27390-87, DIN EN 60831, VDE 0560-46:2003) формируют наиболее емкий сегмент силовых конденсаторов (DIN EN 60143-1, VDE 0560-42:2004-12), используемых в силовой электронике (DIN EN 61071; VDE 0560-120:2008) и электроэнергетике, в том числе в сетях высокого напряжения (DIN IEC 62146, VDE 0560-50:2003).

На текущий момент из-за отсутствия четкой формализации существуют концептуальные разногласия обозначения пределов среднего, высокого и сверхвысокого (extra-high) напряжения у немецкого VDE (Verband Deutscher Elektrotechniker), международного IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров по электротехнике и электронике), европейских CENELEC (Comité Européen de Normalisation Électrotechnique — Европейский комитет электротехнической стандартизации), ETSI (European Telecommunications Standards Institute — Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций) и IEC (International Electrotechnical Commission — международная электротехническая комиссия МЭК). Пока установлены компромиссные параметры сетей среднего напряжения (3, 6, 10, 15, 20 и 30 кВ), высокого напряжения (60 и 110 кВ) и сверхвысокого напряжения (220, 380, 500, 700 и 1150 кВ). К силовым конденсаторам кроме компенсирующих (косинусных) конденсаторов (ГОСТ 1282-88) относят сглаживающие (фильтрующие) конденсаторы, устанавливаемые в цепях выпрямленного тока параллельно нагрузке, демпферные (снабберные) и импульсные конденсаторы, а также конденсаторы для двигателей переменного тока (асинхронных двигателей).

Среди силовых конденсаторов выделяют вакуумные конденсаторы (с диэлектриком — техническим вакуумом давления 10 в (-7) степени Torr), SF6 конденсаторы (диэлектрик — гексафторид серы под давлением 3-7 бар), керамические конденсаторы и пленочные конденсаторы (фольговые, металлизированные, фольгово-металлизированные с диэлектриком из бумаги, полимерной пленки или комбинации бумаги и полимерной пленки).

Наибольшее распространение в системных решениях компенсации реактивной мощности получили пленочные конденсаторы, отличающиеся от вакуумных, SF6 и керамических конденсаторов большей живучестью благодаря способности к самовосстановлению при пробое пленочного электрода (фольги, металлизированного покрытия).


Пленочные косинусные конденсаторы для коррекции коэффициента мощности

Первые пленочные косинусные конденсаторы изготавливались из слоев бумаги, пропитанной изоляционным маслом (до 1984 года — полихлорированным дифенилом PCB) и фольги, были довольно громоздкими и ненадежными. Большей компактности, а также надежности благодаря самовосстановлению при пробое удалось добиться в металлизированных бумажных конденсаторах (аббревиатура MP) с электродами – металлизированным покрытием по диэлектрику — бумаге, по сути, конденсаторных блоках из нескольких конденсаторных элементов в едином корпусе, соединенных последовательно. После II мировой войны с развитием синтетических материалов бумагу в фольговых и металлизированных конденсаторах стали заменять полимерными пленками — более тонкими благодаря большей электрической прочности диэлектрика (электрическая прочность пропитанной бумаги около 100 V / µm, полипропилена 650 V / µm, полиэтилентерефталата, полиэстера 580 V / µm, полиэтиленнафталата 500 V / µm).

На текущий момент сегмент пленочных конденсаторов формируют (типы по европейским техническим регламентам и DIN 41379):

  • металлизированные бумажные (аббревиатура типа МР) (в ограниченном количестве и в основном благодаря тому, что производство конденсаторов такого типа менее затратное);
  • конденсаторы с диэлектриком из полиэтилентерефталата, полиэстера (Polyethylenterephthalat, Polyester — PET) — фольговые (аббревиатура типа (F)KT), металлизированные (аббревиатура типа MKT или MKS), комбинированные фольгово-металлизированные (аббревиатура типа MFT);
  • конденсаторы с диэлектриком из полиэтиленнафталата (Polyethylennaphtalat — PEN) — фольговые (аббревиатура типа (F)KN) и металлизированные (аббревиатура типа MKN);
  • конденсаторы с диэлектриком из полиэтиленсульфида (Polyphenylensulf />
  • конденсаторы с диэлектриком из поликарбоната (Polycarbonat — РС) — фольговые (аббревиатура типа (F)KС) и металлизированные (аббревиатура типа MKС);
  • конденсаторы с диэлектриком из ацетата целлюлозы (Celluloseacetat — СА) — фольговые (аббревиатура типа (F)KU) и металлизированные (аббревиатура типа MKU);
  • многослойные конденсаторы со смешанным (Misch-Dielektrika) диэлектриком (металлизированной бумагой и полимером — полипропиленом) — с бумагой, металлизированной с двух сторон (аббревиатура типа MKV) или с одной стороны (аббревиатура типа МРК).

Выбор того или иного диэлектрика для производства конденсатора в целом определяется электрическими и теплофизическими свойствами материала, а также доступностью пленки нужной толщины и размеров, поскольку производство полимерных пленок для конденсаторов по факту монополизировано несколькими крупными компаниями и высококачественные пленки поставляются на международный рынок под торговыми марками/брендами: Hostaphan®, Mylar® — полиэтилентерефталат и полиэстер, Kaladex® — полиэтиленнафталат, Torelina® — полиэтиленсульфид, Treofan® — полипропилен, Teflon® — политетрафторэтилен, Styroflex® — полистирол, Makrofol® — поликарбонат и т.д.

Рассчитать конденсатор компенсации реактивной мощности

Конденсаторы для силовой электроники

Конденсаторы для повышения коэффициента мощности

Установки компенсации реактивной мощности 0.4кВ

Моторные и светотехнические конденсаторы

Теория расчета реактивной мощности КРМ

Q = Pa · ( tgφ1-tgφ2)- реактивная мощность установки КРМ (кВАр)

Pa -активная мощность (кВт)

K- коэффициент из таблицы

S -полная мощность(кВА)

cos φ – коэффициент мощности

tg(φ12) согласуются со значениями cos φ в таблице.

Таблица определения реактивной мощности конденсаторной установки – КРМ (кВАр), необходимой для достижения заданного cos(φ).

Текущий (действующий)Требуемый (достижимый) cos (φ)
tan (φ)cos (φ)0.800.820.850.880.900.920.940.960.981.00
Коэффициент K
3.180.302.432.482.562.642.702.752.822.892.983.18
2.960.322.212.262.342.422.482.532.602.672.762.96
2.770.342.022.072.152.232.282.342.412.482.562.77
2.590.361.841.891.972.052.102.172.232.302.392.59
2.430.381.681.731.811.891.952.012.072.142.232.43
2.290.401.541.591.671.751.811.871.932.002.092.29
2.160.421.411.461.541.621.681.731.801.871.962.16
2.040.441.291.341.421.501.561.611.681.751.842.04
1.930.461.181.231.311.391.451.501.571.641.731.93
1.830.481.081.131.211.291.341.401.471.541.621.83
1.730.500.981.031.111.191.251.311.371.451.631.73
1.640.520.890.941.021.101.161.221.281.351.441.64
1.560.540.810.860.941.021.071.131.201.271.361.56
1.480.560.730.780.860.941.001.051.121.191.281.48
1.400.580.650.700.780.860.920.981.041.111.201.40
1.330.600.580.630.710.790.850.910.971.041.131.33
1.300.610.550.600.680.760.810.870.941.011.101.30
1.270.620.520.570.650.730.780.840.910.991.061.27
1.230.630.480.530.610.690.750.810.870.941.031.23
1.200.640.450.500.580.660.720.770.840.911.001.20
1.170.650.420.470.550.630.680.740.810.880.971.17
1.140.660.390.440.520.600.650.710.780.850.941.14
1.110.670.360.410.490.570.630.680.750.820.901.11
1.080.680.330.380.460.540.590.650.720.790.881.08
1.050.690.300.350.430.510.560.620.690.760.851.05
1.020.700.270.320.400.480.540.590.660.730.821.02
0.990.710.240.290.370.450.510.570.630.700.790.99
0.960.720.210.260.340.420.480.540.600.670.760.96
0.940.730.190.240.320.400.450.510.580.650.730.94
0.910.740.160.210.290.370.420.480.550.620.710.91
0.880.750.130.180.260.340.400.460.520.590.680.88
0.860.760.110.160.240.320.370.430.500.570.650.86
0.830.770.080.130.210.290.340.400.470.540.630.83
0.800.780.050.100.180.260.320.380.440.510.600.80
0.780.790.030.080.160.240.290.350.420.490.570.78
0.750.800.050.130.210.270.320.390.460.550.75
0.720.810.100.180.240.300.360.430.520.72
0.700.820.080.160.210.270.340.410.490.70
0.670.830.050.130.190.250.310.380.470.67
0.650.840.030.110.160.220.290.360.440.65
0.620.850.080.140.190.260.330.420.62
0.590.860.050.110.170.230.300.390.59
0.570.870.080.140.210.280.360.57
0.540.880.060.110.180.250.340.54
0.510.890.030.090.150.220.310.51
0.480.900.060.120.190.280.48
0.460.910.030.100.170.250.46
0.430.920.070.140.220.43
0.400.930.040.110.190.40
0.360.940.070.160.36
0.330.950.130.33

Пример:

Активная мощность двигателя : P=100 кВт

Действующий cos φ = 0.61

Требуемый cos φ = 0.96

Коэффициент K из таблицы = 1.01

Необходимая реактивная мощности КРМ (кВАр):

УКРМ — установка компенсации реактивной мощности

Нагрузка предприятий подразделяется на активную, индуктивную и емкостную, все эти виды мощностей зависят от типа работающего оборудования.

Существование реактивной энергии несет отрицательное воздействие на электрические сети, создает электромагнитные поля в электрических устройствах.

Существование реактивного тока создает дополнительную нагрузку, приводящую к снижению качества электроэнергии, влекущую увеличение сечений токовых проводников.

Назначение устройства компенсации реактивной мощности

Основным предназначением устройства является снижение действия реактивной мощности, служит для увеличения и поддержания на определенном нормативном уровне величины коэффициента мощности в трехфазных распределительных сетях. Главное предназначение УКРМ, является аккумуляция в конденсаторах реактивной мощности. Это действие помогает разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, происходит стабилизация напряжения, увеличивается доля активной мощности.

Основные функции УКРМ

  1. Понижение потребляемого нагрузочного тока на 30-50%.
  2. Снижение составляющих элементов распределительной сети, увеличение их срока службы.
  3. Повышение надежности и пропускной способности электрической сети.
  4. Понижение тепловых потерь электрического тока.
  5. Снижение воздействия высших гармоник.
  6. Понижение несимметричности фаз, сглаживание сетевых помех.
  7. Снижение до минимума стоимости индуктивной мощности.

Установка компенсации реактивной мощности УКРМ отличается рядом преимуществ, обусловленных применением конденсаторов, дополненных третьим уровнем безопасности в виде полипропиленовой сегментируемой пленки пропитанной специальной жидкостью, обеспечивающих надежное использование, долговечность, невысокую стоимость при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту.

Наличие в конденсаторной установке УКРМ специализированных тиристорных быстродействующих пускателей, работающих с опережением по времени для коммутации фазовых конденсаторов, срабатывающих при изменении cosφ, продляет время их безотказной работы.

Для обеспечения регулирования cosj в автоматическом режиме с передачей информации на PC с контролем в сети высших гармоник тока и напряжения, применяются контроллеры с контакторным переключением.

Для повышения качества работы УКРМ в установке присутствует фильтр нечетных гармоник и устройства терморегуляции, для обнаружения неисправностей продумана система индикации.

Все оборудование помещается в блок-контейнер, снабженный вентиляцией и обогревом с автоматическим управлением. Устройства обеспечивают комфортное и удобное обслуживание при низких температурах до -60 о С.

Модульный тип построения, способствует поэтапному наращиванию мощности УКРМ.

Защита конденсаторных установок

Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты:

  1. Блокировки, обеспечивающие защиту от прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
  2. Защита, предохраняющая установку от короткого замыкания конденсатора.
  3. От превышения нормы электрического тока.
  4. От перенапряжения.
  5. От перекоса токов по фазам устройства.
  6. Электромагнитное блокирование, предохраняющее от ошибочного включения коммутационных аппаратов УКРМ.
  7. Механическое блокирование включения заземляющих ножей в работающей установке.
  8. Наличие контактного выключателя, отключающего установку при открывании дверей при включенном оборудовании.
  9. Тепловая защита, включающая принудительное охлаждение при повышении температуры конденсаторных батарей.
  10. Термодатчик включающий обогрев в установке при понижении температуры.

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

  1. Наличие трехфазных пожарозащищенных экологических конденсаторов.
  2. Применение в устройстве специальных предохранителей и разрядников сопротивления с обкладками из полимерной металлизированной пленки с минеральной пропиткой.
  3. Регуляторы реактивной мощности и цифровые анализаторы с дистанционным управлением.
  4. Для повышения сейсмоустойчивости и вибрационной стойкости применяются специальные полимерные изоляторы.

Типы УКРМ

Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это:

  1. Нерегулируемые установки, выполненные в модульном построении, состоящем из нескольких фиксированных ступеней,коммутация происходит в ручном режиме при отсутствии токов нагрузки.
  2. Автоматические или регулируемые, базовое устройство предназначено для автоматического регулирования ступеней, каждая из которых состоит из трех конденсаторов, соединенных в звезду, операции по осуществлению коммутационных действий производят автоматически с использованием электронного блока, определяющего мощность и время включения.
  3. Полуавтоматические установки применяются для снижения стоимости устройства компенсации реактивной мощности, цена становится доступной с одновременным сохранением качества работы устройства. Для этого в устройстве применяются, как регулированные ступени, так и фиксированные.
  4. Высоковольтные установки с фильтрами, применяемыми для защиты от нелинейных гармонических искажений защитных антирезонансных дросселей. Применяются такие установки совместно с устройствами, генерирующими явление в сети высших гармоник, это: устройства, обеспечивающие плавный пуск и частотные преобразователи.

Таблица №1 Типы конденсаторных установок с указанием мощности ступеней.

В модульных установках КРМ ступени конструктивно объединены в модуль

Особенности подключения УКРМ

Самым оптимальным подключением устройства компенсации реактивной мощности, является установка устройства в непосредственной близости к потребителю (индивидуальная компенсация). В этом случае, стоимость установки компенсации реактивной мощности, состоящая из суммы стоимости внедрения и дальнейшего обслуживания составляет значительную величину.

При объединении нагрузок в единый комплекс по потреблению реактивной мощности, целесообразно применять групповую компенсацию. В этом случае применение цена устройства реактивной мощности становится наиболее приемлемой при внедрении в работу, но менее выгодной для пользователей из-за понижения активных потерь, в электрической сети оказывающих влияние на экономию средств.

Возможно, подключение устройства КРМ в виде отдельного оборудования с индивидуальным кабельным вводом, так и в составе НКУ, к примеру, в составе главного распределительного щита.

Расчет УКРМ

Для выбора УКРМ производится подсчет полной суммарной мощности конденсаторных батарей электроустановки, по формуле:

Где Р – активная мощность электроустановки
Показания (tg(ф1) -tg(ф2)) находятся по данным cos(ф1) и cos(ф2)
Значение cos(ф1) коэффициента мощности до установки УКРМ
Значение cos(ф2) коэффициента мощности после установки УКРМ, задается электроснабжающим предприятием.

Формула мощности приобретает такой вид:

k- табличный коэффициент, соответствующий значениям коэффициента мощности cos(ф2)

Мощность УКРМ определяется конкретно для всех участков электрической сети в зависимости от характера нагрузки и способа компенсации.

Только после проведенного в полной мере анализа показателей, полученных при диагностике данных, появляется возможность выбора регулируемых или нерегулируемых УКРМ.

Обозначается степень дробления мощности по ступеням, время и скорость повторного срабатывания ступеней, выявляется необходимость использования в конденсаторной установке компенсации реактивной мощности для снижения коэффициента несинусоидальности в питающей сети, фильтрации нечетных гармоник, а также отсутствие эффекта резонанса. Это обеспечивает качество электроэнергии.

Таблица№2 Расчет мощности конденсаторов для УКРМ

Необходимо знать, что нельзя производить полную компенсацию реактивной мощности до единицы, это приводит к перекомпенсации, которая может произойти в результате непостоянного значения активной мощности потребителя, а также в результате случайных факторов. Желательное значение cosф2 от 0,90 до 0,95.

Компенсация реактивной мощности

Электрическая мощность, потребляемая промышленными предприятиями и жилыми домами, бывает двух видов. Активная – затрачивается на выполнение полезной, нужной потребителю работы. Реактивная – увеличивает нагрузку на сеть и приводит к дополнительным расходам на электроэнергию.

Определение

Реактивная мощность не выполняет полезной работы. Она обусловлена наличием у потребителя индуктивной или ёмкостной составляющей нагрузки. На предприятиях реактивная мощность возникает при работе электрических двигателей, трансформаторов или ламп ДРЛ. В домашних условиях это моторы пылесосов, стиральных машин или компрессоров холодильников. На корпусе данных агрегатов часто можно увидеть параметр cosф, называемый коэффициентом мощности. Он количественно характеризует долю реактива.

Обратите внимание! Cosф – параметр крайне нестабильный. Он способен меняться в широком диапазоне с течением года и временем суток. Также коэффициент мощности тесно связан с будними и выходными днями.

Все перечисленное служит примером источников индуктивной составляющей. Гораздо реже встречается ёмкостная. К её примерам относятся мощные импульсные блоки питания и всё, что во входной части содержит конденсаторы.

Физика процесса

Для понимания процесса образования реактивной мощности следует заострить внимание на двух фактах:

  1. Природа переменного тока такова, что он периодически изменяет своё направление. Т.е. «+» и «-» в розетке переставляются местами 50 раз в секунду. Происходит это не рывками, а плавно по синусоидальному закону. Смена направления тока чем-то схожа с колебаниями качель.
  2. На создание электромагнитного поля, например, обмоткой трансформатора, требуется некоторое время.

В итоге получается следующая картина. Напряжение на выводах обмотки достигает своего пикового значения. Ток из-за индуктивного характера потребителя всё никак не может выйти на максимум. Если нагрузка ёмкостная, то эффект обратный: ток опережает напряжение.

Такое рассогласование источника и потребителя приводит к ощутимым потерям полезной мощности. Поэтому для борьбы с этими нежелательными свойствами индуктивностей и ёмкостей используют специальные устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ).

Для чего компенсация реактивной мощности

Компенсировать реактивную составляющую мощности необходимо для повышения эффективности энергосистемы и снижения нагрузки на питающие кабеля и коммутирующие аппараты.

На производстве в основном преобладают потребители индуктивного характера. Для компенсации реактивной мощности, возникающей из-за их работы, чаще всего применяют конденсаторные установки. Их использование позволяет добиться следующих положительных эффектов:

  • снизить нагрузку на сеть, избавив её от бесполезных реактивных токов;
  • ощутимо уменьшить счета на электроэнергию;
  • повысить качество напряжения за счёт устранения помех, шумов и высших гармоник.

Основные компоненты УКРМ

Для компенсации индуктивной составляющей реактивной мощности применяют конденсаторные установки. Иногда их объединяют в целые батареи и оснащают различной коммутирующей аппаратурой. Она необходима для автоматического переключения конденсаторов с целью повышения или понижения конечной ёмкости батареи. Дополнительно требуется к.л. измерительный прибор для отслеживания коэффициента мощности cosф и прочих параметров УКРМ. На сегодняшний день такие контроллеры выполняются на основе микропроцессоров, которые делают всю работу без вмешательства человека.

Ёмкостная составляющая компенсируется похожим образом. Здесь уже в качестве выравнивающего cosф устройства выступают синхронные двигатели или специальные реакторы (катушки, дроссели). Ёмкостная составляющая свойственна протяжённым кабельным и воздушным линиям, а не самому промышленному оборудованию.

Виды компенсаторов и их принцип действия

Чаще всего в роли компенсирующего устройства применяется либо батареи конденсаторов, либо двигатели. При этом может использоваться как один компенсатор, так и множество подключенных параллельно.

В течение дня баланс мощности в сети может изменяться, на что УКРМ должно реагировать соответствующим образом. С этой точки зрения компенсаторы бывают:

  • нерегулируемые – без возможности переключения составных элементов;
  • автоматические – компенсатор сам отслеживает cosф, производит расчеты и решает, какое количество конденсаторов следует добавить в схему;
  • с ручным управлением – человек сам анализирует cosф по приборам и производит соответствующие переключения.

В зависимости от условий эксплуатации выделяют следующие типы коммутирующих устройств:

  • контакторные – только статические переключения;
  • тиристорные – работа в реальном времени;
  • вакуумные выключатели – для напряжений свыше 1 кВ.

Определение емкости конденсаторов

При проектировании УКРМ следует уделить внимание расчету ёмкости и мощности конденсаторных установок. Важно это по той причине, что в случае неправильного выбора этих параметров установка может нанести электросети больше вреда, чем пользы. Формула для расчета необходимой ёмкости конденсатора имеет следующий вид.

Здесь:

  • C – ёмкость конденсаторной установки, Ф;
  • U – сетевое напряжение, В;
  • f – частота, Гц;
  • Q – реактивная мощность конденсатора, вар;
  • p – 3.14.

Переменная Q, в свою очередь, определяется по следующему выражению.

Где:

  • P – активная мощность потребителя;
  • К – коэффициент, подбираемый из таблицы.

Дополнительная информация. На просторах интернета полно ресурсов, содержащих в себе калькуляторы для онлайн расчета различных параметров компенсаторов.

Компенсаторы реактивной мощности в квартире

Многие промышленные предприятия, особенно крупные, применяют в целях экономии устройства компенсации реактивной мощности. Однако этот трюк не пройдёт в обычной квартире. Вытекает это из ряда причин:

  1. Бытовые однофазные счётчики электроэнергии, используемые в жилых домах, не способны вычислять реактивную мощность. Соответственно, никто не сможет взыскать за неё оплату. Особенно это относится к старым индукционным счётчикам.
  2. Организации, поставляющие электроэнергию, ведут учёт реактивной мощности только для крупных промышленных предприятий. Установка подобных устройств в жилых домах не является требованием ПУЭ.
  3. С технической точки зрения, проблематично и дорого будет рассчитать УКРМ для каждой квартиры или тем более поставить автоматические системы на микропроцессоре, ведь данные приборы стоят внушительных денег.

Важно! По интернету гуляют предложения купить мошенническую чудо-коробочку. Она подключается к розетке и тем самым избавляет квартиру от излишков реактивной мощности. Как показывают обзоры, внутри этого прибора не содержится ничего, кроме светодиода. Соответственно, такое устройство никак не поможет сэкономить.

Эффективность применения конденсаторных установок

История применения метода компенсации реактивной мощности охватывает ещё советский период. Его экономическая эффективность на промышленных предприятиях доказана исследованиями и десятками лет практического использования.

Конденсаторные УКРМ предназначены в основном для компенсации реактивной мощности электрических двигателей. Энергия, потребляемая асинхронными моторами, может доходить до 40 % от всей нагрузки предприятия. Поэтому экономии на двигателях уделяют особое внимание. Масло в огонь подливает и то, что мотор, работающий с номинальной нагрузкой на валу, имеет cosф = 0,75-0,8. Это считается нормой. Однако тот же двигатель без нагрузки имеет гораздо более низкий коэффициент мощности порядка 0,3. Использование УКРМ позволяет повысить cosф до 0,99. Это хороший показатель, ведь, чем ближе этот параметр к единице, тем эффективнее расходуется электроэнергия.

Наличие устройств, компенсирующих реактивную мощность, благотворно сказывается на расходах промышленного предприятия. Помимо этого, уменьшается нагрузка на электрическую систему объекта. Это позволяет снизить сечение и конечную стоимость воздушных и кабельных линий, а также уменьшить долгосрочные затраты на их ремонт и обслуживание.

Видео

Рассчитать конденсатор компенсации реактивной мощности

В электрической цепи переменного тока, имеющей чисто активную нагрузку, ток совпадает по фазе с приложенным напряжением. Если в цепь включить электроприемник, обладающий активным и индуктивным сопротивлениями (АД, сварочные и силовые трансформаторы), то ток будет отставать по фазе от напряжения на угол , называемый углом сдвига фаз. Косинус этого угла называют коэффициентом мощности.

Рисунок 2.2 – Векторные диаграммы.

Величина характеризует степень использования мощности источника:

, (2.22)

где Р – активная мощность потребителя, кВт;

Sном – номинальная мощность источника, кВА.

С увеличением активной слагающей тока, что соответствует увеличению активной мощности, и при неизменной величине реактивного тока или реактивной мощности угол сдвига фаз будет уменьшаться, следовательно, значение коэффициента мощности будет увеличиваться. Чем выше электроприемников, тем лучше используются генераторы электростанций и их первичные двигатели. Повышение электроустановок промышленных предприятий имеет большое народно-хозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Мероприятия, не требующие применения компенсирующих устройств:

1) Упорядочение технологического процесса;

2) Переключение статорных обмоток АД напряжением до 1кВ с треугольника на звезду, если их нагрузка составляет менее 40%;

3) Устранение режима холостого хода АД;

4) Замена, перестановка и отключение трансформаторов, загружаемых в среднем менее чем на 30% от их номинальной мощности;

5) Замена малозагружаемых двигателей меньшей мощности при условии, что изъятие избыточной мощности влечет за собой уменьшение суммарных потерь активной энергии в энергосистеме и двигателе;

6) Замена АД на СД той же мощности;

7) Применение СД для всех новых установок электропривода.

В курсовом проекте в качестве компенсирующего устройства применяются комплектные конденсаторные установки. Достоинства таких компенсирующих устройств в следующем:

– небольшие потери активной энергии в конденсаторах;

– простота монтажа и эксплуатации;

– возможность легкого изменения мощности конденсаторной установки путем повышения или понижения количества конденсаторов;

– возможность легкой замены поврежденного конденсатора.

– конденсаторы неустойчивы к динамическим усилиям, возникающим при КЗ;

– при включении конденсаторной установки возникают большие пусковые токи;

– после отключения конденсаторной установки от сети на ее шинах остается заряд;

– конденсаторы весьма чувствительны к повышению напряжения, то есть при его повышении может произойти пробой диэлектрика;

– после пробоя диэлектрика конденсаторы довольно трудно ремонтировать, поэтому их заменяют новыми.

Определяем действительный cos при работе всех установок без применения компенсирующих устройств:

, (2..23)

Для экономичной работы установки и снижения бесполезной реактивной нагрузки в сети электроснабжения, необходима компенсация реактивной мощности с помощью батареи статических конденсаторов.

Определяем мощность компенсирующих устройств:

(2.24)

, (2.25)

, (2.26)

Выбираем компенсирующую установку КС-0,38-36 с номинальной мощностью 36 кВАр.

Полная мощность после компенсации:

, (2.27)

; (2.28)

.

Коэффициент мощности после компенсации:

, (2.29)

Так как нагрузка АГЗУ не значительна, то и к ТП к, которому не подключается АГЗУ, выбираем такое же компенсирующее устройство:

Полная мощность после компенсации:

, (2.30)

; (2.31)

Коэффициент мощности после компенсации:

; (2.32)

Значение коэффициента мощности равное 0,96 удовлетворительно для работы электроустановок, значит, компенсация произведена правильно.

Полная общая мощность после компенсации:

(2.33)

Читайте также:  Параллельное соединение выпрямителей
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector