Puterea reactivă și energia degradează performanța sistemului de alimentare, adică încărcarea generatoarelor centralei electrice cu curenți reactivi crește consumul de combustibil; Pierderile în rețelele de alimentare și receptoare cresc, iar căderea de tensiune în rețele crește.

Curentul reactiv încarcă suplimentar liniile electrice, ceea ce duce la o creștere a secțiunilor transversale ale firelor și cablurilor și, în consecință, la o creștere a costurilor de capital pentru rețelele externe și la fața locului.

Compensarea puterii reactive, în prezent, este un factor important în rezolvarea problemei economisirii energiei în aproape orice întreprindere.

Potrivit estimărilor experților autohtoni și străini de top, ponderea resurselor energetice, în special a energiei electrice, reprezintă aproximativ 30-40% din costul de producție. Acesta este un argument suficient de puternic pentru ca un manager să ia analiza și auditul consumului de energie și dezvoltarea metodelor de compensare a puterii reactive. Compensarea puterii reactive este cheia pentru rezolvarea problemei economisirii energiei.

Consumatori de putere reactivă

Principalii consumatori de putere reactivă- care consumă 40% din puterea totală împreună cu nevoile casnice și proprii; cuptoare electrice 8%; convertoare 10%; transformatoare de toate etapele de transformare 35%; linii electrice 7%.

La mașinile electrice, fluxul magnetic alternativ este asociat cu înfășurările. Ca rezultat, în înfășurări sunt induse f.e.m. reactive atunci când curge curent alternativ. provocând o defazare (fi) între tensiune și curent. Această schimbare de fază de obicei crește și scade la sarcini ușoare. De exemplu, dacă cosinusul phi al motoarelor de curent alternativ la sarcină maximă este 0,75-0,80, atunci la sarcină ușoară va scădea la 0,20-0,40.

Transformatoarele slab încărcate au, de asemenea, low (cosinus phi). Prin urmare, dacă se aplică compensarea puterii reactive, cosinusul phi rezultat al sistemului energetic va fi scăzut și curentul de sarcină electrică, fără compensarea puterii reactive, va crește la aceeași putere activă consumată din rețea. În consecință, atunci când puterea reactivă este compensată (folosind unități de condensatoare automate KRM), curentul consumat din rețea este redus, în funcție de cosinus phi, cu 30-50%, iar încălzirea firelor conductoare și îmbătrânirea izolației sunt reduse în mod corespunzător.

Pe langa asta, puterea reactivă împreună cu puterea activă este luată în considerare de furnizorul de energie electrică, și, prin urmare, supus plății la tarifele curente și, prin urmare, constituie o parte semnificativă a facturii de energie electrică.

Structura consumatorilor de putere reactivă din rețelele de energie electrică (în funcție de puterea activă instalată):

Alte convertoare: curent alternativ în curent continuu, curent de frecvență industrial în curent de înaltă sau joasă frecvență, sarcină cuptor (cuptoare cu inducție, cuptoare cu arc de topire a oțelului), sudare (transformatoare de sudare, unități, redresoare, spot, contact).

Pierderile totale absolute și relative de putere reactivă în elementele rețelei de alimentare sunt foarte mari și ajung la 50% din puterea furnizată rețelei. Aproximativ 70 - 75% din toate pierderile de putere reactivă sunt pierderi în transformatoare.

Astfel, într-un transformator cu trei înfășurări TDTN-40000/220 cu un factor de sarcină de 0,8, pierderile de putere reactivă sunt de aproximativ 12%. Pe drumul de la centrală se produc cel puțin trei transformări de tensiune și, prin urmare, pierderile de putere reactivă în transformatoare și autotransformatoare ating valori mari.

Modalități de reducere a consumului de putere reactivă. Compensarea puterii reactive

Cea mai eficientă și eficientă modalitate de a reduce puterea reactivă consumată din rețea este utilizarea unităților de compensare a puterii reactive(unități condensatoare).

Utilizarea unităților de condensatoare pentru compensarea puterii reactive vă permite să:

• descărcarea liniilor de alimentare cu energie, transformatoarelor și aparatelor de comutare;

• reduce costurile cu energie

• atunci când utilizați un anumit tip de instalație, reduceți nivelul armonicilor superioare;

• suprima interferențele de rețea, reduce dezechilibrul de fază;

• face rețelele de distribuție mai fiabile și mai rentabile.
  

Singurul lucru pe care sunt de acord cu autorul este că există multe legende în jurul conceptului de „energie reactivă”... Ca răzbunare, se pare că autorul și-a propus și a lui... Confuz... contradictoriu... o abundență de tot felul: "" energia vine energia, energia pleacă..." Rezultatul a fost în general șocant, adevărul a fost dat peste cap: "Concluzie - curentul reactiv provoacă încălzirea firelor fără a face nicio lucrare utilă" Domnule, dragă! deja functioneaza!!! Parerea mea, aici persoanele cu studii tehnice fara diagrama vectoriala a unui generator sincron sub sarcina nu pot face o descriere a procesului corect, dar pentru cei interesati pot oferi o optiune simpla, fara complicatii .

Deci despre energia reactivă. 99% din energia electrică de 220 volți sau mai mult este generată de generatoare sincrone. Folosim diferite aparate electrice în viața de zi cu zi și la locul de muncă, majoritatea „încălzesc aerul” și emit căldură într-un grad sau altul... Simțiți televizorul, monitorul computerului, nici măcar nu vorbesc de cuptorul electric de bucătărie. , poți simți căldura peste tot. Aceștia sunt toți consumatori de putere activă în rețeaua de alimentare a generatorului sincron. Puterea activă a unui generator este pierderea irecuperabilă a energiei generate pentru căldură în fire și dispozitive. Pentru un generator sincron, transferul de energie activă este însoțit de rezistență mecanică pe arborele de antrenare. Dacă tu, dragă cititor, ai roti manual generatorul, ai simți imediat o rezistență sporită la eforturile tale și asta ar însemna un lucru, cineva a pornit un număr suplimentar de încălzitoare în rețeaua ta, adică sarcina activă a crescut. Dacă aveți un motor diesel ca propulsie cu generator, fiți siguri că consumul de combustibil crește cu viteza fulgerului, deoarece sarcina activă este cea care vă consumă combustibilul. Cu energia reactivă este diferit... Vă spun, este incredibil, dar unii consumatori de energie electrică înșiși sunt surse de energie electrică, chiar dacă pentru un moment foarte scurt, dar sunt. Și dacă luăm în considerare că curentul alternativ de frecvență industrială își schimbă direcția de 50 de ori pe secundă, atunci astfel de consumatori (reactivi) își transferă energia în rețea de 50 de ori pe secundă. Știi cum în viață, dacă cineva adaugă ceva propriu la original, nu rămâne fără consecințe. Deci aici, cu condiția să existe o mulțime de consumatori reactivi, sau să fie suficient de puternici, atunci generatorul sincron este dezexcitat. Revenind la analogia noastră anterioară, în care ți-ai folosit forța musculară ca motor, vei observa că, în ciuda faptului că nu ai schimbat ritmul de rotire a generatorului și nici nu ai simțit un val de rezistență pe arbore, luminile din interiorul tău. rețeaua sa oprit brusc. Este un paradox, risipim combustibil, rotim generatorul la frecvența nominală, dar nu există tensiune în rețea... Stimate cititor, opriți consumatorii reactivi dintr-o astfel de rețea și totul va fi restabilit. Fără a intra în teorie, dezexcitarea are loc atunci când câmpurile magnetice din interiorul generatorului, câmpul sistemului de excitație care se rotește cu arborele și câmpul înfășurării staționare conectate la rețea se întorc unul spre celălalt, slăbind astfel unul pe celălalt. Generarea de electricitate scade pe măsură ce câmpul magnetic din interiorul generatorului scade. Tehnologia a ajuns mult înainte, iar generatoarele moderne sunt echipate cu regulatoare automate de excitație, iar atunci când consumatorii reactivi „defectează” tensiunea din rețea, regulatorul va crește imediat curentul de excitație al generatorului, fluxul magnetic va fi restabilit la normal și tensiunea din rețea va fi restabilită. Este clar că curentul de excitare are și componentă activă, așa că vă rugăm să adăugați combustibil la motorul diesel. . În orice caz, sarcina reactivă afectează negativ funcționarea rețelei electrice, mai ales atunci când un consumator reactiv este conectat la rețea, de exemplu, un motor electric asincron... Cu o putere semnificativă a acestuia din urmă, totul se poate termina cu defecțiune, într-un accident. În concluzie, pot adăuga pentru adversarul curios și avansat că există și consumatori reactivi cu proprietăți utile. Acestea sunt toate cele care au capacitate electrică... Conectați astfel de dispozitive la rețea și compania de electricitate vă va datora)). În forma lor pură, aceștia sunt condensatori. De asemenea, furnizează energie electrică de 50 de ori pe secundă, dar dimpotrivă, fluxul magnetic al generatorului crește, astfel încât regulatorul poate chiar reduce curentul de excitație, economisind costuri. De ce nu am menționat asta mai devreme... de ce... Dragă cititor, du-te prin casă și caută un consumator reactiv capacitiv... nu-l vei găsi... Dacă nu-ți distrugi televizorul sau mașina de spălat. .. dar nu va fi niciun beneficiu din ea....<

În prezent, relația dintre organizațiile de furnizare a energiei și consumatorii de energie electrică este considerată de o gamă largă de persoane non-energetice (manageri comerciali, avocați și alți specialiști). Utilizarea conceptului de putere reactivă (energie reactivă) în practica decontărilor monetare între furnizorii de energie electrică și consumatori și prezența contoarelor separate de energie activă și reactivă evocă la mulți oameni ideea de a furniza consumatorilor două tipuri de produse. Acest lucru este greșit. Prin rețeaua electrică nu se transmit electroni de diferite culori - roșu pentru energia activă și albastru pentru energia reactivă. Deci, ce este puterea reactivă și energia reactivă?

Să luăm în considerare în cea mai simplă formă proprietățile curentului alternativ. Curentul alternativ nu este numit astfel în sensul că valoarea lui se modifică pe măsură ce se consumă energie. De asemenea, poate rămâne permanent. Prin curent alternativ în sens restrâns înțelegem un curent periodic, ale cărui valori instantanee în fiecare perioadă mică (pentru un curent alternativ cu frecvența de 50 Hz aceasta este 1/50 de secundă) suferă un ciclu de schimbare de la un minim. la o valoare maximă și invers. Grafic, acest ciclu este reprezentat de o undă sinusoidală. Tensiunea este, de asemenea, variabilă în acest sens. În general, pentru circuitele în care atât tensiunea, cât și curentul variază ciclic, se folosește termenul „circuit AC”.

În circuitele de curent alternativ, există multe elemente care sunt separate prin goluri de aer - înfășurările de înaltă și joasă tensiune ale transformatoarelor sau statorul și rotorul unei mașini rotative (motor și generator) nu au nicio legătură electrică între ele. Cu toate acestea, energia electrică este transmisă prin acest spațiu aerian, care este de fapt un dielectric neconductor. Acest lucru se întâmplă din cauza apariției unui câmp magnetic alternativ în inductanță sub influența curentului alternativ și sub influența unei tensiuni alternative - un câmp electric alternativ în condensator (în combinație - un câmp electromagnetic). După cum știți, aerul nu este o barieră în calea câmpurilor. Câmpul magnetic alternant generat de una dintre înfășurările separate traversează constant spirele celeilalte înfășurări cu liniile sale magnetice, inducând în ea o forță electromotoare. Mărimea sa este astfel încât toată puterea înfășurării primare este transferată înfășurării secundare. Într-un condensator, aceleași funcții sunt îndeplinite de un câmp electric.

Câmpuri magnetice și electrice există în jurul oricărui conductor care este alimentat și care poartă curent.

Teoretic, este posibil să transferați puterea prin aer de la una dintre liniile paralele la alta. Adevărat, pentru a transmite o putere semnificativă, liniile trebuie să aibă o lungime de sute de mii de kilometri. Pentru a transfera putere mare prin golurile de aer într-un dispozitiv de dimensiuni acceptabile, aveți nevoie de un câmp magnetic puternic concentrat într-un spațiu mic. Acest lucru se realizează prin înfășurarea a numeroase spire situate aproape una de alta în jurul unui miez metalic (jug) și prin utilizarea oțelului special pentru fabricarea miezurilor, care asigură o inductanță reciprocă mai mare.

Rezistența unor astfel de elemente este legată de inductanță și capacitate și frecvență f prin rapoartele: X L = 2πfL și X C = 1/2πfС. Din aceste relații este clar că aceste rezistențe există doar în circuitele de curent alternativ, iar în circuitele de curent continuu (f = 0) X L se transformă în 0 (scurtcircuit), iar X C se transformă în infinit (circuit deschis). Datorită naturii reciproce a acțiunii lor, aceste rezistențe se numesc reactive, iar curentul cauzat de schimbul de energie electromagnetică se numește curent reactiv. Deoarece curentul reactiv este deplasat față de cel activ cu 90°, este firesc ca curentul total să fie determinat ca rădăcina pătrată a sumei pătratelor curentului activ și reactiv.

Trecerea unui curent „deplasat” printr-o rețea poate fi comparată cu deplasarea oamenilor printr-un pasaj a cărui capacitate este, de exemplu, de 10 persoane la un moment dat. Mai mult, în opt rânduri oamenii merg mereu în aceeași direcție, iar în două rânduri aceiași oameni merg și apoi se întorc. Ca urmare, numărul de persoane care au trecut pe partea cealaltă ar trebui calculat pe baza debitului de opt persoane, iar pasajul este întotdeauna încărcat cu zece rânduri. Situația este similară cu capacitatea rețelei electrice. Singura diferență este că componentele active și reactive ale curentului nu sunt adăugate aritmetic, ci pătrate, astfel încât componenta reactivă ocupă secțiunea transversală într-o măsură mai mică. Pentru a finaliza comparația, putem presupune că două rânduri de oameni merg lateral și, prin urmare, ocupă mai puțin spațiu.

Semiperioadele de stocare și returnare a energiei electromagnetice prin inductanță și capacitate sunt deplasate cu 180 ° (în prima, curentul este deplasat cu -90 °, iar în a doua cu +90 °), adică sunt în antifază . Prin urmare, dacă în apropiere există rezistențe X L = X C, partea de schimb a energiei electromagnetice nu se întoarce la sursă, dar aceste elemente o schimbă constant între ele. Ar trebui să apară deja gândul: consumatorul de energie electrică, ale cărui rețele sunt pline de inductanțe, nu ar trebui să instaleze o capacitate? Și să-i lase să schimbe această parte a energiei electromagnetice între ele, descarcând rețeaua din ea și oferindu-i posibilitatea de a transmite doar acea parte a energiei electromagnetice care este convertită în muncă utilă? Această operație se numește compensarea puterii reactive (RPC).

Energia reactivă nu funcționeazăîn sensul că nu poate fi transformată, ca energie activă, în energie termică sau mecanică. Deoarece în fizică conceptele de energie și muncă sunt identice, atunci, strict vorbind, expresia „energie reactivă” este lipsită de sens fizic. Cu toate acestea, aplicarea practică a acestui concept convențional este convenabilă. Deoarece apare un curent suplimentar, numit reactiv, atunci produsul și tensiunea acestuia nu pot fi numite altceva decât putere, iar integrarea puterii în timp se numește în mod formal energie. Mai mult, prin deplasarea înfășurării unui contor electric cu 90°, îl puteți forța să numere produsul și tensiunea doar a curentului deplasat cu 90° - există o confirmare vizuală a existenței energiei reactive (contorul chiar arată! ).

Curentul reactiv nu numai că ia o parte din capacitatea rețelei de la curentul activ, dar și o anumită parte a energiei active este cheltuită pentru trecerea acesteia prin fire, deoarece pierderea de putere ΔР = 3I²R, unde I este curentul total. Un contor de energie activă (în mare, numai aceasta poate fi numită energie, deci pur și simplu se numește un contor de energie electrică) va afișa aceeași valoare atât în ​​prezența, cât și în absența componentei reactive a curentului. Prin urmare, numai prin citirile sale este imposibil să se evalueze corect modurile liniilor de transport a energiei electrice (în exemplul de mai sus, contorul va afișa mișcarea a opt rânduri, ignorând complet cele două care se mișcă înainte și înapoi). Pentru a evalua modul de rețea, trebuie să cunoașteți ambele componente. Componentele active și reactive ale curentului total au efecte diferite asupra tensiunii în punctele de consum de energie. Pierderile de tensiune din transmiterea componentei active a curentului sunt determinate în mod covârșitor de rezistența R, iar componenta reactivă de rezistența X L. În elementele liniilor electrice, X L >> R este de obicei prezent, astfel încât trecerea curentului reactiv prin rețea duce la o reducere mult mai mare a tensiunii decât a curentului activ de aceeași magnitudine.

Deci, într-o rețea de curent alternativ nu există altceva decât valori instantanee ale curentului și tensiunii care se schimbă ciclic, ale căror cicluri sunt deplasate unul față de celălalt într-o anumită parte a perioadei. Când sunt reprezentați grafic ca vectori, se spune că sunt deplasați cu un anumit unghi φ. Prin urmare, răspunsul anecdotic al elevului în timpul examenului că sunt necesare trei fire, deoarece tensiunea este transmisă prin primul, curentul prin al doilea și cos φ prin al treilea, poate fi considerat mai aproape de adevăr decât ideea de a furniza consumatorilor cu doua tipuri de produse.

și este suma a două mărimi, dintre care una este constantă în timp, iar cealaltă pulsează cu frecvență dublă.

Valoarea medie p(t) pentru perioada T se numește putere activă și este complet determinată de primul termen al ecuației (5.1):

Putere activă caracterizează energia consumată ireversibil de sursă pe unitatea de timp pentru producerea de muncă utilă de către consumator. Energia activă consumată de receptoarele electrice este transformată în alte tipuri de energie: energie mecanică, termică, aer comprimat și gaz etc.

Valoarea medie a celui de-al doilea termen al puterii instantanee (1.1) (pulsează cu frecvență dublă) în timp T este egală cu zero, adică crearea lui nu necesită costuri materiale și, prin urmare, nu poate efectua lucrări utile. Cu toate acestea, prezența acestuia indică faptul că între sursă și receptor are loc un proces reversibil de schimb de energie. Acest lucru este posibil dacă există elemente capabile să acumuleze și să elibereze energie electromagnetică - capacitate și inductanță. Această componentă caracterizează puterea reactivă.

Putere maximă pe bornele receptorului în formă complexă poate fi reprezentată după cum urmează:

Unitatea de măsură a puterii aparente este S = UI - VA.

Putere reactivă- o mărime care caracterizează sarcinile create în dispozitivele electrice prin vibrații (schimb) de energie între sursă și receptor. Pentru un curent sinusoidal, acesta este egal cu produsul valorilor efective ale curentului eu si tensiune U prin sinusul unghiului de defazare dintre ele: Q = UI sinφ. Unitate de măsură - VAR.

Puterea reactivă nu este legată de funcționarea utilă a motorului electric și este cheltuită doar pentru crearea de câmpuri electromagnetice alternative în motoare electrice, transformatoare, dispozitive, linii etc.

Pentru puterea reactivă sunt acceptate concepte precum generare, consum, transmisie, pierderi, echilibru. Se crede că, dacă curentul este în fază cu tensiunea (natura inductivă a sarcinii), atunci puterea reactivă este consumată și are un semn pozitiv, iar dacă curentul conduce tensiunea (natura capacitivă a sarcinii), atunci puterea reactivă. este generată și are o valoare negativă.

Principalii consumatori de putere reactivă la întreprinderile industriale sunt motoarele asincrone (60-65% din consumul total), transformatoarele (20-25%), convertoarele cu supape, reactoarele, rețelele electrice aeriene și alte receptoare (10%).

Transferul puterii reactive încarcă rețelele electrice și echipamentele instalate în acestea, reducându-le capacitatea. Puterea reactivă este generată de generatoarele sincrone ale centralelor electrice, compensatoare sincrone, motoare sincrone (reglarea curentului de excitație), bănci de condensatoare (BC) și linii electrice.

Puterea reactivă generată de capacitatea rețelei are următorul ordin de mărime: o linie aeriene de 20 kV generează 1 kVAr la 1 km de linie trifazată; cablu subteran 20 kV - 20 kVAr/km; linie aeriana 220 kV - 150 kVAr/km; cablu subteran 220 kV - 3 MVAr/km.

Factorul de putere și factorul de putere reactivă.

Reprezentarea vectorială a mărimilor care caracterizează starea rețelei conduce la reprezentarea puterii reactive Q vector perpendicular pe vectorul de putere activă R(Fig. 5.2). Suma vectorială a acestora dă puterea totală S.

Orez. 5.1. Triunghiul de capacitate

Conform fig. 5.1 și (5.2) rezultă că S 2 = P 2 + Q 2 ; tgφ = Q/P; cosφ = P/S.

Principalul indicator standard care caracteriza puterea reactivă a fost anterior factorul de putere cosφ. La intrările care furnizează o întreprindere industrială, valoarea medie ponderată a acestui coeficient ar fi trebuit să fie în intervalul 0,92-0,95. Cu toate acestea, alegerea raportului P/S ca unul normativ, nu oferă o idee clară a dinamicii schimbărilor în valoarea reală a puterii reactive. De exemplu, când factorul de putere se modifică de la 0,95 la 0,94, puterea reactivă se modifică cu 10%, iar când același factor se schimbă de la 0,99 la 0,98, creșterea puterii reactive este deja de 42%. La efectuarea calculelor, este mai convenabil să se opereze cu relația tgφ = Q/P, care se numește factor de putere reactivă.

Sunt definite întreprinderile cu o putere conectată mai mare de 150 kW (cu excepția consumatorilor „casnici”) valorile limită ale factorului de putere reactivă consumat în timpul orelor de sarcină zilnică grea a rețelei electrice - de la 7 la 23 de ore (Ordinul Ministerului Industriei și Energiei al Federației Ruse din 22 februarie 2007 nr. 49 „Cu privire la procedura de calcul al raportului dintre activ și reactiv consumul de energie electrică pentru dispozitivele individuale de recepție a energiei electrice ale consumatorilor de energie electrică utilizat pentru determinarea obligațiilor părților în contractele de prestare a serviciilor de transport de energie electrică".

Valori limită ale factorilor de putere reactivă (tgφ) sunt normalizate in functie de pozitia punctului (tensiunii) de conectare a consumatorului la retea. Pentru o tensiune de rețea de 100 kV tgφ = 0,5; pentru rețelele 35, 20, 6 kV - tgφ = 0,4 și pentru rețele 0,4 kV - tgφ = 0,35.

Introducerea de noi documente de politică privind compensarea puterii reactive a avut ca scop creșterea eficienței întregului sistem de alimentare cu energie, de la generatoarele sistemului de energie până la receptoarele de putere.

Odată cu introducerea factorului de putere reactivă, a devenit posibilă reprezentarea pierderilor de putere activă în termeni de putere activă sau reactivă: R= (P 2 /U 2) R(l + tan 2 φ).

Unghiul dintre vectorii de putere RŞi S corespunde unghiului φ dintre vectorii componentei active a curentului eu a și curentul total eu, care, la rândul său, este suma vectorială a curentului activ eu a, în fază cu tensiunea și curentul reactiv eu r, situată la un unghi de 90° față de acesta. Această aranjare a curenților este o tehnică de calcul asociată cu descompunerea în putere activă și reactivă, care poate fi considerată naturală.

Majoritatea consumatorilor au nevoie de putere reactivă deoarece aceștia funcționează datorită modificărilor câmpului magnetic. Pentru cele mai frecvent utilizate motoare în funcționare normală, pot fi date următoarele valori aproximative ale tgφ.

În momentul pornirii motoarelor este necesară o cantitate semnificativă de putere reactivă, cu tgφ = 4-5 (cosφ = 0,2-0,24).

Mașinile sincrone au capacitatea de a consuma sau de a produce putere reactivă în funcție de gradul de excitație.

La generatoarele și motoarele sincrone, dimensiunea circuitelor de excitație limitează posibilitatea de a furniza putere reactivă la valori maxime de tgφ = 0,75 (cosφ = 0,8) sau până la tgφ = 0,5 (cosφ = 0,9) (Tabelul 5.1).

Motoarele sincrone produse de industria autohtonă sunt proiectate pentru un factor de putere principal (cosφ = 0,9) și la o sarcină activă nominală P nom și tensiune U nom poate genera putere reactivă nominală Q nom ≈ 0,5 P nom.

Când SD este subîncărcat în ceea ce privește puterea activă β = P/P nom< 1 возможна перегрузка по реактивной мощности α = Q/Q nom > 1.

Avantajul SD utilizat pentru compensarea puterii reactive în comparație cu KB este capacitatea de a regla fără probleme puterea reactivă generată. Dezavantajul este că pierderile active pentru generarea puterii reactive pentru SD sunt mai mari decât pentru KB.

Pierderi active suplimentare în înfășurarea LED-ului cauzate de puterea reactivă generată în intervalul de variație cosφ de la 1 la 0,9 cu o putere activă nominală a LED-ului egală cu P nom, kW:

R nom = Q 2 nom R /U 2 nom.

Unde Q Nom - puterea reactivă nominală a SD, kV Ar; R- rezistenta unei faze a infasurarii LED in stare incalzita, Ohm; U nominal - tensiune nominală de rețea, kV.

În sistemele de alimentare cu energie electrică ale întreprinderilor industriale, CB-urile compensează puterea reactivă a părții de bază (principale) a programelor de încărcare, iar SD-urile reduc vârfurile de sarcină ale programului.

Tabelul 5.1

Dependența factorului de suprasarcină de puterea reactivă a motoarelor sincrone th

Compensatoare sincrone.

Un tip de SD sunt compensatoarele sincrone (SC), care sunt SD fără sarcină pe arbore. În prezent, sunt produse SC-uri cu o capacitate de peste 5000 kV?Ar. Au o utilizare limitată în rețelele industriale. Pentru a îmbunătăți indicatorii de calitate a tensiunii ai generatoarelor electrice puternice cu sarcini de șoc puternic variabile (cuptoare cu arc, laminoare etc.), sunt utilizate SC-uri.

Dispozitive de compensare a tiristoarelor statice.

În rețelele cu sarcini de șoc puternic variabile la o tensiune de 6-10 kV, se recomandă utilizarea nu a băncilor de condensatoare, ci a surselor speciale de putere reactivă de mare viteză (RPS), care ar trebui instalate în apropierea unor astfel de centrale electrice. Diagrama IRM este prezentată în Fig. 5.2. Utilizează inductori ca inductanță reglabilă LRși containere nereglementate CU 1-CU 3.

Orez. 5.2. Surse de putere reactivă cu acțiune rapidă

Reglarea inductanței este efectuată de grupuri de tiristoare VS, ai căror electrozi de comandă sunt conectați la circuitul de comandă. Avantajele IRM static sunt absența pieselor rotative, relativă netezime a reglării puterii reactive furnizate rețelei, posibilitatea supraîncărcării de trei și patru ori a puterii reactive. Dezavantajele includ apariția armonicilor superioare, care pot apărea în timpul reglării profunde a puterii reactive.

Datorită pierderilor suplimentare de putere în rețea cauzate de consumul de putere reactivă, consumul total de energie electrică crește. Prin urmare, reducerea fluxurilor de putere reactivă este una dintre sarcinile principale ale exploatării rețelelor electrice.

Aspectul fizic al procesului și semnificația practică a utilizării unităților de compensare a puterii reactive

Pentru a înțelege ce înseamnă termenul „putere reactivă”,

Să ne amintim definiția conceptului de putere electrică. Este o mărime fizică care exprimă rata de transport, consum sau producere a energiei electrice la un anumit moment.

Cu cât nivelul de putere este mai mare, cu atât productivitatea poate avea o instalație electrică într-o anumită unitate de timp. Termenul „putere instantanee” este înțeles ca produsul dintre curent și tensiune pentru un moment în orice secțiune a circuitului electric.

Să luăm în considerare aspectul fizic al procesului.

Dacă luăm circuite în care apare curent continuu, atunci valorile puterii medii și instantanee pentru o anumită perioadă de timp sunt egale, dar nu există putere reactivă. Și în circuitele în care apare fenomenul de curent alternativ, situația de mai sus apare numai dacă sarcina de acolo este pur activă. Acest lucru se întâmplă, de exemplu, într-un aparat electric, cum ar fi un încălzitor electric. Cu o sarcină pur rezistivă în circuit în condiții de curent alternativ, fazele curentului și tensiunii coincid și toată puterea este transferată la sarcină.

În cazul unei sarcini inductive, cum ar fi la motoarele electrice, atunci curentul este în fază cu tensiunea, iar dacă este capacitiv, ceea ce este cazul la diferite dispozitive electrice, atunci curentul, dimpotrivă, este în fază. înaintea tensiunii. Deoarece tensiunea și curentul nu sunt în fază (cu o sarcină reactivă), puterea completă este transferată doar parțial la sarcină, ar putea fi transferată complet dacă schimbarea de fază ar fi zero, adică o sarcină rezistivă.

Care este diferența dintre puterea reactivă și cea activă

Se numește acea parte din puterea totală care este transferată la sarcină în condițiile perioadei de curent alternativ putere activă. Valoarea sa este calculată ca rezultat al produsului dintre valorile tensiunii și curentului cu cosinusul unghiului de fază care se află între ele

Și acea putere care nu a fost transferată la sarcină și din cauza căreia au avut loc pierderi de radiație și încălzire, se numește putere reactiva. Valoarea sa este produsul dintre valorile tensiunii și curentului și sinusul unghiului de defazare care se află între ele.

Prin urmare, puterea reactivă este un termen care caracterizează sarcina. Unitatea sa de măsură se numește volți amperi reactivi, prescurtați ca var sau var. Dar în viață, o altă valoare de măsurare este mai comună - cosinus phi, ca valoare care măsoară calitatea unei instalații electrice din punct de vedere al economisirii energiei. De fapt, cantitatea de energie care, atunci când este furnizată de la o sursă, ajunge la sarcină depinde de valoarea cos φ. În consecință, este foarte posibil să folosiți o sursă nu foarte puternică, apoi, în consecință, mai puțină energie va fi risipită.

Cum poate fi compensată puterea reactivă?

După cum rezultă din cele de mai sus, în cazul în care sarcina este inductivă, atunci aceasta trebuie compensată folosind condensatoare, condensatoare, iar sarcina capacitivă trebuie compensată cu reactoare și bobine. În acest fel, puteți crește cosinusul phi la valori suficiente de 0,7-0,9. Așa funcționează compensarea puterii reactive.

Care sunt beneficiile compensării puterii reactive?

Instalațiile de compensare a puterii reactive pot aduce beneficii economice enorme. Potrivit statisticilor, ei pot economisi până la 50% la facturile de energie electrică în diferite părți ale Federației Ruse. Acolo unde sunt instalate, banii cheltuiți pe ele se plătesc în mai puțin de un an.

În faza de proiectare a instalațiilor, introducerea unităților de condensatoare ajută la reducerea costului de achiziție a cablurilor prin reducerea secțiunii lor transversale. De exemplu, o instalare automată a condensatorului poate avea ca efect creșterea cosinusului phi de la 0,6 la 0,97.

Să tragem o linie:

După cum înțelegem, instalațiile de compensare a puterii reactive ajută la economisirea semnificativă a banilor, precum și la creșterea duratei de viață a echipamentelor, din următoarele motive:

1) sarcina pe transformatoarele de putere este redusă, ceea ce crește durabilitatea acestora.

2) Nivelul de sarcină pe cabluri și fire este redus și, de asemenea, puteți economisi bani achiziționând cabluri cu o secțiune transversală mai mică.

3) Îmbunătățirea nivelului de calitate al energiei electrice de la receptoarele electrice.

4) Nu există pericolul de a plăti penalități pentru reducerea cos φ.

5) magnitudinea armonicilor superioare din rețea scade.

6) se reduce cantitatea de energie electrică consumată.

Să reamintim încă o dată că energia reactivă și puterea reduc rezultatele funcționării sistemului de alimentare, datorită faptului că încărcarea generatoarelor centralei electrice cu curenți reactivi duce la o creștere a volumului de combustibil consumat și a mărimii pierderilor în crește și rețelele de alimentare și receptoarele și, în sfârșit, nivelul căderii de tensiune în rețele.