03.03.2023

Способы компенсации реактивной мощности

Электродвигатели и распределительные трансформаторы являются основными потребителями электрической энергии в производстве продукции. В процессе своей работы они становятся источником реактивной мощности, совершающей движение между генераторами и сетью энергоснабжения, которая создает электромагнитные поля и дополнительную нагрузку на источники питания, выводит приборы из строя и повышает расход энергии. Давайте разберем способы для компенсации реактивной мощности, позволяющие как сохранить оборудование, так и значительно сократить расходы организации на энергоносители.

Что такое компенсация реактивной мощности в электрических сетях

Техническое средство, которое компенсирует реактивную энергию, снижает нагрузку на сеть и устраняет электромагнитные поля — это устройство компенсации реактивной мощности. К главным источникам реактивной энергии на промышленных предприятиях относят:

преобразователи;
электрические печи и двигатели;
трансформаторы;
линии электропередач.

Самый действенный и эффективный способ уменьшить потребление реактивной мощности — это конденсаторные установки (КРМ). Они позволяют:

делать энергосети более экономичными и надежными;
разгружать сети электропередач, трансформаторные и распределительные устройства;
снижать несимметрию фаз и уровень высших гармоник;
минимизировать расходы на оплату электроэнергии;
подавлять сетевые помехи;
снижать тепловые потери тока;
обеспечивать надежность и экономичность сетей электропередач.

Правильная установка КРМ позволяет уменьшать нагрузку элементов распредсети и продлевает срок их службы.

Выбор способа компенсации реактивной мощности

Существует 3 общепринятых схемы подключения конденсаторов к потребителям:

Индивидуальная, когда КРМ монтируются непосредственно к источнику реактивной мощности. Например, к газоразрядной лампе, асинхронному двигателю, трансформатору, сварочному аппарату, индукционной печи и так далее. таким образом разгружаются провода, подходящие к определенному потребителю.
Групповая, когда к общему конденсатору или группе КРМ подключаются несколько потребителей, одновременная работа которых вызывает циркуляцию общей реактивной энергии. Таким способом разгружают линию, подводящую электроэнергию ко всей группе оборудования.
Централизованная, предполагающая установку КРМ с регуляторами в групповом или главном щите. Они способны оценивать потребление реактивной энергии в режиме реального времени, производить расчет нагрузки и подключать/отключать конденсаторы.

На выбор средства для компенсации реактивной мощности напрямую влияют характеристики оборудования и сложность управления им. Чаще всего на производстве устанавливаются динамические КРМ, нерегулируемые или автоматические. Как правило, первые два вида применяются при индивидуальной и групповой схеме подключения. Они могут быть регулируемыми и нет. При централизованной целесообразно устанавливать автоматические, которые имеют разные уровни регулировки для подачи реактивной энергии.

В каждом виде компенсации есть несколько ветвей конденсаторов и ступеней. Они формируются в зависимости от количества и мощности потребителей реактивной энергии. Чтобы получить большую ступень (100 кВар и свыше), стоит конденсаторы объединять параллельно. Так нагрузка на сеть снижается, а помехи и токи включения уменьшаются. Если количество высших гармоник большое, то компенсирующие установки можно защищать дросселями.

Схема компенсации реактивной мощности

Чаще всего на предприятиях применяются 2 схемы подключения УКРМ к сети электроснабжения:

Поперечная или параллельная. Она не зависит от напряжения в точке присоединения. К преимуществам такой схемы можно отнести: возможность плавно регулировать поток реактивной мощности для компенсации; независимость от напряжения в месте присоединения; эффективную стабилизацию сетевого напряжения. У этой схемы подключения есть и недостаток — это ограничение возможности демпфирования колебаний активной составляющей мощности;
Продольная или последовательная компенсация. Она балансирует реактанс передающей линии, при последовательном подключении в сеть генерирующего реактивную энергию устройства. К преимуществам такой схемы относят: возможность оптимизировать реактивные потоки по разным фазам напряжения; простоту интеграции в сеть компенсирующего оборудования; значительную степень компенсации. Среди недостатков можно отметить отсутствие способов регулировать сетевое напряжение, большой риск перенапряжения при резкой смене нагрузки в результате задержки срабатывания КРМ, сложность управления оборудованием.

Выбирая способы компенсации реактивной мощности важно учитывать нагрузку на сети, количество одновременно включающихся устройств и их потребление энергии.