Компенсация реактивной мощности

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются:

- асинхронные двигатели;

- трансформаторы;

-вентильные преобразователи, реакторы, воздушные электрические сети, индукционные печи.

Передача значительной реактивной мощности по линиям и через трансформаторы не выгодна по следующим основным причинам:

- возникают дополнительные потери активной мощности во всех элементах схемы электроснабжения;

- возникают дополнительные потери напряжения;

- загрузка реактивной мощностью систем промышленного электроснабжения и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и требует увеличения сечений проводов воздушных и кабельных линий, увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов на подстанции.

На промышленном предприятии уменьшение потребляемой реактивной мощности может быть достигнуто:

- улучшением режима работа приемников;

- применением двигателей более современных конструкций;

- устранением недогрузки двигателей;

- установкой специальных компенсирующих устройств.

Наибольший эффект дает применение специальных компенсирующих устройств: синхронных компенсаторов и статических батарей конденсаторов.

В настоящее время промышленность выпускает синхронный компенсатор мощностью от 5000 – 100 000 квар. Потери активной мощности в синхронном компенсаторе при полной загрузке довольно значительны.

Недостатки синхронного компенсатора:

- дороже в сравнении с конденсаторными батареями;

- сложнее в эксплуатации в сравнении с конденсаторными батареями;

- значительный шум при работе.

Достоинства синхронного компенсатора:

- возможность плавно, автоматически регулировать реактивную мощность;

- достаточная термическая и электродинамическая стойкость обмоток синхронного компенсатора во время короткого замыкания;

- независимость реактивной мощности от напряжения сети.

Высокая удельная стоимость синхронного компенсатора небольших мощностей и большие потери активной мощности в них объясняют применение синхронных компенсаторов лишь больших мощностей на крупных предприятиях. На большинстве предприятий малой и средней мощности устанавливают батареи конденсаторов.

Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 25 – 100 квар. Обычно включается в сеть трехфазного тока по схеме треугольника.

Достоинства:

- малые потери активной мощности (0,0025 0,005 кВт/квар);

- простота эксплуатации (нет вращающихся и трущихся частей);

- простота производства монтажных работ (малая масса, не требуется фундамент);

- для установки конденсаторов можно использовать любое сухое помещение.

Недостатки:

- мощность батареи пропорциональна квадрату напряжения. Эта зависимость неблагоприятна, так как при понижении напряжения в сети потребность в реактивной мощности увеличивается, что отрицательно сказывается на устойчивости энергосистемы;

- чувствительность к искажениям питающего напряжения;

- недостаточная прочность, особенно при к.з. и перенапряжениях;

- пожароопасность, наличие остаточного заряда.

Пример. Определить мощность батареи конденсаторов для повышения до cos при кВт, квар.

Стандартная мощность одной конденсаторной батареи должна быть как можно больше, количество батарей должно быть четным, так как они подключаются к двум секциям шин, электрически батареи должны быть как можно ближе к потребителям. Основные потребители электроэнергии на производстве – это асинхронные двигатели напряжением, как правило Uном = 0,4 кВ, поэтому и номинальное напряжение батарей конденсаторов должно быть Uном = 0,4 кВ.

Как правило, конденсаторы соединяют в треугольник, в этом случае реактивная мощность батареи в три раза больше по сравнению с мощностью батареи из тех же конденсаторов, но соединенных в звезду.

3.1 Определяем мощность компенсирующего устройства:

Q_к=

Q_к=7200 квар

3.2 Полная максимальная мощность предприятия до установки батареи конденсаторов:

3.3 Принимаем две конденсаторных батареи типа УК-0,38-540 М

3.4 Определяем реактивную мощность предприятия после установки батареи конденсаторов:

= =

= квар

3.5 Определяем полную мощность предприятия после установки батареи конденсаторов:

= ²

кВА

3.6 Определяем коэффициент мощности предприятия после установки батареи конденсаторов:

т.о. установка батареи конденсаторов позволила:

1) уменьшить полную мощность предприятия с до ;

2) повысить коэффициент мощности с до .