Reaktiivvõimsuse kompenseerimine elektrivõrkudes

Elektriseadmed tarbivad töötamise ajal energiat. Sel juhul koosneb koguvõimsus kahest komponendist: aktiiv- ja reaktiivne. Reaktiivvõimsus ei tee kasulikku tööd, kuid toob ahelasse lisakadusid. Seetõttu püütakse seda vähendada, mille nimel jõutakse erinevate tehniliste lahendusteni elektrivõrkude reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks. Selles artiklis vaatleme, mis see on ja milleks kompenseerimisseade on.

Definitsioon

Kogu elektrienergia koosneb aktiiv- ja reaktiivenergiast:

S = Q + P

Siin on Q reaktiivne, P on aktiivne.

Reaktiivvõimsus esineb magnet- ja elektriväljades, mis on iseloomulikud induktiivsetele ja mahtuvuslikele koormustele vahelduvvooluahelates töötamisel. Kui töötab takistuslik koormus, on pinge ja voolu faasid samad ja langevad kokku. Induktiivkoormuse ühendamisel jääb pinge voolust maha ja mahtuvusliku koormuse ühendamisel juhib.

Nende faaside vahelise nihkenurga koosinust nimetatakse võimsusteguriks.

cosФ = P / S

P = S * cosФ

Nurga koosinus on alati väiksem kui üks, seega on aktiivvõimsus alati väiksem kui täis. Reaktiivvool liigub aktiivsega võrreldes vastupidises suunas ja takistab selle läbimist. Kuna täiskoormuse vool voolab läbi juhtmete:

S = U * I

Ka elektriülekandeliinide projektide väljatöötamisel tuleb arvestada aktiiv- ja reaktiivenergia tarbimisega. Kui viimast on liiga palju, on vaja liinide ristlõiget suurendada, mis toob kaasa lisakulusid. Seetõttu on nad sellega hädas. Reaktiivvõimsuse kompenseerimine vähendab võrgu koormust ja säästab tööstuslikku energiat.

Kus on oluline arvestada koosinus phi

Mõelgem välja, kus ja millal on vaja reaktiivvõimsuse kompenseerimist. Selleks peate analüüsima selle allikaid.

Põhilise reaktiivkoormuse näide on:

• elektrimootorid, kollektor ja asünkroon, eriti kui töörežiimis on selle koormus konkreetse mootori jaoks väike;
• elektromehaanilised ajamid (solenoidid, ventiilid, elektromagnetid);
• elektromagnetilised lülitusseadmed;
• trafod, eriti tühikäigul.

Graafik näitab elektrimootori cosФ muutust koormuse muutumisel.

Enamiku tööstusettevõtete elektriseadmete aluseks on elektriajam. Sellest ka suur reaktiivvõimsuse tarbimine. Eratarbijad ei maksa selle tarbimise eest, samas kui ettevõtted maksavad selle eest. See põhjustab lisakulusid 10-30% või rohkem kogu elektriarvest.

Kompensaatorite tüübid ja nende tööpõhimõte

Reaktiivi vähendamiseks kasutatakse reaktiivvõimsuse kompenseerimisseadmeid, nn. UKRM. Praktikas kasutatakse neid kõige sagedamini võimsuse kompensaatorina:

• kondensaatoripangad;
• sünkroonsed mootorid.

Kuna reaktiivvõimsuse suurus võib aja jooksul muutuda, tähendab see, et kompensaatorid võivad olla:

1. Reguleerimata - tavaliselt kondensaatoripank, millel puudub võimalus võimsuse muutmiseks üksikuid kondensaatoreid lahti ühendada.
2. Automaatne – kompensatsiooniastmed muutuvad sõltuvalt võrgu olekust.
3. Dünaamiline - kompenseerib, kui koormus muudab kiiresti oma iseloomu.

Ahel kasutab olenevalt reaktiivenergia hulgast ühest kuni terve pankadeni kondensaatoreid, mida saab vooluringist sisend- ja väljastada. Seejärel võib juhtimine olla:

• käsitsi (automaatsed lülitid);
• poolautomaatsed (kontaktoritega nupppostid);
• kontrollimatu, siis ühendatakse need otse koormusega, lülitatakse sellega sisse ja välja.

Kondensaatorpatareisid saab paigaldada nii alajaamadesse kui ka otse tarbijate lähedusse, seejärel ühendatakse seade nende kaablite või toitesiinidega. Viimasel juhul arvutatakse need tavaliselt konkreetse mootori või muu seadme reaktiivi individuaalseks kompenseerimiseks - seda leidub sageli 0,4 kV elektrivõrkude seadmetel.

Tsentraliseeritud kompenseerimine toimub kas võrkude bilansilõigu piiril või alajaamas ning seda saab teostada 110 kV kõrgepingevõrkudes. Hea on see, et see laadib maha kõrgepingeliine, aga halb on see, et 0,4 kV liine ja trafot ennast ei koormata. See meetod on teistest odavam. Samal ajal on võimalik tsentraalselt maha laadida 0,4 kV madal pool, seejärel ühendatakse UKRM siinidega, millega on ühendatud trafo sekundaarmähis ja vastavalt sellele ka see maha.

Võib olla ka grupi hüvitamise võimalus. See on vahepealne tüüp tsentraliseeritud ja individuaalse vahel.

Teine võimalus on kompenseerimine sünkroonmootoritega, millega saab kompenseerida reaktiivvõimsust. Ilmub siis, kui mootor on üleergutamise režiimis. Seda lahendust kasutatakse 6 kV ja 10 kV võrkudes ning esineb ka kuni 1000 V. Selle meetodi eeliseks kondensaatoripankade paigaldamise ees on võimalus kasutada kompensaatorit kasuliku töö tegemiseks (näiteks võimsate kompressorite ja pumpade pöörlemine).

Graafik näitab sünkroonmootori U-kujulist karakteristikku, mis peegeldab staatori voolu sõltuvust väljavoolust. Selle all näete, mis on koosinus phi. Kui see on suurem kui null, on mootoril mahtuvuslik iseloom ja kui koosinus on väiksem kui null, on koormus mahtuvuslik ja kompenseerib ülejäänud induktiivtarbijate reaktiivvõimsust.

Järeldus

Teeme kokkuvõtte, loetledes peamised teesid reaktiivenergia kompenseerimise kohta:

• Eesmärk - ettevõtete elektriliinide ja elektrivõrkude mahalaadimine. Seade võib taseme vähendamiseks sisaldada resonantsvastaseid õhuklappe harmoonilised võrgus.
• Eraisikud selle eest arveid ei maksa, küll aga ettevõtjad.
• Kompensaatorisse kuuluvad kondensaatoripangad või samadel eesmärkidel kasutatakse sünkroonmasinaid.

Soovitame vaadata ka kasulikke videoid artikli teemal:

Seotud materjalid:

• Võimsuse kadumise põhjused pikkadel vahemaadel
• Kuidas määrata energiatarbimist
• Elektri juhtmevaba edastamine vahemaade taha

Vastavalt raamatule V.E. Kitaev, L.S. Shlyapintokh "Elektritehnika koos tööstuselektroonika põhitõdedega" lõik nr 54 raamatunumbri jaoks 1968 ja 1973. aasta väljaande raamatu lõik nr 53 ütleb selgelt:... "et vahelduvvooluahelas, mis sisaldab ainult induktiivsus, vool jääb pingest maha... ja on eneseinduktsiooni EMF-ist ees. Me võime seda öelda induktiivahelas on pinge faasis voolust 90 kraadi võrra ees.

Mis puudutab samas raamatus olevat mahtuvuslikku koormust (järgmine lõik nr 55, 1968. aasta väljaanne. ja nr 54 1973. aasta numbri jaoks) on kirjas:... "kondensaatori laadimisel ja tühjendamisel... Vool on pingest faasis veerand perioodi võrra ees, s.o. 90 kraadi".

Ja sa oled kirjutanud kõik vastupidi...