Kompensation von Blindleistung in elektrischen Netzen

Elektrische Geräte verbrauchen im Betrieb Energie. In diesem Fall besteht die Gesamtleistung aus zwei Komponenten: Wirk- und Blindleistung. Blindleistung verrichtet keine nützliche Arbeit, bringt jedoch zusätzliche Verluste in den Stromkreis ein. Daher streben sie eine Reduzierung an, wofür sie zu verschiedenen technischen Lösungen zur Kompensation von Blindleistung in elektrischen Netzen kommen. In diesem Artikel werden wir uns ansehen, was es ist und wozu ein Ausgleichsgerät dient.

Definition

Die gesamte elektrische Leistung setzt sich aus Wirk- und Blindenergie zusammen:

S = Q + P

Hier ist Q reaktiv, P ist aktiv.

Blindleistung tritt in magnetischen und elektrischen Feldern auf, die für induktive und kapazitive Lasten beim Betrieb in Wechselstromkreisen charakteristisch sind. Beim Betrieb einer ohmschen Last sind die Spannungs- und Stromphasen gleich und fallen zusammen. Bei Anschluss einer induktiven Last eilt die Spannung dem Strom nach, bei Anschluss einer kapazitiven Last eilt sie vor.

Der Kosinus des Verschiebungswinkels zwischen diesen Phasen wird als Leistungsfaktor bezeichnet.

cosФ = P / S

P = S * cosФ

Der Kosinus des Winkels ist immer kleiner als eins, also ist die Wirkleistung immer kleiner als die volle. Der Blindstrom fließt in die entgegengesetzte Richtung zum aktiven und verhindert seinen Durchgang. Da der Volllaststrom durch die Drähte fließt:

S = U * I

Auch bei der Entwicklung von Projekten für Stromübertragungsleitungen muss der Verbrauch von Wirk- und Blindenergie berücksichtigt werden. Ist letzteres zu groß, muss der Leitungsquerschnitt vergrößert werden, was zu Mehrkosten führt. Deshalb kämpfen sie damit. Die Blindleistungskompensation entlastet das Netz und spart Industrieenergie.

Wo es wichtig ist, den Kosinus phi. zu berücksichtigen

Lassen Sie uns herausfinden, wo und wann eine Blindleistungskompensation erforderlich ist. Dazu müssen Sie die Quellen analysieren.

Ein Beispiel für eine Grundblindlast ist:

• Elektromotoren, Kollektoren und Asynchronmotoren, insbesondere wenn die Belastung im Betriebsmodus für einen bestimmten Motor gering ist;
• elektromechanische Aktuatoren (Magnete, Ventile, Elektromagnete);
• elektromagnetische Schaltgeräte;
• Transformatoren, insbesondere im Leerlauf.

Die Grafik zeigt die Änderung des cosФ des Elektromotors bei Laständerung.

Die Basis der elektrischen Ausrüstung der meisten Industrieunternehmen ist der Elektroantrieb. Daher der hohe Blindleistungsverbrauch. Private Verbraucher zahlen nicht für seinen Konsum, während Unternehmen dafür bezahlen. Dies verursacht zusätzliche Kosten von 10 bis 30 % oder mehr der gesamten Stromrechnung.

Arten von Kompensatoren und ihr Funktionsprinzip

Um das Reagenz zu reduzieren, werden Blindleistungskompensationsvorrichtungen verwendet, die sog. UKRM. In der Praxis werden sie am häufigsten als Leistungskompensator verwendet:

• Kondensatorbänke;
• Synchronmotoren.

Da sich die Blindleistungsmenge im Laufe der Zeit ändern kann, können Kompensatoren:

1. Ungeregelt - normalerweise eine Kondensatorbank ohne die Möglichkeit, einzelne Kondensatoren zu trennen, um die Kapazität zu ändern.
2. Automatisch – Kompensationsschritte ändern sich je nach Zustand des Netzwerks.
3. Dynamisch - Kompensieren Sie, wenn die Last ihren Charakter schnell ändert.

Die Schaltung verwendet, abhängig von der Menge der Blindenergie, von einem bis zu einer ganzen Bank von Kondensatoren, die in die Schaltung ein- und ausgegeben werden können. Dann kann die Steuerung sein:

• manuell (automatische Schalter);
• halbautomatisch (Drucktastensäulen mit Schützen);
• unkontrolliert, dann werden sie direkt an die Last angeschlossen, schalten damit ein und aus.

Kondensatorbatterien können sowohl an Umspannwerken als auch direkt in der Nähe von Verbrauchern installiert werden, dann wird das Gerät an deren Kabel oder Stromschienen angeschlossen. Im letzteren Fall werden sie normalerweise für die individuelle Kompensation des Reagenz eines bestimmten Motors oder eines anderen Geräts berechnet - es findet sich häufig bei Geräten in 0,4-kV-Stromnetzen.

Die zentrale Kompensation erfolgt entweder an der Grenze des Bilanzabschnitts der Netze oder im Umspannwerk und kann in 110-kV-Hochspannungsnetzen durchgeführt werden. Das Gute ist, dass es Hochspannungsleitungen entlastet, aber das Schlechte ist, dass die 0,4-kV-Leitungen und der Transformator selbst nicht entlastet werden. Diese Methode ist billiger als die anderen. Gleichzeitig ist es möglich, die Low-Side von 0,4 kV zentral zu entlasten, dann wird der UKRM mit den Bussen verbunden, an denen die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist, und dementsprechend auch entlastet.

Es kann auch eine Gruppenvergütungsoption geben. Es ist ein Zwischentyp zwischen zentralisiert und individuell.

Eine andere Möglichkeit ist die Kompensation mit Synchronmotoren, die Blindleistung kompensieren können. Es erscheint, wenn sich der Motor im Übererregungsmodus befindet. Diese Lösung wird in 6-kV- und 10-kV-Netzen eingesetzt und tritt auch bis 1000V auf. Der Vorteil dieser Methode gegenüber der Installation von Kondensatorbänken ist die Möglichkeit, mit einem Kompensator nützliche Arbeit zu leisten (z. B. Rotation von leistungsstarken Kompressoren und Pumpen).

Das Diagramm zeigt die U-förmige Kennlinie eines Synchronmotors, die die Abhängigkeit des Ständerstroms vom Feldstrom widerspiegelt. Darunter sehen Sie den Kosinus Phi. Bei einem Wert größer Null ist der Motor kapazitiv, bei einem Kosinus kleiner Null ist die Last kapazitiv und kompensiert die Blindleistung der übrigen induktiven Verbraucher.

Abschluss

Fassen wir zusammen, indem wir die wichtigsten Thesen zur Blindenergiekompensation auflisten:

• Zweck - Entladen von Stromleitungen und Stromnetzen von Unternehmen. Das Gerät kann Anti-Resonanz-Drosseln enthalten, um den Pegel zu reduzieren Oberschwingungen im Netz.
• Einzelpersonen zahlen dafür keine Rechnungen, aber Unternehmen tun dies.
• Der Kompensator enthält Kondensatorbänke oder Synchronmaschinen werden für die gleichen Zwecke verwendet.

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Laut dem Buch V.E. Kitaev, L.S. Shlyapintokh "Elektrotechnik mit den Grundlagen der Industrieelektronik" Absatz Nr. 54 für die Buchausgabe 1968 und Absatz Nr. 53 für das Buch der Ausgabe 1973 heißt es eindeutig:... "dass in einem Wechselstromkreis, der nur Induktivität, Strom hinkt der Spannung hinterher... und ist dem EMF der Selbstinduktion voraus. Wir können das sagen im induktiven Stromkreis ist die Spannung dem Strom um 90 Grad phasenverschoben.

Wie für die kapazitive Last im selben Buch (nächster Absatz # 55, Ausgabe von 1968. und # 54 für die Ausgabe von 1973) heißt es:... "beim Laden und Entladen eines Kondensators... Der Strom eilt der Spannung in Phase um eine Viertelperiode voraus, d.h. 90 Grad ".

Und Sie haben alles anders herum geschrieben ...