Compensarea puterii reactive în rețelele electrice

Echipamentele electrice consumă energie în timpul funcționării. În acest caz, puterea totală este formată din două componente: activă și reactivă. Puterea reactivă nu face nicio activitate utilă, dar introduce pierderi suplimentare în circuit. Prin urmare, se străduiesc să o reducă, pentru care ajung la diverse soluții tehnice de compensare a puterii reactive în rețelele electrice. În acest articol, ne vom uita la ce este și pentru ce este un dispozitiv de compensare.

Definiție

Puterea electrică totală este formată din energie activă și reactivă:

S = Q + P

Aici Q este reactiv, P este activ.

Puterea reactivă apare în câmpurile magnetice și electrice care sunt caracteristice sarcinilor inductive și capacitive atunci când funcționează în circuite de curent alternativ. Când o sarcină rezistivă funcționează, fazele de tensiune și curent sunt aceleași și coincid. Când este conectată o sarcină inductivă, tensiunea rămâne în urmă față de curent, iar atunci când este conectată o sarcină capacitivă, aceasta conduce.

Cosinusul unghiului de deplasare dintre aceste faze se numește factor de putere.

cosФ = P / S

P = S * cosФ

Cosinusul unghiului este întotdeauna mai mic decât unu, deci puterea activă este întotdeauna mai mică decât cea completă. Curentul reactiv circulă în sens opus față de cel activ și împiedică trecerea acestuia. Deoarece curentul de sarcină maximă trece prin fire:

S = U * I

Chiar și atunci când se dezvoltă proiecte pentru liniile de transport electric, este necesar să se țină cont de consumul de energie activă și reactivă. Dacă acesta din urmă este prea mult, atunci va fi necesară creșterea secțiunii transversale a liniilor, ceea ce duce la costuri suplimentare. Prin urmare, se luptă cu asta. Compensarea puterii reactive reduce sarcina pe rețea și economisește energie industrială.

Acolo unde este important să se ia în considerare cosinusul phi

Să ne dăm seama unde și când este necesară compensarea puterii reactive. Pentru a face acest lucru, trebuie să analizați sursele sale.

Un exemplu de sarcină reactivă de bază este:

• motoare electrice, colectoare și asincrone, mai ales dacă în regim de funcționare sarcina sa este mică pentru un anumit motor;
• actuatoare electromecanice (solenoizi, supape, electromagneti);
• dispozitive de comutare electromagnetice;
• transformatoare, mai ales la ralanti.

Graficul arată modificarea cosФ a motorului electric atunci când sarcina se modifică.

Baza echipamentului electric al majorității întreprinderilor industriale este acționarea electrică. De aici și consumul mare de putere reactivă. Consumatorii privați nu plătesc pentru consumul acestuia, în timp ce întreprinderile plătesc pentru el. Acest lucru determină costuri suplimentare, de la 10 la 30% sau mai mult din factura totală la electricitate.

Tipuri de compensatoare și principiul lor de funcționare

Pentru reducerea reactivului se folosesc dispozitive de compensare a puterii reactive, așa-numitele. UKRM. În practică, ele sunt folosite cel mai adesea ca compensator de putere:

• bănci de condensatoare;
• motoare sincrone.

Deoarece cantitatea de putere reactivă se poate modifica în timp, înseamnă că compensatorii pot fi:

1. Nereglementat - de obicei o bancă de condensatoare fără capacitatea de a deconecta condensatoarele individuale pentru a schimba capacitatea.
2. Automat - pașii de compensare se modifică în funcție de starea rețelei.
3. Dinamic - compensați atunci când sarcina își schimbă rapid caracterul.

Circuitul utilizează, în funcție de cantitatea de energie reactivă, de la unul la un întreg banc de condensatori care pot fi introduși și ieșiți din circuit. Atunci controlul poate fi:

• manual (întrerupătoare automate);
• semiautomate (stâlpi de buton cu contactori);
• necontrolate, apoi sunt conectate direct la sarcină, se pornesc și se opresc cu aceasta.

Bateriile de condensatoare pot fi instalate atât la substații, cât și direct în apropierea consumatorilor, apoi dispozitivul este conectat la cablurile sau magistralele de alimentare ale acestora. În acest din urmă caz, ele sunt de obicei calculate pentru compensarea individuală a reactivului unui anumit motor sau alt dispozitiv - se găsește adesea pe echipamentele din rețelele electrice de 0,4 kV.

Compensarea centralizată se realizează fie la limita secțiunii de echilibru a rețelelor, fie la substație, putând fi realizată în rețele de înaltă tensiune de 110 kV. Lucrul bun este că descarcă liniile de înaltă tensiune, dar răul este că liniile de 0,4 kV și transformatorul în sine nu sunt descărcate. Această metodă este mai ieftină decât celelalte. În același timp, este posibilă descărcarea centrală a părții joase de 0,4 kV, apoi UKRM este conectat la magistralele la care este conectată înfășurarea secundară a transformatorului și, în consecință, este și descărcată.

Poate exista și o opțiune de compensare de grup. Este un tip intermediar între centralizat și individual.

O altă modalitate este compensarea cu motoare sincrone, care pot compensa puterea reactivă. Apare atunci când motorul este în modul de supraexcitare. Această soluție este utilizată în rețelele de 6 kV și 10 kV și apare și până la 1000V. Avantajul acestei metode față de instalarea băncilor de condensatoare este posibilitatea de a utiliza un compensator pentru a efectua lucrări utile (rotirea compresoarelor și pompelor puternice, de exemplu).

Graficul arată caracteristica în formă de U a unui motor sincron, care reflectă dependența curentului statorului de curentul de câmp. Sub el, vezi care este cosinusul phi. Când este mai mare decât zero, motorul are natură capacitivă, iar când cosinusul este mai mic decât zero, sarcina este capacitivă și compensează puterea reactivă a restului consumatorilor inductivi.

Concluzie

Să rezumăm prin enumerarea principalelor teze privind compensarea energiei reactive:

• Scop - descărcarea liniilor electrice și a rețelelor electrice ale întreprinderilor. Dispozitivul poate include sufocaturi anti-rezonante pentru a reduce nivelul armonici în rețea.
• Persoanele fizice nu plătesc facturile pentru asta, dar companiile plătesc.
• Compensatorul include bănci de condensatoare sau mașini sincrone sunt folosite în aceleași scopuri.

De asemenea, vă recomandăm să vizionați videoclipuri utile pe tema articolului:

Materiale conexe:

• Cauzele pierderii de putere pe distanțe lungi
• Cum se determină consumul de energie
• Transmiterea fără fir a energiei electrice la distanțe

Potrivit cărții V.E. Kitaev, L.S. Shlyapintokh „Inginerie electrică cu elementele de bază ale electronicii industriale” paragraful nr. 54 pentru numărul cărții 1968 și paragraful # 53 pentru cartea ediției din 1973, precizează clar:... „că într-un circuit de curent alternativ care conține numai inductanţă, curentul rămâne în urma tensiunii... și este înaintea EMF de auto-inducție. Putem spune că în circuitul inductiv, tensiunea este înaintea curentului în fază cu 90 de grade.

În ceea ce privește sarcina capacitivă din aceeași carte (următorul paragraful # 55 numărul din 1968. și # 54 pentru numărul din 1973) scrie:... "la încărcarea și descărcarea unui condensator... Curentul este înaintea tensiunii în fază cu un sfert de perioadă, adică. 90 de grade".

Și ai scris totul invers...