Для технологических линий, отделений, цехов промышленных предприятий реактивные нагрузки, как правило, больше активных. Потребление реактивной мощности, превышающей экономичные значения, приводит к уменьшению пропускной способности всех элементов электрических сетей, дополнительным потерям напряжения и энергии. Следствия этого:
-
необходимость увеличении мощности силовых трансформаторов, сечений токопроводящих элементов,
-
повышение стоимости электроэнергии,
-
снижение ее качества, уровня напряжения и производительности электрифицированных технологических линий и другого электрооборудования.
В условиях эксплуатации для снижения потребления реактивной мощности реализуют ряд технических мероприятий: замену на меньшую мощность малозагруженных асинхронных двигателей, ограничение холостой работы двигателей, сварочных трансформаторов и т.д. Такие мероприятия улучшают работу сетей, но не обеспечивают наиболее экономичные режимы электроснабжения и электропотребления. Это достигается применением компенсирующих установок.
Смотрите из ранее опубликованного на сайте: Как повысить коэффициент мощности без использования компенсирующих конденсаторов
В чем экономический смысл компенсации реактивной мощности? При отсутствии компенсирующих установок потребляемая реактивная мощность Qм максимальна. Максимальны и вызываемые потребляемой реактивной мощностью потери энергии, напряжения, максимальны затраты Зп, вызванные необходимостью компенсации этих потерь (см. рис. 1).
Рис. 1. К обоснованию экономической сущности потребляемого значения реактивной мощности
При установке компенсирующего устройства потребление реактивной мощности уменьшается, но это требует затрат Зку на приобретение, монтаж, обслуживание компенсирующего устройства. Снижение потерь энергии, повышение качества напряжения происходит в течение всего срока службы компенсирующего устройства, поэтому при оценке суммарных, общих затрат З∑ = Зку + Зп, единовременные затраты на монтаж компенсирующего устройства приводят к годовым, умножая на нормативный коэффициент эффективности.
При некотором значении реактивной мощности Qэ, суммарные затраты З∑ оказываются минимальными. Экономичное значение Qэквap и (или) соответствующий расход реактивной мощности устанавливается (задается) энергоснабжающей организацией. При потреблении реактивной мощности, равной Qэ обеспечивается экономичный режим работы питающих сетей.
Энергоснабжающая организация стимулирует достижение такого режима, применяя пониженную оплату за потребление реактивной мощности.
Компенсация реактивной мощности и качество напряжения
При увеличении нагрузки увеличиваются и потери напряжения в питающих в распределительных сетях. Для их компенсации напряжение на районных подстанциях, центрах питания предприятий с помощью трансформаторов с РПН автоматически повышают, а при уменьшении - понижают (встречное регулирование напряжения).
В периоды промежуточных нагрузок уровень напряжения линейно зависит от фактической нагрузки. Основная нагрузка промышленных предприятий - асинхронные двигатели. Потребление ими реактивной мощности резко возрастает при повышении уровня напряжения на их зажимах. Поэтому регулирование напряжения и питающих и распределительных сетях (трансформаторами с РПН, вольтодобавочными трансформаторами, другими техническими средствами) при недостатке компенсирующих устройств в сетях потребителей (дефиците реактивной мощности) не эффективно.
При потреблении реактивной мощности более технически допустимого предела (более Qп) энергосистема не несет ответственности за качество напряжения. Энергоснабжающая организация поддерживает в часы наибольших и наименьших нагрузок установленные, указываемые в договоре, уровни напряжения лишь при выполнении требований по компенсации, т. е. при мощности компенсирующих устройств в сетях предприятия.
У низковольтных электроприемников в сетях с практически однородной нагрузкой необходимое качество напряжения обеспечивается встречным регулированием в центре нагрузок питания и правильным выбором положения переключателей силовых трансформаторов цеховых подстанций. Рекомендуется в соответствии с фактическими нагрузками ежеквартально проверять и при необходимости корректировать положение переключателей силовых трансформаторов. Целесообразно все расчеты при этом выполнять а автоматизированном режиме. В сетях с значительной неоднородностью нагрузок батареи конденсаторов используются не только для компенсации, но и для регулирования напряжения.