Важным направлением в экономии электроэнергии и рациональном ее использовании является повышение коэффициента мощности (cos ф).
Коэффициент мощности - величина, показывающая, какую часть потребляемой полной мощности составляет активная. При одной и той же используемой мощности электроприемник с низким коэффициентом мощности потребляет больший ток, что вызывает увеличение нагрузки линий электропередач и трансформаторов. Это ведет к уменьшению эксплуатационной мощности трансформатора, генератора и увеличивает потери электроэнергии в сетях. Так, при уменьшении коэффициента мощности от единицы до 0,5 потери электроэнергии увеличиваются в четыре раза.
Для определения средневзвешенного коэффициента мощности за час, сутки, месяц или год можно пользоваться формулой:
где Wa и Wp - активная и реактивная электроэнергия за определенный промежуток времени.
Повышение коэффициента мощности на предприятии достигается двумя путями:
- без установки компенсирующих устройств;
- с установкой компенсирующих устройств.
Основными потребителями электроэнергии на предприятиях являются асинхронные электродвигатели и трансформаторы. Величина коэффициента мощности в асинхронных электродвигателях и трансформаторах зависит от степени их загрузки. На холостом ходу коэффициент мощности асинхронного электродвигателя равен 0,1 - 0,25; трансформатора 0,1 - 0,2. Следовательно, для повышения коэффициента мощности необходимо:
- обеспечить полную загрузку электродвигателей и трансформатора;
- устранить холостые ходы; заменить недогруженные электродвигатели и трансформаторы, средняя нагрузка которых не превышает 30%;
- производить качественный ремонт электродвигателей. Большое значение имеет сохранение в норме величины воздушного зазора и расчетных данных при перемотке; установить, где это возможно, синхронные электродвигатели.
После проведения мероприятий по повышению коэффициента мощности естественным путем можно провести дальнейшее повышение его до необходимой величины при помощи статических конденсаторов.
Статические конденсаторы могут устанавливаться для индивидуальной, групповой или централизованной компенсации.
При достаточно мощном электроприемнике можно устанавливать статические конденсаторы непосредственно у потребителя.
В этом случае происходит полностью разгрузка от реактивной энергии всей питающей и распределительной сети. Но в большинстве случаев на предприятии имеется много потребителей небольшой мощности. Для них целесообразно устанавливать групповую или централизованную компенсацию. Централизованная компенсация дает возможность более полно использовать установленную мощность конденсатора, но при установке их с низкой стороны от реактивной энергии освобождаются только высоковольтные линии и трансформаторы, а вся заводская сеть, не разгружается.
Установка конденсаторов производится в специальных шкафах или помещениях с разрядными сопротивлениями.
В установках до 1000 В разрядные сопротивления рекомендуется устанавливать с автоматическим выключением в момент отключения конденсаторов.
Потребляемая мощность компенсирующих устройств определяется по формуле:
где Рср - среднегодовая активная мощность, кВт; tg ф1 - тангенс угла соответствующий средневзвешенному Cos ф1 существующему на предприятии; tg ф2 - тангенс угла, соответствующий средневзвешенному Cos ф2 требуемой величины.
Величина разрядного сопротивления определяется по формуле:
где Uф - фазное напряжение сети, кВ; S - мощность батарей конденсаторов, квар.
Экономия электроэнергии от повышения коэффициента мощности естественным путем от Cos ф1 до Cos ф2 определяется по формуле:
где Wa - годовой расход активной энергии, кВт-ч.
При установке компенсирующих устройств экономия электрической энергии определяется по формуле:
где Qку - реактивная мощность компенсирующего устройства, квар; Кэ-экономический эквивалент, равный 0,1 кВт/квар; Ру.к. - удельный расход активной мощности на компенсацию, кВт/квар; t - количество часов работы компенсирующего устройства в год, ч.
Экономия электроэнергии при автоматизации включения и отключения разрядных ламп суммарной мощности (Р2) батареи статических конденсаторов 0,4 кВ с целью устранения горения ламп при включенном состоянии батареи конденсаторов определяется по формуле:
