Устройства компенсации реактивной мощности

Экономика, статистика и реализация компенсации реактивной мощности.

По оценкам отечественных специалистов доля электроэнергии составляет 30-40 % в стоимости продукции. Поэтому энергосбережение является весьма существенным фактором в экономии ресурсов и достижении конкурентного преимущества.

Одним из направлений по энергосбережению является снижение реактивной мощности (увеличение cosφ), т.к. реактивная мощность приводит к росту потерь электроэнергии. При отсутствии устройств компенсации реактивной мощности, потери могут составить от 10 до 50% от среднего потребления.

Источники потерь

Отметим, что при низких значениях cosφ (0.3-0.5), трехфазные счетчики дают погрешность показаний до 15%. Потребитель будет переплачивать из-за неверных показаний счетчика, роста электропотребления, штрафов за низкий cosφ.

Реактивная мощность приводит к снижению качества электроэнергии, перекосам фаз, высокочастотным гармоникам, тепловым потерям, перегрузкам генераторов, броскам по частоте и амплитуде. Нормы качества электроэнергии определяет ГОСТ 13109-97.

Немного статистики

Указанные недостатки, т.е. плохое качество электроэнергии, приводят к большим экономическим потерям. Например, в Америке в конце 90-х годов проводились исследования, которые оценили ущерб от низкого качества электроэнергии в 150 миллиардов долларов в год.

У нас в стране своя статистика. Работа микропроцессорной техники, медицинского оборудования, систем телекоммуникаций часто прерываются короткими по продолжительности (несколько миллисекунд) провалами или перегрузками по питающему напряжению, которые происходят 20-40 раз в год, но ведут к дорогостоящему экономическому ущербу.

Прямой или косвенный ущерб достигает при этом несколько миллионов долларов в год. По статистике полное исчезновение напряжения составляет всего 10% от общего количества неисправностей, отключения продолжительностью более 1-3 секунды происходят в 2-3 раза реже отключений длительностью менее 1 секунды. Способы борьбы с кратковременными перебоями работы электросети гораздо более сложные и дорогостоящие.

Практический опыт измерений

Рассмотрим вклад различных устройств в увеличение реактивной мощности. Асинхронные электродвигатели – это около 40%; электрические печи 8%; преобразователи 10%; различные трансформаторы 35%; линии электропередач 7%. Но это только средние значения. Дело в том, что cosφ оборудования сильно зависит от его загрузки. Например, если cosφ асинхронного электродвигателя при полной нагрузке 0.7-0.8, то при малой нагрузке он всего 0.2-0.4. Аналогичное явление происходит и с трансформаторами.

Способы и устройства компенсации реактивной мощности

Так как указанные реактивные нагрузки в большей мере имеют индуктивный характер, то для их компенсации используются конденсаторные установки. Если нагрузка имеет емкостной характер, для компенсации используют индуктивности (дроссели и реакторы).

В более сложных случаях используют автоматизированные фильтрокомпенсирующие конденсаторные установки. Они позволяют избавить сети от высокочастотных гармонических составляющих, повысить помехоустойчивость оборудования.

Регулируемые и нерегулируемые установки для компенсации реактивной мощности

Установки для компенсации реактивной мощности делятся по степени управления делятся на регулируемые и нерегулируемые. Нерегулируемые проще и дешевле, но учитывая изменение cosφ от степени нагрузки, они могут вызвать перекомпенсацию, т.е. они неоптимальные с точки зрения максимального повышения cosφ.

Регулируемые установки хороши тем, что отслеживают изменение в электросети в динамическом режиме. С их помощью можно поднять cosφ до значений 0.97-0.98. Кроме того, происходит мониторинг, запись и индикация текущих показаний. Это позволяет далее использовать эти данные для анализа.

Примеры отечественной реализации устройств для компенсации реактивной мощности

Примером отечественной реализации управляемых и неуправляемых конденсаторных установок на мощность от 10 до 400 кВар, может быть продукция фирмы «Нюкон», «Матикэлектро» до 2000 кВар, "ДИАЛ-Электролюкс" и другие.