Для рационального использования электроэнергии требуется обеспечить экономичные способы ее генерации, передачи и распределения с минимальными потерями. Для этого необходимо исключить из электрических сетей все факторы, приводящие к возникновению потерь. Одним из них является запаздывание фазы протекающего тока от напряжения при наличии индуктивной нагрузки, поскольку нагрузки в промышленных и бытовых электросетях носят обычно активно-индуктивный характер.
Назначение систем коррекции коэффициента мощности состоит в компенсации суммарного фазового сдвига путем внесения опережения по фазе. Это приводит к уменьшению протекающего по сетям тока и соответственно к снижению паразитных активных потерь в проводниках и распределительной сети. Необходимое опережение создается за счет подключения параллельно питающей сети конденсаторов. Для максимальной эффективности цепи коррекции она должна подключаться как можно ближе к индуктивной нагрузке.
Системы коррекции коэффициента мощности уменьшают реактивную составляющую тока, протекающего по сетям питания. При изменении характера нагрузки необходимо соответствующим образом перенастроить и цепи коррекции. Для этого обычно используются системы автоматической коррекции, которые осуществляют ступенчатое подключение или отключение отдельных корректирующих конденсаторов. Изображение,схематически показывающее приницип появления реактивной стоставляющей в сетях.
Преимущества коррекции коэффициента мощности
Период окупаемости от 8 до 24 месяцев за счет снижения стоимости электроэнергии. Коррекция уменьшают реактивную мощность в системе. Уменьшается потребление электроэнергии и пропорционально снижается ее стоимость.
Эффективное использование сетей. Высокий коэффициент мощности означает более эффективное использование распределительных сетей (большая полезная мощность протекает при той же суммарной мощности).
Стабилизация напряжения.
Меньшее падение напряжения.
За счет снижения протекающего тока может быть уменьшено поперечное сечение кабеля. Либо в существующих системах по кабелю неизменного сечения может быть передана дополнительная мощность.
Снижение потерь при передаче электроэнергии. Передающие и коммутирующие приборы работают с меньшим значением тока. Соответственно снижаются и омические потери.
Ключевые компоненты систем компенсации реактивной мощности
Ключевые компоненты систем компенсации реактивной мощности
Конденсаторы коррекции коэффициента мощности создают необходимое опережение по фазе протекающего тока, которое компенсирует отставание по фазе в цепях с индуктивной нагрузкой. Конденсаторы для цепей коррекции коэффициента мощности должны выдерживать большие пусковые токи (> 100IR), возникающие при коммутации конденсаторов. При параллельном подключении конденсаторов в батарее пусковые токи становятся еще выше (> 150IR), поскольку пусковой ток протекает не только от цепей питания, но и от подключенных
параллельно конденсаторов.
Компания EPCOS AG выпускает конденсаторы напряжением от 230 до 800В мощностью от 0,25 до 100кВАр. В зависимости от условий эксплуатации они предлагают сухие или маслонаполненные конденсаторы.
Основными отличиями конденсаторов данного производителя являются:
- широкий диапазон рабочих -40...+55ºС (-40...+70 ºС для конденсаторов MKV серии);
- выдерживают пусковые токи до 200*Iном от номинального (до 300*Iном для серии PhaseCap compact и до 500*Iном для MKV серии);
- сроки службы конденсаторов от 100 000ч до 300 000ч (при температурном классе -40/D по IEC 60831-1);
- для серии PhaseCap compact и MKV допустимое количество коммутаций 10 000 в год и 20 000 соответственно;
- размыкатель от избыточного давления срабатывает по всем 3м фазам исключая полностью возможность попадания потенциала на корпус конденсатора;
- допускается эксплуатация до уровня 4000м над уровнем моря.
- естественно технология самовосстановления, волновой обрезки и т.д. присутствуют
Контроллеры
Современные контроллеры коррекции коэффициента мощностиСовременные контроллеры коррекции коэффициента мощности строятся на основе микропроцессоров. Микропроцессор анализирует сигнал от трансформатора тока и подает команды на управление батареями конденсаторов, подключая или отключая отдельные конденсаторы или целые батареи. Интеллектуальное управление корректирующими
конденсаторами позволяет не только обеспечить максимально полную загрузку батарей конденсаторов, но и минимизировать количество операций по коммутации и таким образом оптимизировать срок службы батареи конденсаторов.
В линейке продуктов компании EPCOS AG имеются контроллеры 4х, 6ти (7ми), 12ти(13ти) ступенчатые для управления как электромеханическими так и тиристорными контакторами. Имеются и комбинированные версии, способные коммутировать оба типа контакторов одновременно. По требованию заказчика контроллеры оборудуются интерфейсом для подключения к компьютеру или системе
АСКУЭ.
Основными отличиями контроллеров данного производителя являются:
- русскоязычное текстово-цифровое меню;
- жидкокристаллический дисплей прекрасно работающий при низких температурах;
- есть подсветка дисплея;
- фиксирование и хранение основных параметров, которые влияют на срок службы конденсаторов (перенапряжения, повышения температур, гармоники тока и напряжения по 19ю включительно, количество включений и время работы каждой ступени)
- имеет функции защиты и отключения системы компенсации при превышении параметров, которые влияют на срок службы конденсаторов и многое другое
Имеются так же более упрощенные и более дешевые модели для применения в простых системах.
Коммутирующие устройства
Электромеханическое или тиристорные контакторы используется для коммутации конденсаторов в стандартных системах коррекции или конденсаторов и дросселей в расстроенных системах. Коммутация в силовых цепях осуществляется либо при помощи механических контактов либо за счет использования полупроводниковых приборов. Электронная коммутация предпочтительнее, особенно
при необходимости осуществления быстрой коммутации в системах динамической коррекции. Например, если основная нагрузка в электросети - это сварочные аппараты.
Электромеханические контактора производства EPCOS AG выпускаются на мощности
...
Прочитать эту статью в полном объеме можно перейдя по ссылке:
Среди многочисленных факторов, оказывающих влияние на эффективность работы системы электроснабжения (СЭС), одно из приоритетных мест занимает вопрос компенсации реактивной мощности (КРМ). Однако, в распределительных сетях коммунально-бытовых потребителей, содержащих преимущественно однофазную, коммутируемую по индивидуальному режиму нагрузку, устройства КРМ применяются еще недостаточно.
Ранее было принято считать, что из-за относительно коротких фидеров городских низковольтных распределительных сетей, небольшой (единицы кВА) присоединенной мощности и рассредоточения нагрузок, проблемы КРМ для них не существует.
Например, в главе 5.2 [1] записано: «для жилых и общественных зданий компенсация реактивной нагрузки не предусматривается». Если принять во внимание, что за последнее десятилетие расход электроэнергии на 1м2 жилищного сектора увеличился втрое, средняя статистическая мощность силовых трансформаторов городских муниципальных сетей достигла 325 кВА, а зона использования трансформаторной мощности сместилась в сторону увеличения и находится в пределах 250...400 кВА [2], то это утверждение вызывает сомнение.
Обработка графиков нагрузки, снятых на вводе многоквартирного жилого дома, показала: в течение суток среднее значения коэффициента мощности (cosj) менялось от 0,88 до 0,97, а пофазные - от 0,84 до 0,99. Соответственно суммарное потребление реактивной мощности (РМ) колебалось в пределах 9...14 кВАр, а пофазное от 1 до 6 кВАр.
Пример: зафиксированное суточное (10.06.07 г.) потребление активной и реактивной электроэнергии на ТП Сызранскиой городской сети (SТР-РА = 400 кВА, электроприемники преимущественно однофазные) составило 1666,46 кВт∙ч и 740,17 кВАр∙ч (средневзвешенное значение cosj = 0,91 - разброс от 0,65 до 0,97) даже при соответствующем низком коэффициенте загрузки трансформатора - 32% в часы максимума и 11% в часы минимума проведения измерений.
Таким образом, учитывая высокую плотность (кВА/км2) коммунально-бытовой нагрузки, постоянное наличие в перетоках мощности СЭС реактивной составляющей, приводит к значительным потерям электроэнергии в распределительных сетях крупных городов и необходимости их возмещения за счет дополнительных источников генерации.
Сложность решения данного вопроса во многом связана с неравномерным потреблением РМ по отдельным фазам, затрудняющая применение традиционных для промышленных сетей установок КРМ на базе трехфазных батарей конденсаторов, управляемых регулятором, установленным в одной из фаз компенсируемой сети.
Для повышения резерва мощности городских СЭС представляет интерес опыт наших зарубежных коллег. В частности наработки дистрибьюторской электроэнергетической компании Edeinor S.A.A. (Перу) (она входит в специализирующуюся на генерации, передаче и распределении электроэнергии в ряде южноамериканских стран группу Endesa (Испания)), по КРМ в низковольтных распределительных сетях на минимальном удалении от потребителей [3]. По заказу Edeinor S.A.A., один из крупнейших производителей низковольтных косинусных конденсаторов
- компания EPCOS AG выпустила серию однофазных конденсаторов HomeCap [4] адаптированных для КРМ мелких коммунально-бытовых нагрузок.
Номинальная емкость конденсаторов HomeCapварьируется от 5 до 33 мкФ, что позволяет компенсировать индуктивную составляющую РМ от 0,25 до 1,66 кВАр (при напряжении сети 50 Гц в диапазоне 127...380 В). ...
Автор: Понятовский В.В. В работе обобщены наиболее важные материалы, касающиеся коэффициента мощности (cos ф). Представлен подробный анализ физической сущности коэффициента мощности, факторов, влияющих на значение, и последствий низкого значения cos ф. Анализируются причины более низкого значения коэффициентов мощности в энергосистемах портов и подчеркивается, что высокие показатели cos ф на входе
в энергосистемы отдельных предприятий и портов создают видимое благополучие, однако не вскрывают внутриэнергетические недостатки в работе электрохозяйств по повышению коэффициента мощности.
Автор: Арутюнян А.А. В предлагаемой книге рассматриваются вопросы энергосбережения, связанные с производством и распределением электроэнергии в электрических сетях энергосистем. В настоящее время в России реализуется система энергетических обследований объектов электроэнергетики и потребителей электрической энергии, направленная на выявление неоправданных потерь электроэнергии и внедрение энергосберегающих
мероприятий. В связи с этим в книге обобщены новые научно-исследовательские и практические результаты, а также поставлены некоторые дискуссионные вопросы. В частности, рассматриваются методы расчета и анализа технологического расхода, обусловленного собственной нагрузкой энергосистемы, транзитным и межсистемным перетоком.
В книге приведены современные методы нормирования технологического расхода энергии в электрических сетях энергосистем, выполненных в ходе энергетических обследований и энергоаудите электрических сетей. Изложены результаты исследований по использованию устройств регулирования напряжения в энергосистемах и инженерный метод регулирования напряжения при ограничениях по переключению устройств РПН трансформаторов.
Предложена методика оценки оптимального соотношения количества исходной информации и затрат на энергетическое обследование с получаемым экономическим эффектом в результате внедрения энергосберегающих мероприятий.
Автор: Воробьев А.Ю. Рассматриваются системы бесперебойного, гарантированного, а также, общего электроснабжения инфокоммуникационных систем, размещаемых в крупных административных зданиях - так называемых интеллектуальных зданиях (ИЗ). Рассмотрены схемы перечисленных систем электроснабжения, электрооборудование - источники бесперебойного питания и дизель-генераторные установки, средства мониторинга
и управления. Отдельные главы посвящены эксплуатации и созданию систем электроснабжения инфокоммуникаций.
Авторы: Куско А., Томпсон М. Практически все электроустановки — потребители электроэнергии создают в сети электроснабжения разнообразные динамические изменения сети, т.е. высокочастотные электромагнитные помехи, провалы, прерывания, гармоники сетевого напряжения и т.п. Особо сильные искажения и помехи возникают из-за грозовых разрядов и аварий в сетях электроснабжения. Различные виды таких искажений
и помех могут приводить к сбоям и отказам ряда систем, что чревато значительными убытками. В книге на основе материалов IEEE рассмотрены примеры влияния динамических изменений напряжения сети на различное оборудование и основные методы и средства обеспечения качества поставляемой энергии.
Автор: Григорьев Вениамин Справочное пособие. Приведены технических характеристики отечественных и зарубежных тепловизоров, пирометров и виброанализаторов, даны рекомендации по их выбору и использованию. Рассмотрены новые технические средства для измерения и контроля освещенности, качества электроэнергии, переходного сопротивления контактов, параметров изоляции, сопротивления заземления и грунта, а
также испытательные установки. Приведены сведения по современным счетчикам электроэнергии и электрооборудованию, повышающим надежность и экономичность систем электроснабжения.
