Зачем нужно реактивное управление энергией?
2025-04-22
Часть 1: Принцип управления реактивной энергией
Все электрические сети переменного тока потребляют два типа мощности: активную мощность (кВт) и реактивную мощность (кВАр):
1. Активная мощность P (в кВт) — это реальная мощность, передаваемая на такие нагрузки, как двигатели, лампы, нагреватели, компьютеры и т. д. Электрическая активная мощность преобразуется в механическую мощность, тепло или свет.
2. Реактивная мощность Q (в кВАр) используется только для питания магнитных цепей машин, двигателей и трансформаторов.
3. Полная мощность S (в кВА) — это векторная комбинация активной и реактивной мощности.
Циркуляция реактивной мощности в электрической сети имеет важные технические и экономические последствия. Для той же активной мощности P более высокая реактивная мощность означает более высокую полную мощность, и, следовательно, должен подаваться более высокий ток.
Циркуляция активной мощности с течением времени приводит к активной энергии (в кВт·ч).
Циркуляция реактивной мощности с течением времени приводит к реактивной энергии (кВАр·ч).
В электрической цепи реактивная энергия поставляется в дополнение к активной энергии.
Из-за этого более высокого подаваемого тока циркуляция реактивной энергии в распределительных сетях приводит к:
1. Перегрузке трансформаторов
2. Более высокому повышению температуры в силовых кабелях
3. Дополнительным потерям
4. Большим падениям напряжения
5. Более высокому потреблению энергии и стоимости
6. Меньшей распределенной активной мощности
По этим причинам существует большое преимущество в генерации реактивной энергии на уровне нагрузки, чтобы предотвратить ненужную циркуляцию тока в сети.
Это то, что известно как «коррекция коэффициента мощности». Это достигается путем подключения конденсаторов, которые производят реактивную энергию в противовес энергии, поглощаемой нагрузками, такими как двигатели.
Результатом является снижение полной мощности и улучшение коэффициента мощности P/S’, как показано на схеме напротив.
Сети генерации и передачи электроэнергии частично разгружаются, что снижает потери мощности и делает доступной дополнительную пропускную способность.
Часть 2: Преимущества управления реактивной энергией
Оптимизированное управление реактивной энергией дает следующие экономические и технические преимущества:
Экономия на счетах за коммунальные услуги
Устранение штрафов за реактивную энергию и снижение кВт/кВА.
Сокращение потерь мощности, генерируемых в трансформаторах и проводниках установки.
Пример:
Сокращение потерь в трансформаторе мощностью 630 кВА PW = 6500 Вт с начальным коэффициентом мощности = 0,7.
С коррекцией коэффициента мощности мы получаем конечный коэффициент мощности = 0,98.
Потери становятся: 3316 Вт, т. е. снижение на 49%.
Увеличение мощности обслуживания
Высокий коэффициент мощности оптимизирует электроустановку, позволяя лучше использовать компоненты.
Таким образом, мощность, доступная на вторичной обмотке трансформатора среднего/низкого напряжения, может быть увеличена путем установки оборудования коррекции коэффициента мощности на стороне низкого напряжения.
В таблице напротив показано увеличение доступной мощности на выходе трансформатора за счет улучшения коэффициента мощности с 0,7 до 1.
Снижение стоимости установки
Установка оборудования коррекции коэффициента мощности позволяет уменьшить поперечное сечение проводника, поскольку компенсированная установка потребляет меньше тока при той же активной мощности.
В таблице напротив показан коэффициент умножения для поперечного сечения проводника с различными значениями коэффициента мощности.
Улучшенное регулирование напряжения
Установка конденсаторов позволяет уменьшить падение напряжения выше точки, где подключено устройство коррекции коэффициента мощности.
Это предотвращает перегрузку сети и снижает гармоники, так что вам не придется завышать номинальные характеристики вашей установки.
Часть 3 Метод определения компенсации
Выбор оборудования коррекции коэффициента мощности должен соответствовать следующему 3-шаговому процессу и должен выполняться любыми людьми, имеющими соответствующие навыки:
Перед 3 шагами следует рассчитать требуемую реактивную мощность.
Шаг 1: Выбор режима компенсации:
1. Центральный, для всей установки
2. По секторам
3. Для отдельных нагрузок, таких как большие двигатели.
Шаг 2: Выбор типа компенсации:
1. Фиксированная, путем подключения батареи конденсаторов фиксированной емкости;
2. Автоматическая, путем подключения различного количества ступеней, позволяющих регулировать реактивную энергию до требуемого значения;
3. Динамическая, для компенсации сильно колеблющихся нагрузок.
