Выбор устройства компенсации реактивной мощности. Конденсаторные установки компенсации реактивной мощности Для чего нужен компенсатор реактивной мощности

Методика выбора устройств компенсации реактивной мощности (КРМ) заключается в выборе устройств, позволяющих улучшить коэффициент мощности потребителя до требуемого значения и состоит из следующих этапов:

вычисление мощности устройства КРМ;
проведение необходимых проверок и расчетов;
собственно выбор устройства КРМ.

Выбор места установки устройства КРМ

В зависимости от особенностей конкретной электроустановки устройства КРМ могут быть установлены, как показано на рис. 1.

На вводе на стороне СН.
На главной распределительной шине.
На вторичной распределительной шине.
Индивидуальные конденсаторы нагрузок.

Вычисление мощности устройства КРМ, проведение необходимых проверок и расчетов

В общем случае мощность устройства КРМ определяется по формуле:

Kc = tgϕ1 — tgϕ2;
Qc – мощность установки КРМ;
P – активная мощность;
Кс – расчетный коэффициент.

Для определения коэффициента Кс существует специальная таблица по которой, зная cosϕ1 и cosϕ2, можно определить данный коэффициент, не прибегая к математическим вычислениям.

Способ вычисления активной мощности P, а также проведение необходимых проверок и расчетов устройства КРМ зависит от места его установки. Дальше будет приведен пример ее вычисления в случае установки устройства КРМ на главной распределительной шине.

Выбор устройства КРМ

Устройства КРМ выбираются по следующим техническим характеристикам:

номинальная мощность;
номинальное напряжение;
номинальный ток;
количество подключаемых ступеней;
необходимость защиты от резонансных явлений с помощью реакторов.

Необходимая мощность набирается ступенями по 25 и 50 квар, при этом количество ступеней не должно превышать количество выходов контроллера, устанавливаемого в установку КРМ, так как к каждому выходу может быть подключена одна ступень.

Количество выходов контроллера обозначается цифрой, например, RVC6 (фирмы АББ) имеет 6 выходов.

В случае необходимости защиты от резонансных явлений требуется применение защитных реакторов (трехфазных дросселей), в таком случае должны выбираться установки, например типа MNS MCR и LK ACUL (фирмы АББ).

Пример выбора устройств КРМ

Ниже приведен пример выбора устройств КРМ для сети, показанной на рис.2.

Технические характеристики устройств, образующих сеть, следующие:

Питающая сеть:

Номинальное напряжение 10 кВ;
Частота 50 Гц;
Коэффициент мощности cosϕ = 0,75;

Трансформаторы 1, 2:

Номинальное напряжение первичной обмотки 10 кВ;
Номинальное напряжение вторичной обмотки 400 В;
Номинальная мощность S = 800 кВА;

Данные по кабелям и нагрузкам, подключаемым через вторичные распределительные щиты, представлены в таблице 1. Таблица 1

Выбор места установки устройства КРМ

В качестве места установки устройств КРМ приняты главные распределительные шины, как показано на рис. 3.

1. Требуемые мощности устройств определим по формуле:

2. Суммарные активные мощности нагрузок, получающих питание от каждого из двух трансформаторов, определим по формуле:

подставив значения из таблицы 1, получим:

3. Определяем средневзвешенный cosφ для первого трансформатора по формуле:

4. Определяем средневзвешенный cosφ для второго трансформатора по формуле:

5. Определим коэффициент Кс при помощи таблицы 2, учитывая, что требуемый cosφ 2 = 0,95.

для первого устройства КРМ Кс1 = 0,474;
для второго устройства КРМ Кс2 = 0,526.

6. Зная для каждого трансформатора Кс и P, определим требуемые мощности устройств КРМ:

для первого трансформатора:

для второго трансформатора:

Расчет мощности устройства КРМ на основе баланса мощности

7. Определим мощность устройства КРМ по формуле [Л5. с 229]. для первого трансформатора:

для второго трансформатора:

tgϕ1 – фактический тангенс угла до применения установки КРМ;

tgϕ2 – требуемый тангенс угла;

8. Определяем tgϕ1 и tgϕ2 зная cosϕ1 и cosϕ2:

для первого трансформатора tgϕ1:

для первого и второго трансформатора tgϕ2:

для второго трансформатора tgϕ1:

Как видно из двух вариантов расчета мощности КРМ, значения требуемой мощности практически не отличаются. Какой из вариантов выбора мощности устройства КРМ использовать, решайте сами. Я принимай мощность устройства КРМ по варианту с определением коэффициента Кс по таблице 2.

Соответственно принятая требуемая мощность устройства КРМ составляет 270 и 300 квар.

9. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для первого трансформатора:

10. Рассчитаем номинальный ток устройства КРМ для второго трансформатора:

Защита УКРМ

При выборе автоматических выключателей для защиты устройства КРМ, нужно руководствоваться ПУЭ 7-издание пункт 5.6.15. Согласно которому аппараты и токоведущие части в цепи конденсаторной батареи должны допускать длительное прохождение тока, составляющего 130% номинального тока батареи.

Определяем уставку по защите от перегрузки:

для УКРМ1: 390*1,3 = 507 А;
для УКРМ2: 434*1,3 = 564 А

Уставка защиты от КЗ должна быть нечувствительна к броску тока. Уставка составляет 10 x In.

Определяем уставку защиты от КЗ:

для УКРМ1: 390 x 10 = 3900 А;
для УКРМ2: 434 x 10 = 4340 А

Проверка установки КРМ на отсутствие резонанса

В данном примере проверка установки КРМ на отсутствие резонанса не выполнялась, из-за отсутствия нелинейной нагрузки, а также отсутствия существенных искажений в сети 10 кВ.

В случае же, если у Вас преобладает нелинейная нагрузка, нужно выполнить проверку УКРМ на отсутствие резонанса, а также выполнить расчет качества электрической энергии после установки УКРМ и загрузку батарей статических конденсаторов (БСК).

Для удобства расчета по выбору устройства компенсации реактивной мощности, я к данной статье прикладываю архив со всей технической литературой, которую использовал при выборе УКРМ.

Литература:

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
2. Учебное пособие по электроустановкам от фирмы АВВ. 2007г.
3. Справочник по компенсации реактивной мощности от фирмы RTR-Energia.
4. Выпуск № 21. Руководство по компенсации реактивной мощности с учетом влияния гармоник от фирмы Schneider Electric. 2008г.
5. Б.Ю.Липкин. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, 1990 г.

В квартирах и частных домах установлен один электросчетчик, по которому производится расчет оплаты за потребленную энергию. Упрощенно считается, что в быту используется только ее активная составляющая, хотя это не совсем так. Современное жилище насыщено устройствами, в схемах которых присутствуют элементы, сдвигающие фазу. Однако реактивная мощность, которую потребляют бытовые приборы, несравнимо меньше, чем у промышленных предприятий, поэтому при расчете оплаты ею традиционно пренебрегают.

Нагрузка индуктивная и емкостная

Если взять обычный нагревательный прибор или электрическую лампочку, то мощность, указанная в соответствующей надписи на колбе или табличке-шильдике, будет соответствовать произведению величин тока, проходящего через это устройство, и напряжения сети (у нас это 220 Вольт). Ситуация меняется, если прибор содержит трансформатор, другие элементы, содержащие или конденсаторы. Эти детали обладают особыми свойствами, график протекающего в них тока отстает или опережает синусоиду питающего напряжения - другими словами, происходит сдвиг фазы. Идеальная емкостная нагрузка сдвигает вектор на -90, а индуктивная - на +90 градусов. Мощность в этом случае становится результатом не только произведения тока на напряжение, добавляется некий поправочный коэффициент. К чему это приводит?

Геометрическое отражение процесса

Из школьного курса геометрии всем известно, что гипотенуза длиннее любого из катетов в прямоугольном треугольнике. Если активная, реактивная и полная мощность образуют его стороны, то токи, потребляемые катушкой и емкостью, будут находиться под прямым углом к резистивной составляющей, но с направлениями в противоположные стороны. При сложении (или, если угодно, вычитании, они разнознаковые) величин суммарный вектор, то есть полная реактивная мощность, в зависимости от того, какой характер нагрузки преобладает в схеме, будет направлен вверх или вниз. По его направлению можно судить, какой характер нагрузки преобладает.

Реактивная мощность при векторном сложении с активной составляющей даст полную величину потребляемой мощности. Она графически изображается как гипотенуза треугольника мощности. Чем более эта линия будет полого располагаться по отношению к оси абсцисс, тем лучше.

Косинус фи

Теория и практика

Все теоретические выкладки имеют ценность тем большую, чем применимее они на практике. Картина на любом развитом промышленном предприятии следующая: большая часть электроэнергии потребляется двигателями (синхронными, асинхронными, однофазными, трехфазными) и прочими машинами. А ведь есть еще и трансформаторы. Вывод простой: в реальных производственных условиях преобладает реактивная мощность индуктивного характера. Следует отметить, что на предприятиях устанавливают не один электросчетчик, как в домах и квартирах, а два, один из которых активный, а другой - несложно догадаться какой. И за перерасход напрасно «гоняемой» по линиям электропередач энергии соответствующие органы беспощадно штрафуют, так что администрация кровно заинтересована в том, чтобы произвести расчет реактивной мощности и принять меры к ее снижению. Ясно, что без электрической емкости при решении этой задачи не обойтись.

Компенсация по теории

Расчет производится по формуле:

C = 1 / (2πFX), где X - полное реактивное сопротивление всех включенных в сеть устройств; F - частота напряжения питания (у нас - 50 Hz);

Вроде бы - чего проще? Перемножить «X» и число «пи» на 50 да поделить. Однако все несколько сложнее.

А как на практике?

Формула несложна, но определить и рассчитать X не так-то просто. Для этого нужно взять все данные об устройствах, узнать их реактивное сопротивление, причем в векторном виде, и уже тогда… На самом деле, никто этим не занимается, кроме студентов на лабораторных работах.

Определить реактивную мощность можно и иначе, при помощи специального прибора - фазометра, указывающего косинус фи, или сравнив показания ваттметра, амперметра и вольтметра.

Осложняется дело тем, что в условиях реального производственного процесса величина нагрузки постоянно меняется, так как одни машины в процессе работы включаются, другие, напротив, отключаются от сети, как того требует технологический регламент. Соответственно, необходимы постоянные меры по отслеживанию ситуации. Во время ночных смен работает освещение, зимой в цехах может осуществляться нагрев воздуха, а летом - его охлаждение. Так или иначе, но компенсация реактивной мощности производится на основе теоретических расчетов с большой долей практических замеров cos φ.

Подключая и отключая конденсаторы

Наиболее простой и очевидный способ решить проблему - посадить возле фазометра специального работника, который бы включал или выключал нужное количество конденсаторов, добиваясь минимальной величины отклонения стрелки от единицы. Так вначале и делали, но практика показала, что пресловутый человеческий фактор не всегда позволяет добиваться нужного эффекта. В любом случае компенсация реактивной мощности, имеющей чаще всего индуктивный характер, производится подключением электрической емкости соответствующей величины, но делать это лучше в автоматическом режиме, иначе нерадивый работник может подвести родное предприятие под крупный штраф. Опять же, труд этот квалифицированным назвать нельзя, автоматизации он вполне поддается. Простейшая схема включает оптическую электронную пару из излучателя и приемника света. Стрелка перекрыла минимальное значение - значит, нужно добавить емкости.

Автоматика и интеллектуальные алгоритмы

В настоящее время есть системы, позволяющие надежно удерживать cos φ в пределах от 0,9 до 1. Так как подключение конденсаторов в них происходит дискретно, то идеального результата добиться невозможно, но экономический эффект автоматический компенсатор реактивной мощности все равно дает очень хороший. В основе работы этого прибора лежат интеллектуальные алгоритмы, обеспечивающие работу сразу после включения, чаще всего даже без дополнительных настроек. Технологические достижения в области вычислительной техники позволяют добиваться равномерного подключения всех ступеней конденсаторных батарей для того, чтобы избежать преждевременного выхода из строя одной или двух из них. Время срабатывания также минимизировано, а дополнительные дроссели снижают величину перепада напряжения во время переходных процессов. Современный питанием предприятия обладает соответствующей эргономической компоновкой, которая создает условия для быстрой оценки оператором ситуации, а в случае аварии или выхода из строя он получит немедленный тревожный сигнал. Цена такого шкафа немалая, но заплатить за него стоит, пользу он приносит.

Устройство компенсатора

Обычный компенсатор реактивной мощности представляет собой металлический шкаф стандартных размеров с панелью контроля и управления на лицевой панели, обычно открываемой. В нижней части его располагаются наборы конденсаторов (батареи). Такое расположение обусловлено простым соображением: электрические емкости довольно тяжелые, и вполне логично стремление сделать конструкцию более устойчивой. В верхней части, на уровне глаз оператора, находятся необходимые контрольные приборы, в том числе и фазоуказатель, при помощи которого можно судить о величине коэффициента мощности. Имеется также различная индикация, в том числе и аварийная, органы управления (включения и выключения, перехода на ручной режим и проч.). Оценку сравнения показаний измерительных датчиков и выработку управляющих воздействий (подключение конденсаторов нужного номинала) выполняет схема, основой которой служит микропроцессор. Исполнительные устройства работают быстро и бесшумно, они, как правило, построены на мощных тиристорах.

Примерный расчет конденсаторных батарей

На относительно небольших предприятиях реактивная мощность цепи может примерно оцениваться по количеству подключенных устройств с учетом их фазосдвигающих характеристик. Так, обычный асинхронный электродвигатель (главный «работяга» фабрик и заводов) при нагрузке, равной половине его обладает cos φ, равным 0,73, а люминесцентный светильник - 0,5. Параметр контактного сварочного аппарата колеблется в пределах от 0,8 до 0,9, дуговая печь работает с косинусом φ, равным 0,8. Таблицы, имеющиеся в распоряжении практически каждого главного энергетика, содержат сведения о практически всех видах промышленного оборудования, и предварительная установка компенсации реактивной мощности может производиться при помощи них. Однако такие данные служат лишь базой, на основании которой необходимо вносить коррективы, добавляя или отключая конденсаторные батареи.

В масштабах страны

Может сложиться впечатление о том, что всю заботу о параметрах электросетей и равномерности нагрузки на нее государство возложило на фабрики, заводы и прочие промышленные предприятия. Это не так. Энергосистема страны контролирует сдвиг фаз в общегосударственном и региональном масштабе, прямо на выходе своего особого товара из электростанций. Другой вопрос в том, что компенсация реактивной составляющей осуществляется не подключением конденсаторных батарей, а иным методом. Для обеспечения качества отпускаемой потребителям энергии в роторных обмотках регулируется ток подмагничивания, что в синхронных генераторах не составляет большой проблемы.

Реактивная мощность и энергия, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы , то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи , что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности , в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности . Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Потребители реактивной мощности

Основные потребители реактивной мощности - , которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40 .

Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии , а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Структура потребителей реактивной мощности в сетях энергосистем (по установленной активной мощности):

Прочие преобразователи: переменного тока в постоянный, тока промышленной частоты в ток повышенной или пониженной частоты, печная нагрузка (индукционные печи, дуговые сталеплавильные печи), сварка (сварочные трансформаторы, агрегаты, выпрямители, точечная, контактная).

Суммарные абсолютные и относительные потери реактивной мощности в элементах питающей сети весьма велики и достигают 50% мощности, поступающей в сеть. Примерно 70 - 75% всех потерь реактивной мощности составляют потери в трансформаторах.

Так, в трехобмоточном трансформаторе ТДТН-40000/220 при коэффициенте загрузки, равном 0,8, потери реактивной мощности составляют около 12%. На пути от электростанции происходит самое меньшее три трансформации напряжения, и поэтому потери реактивной мощности в трансформаторах и автотрансформаторах достигают больших значений.

Способы снижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок) .

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

снизить расходы на оплату электроэнергии

при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

С пошаговым (ступенчатым) регулированием реактивной мощности, (современный аналог установок АУКРМ, УКМ, УКМ-58, УКРМ и других) мощностью от 10 кВАр до 2000 кВАр предназначены для автоматического и ручного регулирования коэффициента мощности нагрузки с широким диапазоном изменения потребления реактивной мощности в распределительных сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц, напряжением от 230 до 690В. Применение КРМ-0,4 позволит значительно сократить завтраты на оплату электроэнергии от 30-50%, а так же позволит снизить нагрузку и увеличить срок эксплуатации оборудования. Компенсаторы реактивной мощности серии КРМ с помощью подключения определенной емкостной нагрузки - конденсаторов, снижают суммарную реактивную мощность, потребляемую из сети. Возможно применение нерегулируемых и регулируемых КРМ . Ступенчатые КРМ переключают секции конденсаторных батарей, обеспечивая оптимальную компенсацию реактивной мощности .

Компания "ВП-АЛЬЯНС" изготавливает следующие устройства компенсации реактивной мощности КРМ :

Компенсаторы реактивной мощности контакторные (серии КРМ );
Компенсаторы реактивной мощности тиристорные (серии КРМ-Т );
Компенсаторы реактивной мощности фильтрокомпенсирующие (серии КРМ-Ф );
Компенсаторы реактивной мощности фильтрокомпенсирующие тиристорные (Серии КРМ-ФТ )

Стандартное исполнение устройств компенсации реактивной мощности У3 степенью защиты IP31. При необходимости изготавливаем установки КРМ-0,4 исполнением УХЛ1, УХЛ2, УХЛ3 УХЛ4 степенью защита IP54, IP55 для установки в помещениях отапливаемых, подстанциях КТП и для размещения на улице с системой обогрева и вентиляции.

Экономический эффект от внедрения компенсатора реактивной мощности (КРМ) складывается из следующих составляющих:
1. Экономия на оплате реактивной энергии. Оплата за реактивную энергию составляет от 12% до 50% от
активной энергии в различных регионах России.
2. Для действующих объектов - уменьшение потерь энергии в кабелях за счет уменьшения фазных токов. В среднем, на действующих объектах в подводящих кабелях теряется 10…15% расходуемой активной энергии.
3. Для проектируемых объектов - экономия на стоимости кабелей за счет уменьшения их сечения.
4. При значительной загрузке силового трансформатора можно учитывать экономию от продления срока службы трансформаторов за счет снижения температуры перегрева обмоток.

Сборка установок компенсации реактивной мощности осуществляется на импортных комплектующих: Gruppo Energia, Lovato, Vmtec, Epcos, Schneider Electric и др.

Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности

малые удельные потери активной мощности (у современных низковольтных косинусных конденсаторов собственные потери не превышают 0,5 Вт на 1 кВАр);
отсутствие вращающихся частей;
простой монтаж и эксплуатация;
относительно невысокие капиталовложения;
возможность подбора практически любой необходимой мощности компенсации;
возможность установки и подключения в любой точке сети;
отсутствие шума во время работы;
небольшие эксплуатационные затраты.

Проблемы, которые помогут решить конденсаторные установки

Конденсаторные установки (УКМ, АКУ, АУКРМ, УКРМ, КРМ и другие модели) применяются не только для замедления вращения счетчика реактивной энергии. Помимо этого, с их помощью решается ряд других проблем, возникающих на производстве:

снижение загрузки силовых трансформаторов (при уменьшении потребления реактивной мощности понижается и потребление полной мощности);
обеспечение питания нагрузки по кабелю с меньшим сечением (не допуская перегрева изоляции);
за счет частичной токовой разгрузки силовых трансформаторов и питающих кабелей подключение дополнительной активной нагрузки;
позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удаленных потребителей (водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т. д.);
возможность максимально использовать мощность автономных дизель-генераторов (судовые электроустановки, электроснабжение геологических партий, стройплощадок, установок разведочного бурения и т. д.);
облегчается пуск и работа асинхронных двигателей (при индивидуальной компенсации).

Преимущества автоматизированных конденсаторных установок при КРМ

автоматически отслеживается изменение реактивной мощности нагрузки в компенсируемой сети и в соответствии с заданным, корректируется значение коэффициента мощности - cosφ;
исключается генерация реактивной энергии в сеть (режим "перекомпенсации");
исключается появление в сети перенапряжения, т. к. нет перекомпенсации, возможной при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
визуально отслеживаются и выводятся на дисплей автоматического регулятора все основные параметры компенсируемой сети;
контролируется режим эксплуатации и работа всех элементов конденсаторной установки, в первую очередь батарей конденсаторов;
предусмотрена система аварийного отключения конденсаторной установки и предупреждения обслуживающего персонала;
возможно автоматическое подключение обогрева или вентиляции конденсаторной установки.

Где необходима компенсация реактивной мощности?

Широкое применение потребителей энергии с резкопеременной нагрузкой и несинусоидальным током, сопровождается значительным потреблением электрической мощности и искажением питающего напряжения, что приводит к росту потерь электроэнергии за счет низкого cos Ф и нарушению нормального функционирования потребления электроэнергии.

Это предприятия, где используются:

Асинхронные двигатели (cos Ф ~ 0.7)
Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos Ф ~ 0.5)
Выпрямительные электролизные установки (cos Ф ~ 0.6)
Электродуговые печи (cos Ф ~ 0.6)
Водяные насосы (cos Ф ~ 0.8)
Компрессоры (cos Ф ~ 0.7)
Машины, станки (cos Ф ~ 0.5)
Сварочные трансформаторы (cos Ф ~ 0.4)

и производства:

Пивоваренный завод (cos Ф ~ 0.6)
Цементный завод (cos Ф ~ 0.7)
Деревообрабатывающее предприятие (cos Ф ~ 0.6)
Горный разрез (cos Ф ~ 0.6)
Сталелитейный завод (cos Ф ~ 0.6)
Табачная фабрика (cos Ф ~ 0.8)
Порты (cos Ф ~ 0.5)

Где необходимы тиристорные конденсаторные установки?

Сталеплавильные заводы
Лифтовое хозяйство
Портовые краны
Кабельные заводы (экструдеры)
Аппараты точечной сварки
Роботы
Компрессоры
Горнолыжные подъемники
0,4 кВ промышленные сети химических заводов, бумажных фабрик,

А также там, где нужны эргономичные - малошумные (не контакторные) решения:

Гостиницы
Банки
Офисы
Больницы
Торговые центры
Телекоммуникационные компании

Недостатки традиционных КРМ-0,4 по сравнению с тиристорными конденсаторными установками КРМ-Т-0,4:

Высокий коммутационный ток и перенапряжения конденсаторов
Риск возникновения коммутационных перенапряжений
Большое время повторного включения ступени > 30 c
Необходимость более частого проведения регламентного обслуживания (например: протяжка болтовых соединений, ослабляющихся из-за вибраций контакторов)

Достоинства тиристорных конденсаторных установок:

Снижение потерь в линиях и силовых трансформаторах
Увеличение доступных мощностей (кВт) завода
Меньшие падения напряжения на предприятии
Минимизация аномалий в электросети таких как фликер и падение напряжения
Отсутствие движущихся частей и как следствие увеличение регламентного интервала
Увеличение срока службы конденсаторов минимум в 1,5 раза

Так как тиристорная конденсаторная установка компенсирует реактивную мощность практически мгновенно, то силовой трансформатор работает на активную нагрузку, что увеличивает его срок службы. Статические тиристорные контакторы не имеют ограничений по числу коммутаций.

Компенсаторы реактивной мощности серии КРМ-Ф

Качество электроэнергии имеет большое значение для многих потребителей. В существующей системе электроснабжения предприятия (СЭСП) присутствует определенный уровень гармонических составляющих, зависящий от мощности и количества нелинейных электроприемников (преобразователь, дуговая печь, сварочная установка).
Повсеместное внедрение силовой преобразовательной техники (СПТ), например, частотно регулируемых приводов станций управления погружными насосами ЭЦН (ЧРП СУ), ставит перед предприятиями проблему искажения кривой питающего напряжения высшими гармониками, генерируемыми СПТ.
Многие производители (ЧРП), делая попытку сэкономить при внедрении частотных приводов, не оснащают их выходными фильтрами. Впоследствии таким предприятиям приходится решать проблему очень сильного засорения питающего напряжения высшими гармониками.
Высокое содержание высших гармонических составляющих в сети предприятия снижает коэффициент мощности, проводит к перегреву и обусловленному этим преждевременному старению изоляции и выходу из строя элементов СЭС, ложным срабатываниям защит, перебоям в сети работы компьютерного оборудования и т.д. Конденсаторная установка, подключаемая к СЭСП образует, вместе с силовым трансформатором резонансный контур, который может оказаться, настроен на одну из гармоник присутствующих в сети.
Частоты резонанса, конденсаторной установки и понижающего трансформатора 6/0,4 кВ 10/0,4 кВ находятся, как правило, в диапазоне от 150 до 500 Гц. Если с этим резонансом не бороться, мы сталкиваемся с такой проблемой как перегрузка конденсаторов, силовых трансформаторов, и другого распределительного оборудования, а также резонансное усиление гармоник. Чтобы избежать неприятностей с резонансами силовых трансформаторов и конденсаторов необходимо использовать трехфазные дроссели подключаемые последовательно с конденсаторами. Частота резонанса такого контура должна быть ниже, частоты самых низших гармоник присутствующих в сети. Для гармоник с частотами выше, чем частота контура образованного конденсатором и дросселем, резонанс не возникает.
Трехфазные дроссели предназначены для работы в составе конденсаторных установок, включаются последовательно с конденсаторами, и служат для отстройки от частоты превалирующей в сети гармоники, для предотвращения перегрева и пробоя конденсаторов. Как известно, при повышении частоты приложенного напряжения к конденсатору его сопротивление снижается. Поэтому используются дроссели которые вместе с конденсатором образуют контур отстроенный от частоты гармоники и подавляющий ее.
В настоящее время такие дроссели эффективно используются в сетях содержащих гармоники с 5-ой и выше - используются дросселя с расстройкой 14 % = 134 Гц и конденсаторы номинальным напряжением 525 В, и в сетях с гармониками с 7 ой и выше - используются дросселя с расстройкой 7 % = 189 Гц и конденсаторы номинальным напряжением 525 В.
Эти неприятные последствия (насыщение и перегрев трансформаторов, подгорание контактных соединений, сбои в работе электронных блоков автоматических выключателей и оборудования оснащенного ЧПУ) можно исключить.
Для этого, перед внедрением на предприятии установок компенсации реактивной мощности, необходимо произвести замеры качества электроэнергии, выявить присутствующие в сети гармоники и просчитать возможные резонансы при таком внедрении.
В случае возможности резонансных явлений, применение автоматических конденсаторных установок возможно только с фильтрующими дросселями на каждой ступени - КРМ-Ф

В ходе практики заметил устройство, устройство которого показалось мне интересным, поэтому также хочу вкратце остановиться и на нем.

Известно, что электрическая энергия состоит из двух частей: активной и реактивной. Первая преобразуется в различные виды полезной энергии (тепловую, механическую и пр.), вторая – создаёт электромагнитные поля в нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, индукционные печи, осветительные приборы). Несмотря на необходимость реактивной энергии для работы указанного оборудования, она дополнительно нагружает электросеть, увеличивая потери активной составляющей. Это приводит к тому, что промышленный потребитель принужден дважды платить за одну и ту же энергию. Сначала по счётчику реактивной энергии и ещё раз косвенно, как потери активной составляющей, фиксируемые прибором учёта активной энергии.

Для решения этой задачи (уменьшение реактивной части энергии) были разработаны и сегодня широко используются во всём мире установки компенсации реактивной мощности. Они снижают значения потребляемой мощности за счёт выработки реактивной составляющей непосредственно у потребителя и бывают двух видов: индуктивными и емкостные. Индуктивные реакторы, обычно, применяют для компенсации наведённой емкостной составляющей (например, большая протяженность воздушных линий электропередачи и т.п.). Конденсаторные батареи применяются для нейтрализации индуктивной составляющей реактивной мощности (индуктивные печи, асинхронные двигатели и др.).

Компенсатор реактивной энергии позволяет: - уменьшить потери мощности и снижение напряжения в различных участках электросети; - сократить количество реактивной энергии в распределительной сети (воздушные и кабельные линии), трансформаторах и генераторах; - снизить затраты на оплату потреблённой электрической энергии; - сократить влияние сетевых помех на работу оборудования; - снизить асимметрию фаз.

Учитывая, что характер нагрузки в бытовых и промышленных сетях имеет преимущественно активно-индуктивный тип, наиболее широко распростанены как средство компенсации статические конденсаторы. Их основными достоинствами являются: - малые потери активной энергии (в рамках 0,3-0,45 кВт/100квар); - незначительная масса конденсаторной установки не требует фундамента; - несложная и недорогая эксплуатация; - увеличение или уменьшение количества конденсаторов в зависимости от ситуации; - компактность, дающая возможность монтажа установки в любом месте (у электроустановок, группой в цеху или крупной батареей). При этом наилучший эффект получается при размещении установки непосредственно в трансформаторной подстанции и подключении к шинам низкой стороны (0,4 кВ). В этом случае компенсируются сразу все индуктивные нагрузки, запитанные от данной ТП; - независимость работоспособности установки от поломки отдельного конденсатора. Конденсаторные установки с фиксированным значением мощности применяют в трёхфазных сетях переменного тока. В зависимости от типа нерегулируемые установки имеют мощность 2,5 – 100 кВАр на низком напряжении.

Ручная регулировка количества конденсаторов не всегда удобна и не успевает за изменением ситуации на производстве, поэтому всё чаще новые производства приобретают для компенсации реактивной энергии автоматические установки. Регулируемые компенсаторы повышают и автоматически корректируют cos φ на низком напряжении (0,4 кВ). Кроме поддержания установленного коэффициента мощности в часы минимальных и максимальных нагрузок, установки устраняют режим генерации реактивной энергии, а также: - постоянно отслеживают изменение количества реактивной мощности в компенсируемой цепи; - исключают перекомпенсацию и её следствие – перенапряжение в сети; - проводят мониторинг главных показателей компенсируемой сети; - проверяют работу всех составляющих компенсаторной установки и режим её работы. При этом оптимизируется распределение нагрузки в сети, что снижает износ контакторов. В регулируемых компенсаторных установках предусматривается система отключения при возникновении аварийной ситуации с одновременным оповещением обслуживающих специалистов