Dlaczego potrzebna jest kompensacja mocy biernej i jak jest realizowana

Definicja

Pełna energia elektryczna składa się z energii czynnej i biernej:

S = Q + P

Tutaj Q jest reaktywne, P jest aktywne.

Moc bierna występuje w magnesach i pola elektrycznektóre są charakterystyczne dla obciążeń indukcyjnych i pojemnościowych podczas pracy w obwodach prądu przemiennego. Podczas pracy z aktywnym obciążeniem fazy napięcia i prądu są takie same i pokrywają się. Podczas podłączania obciążenia indukcyjnego napięcie pozostaje w tyle za prądem, a gdy jest pojemnościowe, wyprzedza.

Cosinus kąta ścinania między tymi fazami nazywa się współczynnikiem mocy.

cos Φ = P / S

P = S * cos Φ

Cosinus kąta jest zawsze odpowiednio mniejszy niż jedność, moc czynna jest zawsze mniejsza niż suma. Prąd bierny przepływa w kierunku przeciwnym do aktywnego i zapobiega jego przejściu. Ponieważ przez przewody przepływa prąd pełnego obciążenia:

S = U * I

Nawet przy opracowywaniu projektów linii elektroenergetycznych należy wziąć pod uwagę zużycie energii czynnej i biernej. Jeśli to drugie jest za dużo, będziesz musiał zwiększyć przekrój linii, co prowadzi do dodatkowych kosztów. Dlatego zmagają się z tym. Kompensacja mocy biernej zmniejsza obciążenie sieci i oszczędza energię przedsiębiorstw przemysłowych.

Tam, gdzie ważne jest, aby wziąć pod uwagę cosinus phi

Zobaczmy, gdzie i kiedy potrzebna jest kompensacja mocy biernej. Aby to zrobić, musisz przeanalizować jego źródła.

Przykładem pierwotnego obciążenia biernego jest:

• silniki elektryczne kolektor i asynchroniczny, szczególnie jeśli w trybie roboczym jego obciążenie jest niewielkie dla konkretnego silnika;
• siłowniki elektromechaniczne (elektromagnesy, zawory, elektromagnesy);
• elektromagnetyczne urządzenia przełączające;
• transformatory, zwłaszcza na biegu jałowym.

Wykres pokazuje zmianę cos Φ silnika elektrycznego przy zmianie obciążenia.

Podstawą urządzeń elektrycznych większości przedsiębiorstw przemysłowych jest napęd elektryczny. Stąd wysoki pobór mocy biernej. Prywatni konsumenci nie płacą za jego konsumpcję, a przedsiębiorstwa płacą. Powoduje to dodatkowe koszty, od 10 do 30% lub więcej całkowitej kwoty rachunków za prąd.

Rodzaje kompensatorów i ich zasada działania

W celu zmniejszenia odczynnika, urządzenia kompensujące moc bierną, tzw. UKRM. Jako kompensator mocy w praktyce najczęściej używają:

• baterie kondensatorów;
• silniki synchroniczne.

Ponieważ ilość mocy biernej może się zmieniać w czasie, oznacza to, że kompensatory mogą być:

1. Nieregulowany - zwykle bank kondensatorów bez możliwości odłączania poszczególnych kondensatorów w celu zmiany pojemności.
2. Automatyczny - poziomy kompensacji różnią się w zależności od stanu sieci.
3. Dynamiczny - kompensuj, gdy obciążenie szybko zmienia swój charakter.

Obwód wykorzystuje, w zależności od ilości energii biernej, od jednego do całej baterii kondensatorów, które można wkładać i wyjmować z obwodu. Następnie zarządzanie może być:

• ręczny (wyłączniki);
• półautomatyczny (styki przyciskowe ze stycznikami);
• niekontrolowane, a następnie są podłączone bezpośrednio do ładunku, włączają i wyłączają się z nim.

Baterie skraplacza można instalować zarówno w podstacjach, jak i bezpośrednio w pobliżu odbiorców, a następnie urządzenie podłącza się do ich kabli lub szyn zasilających. W tym drugim przypadku są one zwykle obliczane na podstawie indywidualnej kompensacji odczynnika określonego silnika lub innego urządzenia - często znajduje się na sprzęcie w sieciach elektrycznych o wartości 0,4 kV.

Scentralizowana kompensacja przeprowadzana jest na granicy sekcji bilansowej sieci lub na podstacji i może być wykonywana w sieciach wysokiego napięcia o napięciu 110 kV. Dobrą rzeczą jest to, że rozładowuje linie wysokiego napięcia, ale złą rzeczą jest to, że linie 0,4 kV i sam transformator nie są rozładowane. Ta metoda jest tańsza niż reszta. Jednocześnie dolną stronę 0,4 kV można również rozładować centralnie, następnie UKRM jest podłączony do szyn, do których podłączone jest uzwojenie wtórne transformatora, a także jest rozładowywany.

Może również istnieć opcja kompensacji grupowej. Jest to forma pośrednia między scentralizowanym a indywidualnym.

Innym sposobem jest kompensacja przez silniki synchroniczne, które mogą kompensować moc bierną. Pojawia się, gdy silnik jest w trybie nadmiernego wzbudzenia. Takie rozwiązanie stosuje się w sieciach 6 kV i 10 kV, a także występuje do 1000 V. Zaletą tej metody przed zainstalowaniem baterii kondensatorów jest możliwość użycia kompensatora do wykonywania użytecznej pracy (na przykład obrót potężnych sprężarek i pomp).

Wykres pokazuje charakterystykę U silnika synchronicznego, która odzwierciedla zależność prądu stojana od prądu wzbudzenia. Pod nim widać, co równe jest cosinus phi. Gdy jest większy od zera, silnik ma charakter pojemnościowy, a gdy cosinus jest mniejszy od zera, ładunek jest pojemnościowy i kompensuje moc bierną reszty odbiorców indukcyjnych.

Wniosek

Podsumowując, wymieniając główne punkty dotyczące kompensacji energii biernej:

• Cel - rozładowywanie linii energetycznych i sieci elektrycznych przedsiębiorstw. Urządzenie może zawierać dławiki antyrezonansowe w celu obniżenia poziomu harmoniczne sieci.
• Osoby prywatne nie płacą za to rachunków, ale przedsiębiorstwa płacą.
• Kompensator obejmuje zespoły kondensatorów lub maszyny synchroniczne używane są w tym samym celu.

Zalecamy również obejrzenie przydatnych filmów na temat tego artykułu:

Powiązane materiały:

• Przyczyny utraty energii elektrycznej na duże odległości
• Jak określić zużycie energii
• Bezprzewodowa transmisja mocy na duże odległości