Николай Трусов, директор уральского представительства «Санкт-Петербургской Электротехнической Компании»: Что такое реактивная мощность и с чем ее едят
16.09.2008
Рост объемов потребления электроэнергии в нашей стране наряду с крайне медленными темпами развития генерации заставляют искать различные пути повышения эффективности передачи и использования энергии. Один из важнейших и перспективных – компенсация реактивной мощности.
Компенсирующие устройства позволяют разгрузить
электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, повысить эффективность
некоторых производств и снизить плату за электроэнергию.
Потребители
электрической энергии, кроме активной мощности (P=UIcosφ)
(где φ-угол между напряжением U и током I), потребляют от генераторов системы
реактивную мощность (Q=UIsinφ), которая
затрачивается на создание магнитных полей, необходимых для работы асинхронных и
синхронных двигателей, трансформаторов, индукционных печей и других
электроприемников.
На
создание реактивной мощности топливо практически не расходуется. Однако
передача реактивной мощности от генераторов к потребителям связана с
дополнительными потерями (мощности и напряжения) в трансформаторах и сетях.
Потери
активной энергии в сетях оплачиваются потребителями, что ложится на них немалым
бременем. Потери напряжения приводят к снижению качества энергии, получаемой
электроприемниками. Поэтому для получения реактивной мощности экономически
выгодно устанавливать источники реактивной мощности вблизи потребителей. Такие
устройства называются компенсирующими устройствами (КУ).
КУ
могут быть нерегулируемыми (батарея конденсаторов (БК), фильтро-компенсирующее
устройство (ФКУ), или регулируемыми (СТК, СТАТКОМ).
Батарея конденсаторов применяется в случаях, если нагрузка неизменна и она (нагрузка) не генерирует в
питающую сеть высшие гармоники. Если нагрузка постоянна, но в ее составе есть устройства
(в первую очередь это преобразователи частоты (ПЧ) или тиристорные преобразователи (ТП) для регулирования
скорости и момента асинхронных и синхронных двигателей переменного тока, а также двигателей постоянного
тока), генерирующие в питающую ПЧ (ТП) сеть высшие гармоники (ВГ), применяют
ФКУ. ФКУ это контур из последовательно соединенных БК и реактора, настроенный
на резонансную частоту, которая
присутствует в сети от работы ПЧ (ТП). Последовательное соединение БК и
реактора позволяет получить наибольшую проводимость (а, следовательно,
наименьшее сопротивление) на резонансной частоте кv,
когда кωL=1/кωС.
Фильтр за счет этого будет подавлять высшую гармонику кv
от ПЧ (ТП) в сети.
В
зависимости от схемы ПЧ (ТП) и уровня ВГ в питающей сети, количество и мощность
фильтров будет различной. К примеру, для ТП на базе шестипульсной схемы, как правило, применяют фильтры 5-ой и 7-ой
гармоник, для ТП на базе двенадцатипульсной схемы, как правило, применяют
фильтры 11-ой и 13-ой гармоник.
Известно,
что на емкости ток опережает напряжение на 90º, а на индуктивности- отстает на
90°.За счет КУ мы стремимся достичь значения соsφ=1.
При этом ток будет совпадать с напряжением, а из сети будет потребляться
максимум активной мощности, идущей на совершение полезной работы.
Если
мы выберем БСК по максимальной нагрузке и эта нагрузка постоянна, то и cosφ будет неизменным и равным единице. Но если
нагрузка будет уменьшаться, то ток уже не будет совпадать по фазе с
напряжением, а будет опережать его. Это приведет к повышению напряжения на
шинах и выходу подключенного к ним оборудования из строя из-за этого
перенапряжения. Следовательно, нужно по мере уменьшения нагрузки, уменьшать и
емкость БСК, т.е. отключать часть ее ступеней. Но при таких выключениях имеет
место броски тока и напряжения, что приводит к выходу из строя отдельных
ступеней БСК и коммутирующего оборудования (контакторов, выключателей).
На практике совместно с ФКУ применяют
тиристорно-реакторную группу (ТРГ). Тиристоры ТРГ управляются в функции
реального угла между током и напряжением на шинах питания. Таким образом, по
мере уменьшения нагрузки, увеличивается угол открывания тиристоров, а тем самым
увеличивается величина индуктивного сопротивления. За счет этого напряжение на
шинах питания поддерживается постоянным. Такие устройства (ФКУ+ТРГ) являются
регулируемыми КУ и носят название СТК ( Статический Тиристорный Компенсатор).
Вопросы автору
присылайте по адресу info@energyland.info или на форум http://forum.energyland.info
