Устройства компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения на малых, средних и крупных предприятиях. 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. Имеет место мнение, что это решение для крупных предприятий с большим энергопотреблением, но в настоящее время значительное количество реактивной мощности генерируется источниками освещения (люминесцентными лампами), нелинейной нагрузкой и системами приточно-вытяжной вентиляции и кондиционирования.

Большинство потребителей электроэнергии представляют собой электрические машины (трансформаторы, оборудование для дуговой сварки), в которых переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (φ) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а cos(φ) уменьшается при малой нагрузке. Например, если cos(φ) 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 cos(φ). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий cos(φ) 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 cos(φ) на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Расчет реактивной мощности КРМ1


Таблица определения реактивной мощности конденсаторной установки - КРМ (кВАр) необходимой для достижения заданного cos(φ).  
Текущий (действующий)Требуемый (достижимый) cos (φ)
tan (φ)

 

cos (φ)
0.800.820.850.880.900.920.940.960.981.00
Коэффициент  K
3.180.302.432.482.562.642.702.752.822.892.983.18
2.960.322.212.262.342.422.482.532.602.672.762.96
2.770.342.022.072.152.232.282.342.412.482.562.77
2.590.361.841.891.972.052.102.172.232.302.392.59
2.430.381.681.731.811.891.952.012.072.142.232.43
2.290.401.541.591.671.751.811.871.932.002.092.29
2.160.421.411.461.541.621.681.731.801.871.962.16
2.040.441.291.341.421.501.561.611.681.751.842.04
1.930.461.181.231.311.391.451.501.571.641.731.93
1.830.481.081.131.211.291.341.401.471.541.621.83
1.730.500.981.031.111.191.251.311.371.451.631.73
1.640.520.890.941.021.101.161.221.281.351.441.64
1.560.540.810.860.941.021.071.131.201.271.361.56
1.480.560.730.780.860.941.001.051.121.191.281.48
1.400.580.650.700.780.860.920.981.041.111.201.40
1.330.600.580.630.710.790.850.910.971.041.131.33
1.300.610.550.600.680.760.810.870.941.011.101.30
1.270.620.520.570.650.730.780.840.910.991.061.27
1.230.630.480.530.610.690.750.810.870.941.031.23
1.200.640.450.500.580.660.720.770.840.911.001.20
1.170.650.420.470.550.630.680.740.810.880.971.17
1.140.660.390.440.520.600.650.710.780.850.941.14
1.110.670.360.410.490.570.630.680.750.820.901.11
1.080.680.330.380.460.540.590.650.720.790.881.08
1.050.690.300.350.430.510.560.620.690.760.851.05
1.020.700.270.320.400.480.540.590.660.730.821.02
0.990.710.240.290.370.450.510.570.630.700.790.99
0.960.720.210.260.340.420.480.540.600.670.760.96
0.940.730.190.240.320.400.450.510.580.650.730.94
0.910.740.160.210.290.370.420.480.550.620.710.91
0.880.750.130.180.260.340.400.460.520.590.680.88
0.860.760.110.160.240.320.370.430.500.570.650.86
0.830.770.080.130.210.290.340.400.470.540.630.83
0.800.780.050.100.180.260.320.380.440.510.600.80
0.780.790.030.080.160.240.290.350.420.490.570.78
0.750.800.780.050.130.210.270.320.390.460.550.75
0.720.81  0.100.180.240.300.360.430.520.72
0.700.82  0.080.160.210.270.340.410.490.70
0.670.83  0.050.130.190.250.310.380.470.67
0.650.84  0.030.110.160.220.290.360.440.65
0.620.85   0.080.140.190.260.330.420.62
0.590.86   0.050.110.170.230.300.390.59
0.570.87    0.080.140.210.280.360.57
0.540.88    0.060.110.180.250.340.54
0.510.89    0.030.090.150.220.310.51
0.480.90     0.060.120.190.280.48
0.460.91     0.030.100.170.250.46
0.430.92      0.070.140.220.43
0.400.93      0.040.110.190.40
0.360.94       0.070.160.36
0.330.95        0.130.33

КРМ ( кВАр ) = P  х (tg( φ 1)-tg( φ 2))
КРМ ( кВАр ) = Pa х K = Активная мощность [ кВт< ] х коэффициент K
P= S х cos( φ ) = Полная мощность х cos ( φ )

tg(φ1+φ2) согласуются со значениями cos (φ) в таблице.

 ПРИМЕР

Активная мощность двигателя : P=100 кВт

Действующий cos (φ) 0.61

Требуемый cos (φ) 0.96

Коэффициент K из таблицы 1.01

Необходимая реактивная мощности КРМ (кВАр) = 100 х 1.01=101 кВАр

Конденсаторные установки для компенсации реактивной мощности силовых трансформаторов

Для работы силовой трансформатор (ТМ, ТМГ) нуждается в реактивной энергии, требуемой для намагничивания его обмоток. Таблица ниже дает приблизительные фиксированные значения, которые установлены согласно мощности и нагрузке трансформатора. Эти значения могут изменяться в зависимости от технологии изготовления и типа трансформатора. Их точные значения можно запросить на заводе-изготовителе трансформаторов. 
Мощность фиксированного конденсатора КРМ (УКМ 58, УКЛ 56, УКЛ 57) для компенсации реактивной мощности трансформатора, рекомендуется выбирать соответствующей потреблению трансформатора при нагрузке 75 %. 

Экономический эффект от внедрения автоматической конденсаторной установки складывается из следующих составляющих:

WcW1*[(I12-I22)/I12]*Кп= W1*0.038. 

Т.е. в этом примере затраты на активную энергию уменьшились на 3,8%.

По аналогии при повышении cos (φ) с 0,9 до 0,97 затраты на активную энергию уменьшатся на 1,7%. В общем случае для действующего объекта годовое снижение  потребления активной энергии за счт увеличения cos (φ)  составит:

Wc=W1*{ [1/ cos2(f1)- 1/ cos2(f2)]/ [1/ cos2(f1)] }*Кп

 где      cos (φ1) – косинус фи до компенсации

            cos (φ2) – косинус фи после компенсации

            Кп  - коэффициент потерь Кп=0,12

            W1 – Годовое потребление энергии до компенсации

Годовая экономия C в оплате энергии  составит

С= Wc*T

где Т – тариф на активную энергию

Годовой экономический эффект

Эг= С - Сту/Срк

где       Сту – стоимость конденсаторной установки;

            Срк – срок службы конденсаторной установки, Срк для конденсаторных установок типа КРМ составляет 15 лет;

            С – экономия на оплате электрической энергии.

Срок окупаемости затрат

Тр=Сту/С

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; 

3. Для проектируемых объектов экономия на стоимости кабелей за счет уменьшения их сечения.

 В среднем в действующих объектах в подводящих кабелях теряется 10…15% расходуемой активной энергии.

 Для расчетов примем коэффициент потерь Кп=12%.

Потери пропорциональны квадрату тока, протекающего по кабелю.

Рассмотрим эту составляющую на примере действующего объекта.

 До внедрения  автоматической конденсаторной установки cos(f)=0,80

После внедрения  автоматической конденсаторной установки cos(f)=0,97
 
Относительную активную составляющую тока (совпадающую по фазе с напряжением) примем равной единице.

Относительный полный ток составляет до внедрения I1=1/0,8=1,25

Относительный полный ток составляет после внедрения I2=1/0,97=1,03

Снижение потребления активной энергии составит 

← Назад к списку новостей

Регистрация продукции
Сертификаты
Каталоги
Видео
Фотогаллерея
Презентации