Компенсация реактивной мощности

Нагрузка системы на ряду с активной составляющей содержит также реактивную составляющую. Под нагрузкой системы понимается мощность, необходимая потребляющей части системы в некоторый момент времени. Таким образом загрузка – активная и реактивная мощности, потребность в которых удовлетворяется генерирующей частью системы.

Активная мощность представляет собой энергию, которая потребляется цепью переменного тока за единицу времени. Она выражается произведением действующих значений напряжения, сила тока и фазового сдвига между этими величинами на угол :

Умножение активной мощности на время дает электроэнергию, которая с помощью физических эквивалентов может быть преобразована в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т.д.). Активная мощность получается в результате преобразования на электрических станциях первичных источников энергии (ресурсов). Потоки активной мощности всегда направлены от генератора электростанций в сеть.

Реактивная мощность необходима потребителям электроэнергии, которые по принципу своего действия используют энергию магнитного поля. Потребителями реактивной мощности являются:

Потребитель	%
Асинхронные двигатели Трансформаторы Вентильные преобразователи Электротехнологические установки (ЭТУ) ЛЭП 10 кВ и ниже Бытовые потребители

Формула реактивной мощности по своей структуре идентична формуле активной мощности:

Кроме того, в форме полной мощности оба компонента равноценны. Однако физически активная и реактивная мощности существенно отличаются и сходство между ними только формальное.

Активная мощность является результатом перемножения периодически синусоидальных величин , совпадающих по фазе, а реактивная мощность – результатом перемножения сдвинутых между собой по фазе на 30º.

В первом случае перемножаются величины одного знака и синусоида мгновенных значений мощности Р расположена выше оси абсцис. При этом мощность Р является строго определенной положительной величиной. Во втором же случае перемножаются величины как одного, так и разных знаков. А полупериоды результирующей синусоиды мгновенных значений мощности, имеющей удвоенную частоту, располагаются попеременно то выше, то ниже оси абсцис таким образом, что среднее значение мощности Р за любой интервал времени кратным полупериоду частоты равен нулю.

Количество магнитной энергии, периодически запасаемой индуктивностью, связано с характером изменения синусоидального тока. Она то накапливается в индуктивности до некоторого максимального значения, то убывает до нуля. За один период переменного тока магнитная энергия дважды поступает от генератора в цепь и дважды возвращается обратно. Т.о. реактивная мощность является мощностью, которой обмениваются генератор и потребитель. Она не имеет физического эквивалента для перевода в другие виды энергии. Ее физический смысл сводится лишь к тому, что она отображает скорость изменения магнитного поля, например, при передаче энергии из одной обмотки трансформатора в другую; при работе электродвигателя с нагрузкой на валу, где энергия статора передается ротору также с помощью переменного магнитного поля. Если для получения активной мощности необходимы затраты первичной энергии, то для получения реактивной мощности таких затрат не требуется. Однако, с другой стороны при обмене энергии между генератором и потребителем и обратно в обмотках генератора возникают дополнительные потери активной мощности, требующие затрат первичной энергии. Т.о. передача реактивной мощности к месту ее потребления сопряжена с активными потерями во всех звеньях передачи, которые должны покрываться с активной энергией генератора, поэтому возникает проблема возможного снижения этих потерь.

В теории переменных токов рассматривают два вида реактивной мощности:

1. При отстающем от напряжения вектора полного тока.

2. При векторе полного тока опережающем вектор напряжения.

Принято считать, что эти два вида реактивной мощности противоположны по направлению (знаку) и при их совместном рассмотрении они компенсируют ("уничтожают") друг друга. При этом сеть разгружается от реактивной мощности.

В нагрузке электрических систем отстающая (индуктивная) составляющая реактивной мощности преобладает над опережающей (емкостной), поэтому от генератора электростанций требует генерирование активной мощности, а именно той реактивной отстающей мощности, которая необходима нагрузке. Для этого генератор рассчитывают на работу с <1, что позволяет им выдавать в сеть значительную реактивную мощность и обеспечивать ее регулирование.

Вследствие передачи реактивной мощности по сети возникают следующие неблагоприятные явления:

1. Дополнительные активные потери в сетях потребителя и энергосистемы;

2. Изменение уровней напряжения и устойчивости узлов системы;

3. Увеличение установленной мощности трансформаторов либо недоиспользование этой же установившейся мощности.

Для избежание этих негативных вялений применяется компенсация реактивной мощности.

К основным источникам реактивной мощности относятся: синхронные генераторы, ЛЭП напряжением 110 кВ и выше, синхронные двигатели, синхронные компенсаторы (синхронные двигатели большой мощности работающие на холостом ходу), конденсаторные батареи.

В связи с простотой установки, монтажа и эксплуатации, а также в связи с легкостью подключения в любой точке энергосистемы в качестве устройств для КРМ чаще всего используют конденсаторные батареи различного напряжения.

Идеальный вариант выбора конденсаторных батарей является тот вариант, при котором В случае, если часть реактивной мощности генерируемой конденсаторной установкой, идет на полную компенсацию реактивной мощности, а остаток передается в сеть энергосистемы. Такой режим является не желательным, т.к. происходит загрузка сетей энергосистемы реактивной мощностью из сетей потребителей. В случае, когда соблюдается , происходит наибольшее снижение потерь активной мощности обусловленных передачей реактивной мощности из сетей энергосистемы.

В связи с выше изложенным плата за реактивную мощность на промышленном предприятии определяется в соответствии с действующей "методикой расчетов за перетоки реактивной мощности". По этой методике плата за перетоки П:

П=П1+П2-П3,

где П1 – основная плата за потребление и генерацию реактивной мощности;

П2 – надбавка за недостаточное оснащение сетей потребителя средствами КРМ;

П3 – скидка платы за потребление и генерацию реактивной мощности в случае участи потребителей в оптимальном суточном регулировании режимов сети на энергоснабжающей организации.

где n – число точек расчетного учета реактивной мощности;

Wqn – потребление реактивной мощности в точке учета за расчетный период (месяц);

Wq2 – генерация реактивной мощности в сеть энергоснабжающей организации в точке учета за расчетный период.,;

к – нормативный коэффициент учета убытков энергоснабжающей организации от генерации в ее сеть реактивной мощности в точке учета за расчетный период (к=3);

D – экономический эквивалент реактивной мощности, характеризующий часть воздействия реактивного перетока в точке учета за расчетный период, ;

Т – средняя стоимость электроэнергии за расчетный период, .

П1 – суммарная основная плата;

Сбаз – нормативное базовое значение коэффициента стимулирования капитальных вложений в средства КРМ в сетях потребителя Сбаз=1,0;

-- коэффициент, зависящий от фактического значения коэффициента мощности в среднем за расчетный период:

где Wр – потребление электроэнергии за расчетный период;

Wqn – потребление реактивной мощности за тот же период.

При расчете таблиц, в которых приведены значения , введены зоны нечувствительности потреблений реактивной мощности ограниченные следующими значениями коэффициентов мощности:

1. Для промышленных и приравненных к ним потребителей железнодорожного транспорта и городских сетей =0,25 . При всех значениях .

2. Для непромышленных потребителей =0,75

Потребление реактивной мощности в точке, где отсутствуют приборы учета, за расчетный период принимается в зависимости от потребления электроэнергии с учетом коэффициента мощности:

где Qку – суммарная установленная мощность КУ в сетях потребителя зафиксированная ДПЭ (договор на поставку электроэнергии) [кВАр];

t – число часов нерабочего времени потребителя за расчетный период [час].

В случае, если потребитель имеет круглосуточный непрерывный режим работы для него применяется следующая формула:

где tк – календарное число часов в расчетном периоде.

Дата добавления: 2015-08-05