Компенсатор реактивной мощности своими руками

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 04.10.2024

Ребята нужна доступная консультация человека который на цыфрах может обяснить -Збережение реактивной мощности применимое на предприятии по енергозбережению.Не за спасибо.Т.0638994565 Максим.Можно по скайпу.Киев

Станислав Пе написал :
Збережение реактивной мощности применимое на предприятии по енергозбережению

чё?
Реактивная мощность - это как пена в бокале пива вместо пива. Как вы собираетесь сберегать пену? Вопрос поставлен некорректно.

Вообще, если интересует экономический эффект от внедрения мер по компенсации реактивной мощности, то:

Считаете активную мощность и полную мощность.
Вычисляете активный ток и полный.
Соответственно вычисляете потери в проводах и трансформаторах
думаете, какие меры по компенсации будут эффективными при конкретных тарифах на электроэнергию.

А если коэффициент мощности ниже чем в договоре на электроснабжение, то ещё и учитываете оплату реактивной энергии.

Спасибо.А можно в примере расписать.Потребляем 10-100 квт.Платим деньги за1 квт .Приобретаем установку по сбережению электричества.Сколько она стоит\примерно\И какую економию мы получаем за 1 квт.За какой срок окупится.Я не електрик к сожалению.

Если платите за кВт, то нисколько не сэкономите, ибо не получится сэкономить за что не платите

Станислав Пе написал :
Приобретаем установку по сбережению электричества.

Очень интересно. Она так и называется?

Станислав Пе написал :
Приобретаем установку по сбережению электричества.

требуйте наклейку на лоб: "МЕНЯ НАЕБАЛИ"
Должна идти в комплекте, но многие производители подобной продукции почему-то недоукомплектовывают свои устройства подобными аксессуарами.

ksiman написал :
Если платите за кВт, то нисколько не сэкономите, ибо не получится сэкономить за что не платите

Получится. При компенсации реактивной мощности снижается общий ток в кабелях. Меньше ток - меньше потери.

другое дело что это может быть всего лишь каплей в море

Solovey написал :
это может быть всего лишь каплей в море

Проблема в том, что за РМ надо следить - большой РМ ,как и перегенерация - штрафуются, однако .

Solovey написал :
Получится. При компенсации реактивной мощности снижается общий ток в кабелях. Меньше ток - меньше потери.

другое дело что это может быть всего лишь каплей в море

Косвенным образом потери действительно немного снижаются

DED@ПВО написал :
Проблема в том, что за РМ надо следить - большой РМ ,как и перегенерация - штрафуются, однако .

Надо сильно постараться, чтобы реактивная мощность была сравнима с активной, например включить все станки в цеху на холостой ход

ksiman написал :
Надо сильно постараться, чтобы реактивная мощность была сравнима с активной, например включить все станки в цеху на холостой ход

На производстве все бывает .

Станислав Пе написал :
Спасибо.А можно в примере расписать.Потребляем 10-100 квт.Платим деньги за1 квт .Приобретаем установку по сбережению электричества.Сколько она стоит\примерно\И какую економию мы получаем за 1 квт.За какой срок окупится.Я не електрик к сожалению.

Чтобы спрашивать о эффективности и средствах КРМ, нужно четко обозначить исходные данные. А чтобы получить конкретный результат - нажать кнопку "выход" и заказать эту работу в проектном бюро.

Выход нажать наверное большого ума не надо.Но вот в цыфрах ето понять наверное нужно не один литр выпить водки.Ребята может кто в цыфрах может без конструкторского бюро растолковать.Можно мне в лычку телефон сбросте.А сын Вам перезвонит.

Станислав Пе написал :
Ребята может кто в цыфрах может без конструкторского бюро растолковать.Можно мне в лычку телефон сбросте.А сын Вам перезвонит.

Считать всем конечно что-то влом. А без исходных данных вообще засада.
Вот реально что надо знать для начала разговора - это хотя бы график нагрузок- что, когда и сколько.

Без этого все пустой треп будет.

я пяток раз был на объектах где установлены устройства компенсации реактиной мощности. Да все круто, заходишь - а какая-нибудь *****качка с насосами работает с косинусом=1.

но вот сколько это реально в рублях.

Чем больше исходных данных будет, тем выше шансы на победу.

В Раше в платежных требованиях за поставленную электроэнергию/мощность отдельной строки по оплате за ее реактивную составляющую нет(пока нет). Можно предполагать, что она учитывается в общей цене как слагаемое и определяется как некий процент/коэффициент от активной.
Исходя из этого экономить удается только активную электроэнергию/мощность.
Применение же устройств компенсации реактивной мощности во вновь вводимых в эксплуатацию ВРУ является по сути принудительным актом со стороны сетевых организаций (ТСО), исходя из принятой в их интересах процедуры получения технических условий на присоединение/реконструкцию энергопринимающих устройств Заявителя и позволяет за его счет разгружать от реактива центры питания ТСО.
Кароч. Про реактив (пока) не заморачиваемся.
А Вас как? Полный майдан?

Схемы включения батарей конденсаторов для компенсации реактивной мощности

Комплектные конденсаторные установки состоят из стандартных заводских шкафов и могут быть нерегулируемыми и регулируемыми.

Регулирование может быть одно- или многоступенчатым. При одноступенчатом регулировании автоматически включается и отключается вся установка. При многоступенчатом регулировании автоматически переключаются отдельные секции батарей конденсаторов.
Автоматическое регулирование должно обеспечивать: в режиме максимума нагрузок энергосистемы - заданную степень компенсации реактивной нагрузки, в промежуточных и минимальных режимах нагрузок - нормальный режим работы сети (т. е. не допускать перекомпенсации и отклонений напряжения, более допустимых).

Первое требование наиболее просто выполняется, если в качестве параметра регулирования использовать реактивную мощность (реактивный ток). Регулирование по коэффициенту мощности cos φ не обеспечивает наиболее экономичного режима работы сетей и не рекомендуется.

Компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторных батарей может быть индивидуальная, групповая и централизованная.

Индивидуальную компенсацию применяют чаще всего на напряжениях до 660 В. При этом конденсаторную батарею наглухо присоединяют к зажимам приемника. В этом случае от реактивной мощности разгружается вся сеть системы электроснабжения. Такой вид компенсации имеет существенный недостаток — плохое использование установленной мощности конденсаторной батареи, так как с отключением приемника отключается и компенсирующая установка.

При групповой компенсации конденсаторную батарею присоединяют к распределительным пунктам сети. При этом использование установленной мощности несколько увеличивается, но распределительная сеть от распределительного пункта до приемника остается нагруженной реактивной мощностью нагрузки.

При централизованной компенсации конденсаторную батарею присоединяют на шины 0,4 кВ цеховой подстанции или на шины 6 - 10 кВ главной понизительной подстанции. В этом случае от реактивной мощности разгружаются трансформаторы главной понизительной подстанции и питающая сеть. Использование установленной мощности конденсаторов при этом получается наиболее высоким.

Во избежание существенного возрастания затрат на отключающую, измерительную и другую аппаратуру не рекомендуется установка батарей конденсаторов 6 - 10 кВ мощностью менее 400 квар при присоединении конденсаторов с помощью отдельного выключателя (рис. 1, а) и менее 100 квар при присоединении конденсаторов через общий выключатель с силовым трансформатором, асинхронным двигателем и другими приемниками (рис. 1, б).

Рис. 1. Схема включения батарей конденсаторов: а — с отдельным выключателем, б — с выключателем нагрузки, ТН — трансформатор напряжения, используемый в качестве разрядного сопротивления для батареи конденсаторов, ЛИ — сигнальные индикаторные лампы

Конденсаторная установка должна иметь защиту от повышения напряжения, отключающую батарею при повышении действующего напряжения сверх допустимого. Отключать установку следует с выдержкой 3 - 5 мин. Повторное включение допускается после снижения напряжения в сети до номинального, но не ранее чем через 5 мин после ее отключения.

При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянно включенное активное сопротивление (например, трансформатор напряжения). Значение сопротивления должно быть таким, чтобы при отключении конденсаторов не возникло перенапряжение на их зажимах.

Емкости фаз конденсаторной установки должны контролироваться стационарными устройствами измерения тока в каждой фазе. Для установок мощностью до 400 квар допускается измерение тока только в одной фазе. Соединение конденсаторов между собой и подключение их к шинам должны выполняться гибкими перемычками.

Защита конденсаторных батарей напряжением выше 1000 В от коротких замыканий может выполняться предохранителем типа ПК или реле мгновенного действия. Защита от замыканий? на землю осуществляется токовым реле Т, действующим через промежуточное реле П на отключение.

Рис.2. Схема защиты высоковольтных конденсаторов

Защита конденсаторных батарей при однофазных замыканиях на землю устанавливается в следующих случаях: когда токи замыкания на землю составляют выше 20 А и когда защита от междуфазных замыканий не срабатывает.

Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей

Мощность конденсаторной установки регулируют:

по напряжению в точке присоединения конденсаторов;

по току нагрузки объекта;

направлению реактивной мощности в линии, связывающей предприятие с внешней сетью;

Наиболее простым и приемлемым для промышленных предприятий является автоматическое регулирование по напряжению на шинах подстанции (рис. 3).

Рис. 3. Схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности конденсаторных батарей по напряжению

В качестве пускового органа схемы используют реле минимального напряжения H1, имеющее один замыкающий и один размыкающий контакты. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного предела реле H1 срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ1 с заданной выдержкой времени замыкает свой замыкающий контакт в цепи электромагнита ЭВ и включает выключатель.

При повышении напряжения на шинах подстанции выше предельного реле H1 возвращается в исходное положение, размыкает свой замыкающий контакт и замыкает свой размыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ2 срабатывает и с заданной выдержкой времени отключает выключатель — батарея отключается. Реле времени служат для отстройки от кратковременных повышений и понижений напряжения.

Для отключения конденсаторной батареи от защиты предусмотрено промежуточное реле П (цепи защиты условно показаны одним замыкающим контактом Р3).

При действии защиты реле П срабатывает и в зависимости от положения выключателя отключает его, если он включен, или предотвращает включение на короткое замыкание размыканием размыкающего контакта реле П.

Для многоступенчатого автоматического регулирования по напряжению нескольких конденсаторных установок схема каждой из них аналогична, только напряжение срабатывания пускового реле выбирается в зависимости от заданного режима напряжения в сети.

Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей по току нагрузки осуществляется примерно по аналогичной схеме, только в качестве пускового органа служат токовые реле, включенные в сеть со стороны питания (ввода).

Сегодня открою небольшую тайну. Предприятие, о котором я писал в той статье – это пивзавод! Поэтому давайте попробуем рассмотреть проблему реактивной мощности с этой, освежающей стороны)

Как выглядит реактивная мощность?

Итак, давайте обсудим популярную тему в сфере сбережения электроэнергии – компенсацию реактивной мощности. Пожалуй, лучшей иллюстрации того, что такое реактивная мощность и не придумаешь:

Иллюстрация о реактивной мощности – сравнение с пивом

Бокал – это выделенная или полная мощность, пиво – активная, а пена – реактивная мощность.

Она заполняет бокал, но пользы от неё нет. Лучше, если весь бокал будет заполнен пивом, не так ли?

Наглядно процесс образования реактивной мощности, которая возникает при питании электродвигателя, изображен на картинке. Кстати, именно электродвигатели – главные “виновники” появления реактивной составляющей мощности в питающих сетях.

Как выглядит полная мощность при питании электродвигателя

Компенсация реактивной мощности на конденсаторной установке

В принципе это всё, что нужно знать о компенсации реактивной мощности, если не погружаться в специфику. Но тут возникают вопросы, связанные с экономическим аспектом внедрения УКРМ, а также особенности совместной работы с другим оборудованием.

Разбор экономических аспектов компенсации реактивной мощности

Экономия на оплате электроэнергии

Во-первых, большинство потребителей – частных, коммерческих и промышленных – не платят за потреблённую реактивную мощность, а платят только за активную, т.е. не за пиво с пеной, а только за пиво. Поэтому снижение реактивной мощности (кВАр) не позволит напрямую снизить плату за активную энергию (кВт).

Во-вторых, промышленные потребители при подключении к электросетям единовременно платят за выделение мощностей – за строительство подстанции и за подведение кабельных сетей. Поэтому если вам нужно много пива, а покупать новый стакан дорого, имеет смысл снизить уровень пены: это мера временная, но действенная.

В-третьих, промышленные потребители платят не только за поставленную мощность, но и за выделенную, т.е. полную мощность, которая измеряется в кВА и состоит из активной и реактивной. Тут тоже актуально снизить полную мощность, скомпенсировав реактивную.

Снижение потерь электроэнергии

Проходя через систему электроснабжения, часть мощности теряется в виде нагрева проводов, трансформаторов и оборудования. Эти потери омические, то есть расходуется активная мощность (кВт). Но следует учесть, что доля потерь во внутренней сети электроснабжения по причине нескомпенсированной реактивной мощности вряд ли достигает единиц процентов. Ими можно пренебречь на фоне изменчивого напряжения в сети питания, провалов напряжения, гармонических искажений, взаимного влияния нелинейной или резко переменной нагрузки и других проблем электросети, которые вызывают нерациональное использование электроэнергии.

Как возместить реактивную мощность – пример с бокалом

Разбор технических аспектов решения

Снижение загруженности электросети

Во-первых, в результате снижения реактивной мощности и уменьшения перетоков энергии между сетью и конечным оборудованием мы получим уменьшение падения напряжения во внутренней электросети. Это важно если на предприятии есть протяжённые кабельные трассы. Как следствие, снизятся суточные колебания напряжения при минимальном и пиковом потреблении.

Однако нужно учесть, что превышение номинала напряжения вызовет проблемы в оборудовании, такие, как ускоренное старение осветительных приборов, а также повышение энергопотребления, но этот вопрос можно решить регулировкой прямо на подстанции.

В целом снижение диапазона колебаний напряжения в течение суток положительно скажется на работе оборудования с точки зрения энергопотребления и ресурса.

Влияние гармоник на работу УКРМ

Во-вторых, подключив классическую установку компенсации реактивной мощности можно столкнуться с проблемой гармоник. Современное силовое и бытовое оборудование в целях повышения энергоэффективности использует импульсные блоки питания. В качестве контрпримера можно привести лампы накаливания и обычные электрические обогреватели, которые, напротив, нельзя назвать энергоэффективными. Импульсные блоки питания потребляют ток из сети не линейно, а импульсно, и, при этом, генерируют помехи обратно в сеть. Форма сигнала отличается от гармонической синусоиды с частотой 50Гц и содержит компоненты с частотой кратной 50 Гц: 150 Гц, 250 Гц, 350 Гц и выше.

Для рабочего элемента классической УКРМ – конденсатора – это проблема, так как с ростом частоты снижается полное сопротивление и повышается его электрическая мощность. Ток на частоте, выше чем 50 Гц преодолевает меньшее сопротивление и быстрее нагревает конденсатор. В свою очередь это увеличивает уровень высоких гармоник, повышает напряжение в сети, повышает энергопотребление и потери, снижает эффективность работы всей системы электроснабжения. Тут уже стоит говорить не столько об энергоэффективности, а о надежности и безопасности работы электроустановок.

Для устранения этой проблемы современные компенсаторные установки (УКРМ) содержат фильтр низкой частоты, подавляющий гармоники.

Выводы по мифам

Компенсация реактивной мощности как способ экономии оплаты за электроэнергию – вот главный миф, который правдив лишь в некоторых ситуациях. Грубо говоря, если потребители не платят за реактивную мощность, то и экономический эффект от внедрения установки находится на уровне погрешности измерения. В дополнение к этому нужно обратить внимание, где внедряется установка компенсации реактивной мощности, насколько “загрязнена” электрическая сеть. И получается, что при неправильном внедрении вместо экономии возникают дополнительные проблемы.

Поделитесь в комментариях, как решают вопрос компенсации реактивной мощности на вашем предприятии?

ЗевсЭлектро: Электричество измеримо

Лаборатория занимается сложными случаями, там, где некачественная электроэнергия является проблемой. Гармоники, провалы напряжения, пробои изоляции, импульсные помехи и много другое, что доставляет головную боль энергетикам.

Они консультируют, измеряют, внедряют и снова измеряют. Это гарантирует результат.

Фиксация параметров качества электроэнергии с частотой от 24кГц в режиме реального времени
Контроль дифференциальных токов от 5мА и токов протекающие по контурам заземления.
Программное обеспечение для анализа результатов длительных наблюдений и составления прогнозов надежности электроснабжения.

СУП: зачем нужна и как работает система уравнивания потенциалов?

Сегодня стало уже трудно представить современный дом без наличия инженерных систем. Всевозможные электрические.

С Новым годом! Подвожу итоги

Конец года – самое время подводить итоги. Тем более, что моему блогу совсем недавно исполнилось ровно 10 лет! 10.

Terneo SX – умный регулятор температуры пола с Wi-Fi

Умным домом сейчас никого не удивить. Многие вещи вокруг нас стали “умными”, иногда даже слишком. Человеку.

Почему лучше ставить автоматы с характеристикой “В”?

Сейчас настали такие времена, что ценность человеческой жизни стала главным приоритетом, и в то же время бывают.

Электрическая мощность, потребляемая промышленными предприятиями и жилыми домами, бывает двух видов. Активная – затрачивается на выполнение полезной, нужной потребителю работы. Реактивная – увеличивает нагрузку на сеть и приводит к дополнительным расходам на электроэнергию.

Определение

Реактивная мощность не выполняет полезной работы. Она обусловлена наличием у потребителя индуктивной или ёмкостной составляющей нагрузки. На предприятиях реактивная мощность возникает при работе электрических двигателей, трансформаторов или ламп ДРЛ. В домашних условиях это моторы пылесосов, стиральных машин или компрессоров холодильников. На корпусе данных агрегатов часто можно увидеть параметр cosф, называемый коэффициентом мощности. Он количественно характеризует долю реактива.

Обратите внимание! Cosф – параметр крайне нестабильный. Он способен меняться в широком диапазоне с течением года и временем суток. Также коэффициент мощности тесно связан с будними и выходными днями.

Все перечисленное служит примером источников индуктивной составляющей. Гораздо реже встречается ёмкостная. К её примерам относятся мощные импульсные блоки питания и всё, что во входной части содержит конденсаторы.

Физика процесса

Для понимания процесса образования реактивной мощности следует заострить внимание на двух фактах:

В итоге получается следующая картина. Напряжение на выводах обмотки достигает своего пикового значения. Ток из-за индуктивного характера потребителя всё никак не может выйти на максимум. Если нагрузка ёмкостная, то эффект обратный: ток опережает напряжение.

Такое рассогласование источника и потребителя приводит к ощутимым потерям полезной мощности. Поэтому для борьбы с этими нежелательными свойствами индуктивностей и ёмкостей используют специальные устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ).

Для чего компенсация реактивной мощности

Компенсировать реактивную составляющую мощности необходимо для повышения эффективности энергосистемы и снижения нагрузки на питающие кабеля и коммутирующие аппараты.

На производстве в основном преобладают потребители индуктивного характера. Для компенсации реактивной мощности, возникающей из-за их работы, чаще всего применяют конденсаторные установки. Их использование позволяет добиться следующих положительных эффектов:

снизить нагрузку на сеть, избавив её от бесполезных реактивных токов;
ощутимо уменьшить счета на электроэнергию;
повысить качество напряжения за счёт устранения помех, шумов и высших гармоник.

Основные компоненты УКРМ

Для компенсации индуктивной составляющей реактивной мощности применяют конденсаторные установки. Иногда их объединяют в целые батареи и оснащают различной коммутирующей аппаратурой. Она необходима для автоматического переключения конденсаторов с целью повышения или понижения конечной ёмкости батареи. Дополнительно требуется к.л. измерительный прибор для отслеживания коэффициента мощности cosф и прочих параметров УКРМ. На сегодняшний день такие контроллеры выполняются на основе микропроцессоров, которые делают всю работу без вмешательства человека.

Ёмкостная составляющая компенсируется похожим образом. Здесь уже в качестве выравнивающего cosф устройства выступают синхронные двигатели или специальные реакторы (катушки, дроссели). Ёмкостная составляющая свойственна протяжённым кабельным и воздушным линиям, а не самому промышленному оборудованию.

Виды компенсаторов и их принцип действия

Чаще всего в роли компенсирующего устройства применяется либо батареи конденсаторов, либо двигатели. При этом может использоваться как один компенсатор, так и множество подключенных параллельно.

В течение дня баланс мощности в сети может изменяться, на что УКРМ должно реагировать соответствующим образом. С этой точки зрения компенсаторы бывают:

нерегулируемые – без возможности переключения составных элементов;
автоматические – компенсатор сам отслеживает cosф, производит расчеты и решает, какое количество конденсаторов следует добавить в схему;
с ручным управлением – человек сам анализирует cosф по приборам и производит соответствующие переключения.

В зависимости от условий эксплуатации выделяют следующие типы коммутирующих устройств:

контакторные – только статические переключения;
тиристорные – работа в реальном времени;
вакуумные выключатели – для напряжений свыше 1 кВ.

Определение емкости конденсаторов

При проектировании УКРМ следует уделить внимание расчету ёмкости и мощности конденсаторных установок. Важно это по той причине, что в случае неправильного выбора этих параметров установка может нанести электросети больше вреда, чем пользы. Формула для расчета необходимой ёмкости конденсатора имеет следующий вид.

Здесь:

C – ёмкость конденсаторной установки, Ф;
U – сетевое напряжение, В;
f – частота, Гц;
Q – реактивная мощность конденсатора, вар;
p – 3.14.

Переменная Q, в свою очередь, определяется по следующему выражению.

Где:

P – активная мощность потребителя;
К – коэффициент, подбираемый из таблицы.

Дополнительная информация. На просторах интернета полно ресурсов, содержащих в себе калькуляторы для онлайн расчета различных параметров компенсаторов.

Компенсаторы реактивной мощности в квартире

Многие промышленные предприятия, особенно крупные, применяют в целях экономии устройства компенсации реактивной мощности. Однако этот трюк не пройдёт в обычной квартире. Вытекает это из ряда причин:

Бытовые однофазные счётчики электроэнергии, используемые в жилых домах, не способны вычислять реактивную мощность. Соответственно, никто не сможет взыскать за неё оплату. Особенно это относится к старым индукционным счётчикам.
Организации, поставляющие электроэнергию, ведут учёт реактивной мощности только для крупных промышленных предприятий. Установка подобных устройств в жилых домах не является требованием ПУЭ.
С технической точки зрения, проблематично и дорого будет рассчитать УКРМ для каждой квартиры или тем более поставить автоматические системы на микропроцессоре, ведь данные приборы стоят внушительных денег.

Важно! По интернету гуляют предложения купить мошенническую чудо-коробочку. Она подключается к розетке и тем самым избавляет квартиру от излишков реактивной мощности. Как показывают обзоры, внутри этого прибора не содержится ничего, кроме светодиода. Соответственно, такое устройство никак не поможет сэкономить.

Эффективность применения конденсаторных установок

История применения метода компенсации реактивной мощности охватывает ещё советский период. Его экономическая эффективность на промышленных предприятиях доказана исследованиями и десятками лет практического использования.

Конденсаторные УКРМ предназначены в основном для компенсации реактивной мощности электрических двигателей. Энергия, потребляемая асинхронными моторами, может доходить до 40 % от всей нагрузки предприятия. Поэтому экономии на двигателях уделяют особое внимание. Масло в огонь подливает и то, что мотор, работающий с номинальной нагрузкой на валу, имеет cosф = 0,75-0,8. Это считается нормой. Однако тот же двигатель без нагрузки имеет гораздо более низкий коэффициент мощности порядка 0,3. Использование УКРМ позволяет повысить cosф до 0,99. Это хороший показатель, ведь, чем ближе этот параметр к единице, тем эффективнее расходуется электроэнергия.

Наличие устройств, компенсирующих реактивную мощность, благотворно сказывается на расходах промышленного предприятия. Помимо этого, уменьшается нагрузка на электрическую систему объекта. Это позволяет снизить сечение и конечную стоимость воздушных и кабельных линий, а также уменьшить долгосрочные затраты на их ремонт и обслуживание.

Видео

Читайте также: