Компенсация реактивной мощности — это воздействие на баланс реактивной мощности в электроэнергетической системе, направленная на регулирование напряжения и снижение потери электроэнергии.
Осуществляется с применением компенсирующих устройств. Для поддержки требуемых уровней напряжения в электрической сети потребления реактивной мощности должно обеспечиваться необходимой генерируемой мощностью с резерва. Реактивная мощность складывается из мощности, вырабатываемой генераторами электростанции и устройств компенсации реактивной мощности, расположенных в установках электрической энергии и электрической сети.
В настоящее время компенсация реактивной мощности очень актуальна для промышленных предприятий, для которых основным электроприёмником является асинхронный двигатель, из-за чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации около 0,7-0,75.
Все мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии помогут:
- уменьшить нагрузку на кабель, проводку;
- увеличить срок их службы, уменьшить нагрузку на трансформаторы;
- уменьшить уровень гармоник в сети;
- снизить расходы на электроэнергию;
- избежать штрафов за понижение качества электроэнергии;
- снизить нагрузку на коммутационную аппаратуру.
Физика процесса
На любом предприятии большую часть электрооборудования составляют устройства, обязательным условием работы которых является создание в них магнитных полей: асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и другие устройства, которые можно охарактеризовать как «индуктивная нагрузка». Одно из свойств индуктивности — это способность сохранять ток неизменным, протекающий через нее. При протекании тока появляется фазовый сдвиг между напряжением и током. Разные знаки у напряжения и тока, на период фазового сдвига, приводят к уменьшению энергии электромагнитных полей индуктивности, которые полностью восполняются из сети.
Для большинства промышленных предприятий это означает следующее: по всем сетям между источником электроэнергии и потребителем, кроме совершающейся полезной работы активной энергии протекает еще и реактивная энергия, которая не совершает полезную работу и направленна только на создании магнитных полей в индуктивной нагрузке. Реактивная и активная энергии составляют полную энергию, при этом вся доля активной энергии по отношению к полной определяется cos угла сдвига фаз между напряжением и током. Однако, протекая по обмоткам трансформатора и кабелям, реактивный ток уменьшается в пределах их пропускной способности часть протекаемого по ним активного тока, при этом вызывая дополнительные значительные потери в проводниках на нагрев — активные потери.
Из всего выше перечисленного следует, что согласно современным расчетам за электроэнергию, потребитель вынужден платить минимум дважды за непроизводительные затраты. Первый раз — это непосредственно за потребляемую реактивную энергию из сети, которая учитывается счетчиком активной энергии. Изменить эту ситуацию можно путем установки источника реактивной энергии у потребителя — то есть скомпенсировать индуктивную реактивную мощность. Данными источниками служат конденсаторы — устройства компенсации реактивной мощности.
Конденсаторы противоположны индуктивности и стремятся сохранить неизменное напряжение на зажимах, то есть для них ток опережает напряжение. Величина потребляемой электроэнергии на любом промышленном предприятии никогда не является постоянной и меняется в существенном диапазоне за достаточно маленький промежуток времени. Соответственно может меняться соотношение активной потребляемой энергии в полной. И при этом меньшая активность нагрузки индуктивного потребления. Из всего этого следует, что для компенсации реактивной мощности нужен набор оборудования, которые обеспечат адекватное регулирование cos в зависимости от изменяемых условий работы устройств — то есть установка компенсации реактивной мощности (УКРМ).
Основные элементы установки компенсации реактивной мощности:
- регулятор компенсации реактивной мощности — это устройство, которое измеряет и поддерживает величину cos на указанном оптимальном уровне путем выдачи необходим команд на исполнительном оборудовании без участия персонала;
- конденсаторы — источники емкостной компенсации реактивной мощности;
- исполнительные устройства, отключающие и подключающие конденсаторы мощности в необходимом количестве в зависимости от указанных команд регулятора.