25. Способы и средства компенсации реактивной мощности. Основные мероприятия по рационализации режима реактивной мощности.

Источники реактивной мощности(средства компенсации):

• Синхронные генераторы

• ЛЭП

• Синхронные двигатели в режиме перевозбуждения

• Синхронные компенсаторы

• БСК

• Вентильные статические источники реактивной мощности

Основные потребители реактивной мощности на предприятии это асинхронные двигатели и трансформаторы.

Основные мероприятия, направленные к рационализации работы асинхронных двигателей:       1. Замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности или замена на двигатели той же мощности, но с улучшенными характеристиками.       При замене двигателя двигателем меньшей мощности часто потери активной мощности   из-за более низкого номинального к. п. д. но­вого двигателя могут остаться неизменными или же увеличиться (рис.1), а потребление реактивной мощности в ряде случаев умень­шиться (рис.2). Поэтому следует проверить целесообразность замены двигателей. Кроме того, следует учесть стоимость монтажных работ при замене двигателя. 

 2. Понижение рабочего напряжения для двигателей, работающих с малыми коэффициентами загрузки, путем:       1) Переключения малозагруженных двигателей (при загрузке 35% и ниже) напряжением 127/220 и 220/380 В с треугольника на звезду с помощью специальных переключателей или постоянной перепайкой статорных обмоток. Для двигателей с часто изменяющейся нагрузкой применяются автоматические переключатели с треугольника на звезду и обратно.       2) Секционирование статорных обмоток двигателей, загруженных до 50% номинальной мощности (рис. 3). Это мероприятие на практике осложняется необходимостью изготовления переключателей и перемотки обмотки с устройством до 18 выводов для их перепайки или их присоединения к переключателю. Коэффициент мощности при этом повышается с 0,5 до 0,8.       3) Понижение напряжения фабрично-заводских силовых сетей путем переключения ответвлений понижающих цеховых трансформаторов для случая, когда все двигатели в цехе мало загружены и питаются от одного и того же трансформатора. 

3. Ограничение времени работы двигателей на х. х., которое осуществляется на практике чаще всего с помощью автоматических ограничителей. 

4. Повышение качества ремонта асинхрон­ных двигателей. Выпуск из ремонта двигате­лей с большой неравномерностью загрузки от­дельных фаз с увеличенным током х. х. или с отклонением от заводских обмоточных данных вызывает значительное повышение потребле­ния двигателями реактивной мощности из сети.  Рационализация работы трансформато­ров, заключающаяся в замене и перегруппи­ровке их, а также отключении трансформато­ров во время работы на холостом ходу.       Если при этом потребление реактивной мощности снижается, а потери активной мощ­ности увеличиваются или наоборот, то следует решить целесообразность замены и перегруппировки транс­форматоров. 

25. Средства компенсации реактивной мощности.

Термин «Компенсация реактивной мощности» на практике означает реализацию комплекса мер, который позволяет добиться потребления реактивной мощности питающей сети с помощью средств, позволяющих повысить соотношение полезной активной мощности и реактивной.

К средствам компенсации реактивной мощности принято относить:

Конденсаторные батареи.

Синхронные двигатели.

Шунтирующие реакторы.

Фильтры высших гармоник.

Статические тиристорные компенсаторы.

Конденсаторные батареи наиболее распространены на промышленных предприятиях и предназначены для выработки и передачи в систему реактивной ёмкостной мощности. Конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение: 220, 380, 660,  6300 и 10500 В, изготавливаются в однофазном и трёхфазном исполнении для внутренней и наружной установки. Их широкое повсеместное применение обусловлено значительными преимуществами по отношению к другим средствам компенсации реактивной мощности:

-          малые удельные потери активной мощности;

-          отсутствие вращающихся частей;

-          простота монтажа и эксплуатации;

-          возможность установки около отдельных электроприёмников;

-          относительно низкая стоимость;

-          малая масса.

К недостаткам конденсаторных батарей можно отнести:

-          пожароопасность;

-          наличие остаточного заряда, что снижает безопасность при обслуживании;

-          чувствительность к перенапряжению и броскам тока;

-          реализация только ступенчатого регулирования мощности.

Синхронные двигатели, при увеличении тока возбуждения выше номинального значения, могут вырабатывать реактивную мощность – это свойство и позволяет их использовать как средство компенсации реактивной мощности.  Магнитное поле, необходимое для работы синхронного двигателя, как правило, создаётся от отдельного источника постоянного тока – возбудителя. Поэтому в нормальных условиях синхронный двигатель почти  не потребляет из сети реактивной мощности, а  в режиме работы с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать ёмкостную мощность в сеть. Преимуществом использования синхронного двигателя, как средства компенсации реактивной мощности,является  возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности, а недостатком – довольно высокие потери активной мощности (зависят от квадрата генерируемой мощности синхронного двигателя ).

Шунтирующие реакторы применяются для ступенчатого автоматического регулирования напряжения в узлах с повышенным напряжением. Шунтирующие реакторы потребляют реактивную мощность,  снижают её переток при этом,  как следствие, уменьшается ток в линиях и трансформаторах, а значит, снижаются активные потери.

Фильтры гармоник предназначены для снижения гармонических искажений напряжения и компенсации реактивной мощности нагрузок потребителей. Фильтры гармоник представляют собой последовательное соединение конденсаторов и индуктивности. Конденсаторы создают реактивную мощность на основной частоте, а индуктивность выбирается такой величины, чтобы фильтр представлял собой низкоимпедансный последовательный резонансный контур на частоте гармоники.

Статические тиристорные компенсаторы решают проблемы,  возникающие при передаче и распределении электрической энергии в моменты быстрых изменений величины реактивной мощности. Работая в непрерывном режиме, статические тиристорные компенсаторы, практически мгновенно могут изменять реактивную составляющую, стабилизируя напряжение в сети. Использование таких устройств позволяет:

-          повысить устойчивость передачи электрической энергии;

-          понизить колебания напряжения;

-          ограничить внутренние перенапряжения;

-          отфильтровать высшие гармоники;

-          понизить коэффициент не симметрии напряжения.

Очень важен практический эффект от применения средств компенсации реактивной мощности – уменьшение нагрузки на кабельные трассы, что безусловно приведёт к снижению аварийной опасности, возможности применения кабеля меньшего сечения, увеличения срока службы оборудования, повышение качества электроэнергии для потребителей.