3.4. Негативні явища, пов’язані з передачею реактивної потужності

Зважаючи на особливості реактивної складової потужності враховувати її вплив на вибір обладнання та параметри режиму слід вже на стадії проектування ЕПС. Якщо не передбачати компенсації реактивної потужності, то елементи мережі (трансформатори, лінії електропередач тощо) повинні вибиратись за повною потужністю навантаження, яке визначається активною і реактивною складовими

. (3.15)

Оскільки природний коефіцієнт реактивної потужності в промисловості оцінюється на рівні (0,6 ... 0,7), це означає, що значення реактивної потужності може бути більшим від активної, тобто реактивна потужність більше впливатиме на вибір параметрів обладнання, ніж активної.

Розглянемо простий чисельний приклад. Якщо активна потужність у відносних одиницях дорівнює одиниці (P_*=1), то реактивна потужність при природному коефіцієнті потужності буде більшою від одиниці (Q_*1), тоді . Відповідно потужності трансформаторів та перерізи струмовідних частин повинні вибиратися за величиною повної потужності.

В умовах повної компенсації реактивної потужності обладнання вибираються за значенням тільки активної потужності P_*=1, яка майже в 1,5 рази менша від повної, а тому відповідно меншими будуть і потужності трансформаторів та перерізи струмовідних частин, що дає значну економію капітальних вкладень та річних видатків як на різні відрахування, так і на втрати електроенергії.

Передача електричної енергії супроводжується втратами напруги, потужності та енергії. Втрату напруги в розрахунках часто прирівнюють до поздовжньої складової спаду напруги за формулою

, (3.16)

із якої видно, що одна її частина залежить від активної потужності Р та активного опору R, а друга - від реактивної потужності Q та реактивного опору X. З врахуванням опорів трансформаторів поздовжні параметри мережі мають таке співвідношення, що активний опір R майже завжди значно менший від реактивного опору X. Тому вплив реактивної потужності на втрати напруги значно більший від впливу активної потужності. Таким чином, передача реактивної потужності призводить до значних втрат напруги, що знижує в цілому рівень напруги в мережі у свою чергу знижують коефіцієнти запасу статичної стійкості навантажень

, (3.17)

де U_ст – критичний рівень напруги за умовою статичної стійкості.

Знижуються також рівні статичної та динамічної стійкості паралельної роботи генераторів системи.

Вплив реактивної потужності на втрати активної потужності, а відповідно й енергії, можна продемонструвати з аналізу формули

, (3.18)

де Р_р – складова втрат активної потужності в елементі мережі з активним опором R від протікання через нього реактивної потужності Q.

Із цієї формули видно, що за однакових значень P і Q втрати активної потужності вдвічі більші, ніж за наявності лише активної потужності Р.

Внаслідок недооцінки проблеми компенсації реактивної потужності на протязі багатьох років в мережах енергосистеми має місце досить високий рівень втрат активної енергії, який оцінюється в 9,5% - 10% від виробленої, в той же час в європейських країнах це значення знаходиться в межах 5 – 6,5%. Рівень наявних компенсувальних пристроїв в мережах у нас складав величину 0,24 квар на один кіловат максимуму навантаження і навряд суттєво змінився. В той же час в розвинених країнах він характеризувався значенням 0,8 –1 квар/кВт. Зв‘язок рівня втрат енергії в мережах з рівнем компенсації реактивної потужності очевидний.