5.1. Источники реактивной мощности

Источниками реактивной мощности являются: генераторы электростанций ( синхронные машины ), синхронные компенсаторы, батареи силовых конденсаторов, специальные статические источники реактивной мощности, синхронные двигатели.

Если рассмотреть долю участия различных источников в покрытии общей потребности реактивной мощности, то получается:

- генераторы электростанций – 38% ;

-синхронные компенсаторы - 13% ;

- синхронные двигатели на промышленных предприятиях - 18% ;

- силовые конденсаторы – 31% в том числе: 21% - выше 1 кВ; 10% - ниже 1 кВ.

5.2. Синхронные двигатели ( сд )

Основное назначение СД выполнение механической работы, следовательно, он является потребителем активной мощности. При перевозбуждении СД его э.д.с. больше напряжения сети, в результате вектор тока статора опережает вектор напряжения, т.е. имеет емкостный характер, а СД выдает реактивную мощность. При недовозбуждении СД является потребителем реактивной мощности. При некотором режиме возбуждения СД его cosφ равен единице. Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую СД реактивную мощность.

Максимальная реактивная мощность, которую может генерировать СД

Q_мсд =Р_нсд*К_сд*tgφ_сд|η_сд ( 5.5 )

где Р_нсд – суммарная установленная мощность группы СД;

tgφ_сд, η_сд – коэффициент реактивной мощности и кпд СД;

К_сд – коэффициент наибольшей допустимой нагрузки СД по реактивной мощности, зависящий от типа двигателя, относительного напряжения и коэффициента загрузки по активной мощности ( 0,81 – 1,45 ).

Синхронные двигатели нормальных серий изготавливаются с «опережающим» cosφ=0.9 ( tgφ= 0.48 ) независимо от реактивной мощности, которую предприятие может использовать. При расчете суммарной реактивной нагрузки потребителей для СД, работающих с «опережающим» коэффициентом мощности, величина Q_сд берется со знаком минус.

5.3. Синхронные компенсаторы ( ск )

Синхронные компенсаторы ( СК ) представляют собой синхронные электрические машины, работающие в режиме двигателя без нагрузки на валу. Они предназначены специально для выработки реактивной мощности. При большом дефиците реактивной мощности в точке подключения потребителей, когда требуется плавное и быстродействующее средство регулирования напряжения, оказывается выгодным ввод СК. При наличии резкопеременной реактивной нагрузки зона применения СК расширяется. К недостаткам СК относятся:

- повышенные потери активной мощности;

- большие масса и вибрация, из-за чего СК необходимо устанавливать на фундаментах;

- необходимость применения водородного или воздушного охлаждения;

- невозможность ( в отличие от БК ) наращивания мощности в процессе роста нагрузок.

5.4. Статические конденсаторы.

Компенсация реактивной мощности выполняемая посредством конденсаторов бывает: поперечная ( когда конденсаторы включаются параллельно ) и продольная ( конденсаторы включаются последовательно с приемниками электроэнергии ). Мощность конденсаторов в одном элементе составляет от 5 до 100 квар, номинальное напряжение – от 220 В до 10 кВ. В настоящее время выпускаются комплектные конденсаторные установки (ККУ) серии УК – 0,38 напряжением 380 В мощностью 110-900 квар и серии УК-6/10 мощностью 450-1800 квар. Оборудование ККУ размещают в шкафах вместе с аппаратурой защиты, измерения и управления.

Реактивная мощность, вырабатываемая конденсатором равна:

Q_к = U²ωC_к , ( 5.6 )

где U – напряжение на зажимах конденсатора; ω – угловая частота переменного тока; С_к – емкость конденсатора, которая определяется, в основном, площадью обкладок.

В установках с большей мощностью и на большее напряжение применяют батареи конденсаторов с параллельным и последовательно-параллельным включением элементов. Увеличение номинального напряжения конденсаторной батареи достигается последовательным включением элементов, а для увеличения мощности применяют параллельное соединение элементов. При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянно включенное активное сопротивление ( например, трансформатор напряжения ).