2.6 Компенсация реактивной мощности

Реактивная или обменная мощность существенно влияет на такие параме­тры систем электроснабжения, как потери мощности и энергии, уровни на­пряжения в узлах сети. Поэтому вопрос компенсации реактивной мощности относится к числу важнейших при проектировании и эксплуатации систем энергоснабжения предприятий. Как известно, величина (значение) реактивной мощности характеризует скорость обмена электромагнитной энергии источни­ками и потребителями электроэнергии.

Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (КУ).

Основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные электродвигатели, индукционные печи, газоразрядные лампы, сварочные и силовые трансформаторы.

Снижение потребления реактивной мощности осуществляется естественным и искусственным путями.

К естественной компенсации реактивной мощности относятся: упорядочение технологического процесса, ведущее к выравниванию графика нагрузок (равномерное распределение нагрузок по фазам, смещение обеденного времени для разных цехов и др.); замена трансформаторов старой конструкции на новую с меньшими потерями на перемагничивание; замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка; ограничение продолжительности режима холостого хода электродвигателей; отключение части силовых трансформаторов при малой загрузке (например, в выходные дни); замена асинхронных двигателей синхронными, поскольку синхронные двигатели при перевозбуждении могут работать с коэффициентом мощности, близким к единице, и даже выдавать реактивную мощность в сеть.

Благодаря естественной компенсации реактивной мощности можно лишь частично разгрузить систему электроснабжения от реактивной мощности. В большинстве случаев естественной компенсации реактивной мощности недостаточно для повышения коэффициента мощности до требуемого значения. Поэтому применяется искусственная компенсация реактивной мощности (с использованием КУ).

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет: разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства; снизить расходы на оплату электроэнергии за активную мощность путем снижения тепловых потерь в линии и распределительных устройствах; снизить несимметрию фаз; сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Мощность компенсирующего устройства Qку, квар, для цеха определя-ем по формуле:

Q_к.у.= ∑Р_р.∙ (tgφ₁ - tgφ₂), (40)

где Q_к.у.– реактивная мощность рассчитываемого компенсирующего устройства, квар;

∑Р_р. – суммарная активная расчетная мощность, кВт,

tgφ₁ – коэффициент реактивной мощности до компенсации, о.е.;

tgφ₂ – требуемый коэффициент реактивной мощности с учётом компенсирующих устройств, о.е.

Определяем расчётную суммарную активную мощность Р_р.∑, кВт, по формуле:

∑Р_р = Р_р + Р_р.о. (41)

∑Р_р =59,50+14,28=73,78 кВт

Определяем расчётную суммарную реактивную мощность Q_р.∑, квар, по формуле:

∑Q_p.= Q_p.+ Q_p.o. (42)

∑Q_p.= 74,58+4,15=78,73 квар

Находим коэффициент реактивной мощности до компенсации tgφ₁, о.е., по формуле:

tgφ₁ = ∑Q_p / ∑Р_р (43)

tgφ₁ =78,73/73,78 =1,06 о.е.

Коэффициент реактивной мощности с учётом компенсирующих устройств tgφ₂ определяем из cos φ₂ = (0,92-0,95) о.е., принимаем cosφ₂ =0,92 о.е., отсюда следует, что tgφ₂=0,42 о.е.

Определяем реактивную мощность компенсирующего устройства Q_к.у.,квар, по формуле (35):

Q_к.у.= 73,78 ∙ (1,06-0,42)= 47,22 квар

Выбираем УКМ58-0,4-50-5 У3, где УК-установка конденсаторная; М-регулируемая по мощности (по cosφ); 58-для регулируемой установки; 0,4-номинальное напряжение, В; 50-мощность номинальная установки, Q_{к.у.ном.}=50 квар; 5-мощность минимальной ступени регулирования, квар; УЗ-вид климатического исполнения.