The article discusses methods of reactive power compensation. The main negative factors and the degree of influence of reactive power on the operation of the electric power system are determined. It is proposed to use the NWK1-GR-12 GB as a regulator, which is capable of satisfying the needs of modern electrical equipment
reactive power compensation, capacitor banks, reactive power regulator
Энергоснабжение предприятия определяет его способность выполнять свое основное функциональное назначение – выпуск продукции. При этом потребление электрической энергии является обязательным условием работы различных технологических установок
Коммерческий учет потребляемой электроэнергии проводится по активной мощности. Вместе с тем очевидно, что полная мощность в ряде случаев значительно отличается от активной мощности. Величина отличия определяется численным значением реактивной мощности, которая необходима для создания магнитных полей в электромеханических и электростатических преобразовательных устройствах.
Очевидно, что без потребления реактивной мощности индуктивного характера невозможна работа большинства электроустановок, предназначенных для генерации, трансформации и потребления электрической энергии. При этом следует отметить, что наличие реактивной мощности в сети негативно влияет на работу отдельных ее элементов и устройств:
- снижаются нагрузочные возможности генераторов;
- увеличивается падение напряжения в трансформаторах;
- возникают дополнительные угловые погрешности в измерительных трансформаторах;
- появляются перетоки энергии в сетях внешнего электроснабжения и, как следствие, возникают технологические потери в линиях.
Проектирование электроснабжения предполагает решение ряда взаимосвязанных задач. Одной из них является расчет реактивной мощности индуктивного характера, которая нужна в системе для создания электромагнитных полей, необходимых для функционирования электрических двигателей, трансформаторов, генераторов и различных электротехнологических установок (электролизеры, индукционные печи и т.д.). Возможным снижением величины реактивной мощности в системе является ее компенсация, путем генерации сопоставимой по величине реактивной мощности емкостного характера. Для этого в основном используются:
- нерегулируемые конденсаторные установки (типа УК);
- регулируемые конденсаторные установки (типа УКР);
- синхронные машины, работающие в режиме перевозбуждения.
Установки типа УК нашли широкое применение благодаря простоте конструкции и относительной дешевизны по стоимости, монтажу и эксплуатации. Основным недостатком таких компенсаторов является установленная реактивная мощность, которая не регулируется при изменении технологического процесса, сопровождающегося соответствующими настройками исполнительных механизмов, потребляющих реактивную мощность.
Использование в качестве компенсаторов реактивно мощности синхронных двигателей и генераторов имеет свои ограничения [1-3]. Их отсутствие исключает такую возможность, причем использование при реализации технологического процесса весьма ограничено. Кроме того, приходится учитывать перегрузочные способности синхронных машин, уровень загрузки активной модностью.
Наиболее перспективным и универсальным способом компенсации является применение УКР. Они имеют схожие конструктивные построения и состоят из блоков конденсаторных батарей и регуляторов, которые осуществляют переключения для обеспечения заданного уровня компенсации реактивной мощности. Блоки конденсаторов не имеют существенных отличий от подобных блоков, применяемых в УК. Больший интерес вызывает управляющее устройство – регулятор.
Регуляторы компенсации реактивной мощности (КРМ) играют ключевую роль в электроэнергетике, обеспечивая баланс между активной и реактивной мощностью в электрических сетях. Реактивная мощность является необходимой для работы электрических устройств, но ее избыток может привести к потерям энергии и ухудшению качества электроснабжения. УКР позволяют компенсировать избыточную реактивную мощность в сети, что улучшает эффективность использования электроэнергии и снижает операционные расходы [4, 5].
Компания CHINT является одним из ведущих мировых производителей регуляторов и оборудования для электроэнергетики. Основанная в 1984 году в Китае, CHINT стала известной своими инновационными решениями в области энергетики и автоматизации. Компания предлагает широкий ассортимент продукции, включая регуляторы компенсации реактивной мощности, высококачественные электрощиты, защитное оборудование и другие электрические компоненты [6].
Регуляторы компенсации реактивной мощности CHINT обеспечивают точное и стабильное управление компенсационными установками, что улучшает энергоэффективность системы. Благодаря простоте установки и настройки, а также интуитивно понятному интерфейсу, продукция CHINT легко интегрируется в различные электроэнергетические системы, обеспечивая оптимальное функционирование и экономическую выгоду для потребителей.
Регуляторы компенсации реактивной мощности от CHINT предлагают различные варианты регулирования, позволяющие эффективно управлять компенсацией реактивной мощности в электрических сетях. Вот несколько типов регулирования системы КРМ с использованием регуляторов CHINT:
- регулирование по мощности: регуляторы CHINT могут работать в режиме регулирования компенсации реактивной мощности по заданному значению мощности, оптимизируя баланс активной и реактивной мощности в системе;
- регулирование по напряжению: CHINT предлагает регуляторы, способные следить за уровнем напряжения в сети и автоматически подстраивать компенсацию реактивной мощности для поддержания заданного уровня напряжения;
- временное регулирование: регуляторы CHINT могут быть настроены на временное регулирование компенсации реактивной мощности в зависимости от рабочего графика или изменяющихся потребностей электросети;
- дистанционное управление: некоторые модели регуляторов CHINT обладают функцией дистанционного управления, что позволяет операторам мониторить и регулировать работу системы компенсации реактивной мощности удаленно;
- автоматическое регулирование: регуляторы CHINT оснащены автоматическими функциями коррекции и оптимизации компенсации реактивной мощности, что обеспечивает стабильную работу системы даже при изменяющихся условиях в электрической сети.
Для улучшения режимов работы автономных энергосистем и компенсации реактивной мощности предлагается использовать комбинированный способ КРМ:
- КРМ с помощью конденсаторных батарей, используются для постоянной составляющей реактивной мощности нагрузки;
- КРМ с использованием возможностей дизель генераторных установок (ДГУ), в качестве регулятора.
Рисунок 1 – Электрическая схема с использованием регулятора NWK1-GR-12 GB
Регулируемые возможности ДГУ наиболее эффективно использовать в режимах, когда стационарные УКР не справляются с объемом компенсированной реактивной мощности.
Ступенчатое регулирование реактивной мощности предлагается выполнить с помощью современной системы, серии NWK1-GR компании CHINT, оснащенной большим ЖК-дисплеем с точечной матрицей и меню для реализации человеко-машинного интерфейса. Диагностика уровня реактивной мощности осуществляется путем квантования напряжения переменного тока в диапазоне 100–800 В на частоте 45–65 Гц, что позволяет использовать это устройство в качестве регулируемой УКР.
На рисунке 1 приведен вариант реализации статической компенсации реактивной мощности в сети с использованием регулятора NWK1-GR-12 GB.
Регулятор компенсации реактивной мощности общего типа NWK1-G-12GB реализует следующие возможности:
- устройство может выполнить компенсацию реактивной мощности в трехфазных сетях;
- матричный ЖК-дисплей отображает базовые параметры (коэффициент мощности, напряжение, частоту, ток, и др.);
- функция интеллектуального контроля параметров сети и реактивной мощности в контролируемой энергосистеме;
- обеспечивается сбалансированное переключение конденсаторных батарей с учетом их рабочих частот.
Таким образом, применение регулируемых УКР значительно повышает качество компенсации реактивной мощности при переменных нагрузках. Использование регуляторов NWK1-GR-12 GB позволяет организовать многофункциональную систему компенсации реактивной мощности, способную удовлетворить потребности современного электрооборудования. Наличие цифровых каналов управления позволяет интегрировать регуляторы в общую систему управления электроэнергетической системой промышленного предприятия.
1. Abramovich, B.N. Dopolnitel'nye poteri aktivnoy moschnosti v kompleksah sinhronnyy dvigatel' - sistema vozbuzhdeniya pri rabote ih v rezhime kompensatora reaktivnoy moschnosti / B.N. Abramovich, Yu.V. Konovalov // Promyshlennaya energetik. 1988. № 4. – S. 55-57.
2. Charonov, V.Ya. Elektrodvigateli nasosnyh stanciy kak potrebiteli-regulyatory aktivnoy i reaktivnoy moschnosti / V.Ya. Charonov, A.N. Evseev, B.N. Abramovich, Yu.V. Konovalov, A.S. Loginov // Neftyanoe hozyaystvo. 1990. № 5. – S. 9.
3. Elektromehanicheskie kompleksy s sinhronnym dvigatelem i tiristornym vozbuzhdeniem / B.N. Abramovich, V.Ya. Charonov, F.D. Dubinin, Yu.V. Konovalov. – Sankt-Peterburg: Nauka, 1995. – 264 s.
4. Konovalov, Yu.V. Primenenie cifrovyh regulyatorov dlya optimal'nogo ispol'zovaniya kompensiruyuschey sposobnosti sinhronnyh dvigateley sovmestno s kondensatornymi batareyami / Yu.V. Konovalov // Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. 2010. № 7(47). – S. 175-182.
5. Ershov, A.M. Sistemy elektro-snabzheniya. Chast' 2: Elektricheskie nagruzki. Kompensaciya reaktivnoy moschnosti: kurs lekciy / A.M. Ershov. – Chelyabinsk: Izdatel'skiy centr YuUrGU, 2018 – 230 s.
6. OOO Chint Elektrik. Regulyatory reaktivnoy moschnosti. Oficial'nyy sayt. / Katalog produkcii https://chint.ru/catalog/oborudovanie_nizkogo_napryazheniya/oborudovanie_dlya_kompensatsii_reaktivnoy_moshchnosti/regulyatory/ (data obrascheniya: 30.10.2024 g.).
