В статье рассмотрен способы компенсации реактивной мощности. Определены основные негативные факторы, степень влияния реактивной мощности на работу электро-энергетической системы. Предложено использовать в качестве регулятора NWK1-GR-12 GB, способного удовлетворить потребности современного электрооборудования
компенсация реактивной мощности, конденсаторные батареи, регулятор реактивной мощности
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. Абрамович, Б.Н. Дополнительные потери активной мощности в комплексах синхронный двигатель - система возбуждения при работе их в режиме компенсатора реактивной мощности / Б.Н. Абрамович, Ю.В. Коновалов // Промышленная энергетик. 1988. № 4. – С. 55-57.
2. Чаронов, В.Я. Электродвигатели насосных станций как потребители-регуляторы активной и реактивной мощности / В.Я. Чаронов, А.Н. Евсеев, Б.Н. Абрамович, Ю.В. Коновалов, А.С. Логинов // Нефтяное хозяйство. 1990. № 5. – С. 9.
3. Электромеханические комплексы с синхронным двигателем и тиристорным возбуждением / Б.Н. Абрамович, В.Я. Чаронов, Ф.Д. Дубинин, Ю.В. Коновалов. – Санкт-Петербург: Наука, 1995. – 264 с.
4. Коновалов, Ю.В. Применение цифровых регуляторов для оптимального использования компенсирующей способности синхронных двигателей совместно с конденсаторными батареями / Ю.В. Коновалов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2010. № 7(47). – С. 175-182.
5. Ершов, А.М. Системы электро-снабжения. Часть 2: Электрические нагрузки. Компенсация реактивной мощности: курс лекций / А.М. Ершов. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2018 – 230 с.
6. ООО Чинт Электрик. Регуляторы реактивной мощности. Официальный сайт. / Каталог продукции https://chint.ru/catalog/oborudovanie_nizkogo_napryazheniya/oborudovanie_dlya_kompensatsii_reaktivnoy_moshchnosti/regulyatory/ (дата обращения: 30.10.2024 г.).
