14. Средства компенсации реактивной мощности.

            Термин «Компенсация реактивной мощности» на практике означает реализацию комплекса мер, который позволяет добиться потребления реактивной мощности питающей сети с помощью средств, позволяющих повысить соотношение полезной активной мощности и реактивной.

К средствам компенсации реактивной мощности принято относить:

1. Конденсаторные батареи.

2. Синхронные двигатели.

3. Шунтирующие реакторы.

4. Фильтры высших гармоник.

5. Статические тиристорные компенсаторы.

Конденсаторные батареи наиболее распространены на промышленных предприятиях и предназначены для выработки и передачи в систему реактивной ёмкостной мощности. Конденсаторы рассчитаны на рабочее напряжение: 220, 380, 660,  6300 и 10500 В, изготавливаются в однофазном и трёхфазном исполнении для внутренней и наружной установки. Их широкое повсеместное применение обусловлено значительными преимуществами по отношению к другим средствам компенсации реактивной мощности:

-          малые удельные потери активной мощности;

-          отсутствие вращающихся частей;

-          простота монтажа и эксплуатации;

-          возможность установки около отдельных электроприёмников;

-          относительно низкая стоимость;

-          малая масса.

К недостаткам конденсаторных батарей можно отнести:

Рис.1. Средства компенсации реактивной мощности.

-          пожароопасность;

-          наличие остаточного заряда, что снижает безопасность при обслуживании;

-          чувствительность к перенапряжению и броскам тока;

-          реализация только ступенчатого регулирования мощности.

Синхронные двигатели, при увеличении тока возбуждения выше номинального значения, могут вырабатывать реактивную мощность – это свойство и позволяет их использовать как средство компенсации реактивной мощности.  Магнитное поле, необходимое для работы синхронного двигателя, как правило, создаётся от отдельного источника постоянного тока – возбудителя. Поэтому в нормальных условиях синхронный двигатель почти  не потребляет из сети реактивной мощности, а  в режиме работы с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать ёмкостную мощность в сеть. Преимуществом использования синхронного двигателя, как средства компенсации реактивной мощности,является  возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности, а недостатком – довольно высокие потери активной мощности (зависят от квадрата генерируемой мощности синхронного двигателя ).

Шунтирующие реакторы применяются для ступенчатого автоматического регулирования напряжения в узлах с повышенным напряжением. Шунтирующие реакторы потребляют реактивную мощность,  снижают её переток при этом,  как следствие, уменьшается ток в линиях и трансформаторах, а значит, снижаются активные потери.

Фильтры гармоник предназначены для снижения гармонических искажений напряжения и компенсации реактивной мощности нагрузок потребителей. Фильтры гармоник представляют собой последовательное соединение конденсаторов и индуктивности. Конденсаторы создают реактивную мощность на основной частоте, а индуктивность выбирается такой величины, чтобы фильтр представлял собой низкоимпедансный последовательный резонансный контур на частоте гармоники.

Статические тиристорные компенсаторы решают проблемы,  возникающие при передаче и распределении электрической энергии в моменты быстрых изменений величины реактивной мощности. Работая в непрерывном режиме, статические тиристорные компенсаторы, практически мгновенно могут изменять реактивную составляющую, стабилизируя напряжение в сети. Использование таких устройств позволяет:

-          повысить устойчивость передачи электрической энергии;

-          понизить колебания напряжения;

-          ограничить внутренние перенапряжения;

-          отфильтровать высшие гармоники;

-          понизить коэффициент не симметрии напряжения.

Очень важен практический эффект от применения средств компенсации реактивной мощности – уменьшение нагрузки на кабельные трассы, что безусловно приведёт к снижению аварийной опасности, возможности применения кабеля меньшего сечения, увеличения срока службы оборудования, повышение качества электроэнергии для потребителей.

15. Для снижения потребления реактивной мощности при эксплуатации электроустановок рекомендуются следующие мероприятия:

• упорядочение технологического процесса, ведущее к улучшению энергетического режима оборудования и к снижению расчетного максимума реактивной нагрузки;

• сокращение холостой работы асинхронных электродвигателей, сварочных трансформаторов и других электроприемников путем внедрения ограничителей холостого хода;

• замена или отключение трансформаторов, загруженных менее чем на 30% их номинальной мощности, если это допускается по условиям режима работы сети электроприемников;

• замена по возможности загруженных менее чем на 60% асинхронных электродвигателей электродвигателями меньшей мощности при условии технико-экономического обоснования;

• замена асинхронных электродвигателей синхронными, допустимая по условиям работы электропривода, если асинхронные электродвигатели подлежат демонтажу вследствие износа, изменения технологического процесса или возможности использования в других установках, не нуждающихся в искусственной компенсации реактивных нагрузок, а также в других случаях, если замена обоснована технико-экономическими расчетами;

• понижение напряжения у малозагруженных асинхронных электродвигателей путем переключения статорной обмотки с треугольника на звезду, секционирования статорных обмоток; понижение напряжения в сетях, питающих асинхронные электродвигатели, путем переключения ответвлений цехового трансформатора;

• повышение качества ремонта электродвигателей (недопустимы обточка ротора, уменьшение числа проводников в пазу, расточка пазов, выжигание обмотки).

Мероприятия по уменьшению потребления приемниками реактивной мощности должны рассматриваться в первую очередь, поскольку для их осуществления, как правило, не требуется значительных капитальных затрат. Поскольку основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, трансформаторы и вентильные преобразователи, то предметом всестороннего анализа должны быть следующие вопросы:

• - замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;

• - понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;

• - ограничение холостого хода двигателей и сварочных трансформаторов;

• - применение синхронных двигателей вместо асинхронных в случае, когда это возможно по условиям технологического процесса,

• - выбор силовой схемы и системы управления вентильным преобразователем.