Для снижения этого показателя используются конденсаторные блоки или устройства. Однако существует множество подтипов этих устройств. Что такое конденсаторные установки и как они работают?
Компенсация реактивной мощности как средство сокращения затрат
В последние годы производство и расширение городской инфраструктуры значительно возросло. Например, на производственных предприятиях увеличивается количество и мощность электрических потребителей в главных и вспомогательных цепях, а на объектах инфраструктуры все больше светильников используется для освещения рабочих мест, рекламы и дизайна. Соответственно, растет и потребление электроэнергии.
В зависимости от типа используемого оборудования нагрузка делится на активную, индуктивную и емкостную. Обычно потребителю приходится иметь дело со смешанными активно-индуктивными нагрузками. Таким образом, из энергосистемы берется как активная, так и реактивная энергия.
Активная энергия преобразуется в полезную механическую, тепловую и т.д. энергию. энергия. Реактивная энергия не связана с выполнением полезной работы, но используется для генерации электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, индукционных печах, сварочных трансформаторах, реакторах и осветительном оборудовании. Показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности cos j. Это соотношение между активной мощностью P и кажущейся мощностью S, поглощаемой потребителями из сети:
Значения коэффициента мощности некомпенсированных установок приведены в таблице 1, а средние значения коэффициента мощности для сетей различных установок приведены в таблице 2. В оптимальном режиме работы это соотношение должно стремиться к единице и соответствовать требованиям законодательства.
Таким образом, видно, что при отсутствии коррекции коэффициента мощности потребитель платит за потребление реактивной мощности 30-40 % от общей стоимости.
Срок окупаемости конденсаторных батарей можно оценить следующим образом:
Где H1— стоимость конденсаторных установок, руб.
З2— стоимость электроэнергии без балансировки, руб/мес
З3— Стоимость электроэнергии при использовании конденсационных установок, руб/мес.
Использование конденсационных установок
Основы компенсации реактивной мощности
Реактивная мощность создает дополнительную нагрузку на линии электропередач, что приводит к увеличению сечения кабелей и линий и, следовательно, к увеличению капитальных затрат для внешних и внутренних сетей. Реактивная мощность, как и активная, измеряется поставщиком электроэнергии, поэтому на нее распространяются действующие тарифы, и, следовательно, она является важной частью счета за электроэнергию.
Наиболее эффективным и действенным способом снижения потребления реактивной мощности из сети является использование систем компенсации реактивной мощности (конденсационных систем). Это показано на рисунке ниже.
Благодаря использованию конденсаторных установок можно
— Разряжать линии электропередач, трансформаторы и распределительные устройства,
— Сократите расходы на электроэнергию,
— Снижение гармоник при использовании определенного типа оборудования,
— Подавление возмущений в сети, уменьшение перекоса фаз,
— Распределительные сети должны стать более надежными и экономичными.
На практике коэффициент мощности после компенсации составляет от 0,93 до 0,99.
Виды компенсации
Единичная компенсация
Предпочтительно, если:
— Компенсация требуется для крупных потребителей (более 20 кВт),
— потребление энергии постоянно в течение длительного периода времени.
Групповая компенсация
используется для компенсации нескольких индуктивных нагрузок, подключенных бок о бок и одновременно, подключенных к одному выключателю и компенсированных конденсаторной установкой.
Разовая компенсация
Групповое вознаграждение
Централизованная компенсация
Для предприятий с колеблющимися требованиями к реактивной мощности конденсаторные батареи, постоянно находящиеся под напряжением, не подходят, так как может произойти недо- или перекомпенсация. В этом случае конденсаторная батарея должна быть оснащена специальным регулятором и устройствами коммутации и защиты. Если значение cos j отклоняется от заданного значения, контроллер должен активировать или деактивировать ступени конденсатора. Преимущество центральной компенсации заключается в следующем: выход коммутирующего конденсатора соответствует потреблению реактивной мощности в данный момент времени, без пере- или недокомпенсации.
Центральная компенсация
При выборе конденсаторной батареи требуемая мощность конденсатора может быть определена следующим образом
где tg j1— коэффициент мощности нагрузки до установки компенсаторов,
tg j2— коэффициент мощности после установки компенсаторов (желаемый или заданный сетью).
где Ew— показания счетчика активной энергии в кВт/ч,
Eq— показания счетчика реактивной энергии, кварч,
T — период считывания показаний счетчика электроэнергии, ч.
Технико-экономический результат, который можно ожидать от использования конденсаторных установок, приведен в таблице 3.
Зачем нужна компенсация реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности на предприятии может значительно снизить потребление электроэнергии, уменьшить нагрузку на кабельные сети и трансформаторы и тем самым продлить срок их службы.
Общеизвестно, что индуктивные приемники, такие как асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные машины и т.д., являются основными потребителями электроэнергии на промышленных предприятиях. Работа этих приемников связана с потреблением реактивной энергии для генерации электромагнитных полей.
Реактивная («паразитная») энергия не производит полезной работы, но вызывает дополнительную нагрузку на линии передачи и генераторы из-за циркуляции между приемником и источником энергии, и, следовательно, снижает коэффициент мощности сети.
Наличие реактивной мощности оказывает пагубное влияние на всю сеть:
- Возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока
- Снижается пропускная способность распределительной сети
- Отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).
Мерой потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), который численно равен косинусу угла (ɸ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребления активной мощности к общей мощности, фактически потребляемой из сети, т.е.: COS(ɸ)=P/S. Этот коэффициент обычно используется для характеристики уровня реактивной мощности двигателей, генераторов и всей сети установки. Чем ближе значение COS(ɸ) к единице, тем меньше доля реактивной мощности, потребляемой из сети.
Таким образом, применение Конденсаторных установок остро необходимо на предприятиях, использующих:
- Асинхронные двигатели (cos(ɸ) ~0.7)
- Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos(ɸ) ~0.5)
- Выпрямительные электролизные установки (cos(ɸ) ~0.6)
- Электродуговые печи(cos(ɸ) ~0.6)
- Индукционные печи(cos(ɸ) ~0,2-0.6)
- Водяные насосы(cos(ɸ) ~0.8)
- Компрессоры(cos(ɸ) ~0.7)
- Машины, станки(cos(ɸ) ~0.5)
- Сварочные трансформаторы(cos(ɸ) ~0.4)
- Лампы дневного света(cos(ɸ) ~0,5-0.6)
Для увеличения коэффициента мощности используются силовые конденсаторы и конденсаторные батареи, которые являются наиболее эффективными источниками реактивной мощности.
Плюсы от внедрения Установок компенсации реактивной мощности:
- Снижение потребления электроэнергии (от 10-20%, а при cos φ (0,5 и менее) потребность в электроэнергии может сократиться более чем на 30%)и как следствие уменьшение платежей (за счет «исключения» реактивной энергии из сети)
- Уменьшение нагрузки (до 30%) элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевается их срок службы
- Увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя (от 30-40%), что позволит подключить дополнительные мощности без увеличения стоимости сетей.
Увеличение коэффициента мощности достигается путем подключения к сети конденсаторных батарей, которые генерируют достаточное количество реактивной мощности для компенсации реактивной мощности, генерируемой нагрузкой.
Как установка помогает экономить деньги?
Системы КРМ используются в промышленности в сочетании с электродвигателями, которые являются основными потребителями реактивной мощности. В то время как «полезная» энергия расходуется на работу двигателя, реактивная мощность приводит к снижению эксплуатационных преимуществ двигателя. Например, это повышает риск преждевременного выхода из строя и требует более частых перерывов на охлаждение, что влияет на производительность оборудования.
Без УКР пользователь также платит за напрасно потраченную энергию
Неиспользованная часть электроэнергии «проходит» по кабелям, не принося пользы, а избыток электроэнергии вызывает перегрев, что создает дополнительную нагрузку на сеть и приборы. В результате пользователь несет двойные убытки: переплачивает за электроэнергию, используемую не по назначению, и повышает риск повреждения электрооборудования. И потери, и риски можно минимизировать без больших затрат — путем приобретения и установки компенсатора энергии, и чем больше потребляемая мощность, тем больше выгод от использования компенсатора энергии.
Выгоды использования
Установка компенсаторов помогает повысить энергоэффективность источников энергии и исключить возможность сбоев в работе промышленных установок. И этот вид компенсации является экологически чистым, не нанося вреда окружающей среде и здоровью человека. Преимущества использования потребительских и экспертных устройств включают:
- увеличение полезной мощности (КПД электросетей и оборудования до 97%);
- снижение количества фактически потребленной энергии на 20-30%;
- увеличение стабильности уровня напряжения;
- повышение срока безаварийной работы техники;
- снижение расходов на коммунальные услуги (электроэнергию);
- уменьшение пропускной способности в электросетях (минимизация риска перегрева и короткого замыкания).
Использование УКР в производстве позволяет избежать таких затрат, как штрафы от государственных инспекционных органов.
РУСЭЛТ специализируется на производстве современного оборудования, которое помогает снизить затраты на электроэнергию. Наша миссия — соответствовать требованиям наших клиентов и предоставлять им оборудование, которое на 100% выполняет поставленные задачи. Ассортимент RBMC включает в себя различные функции, конструкции и режимы работы, поэтому мы уверены, что каждый потребитель сможет выбрать устройство с оптимальными характеристиками.
