Содержание

Реактивная мощность

Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов. Ее величина определяется конструктивными особенностями двигателей (оборудования), их режимами работы и характеризуется коэффициентом мощности – PF. В отечественной практике показателем реактивной мощности является значение cos (φ) и требования к нему находится в пределах 0,75 - 0,85 для нормального режима работы асинхронных двигателей, самого распространенного вида электрических машин в современной промышленности. Режимы работы электрических сетей предприятий могут значительно отличаться от этих значений. В таких случаях соотношение активных и реактивных мощностей могут измениться в худшую сторону, т.е. потребление реактивной мощности от поставщиков электроэнергии может увеличиться. Это приводит к дополнительным потерям в проводниках, вследствие увеличения тока, отклонения напряжения сети от номинального значения. В результате таких изменений параметров сети ухудшаются режимы работы как технологического (основного), так и энергетического (вспомогательного) оборудования – трансформаторов подстанций, кабелей (ускоренное старение изоляции).

Представим себе асинхронный электромотор, который работает на холостом ходу, едва не входя в синхронизм. В этом случае обмотка возбуждения имеет максимальную реактивную мощность, так как в короткозамкнутых витках ротора (беличьей клетке) практически не наводятся вихревые токи. С точки зрения источника питания эта конструкция представляет собой огромную индуктивную катушку с сотнями метров провода. На неё подается напряжение, которое не в состоянии создать электрический ток в таком количестве проводов, он, в свою очередь, и должен производить работу. В результате напряжение есть, а тока почти нет. Но этому двигателю и не нужно много энергии он работает вхолостую, преодолевая только сопротивление подшипников и вязкость воздуха. В данном случае нет синхронного воздействия на потребителя тока и напряжения.

На рисунке 1 изображен треугольник мощностей. P – активная мощность, Q – реактивная мощность, S – полная мощность, φ – сдвиг фаз между током и напряжением. Из треугольника мощностей видно, что при компенсации реактивной мощности будет снижаться и полная мощность потребляемая из сети.


Рисунок 1.

Конденсаторная установка для компенсации реактивной мощности

Как осуществляется компенсация реактивной мощности. Параллельно индуктивной нагрузке устанавливается емкостная. Напряжение не в силах быстро протолкнуть электрический ток через сотни метров проводов в статоре мотора. Но ток не будет из-за этого отставать от напряжения, он будет в это время заполнять (заряжать) батарею конденсаторов, включенную параллельно с мотором. И источник энергии не почувствует препятствия для протекания тока. Ток и напряжение для источника энергии будут работать синфазно.

Поэтому для разгрузки электрических сетей промышленных предприятий необходима компенсация реактивной мощности, т. е. оборудование, потребляющее реактивную мощность, должно быть оснащено соответствующими установками. Подключение установок компенсации реактивной мощности (КРМ, УКРМ) должно осуществляться как можно ближе к оборудованию потребителей с целью уменьшения влияния реактивных токов на силовые линии связи (кабельные и воздушные).

Реактивная мощность в электрической сети: мероприятия по компенсации

Реактивная мощность в электросети возникает в результате использования нагрузки с элементами, составляющими индуктивность и емкость. Это могут быть обмотки электродвигателей, дросселей, трансформаторов, конденсаторы схем электротехнического оборудования. Индуктивная и емкостная нагрузка способствует сдвигу фазы  тока  относительно фазы напряжения энергии, передаваемой от электростанций.

Структура электросети с элементами, где возникает реактивная составляющая в нагрузке

Это явление приводит к генерации нагрузкой части энергии, ток которой направлен в противоположную сторону, в результате этого появляются потери энергии. Протекающий в цепи ток не совершает полезной работы, а расходуется на нагрев элементов сети.

Цели мероприятий по компенсации

При эксплуатации электросетей на бытовом и промышленном уровне большое значение имеет снизить расходы на электроэнергию. Особенно эта проблема актуальна на крупных промышленных предприятиях. Для экономии электроэнергии надо, чтобы электроустановки работали с максимальной эффективностью.

Реактивная энергия оказывает ряд негативных последствий:

  • Ухудшение работы электронных приборов в различных режимах по причине падения напряжения;
  • Падает статическая устойчивость элементов в нагрузке;
  • Приходится принимать меры, требующие затрат для увеличения пропускной способности сети;
  • Необходимо повышать мощность генераторов на электростанции.

Цель компенсации заключается в том, чтобы создать такие режимы работы, когда реактивная мощность будет оптимальна на конкретной нагрузке.

Физические принципы компенсации реактивной мощности

Векторная диаграмма показывает компенсацию реактивной мощности при изменении токовой нагрузки

На схеме показана нагрузка, которая имеет активную составляющую Rн и индуктивную Lн, сопротивление в Омах, как пример это может быть электродвигатель с обмоткой на роторе. Чем больше величина индуктивного сопротивления в нагрузке Lн, тем больше угол отставания фазы соsφ полного тока I от фазы напряжения питания U.

С правой стороны показана векторная диаграмма, из которой видно, как уменьшается ток нагрузки после подключения конденсатора с емкостным сопротивлением Сн.

Полный ток нагрузки – это сумма токов реактивной составляющей и активной:

I = Iа + Iр.

Значения угла смещения фаз тока и напряжения выражается отношением величин Lн и Rн.

Угол сдвига фаз может выражаться тремя способами:

Формула для вычисления угла сдвига фаз через sin

Формула для вычисления угла сдвига фаз через cos

Формула для вычисления угла сдвига фаз через tg

Зная все эти величины и отношения их зависимости, можно расчитать реактивную и активную составляющие мощности, полную мощность цепи и полную мощность, потребляемую нагрузкой:

  • Активная мощность выражается как: Р = U x I cosф кВт;
  • Реактивная сотавляющая мощность: Q = U x I sinф кВАр;
  • Полная мощность, потребляемая нагрузкой: S = √P2+Q2 kBA.

При включении в цепь параллельно нагрузке конденсатора, который имеет емкостное сопротивление Сн и ток Ic противоположного направления к Ip, так как его фаза опережает фазу напряжения U на 90 ̊, реактивная мощность, потребляемая Lн индуктивным сопротивлением, компенсируется.

Наглядное отображение как происходит компенсация в электросетях

Реактивная составляющая тока с учетом компенсации выражается алгебраической формулой:    

I pk = Iph – Ic.

Когда ток отстает по фазе от напряжения, реактивная мощность потребляется и имеет индуктивный характер, обозначается как положительная знаком «+».

Когда ток опережает по фазе напряжение, реактивная мощность начинает генерироваться, имеет емкостной характер и обозначается знаком «-».

Виды устройств компенсации и места их установки

На промышленных объектах к сетям напряжением менее 1кВ подключается много оборудования, которое потребляет реактивную мощность, коэфициент соsф активной мощности обычно находится в интервале 0.4-0.9.

Трансформаторные подстанции, понижающие напряжение до 04 кВт, расположены на больших растояниях от нагрузки, что приводит к потере передаваемых мощностей. Поэтому приходится прокладывать кабельные линии с проводами большого сечения, наращивать мощность трансформаторов. Мощные понижающие напряжение трансформаторные подстанции стоят дорого. Поэтому компенсация реактивной мощности в электрических сетях производится в местах ее потребления, на низкой стороне трансформаторной подстанции.

Зависимость активных потерь от соsφ

Исследования итальянской компании LOVATO ELECTRIC показывают зависимость активных потерь от значения коэфициента соsφ в элементах сети. При значении 0.7 величина реактивной мощности начинает резко увеличиваться. Пэтому необходимо устанавливать компенсатор реактивной мощности, он оказывает прямое влияние на изменение баланса реактивной мощности в СЭС.

Фазометр для измерения соsφ

Используя фазометр, можно определить заначение соsφ возле каждого элемента нагрузки в сети и принять решение о необходимости компенсации на конкретном участке сети. Обычно измерения делаются на низкой стороне понижающей подстанции, и там же в отдельном отсеке устанавливают конденсаторы, компенсирующие реактивную мощность. Выбирая средства для компенсации реактивной мощности на промышленных объектах, обязательно учитываются характер нагрузки оборудования и режим работы производства.

В зависимости от этих факторов сети делятся на две категории:

  • Общего назначения со стабильным режимом эксплуатации, частотой напряжения 50 Герц;
  • Специфические сети – с несимметричными и нелинейными резкими изменениями величины и характера токовой нагрузки. К таким объектам можно отнести предприятия, где используется большое количество сварочных аппаратов, электролизные процессы, дуговые печи для плавки металлов, а также любое оборудование, потребляющее большое количество мощности и имеющее индуктивные элементы.

Схема размещения компенсирующих емкостных установок

Элементы для компенсации устанавливаются не только на низкой стороне, но и перед электрооборудованием потребителя.

Распределение устройств копенсации по уровням СЭС

Производители и поставщики электроэнергии тоже заинтересованы в снижении потерь, поэтому, начиная с электростанции, на всех уровнях ставят установки для компенсации реактивной мощности.

Средства компенсации и объекты, на которых они размещаются

На промышленных предприятих для погашения больших величин реактивной мощности ипользуются разные устройства компенсации:

  • Синхронные генераторы;
  • Асинхронные генераторы;
  • Шунтирующие реакторы;
  • Батареи статических конденсаторов.

Современные установки компенсации реактивной мощности имеют конструкции с ручной или автоматической регулировкой. Нерегулируемые компенсирующие приборы обычно размещают в распределительных щитах цеха или отдельного участка на производстве. Регулируемые КУ ставят чаще всего на трансформаторных подстанциях. Подключение осуществляется к фазным шинопроводам гибкими многожильными проводами соответствующего сечения.

Пример установки батарей статических конденсаторов в РЩ

Самым распространенным средством компенсации на производственных объектах считаются батареи статических конденсаторов, их устанавливают на подстанциях и в РЩ, РУ или РШ.

Схема установки конденсаторов для компенсации реактивной мощности при эксплуатации бытовых электроприборов

На бытовом уровне достаточно 1-3 конденсаторов не большой емкости более 220В по напряжению.

Установка элементов по компенсации реактивной мощности является энергоэкономичной технологией, значительно снижает потери электроэнергии, эксплуатация электроустановок становится более эффективной.

Видео

Оцените статью:

Реактивная мощность - это... Что такое Реактивная мощность?

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Мгновенная электрическая мощность

Мгновенная электрическая мощность P (t), выделяющаяся на элементе электрической цепи — произведение мгновенных значений напряжения

U (t) и силы тока I (t) на этом элементе:

Если элемент цепи — резистор c электрическим сопротивлением R, то

Мощность постоянного тока

Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то среднюю мощность можно вычислить по формулам:

Мощность переменного тока

Активная мощность

Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью: . В цепях однофазного синусоидального тока , где U и I — действующие значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле

. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением . Единица активной мощности — ватт (W, Вт). Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом активной мощности является мощность, поглощаемая нагрузкой.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sin φ. Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var, вар). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом реактивной мощности является мощность, отраженная от нагрузки.

Необходимо отметить, что величина sinφ для значений φ от 0 до плюс 90 ° является положительной величиной. Величина sinφ для значений φ от 0 до минус 90 ° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = UI sinφ реактивная мощность может быть отрицательной величиной. Но отрицательное значение мощности нагрузки характеризует нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sinφ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных полях индуктивностей и в электрических полях емкостей. Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sinφ, более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике.

Полная мощность

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи I и напряжения U на её зажимах: S = U×I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: , где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA, ВА).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Измерения

Литература

  • Бессонов Л. А. — Теоретические основы электротехники: Электрические цепи — М.: Высш. школа, 1978

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Понятие о реактивных и активных мощностях и нагрузках

Главная цель при передаче электроэнергии – повышение эффективности работы сетей. Следовательно, необходимо уменьшение потерь. Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация которой значительно повышает качество электроэнергии.

Батареи статических конденсаторов

Реактивная мощность вызывает ненужный нагрев проводов, перегружаются электроподстанции. Трансформаторная мощность и кабельные сечения вынужденно подвергаются завышениям, сетевое напряжение снижается.

Понятие о реактивной мощности

Для выяснения, что же такое реактивная мощность, надо определить другие возможные виды мощности. При существовании в контуре активной нагрузки (резистора) происходит потребление исключительно активной мощности, полностью расходуемой на энергопреобразование. Значит, можно сформулировать, что такое активная мощность, – та, при которой ток совершает эффективную работу.

На постоянном токе происходит потребление исключительно активной мощности, рассчитываемой соответственно формуле:

P = U x I.

Измеряется в ваттах (Вт).

В электроцепях с переменным током при наличии активной и реактивной нагрузки мощностной показатель суммируется из двух составных частей: активной и реактивной мощности.

Реактивная нагрузка бывает двух видов:

  1. Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
  2. Индуктивная (катушки). Характеризуется фазовым отставанием тока по отношению к напряжению.

Емкостная и индуктивная нагрузка

Если рассмотреть контур с переменным током и подсоединенной активной нагрузкой (обогреватели, чайники, лампочки с накаливающейся спиралью), ток и напряжение будут синфазными, а полная мощность, взятая в определенную временную отсечку, вычисляется путем перемножения показателей напряжения и тока.

Однако когда схема содержит реактивные компоненты, показатели напряжения и тока не будут синфазными, а будут различаться на определенную величину, определяемую углом сдвига «φ». Пользуясь простым языком, говорится, что реактивная нагрузка возвращает столько энергии в электроцепь, сколько потребляет. В результате получится, что для активной мощности потребления показатель будет нулевой. Одновременно по цепи протекает реактивный ток, не выполняющий никакую эффективную работу. Следовательно, потребляется реактивная мощность.

Реактивная мощность – часть энергии, которая позволяет устанавливать электромагнитные поля, требуемые оборудованием переменного тока.

Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

Q = U x I x sin φ.

В качестве единицы измерения реактивной мощности служит ВАр (вольтампер реактивный).

Выражение для активной мощности:

P = U x I x cos φ.

Треугольник мощностей

Взаимосвязь активной, реактивной и полной мощности для синусоидального тока переменных значений представляется геометрически тремя сторонами прямоугольного треугольника, называемого треугольником мощностей. Электроцепи переменного тока потребляют две разновидности энергии: активную мощность и реактивную. Кроме того, значение активной мощности никогда не является отрицательным, тогда как для реактивной энергии возможна либо положительная величина (при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).

Треугольник мощностей

Важно! Из треугольника мощностей видно, что всегда полезно снизить реактивную составляющую, чтобы повысить эффективность системы.

Полная мощность не находится как алгебраическая сумма активного и реактивного мощностного значения, это векторная сумма P и Q. Ее количественное значение вычисляется извлечением квадратного корня из суммы квадратов мощностных показателей: активного и реактивного. Измеряться полная мощность может в ВА (вольтампер) или производных от него: кВА, мВА.

Чтобы была рассчитана полная мощность, необходимо знать разность фаз между синусоидальными значениям U и I.

Коэффициент мощности

Пользуясь геометрически представленной векторной картиной, можно найти отношение сторон треугольника, соответствующих полезной и полной мощности, что будет равно косинусу фи или мощностному коэффициенту:

cos φ = P/S.

Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

Количество потребляемых ватт – то же самое, что и количество потребляемых вольтампер при мощностном коэффициенте, равном 1 или 100%.

Важно! Полная мощность тем ближе к показателю активной, чем больше cos φ, или чем меньше угол сдвига синусоидальных величин тока и напряжения.

Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

  • Р = 80 Вт;
  • Q = 130 ВАр;
  • тогда S = 152,6 BA как среднеквадратичный показатель;
  • cos φ = P/S = 0,52 или 52%

Можно сказать, что катушка требует 130 ВАр полной мощности для выполнения полезной работы 80 Вт.

Коррекция cos φ

Для коррекции cos φ применяется тот факт, что при емкостной и индуктивной нагрузке вектора реактивной энергии располагаются в противофазе. Так как большинство нагрузок является индуктивными, подключив емкость, можно добиться увеличения cos φ.

Принцип компенсации реактивной мощности

Главные потребители реактивной энергии:

  1. Трансформаторы. Представляют собой обмотки, имеющие индуктивную связь и посредством магнитных полей преобразуюшие токи и напряжения. Эти аппараты являются основным элементом электросетей, передающих электроэнергию. Особенно увеличиваются потери при работе на холостом ходу и при низкой нагрузке. Широко используются трансформаторы в производстве и в быту;
  2. Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
  3. Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
  4. Преобразователи электроэнергии, такие как силовые выпрямители, используемые для питания контактной сети железнодорожного транспорта и другие.

Конденсаторные батареи подсоединяются на электроподстанциях для того, чтобы контролировать напряжение в пределах установленных уровней. Нагрузка меняется в течение дня с утренними и вечерними пиками, а также на протяжении недели, снижаясь в выходные, что изменяет показатели напряжения. Подключением и отключением конденсаторов варьируется его уровень. Это делается от руки и с помощью автоматики.

Как и где измеряют cos φ

Реактивная мощность проверяется по изменению cos φ специальным прибором – фазометром. Его шкала проградуирована в количественных значениях cos φ от нуля до единицы в индуктивном и емкостном секторе. Полностью скомпенсировать негативное влияние индуктивности не удастся, но возможно приближение к желаемому показателю – 0,95 в индуктивной зоне.

Фазометр

Фазометры применяются при работе с установками, способными повлиять на режим работы электросети через регулирование cos φ.

  1. Так как при финансовых расчетах за потребленную энергию учитывается и ее реактивная составляющая, то на производствах устанавливаются автоматические компенсаторы на конденсаторах, емкость которых может меняться. В сетях, как правило, используются статические конденсаторы;
  2. При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
  3. Синхронные компенсаторы, представляющие собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки, в режиме перевозбуждения выдают в сеть энергию, которая компенсирует индуктивную составляющую. Для регулирования возбуждающего тока наблюдают за показаниями cos φ по фазометру.

Синхронный компенсатор

Коррекция коэффициента мощности – одна из эффективнейших инвестиций для сокращения затрат на электроэнергию. Одновременно улучшается качество получаемой энергии.

Видео

Оцените статью:

Реактивная мощность: от возникновения к практике

Реактивная мощность – часть электрической энергии, возращенная нагрузкой источнику. Явление возникновения ситуации считается вредным.

Возникновение реактивная мощность

Допустим, цепь содержит источник питания постоянного тока и идеальную индуктивность. Включение цепи порождает переходный процесс. Напряжение стремится достичь номинального значения, росту активно мешает собственное потокосцепление индуктивности. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Образуемое магнитное поле будет пересекать соседствующий сегмент. Если витки расположены один за другим, характер взаимодействия усилится. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением.

Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля. Ток пытается стремительно вырасти, потокосцепление тянет обратно. Вместо ступеньки видим сглаженный выступ. Энергия магнитного поля потрачена, чтобы воспрепятствовать процессу создавшему. Случай возникновения реактивной мощности. Фазой отличается от полезной, вредит. Идеально: направление вектора перпендикулярно активной составляющей. Подразумевается, сопротивление провода нулевое (фантастический расклад).

При выключении цепи процесс повторится обратным порядком. Ток стремится мгновенно упасть до нуля, в магнитном поле запасена энергия. Пропади индуктивность, переход пройдет внезапно, потокосцепление придает процессу иную окраску:

  1. Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
  2. Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
  3. В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.

Графики напряжения, тока, мощности

Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств. Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.

Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.

Реактивная мощность и конденсаторы

Реактивная мощность запасается энергией магнитного поля индуктивностями. А конденсатор? Выступает источником возникновения реактивной составляющей. Дополним обзор теорией сложения векторов. Поймет рядовой читатель. В физике электрических сетей часто используются колебательные процессы. Всем известные 220 вольт (теперь принятые 230) в розетке частотой 50 Гц. Синусоида, амплитуда которой равна 315 вольт. Анализируя цепи, удобно представить вращающимся по часовой стрелке вектором.

Анализ цепей графическим методом

Упрощается расчет, можно пояснить инженерное представление реактивной мощности. Угол фазы тока считают равным нулю, откладывается вправо по оси абсцисс (см. рис.). Реактивная энергия индуктивности совпадает фазой с напряжением UL, опережает на 90 градусов ток. Идеальный случай. Практикам приходится учитывать сопротивление обмотки. Реактивной на индуктивности будет часть мощности (см. рис.). Угол меж проекциями важен. Величина называется коэффициентом мощности. Что означает на практике? Перед ответом на вопрос рассмотрим понятие треугольника сопротивлений.

Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности

Чтобы проще вести анализ электрических цепей, физики предлагают использовать треугольник сопротивлений. Активная часть откладывается, как ток, – вправо оси абсцисс. Договорились, индуктивность направлять вверх, емкость – вниз. Вычисляя полное сопротивление цепи, значения вычитаем. Исключено комбинированный случай. Доступно два варианта: реактивное сопротивление положительное, либо отрицательное.

Получая емкостное/индуктивное сопротивление, параметры элементов цепи домножают коэффициентом, обозначаемым греческой буквой «омега». Круговая частота – произведение частоты сети на удвоенное число Пи (3.14). Еще одно замечание по поводу нахождения реактивных сопротивлений укажем. Если индуктивность просто домножается указанным коэффициентом, для емкостей берутся величины обратные произведению. Понятно из рисунка, где приведены указанные соотношения, помогающие вычислять напряжения. После домножения берем алгебраическую сумму индуктивного, емкостного сопротивлений. Первые рассматриваются положительными величинами, вторые – отрицательными.

Формулы реактивных составляющих

Две составляющие сопротивления – активная и мнимая – являются проекциями вектора полного сопротивления на оси абсцисс и ординат. Углы сохраняются при переносе абстракций на мощности. Активная откладывается по оси абсцисс, реактивная – вдоль сои ординат. Емкости и индуктивности являются основополагающей причиной возникновения в сети негативных эффектов. Было показано выше: без реактивных элементов становится невозможным построение электротехнических устройств.

Коэффициентом мощности принято называть косинус угла меж полным вектором сопротивления и горизонтальной осью. Столь важное значение параметру приписывают, поскольку полезная часть энергии источника является долей полных трат. Доля высчитывается умножением полной мощности на коэффициент. Если векторы напряжения и тока совпадают, косинус угла равен единице. Мощность теряется нагрузкой, улетучиваясь теплом.

Сказанному верить! Средняя мощность периода при подключении к источнику чисто реактивного сопротивления равна нулю. Половину времени индуктивность принимает энергию, вторую отдает. Обмотка двигателя обозначается на схемах прибавлением источника ЭДС, описывающего передачу энергии валу.

Практическое истолкование коэффициента мощности

Многие замечают неувязку в случае практического рассмотрения реактивной мощности. Для снижения коэффициента рекомендуют параллельно обмоткам двигателя включать конденсаторы большого размера. Индуктивное сопротивление уравновешивает емкостное, ток вновь совпадает с напряжением фазой. Сложно понять вот по какой причине:

  1. Допустим, к источнику переменного напряжения подключили первичную обмотку трансформатора.
  2. В идеале активное сопротивление равно нулю. Мощность должна быть реактивной. Но это плохо: угол между напряжением и током стремятся сделать нулевым!

Коэффициент мощности

Величина энергии, запасаемой полем, определяется размером индуктивности или емкости. Прочитаете в любом учебнике физики для ВУЗов (Курс физики Жданова и Маранджяна, т. 2, стр. 234), точнее – пропорциональна квадрату величины. Теория реактивной мощности предполагает: некая энергия запасается каждый период паразитной индуктивностью, емкостью, потом уходит во внешнюю цепь. Получается своеобразная циркуляция внутри колебательного контура. Сильно нагреваются соединительные провода, если индуктивность находится слишком далеко от ёмкости.

Но! Колебательный процесс безучастен работе двигателей, трансформаторов. Теория реактивной мощности предполагает: колебания совершает вся энергия. До последней капли. В трансформаторе, двигателе из поля происходит активная “утечка” энергии на совершение работы, наведение тока вторичной обмотки. Энергия циркулировать между источником и потребителем не может.

Реальная цепь процесс согласования отдельных участков затрудняет. Для перестраховки поставщики требуют установить параллельно обмотке двигателя конденсаторы, чтобы энергия циркулировала в локальном сегменте, не выходила наружу, нагревая соединительные провода. Важно избежать перекомпенсации. Если емкость конденсаторов будет слишком велика, батарея станет причиной увеличения коэффициента мощности.

Что касается сдвига фаз, возникает на вторичной обмотке трансформатора подстанции. Роль играет не это. Двигатель работает, часть энергии не преобразована в полезную работу, отражается назад. В результате возникает коэффициент мощности. Участвующая составляющая индуктивности – технологический, конструкционный дефект. Часть, не приносящая пользы. Скомпенсируем, добавляя конденсаторные блоки.

Проверка правильности согласования ведется по факту отсутствия сдвига фаз между напряжением и током работающего электродвигателя. Лишняя энергия циркулирует меж избыточной индуктивностью обмоток, установленным конденсаторным блоком. Достигнута цель мероприятия – избежать нагрева проводников питающей устройство сети.

Что предлагают под видом экономии электроэнергии

В сети предлагают купить устройства экономии электроэнергии. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не перегнуть палку. Допустим, компенсатор будет уместно смотреться рядом с включенным компрессором холодильника, коллекторным двигателем пылесоса, обременять квартиру мерами при работающих лампочках накала – предприятие сомнительное. До установки потрудитесь узнать сдвиг фаз меж напряжением и током, согласно информации, правильно рассчитайте объем блока конденсаторов. Иначе попытки сэкономить таким образом потерпят неудачу, разве случайно удастся навести палец в небо, попасть в точку.

Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Делается для крупных предприятий, где стоят мощные двигатели, создающие большие углы сдвига фаз. Внедряют специальные счетчики учета реактивной мощности, оплачиваемой согласно тарифу. Для расчетов коэффициента оплаты применяется оценка тепловых потерь проводов, ухудшение режима эксплуатации кабельной сети, некоторые другие факторы.

Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления

Реактивная мощность выступает явлением отражения энергии. Идеальные цепи явления лишены. Реактивная мощность проявляется выделенным теплом на активном сопротивлении кабельных линий, искажает синусоидальную форму сигнала. Отдельная тема разговора. При отклонениях от нормы двигатели работают не столь гладко, трансформаторам – помеха.

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

1. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

2. Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

3. Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.


Основные потребители реактивной мощности:

- Асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

- Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).

 
Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

  •  разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;
  •  снизить расходы на оплату электроэнергии
  •  при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;
  •  подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;
  •  сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Реактивная мощность

Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности. потребляемой нагрузкой. составляющей. которая формирует электромагнитные паля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.

В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резиставный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима
для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (<р)

Cos (ϕ) = Р1гарм / А1гарм

Р1гарм - активная мощность первой гармоники 50 Гц
А1гарм - полная мощность первой гармоники 50 Гц
где

A =√(P2 + Q2)

Таким образом, cos (ϕ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности
нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению cos (ϕ). т.к. низкий cos (ϕ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности)

2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330...370 В. вместо 380 В)

3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность
двигателей.

Потребители реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности, необходимой дтя создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До S0-S5% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминесцентное освещение и т.п.

Подробнее

Что такое реактивная мощность и почему она имеет значение?

читать | Делиться:

Реактивная мощность имеет решающее значение для поддержания уровней напряжения в системе передачи.

Но что именно?

Используя аналогию с муниципальной системой водоснабжения, подумайте о напряжении как об эквиваленте «давления» водяной системы - без него вода просто сидит в трубах, а при слишком большом количестве трубы взрываются.Поэтому очень важно, чтобы давление воды было постоянным и постоянным.

Напряжение играет аналогичную роль в электрической системе в обеспечении стабильности потоков мощности. Однако последствия несоблюдения напряжения в электрической системе гораздо более ужасны, поскольку падение напряжения может серьезно повредить генерирующее, передающее и распределительное оборудование и привести к широко распространенным каскадным отключениям.

Реактивная мощность генерируется или поглощается электрическими генераторами (или, в некоторых случаях, устройствами, известными как «конденсаторы») для поддержания постоянного уровня напряжения, обычно называемого «поддержкой напряжения».«Генераторы, обеспечивающие поддержание напряжения, часто страдают от тепловых потерь, что приводит к снижению способности вырабатывать« реальную »мощность. Мы все больше знакомы с реальной мощностью: она зажигает лампочки, вращает моторы и заряжает айфоны. Важно отметить, что реальная мощность - это то, что компенсируется на оптовых рынках электроэнергии RTO. Таким образом, когда системные операторы приказывают генераторам генерировать или поглощать реактивную мощность для поддержания напряжения, они жертвуют своей способностью генерировать реальную мощность и получать рыночные доходы RTO. Рассчитанная маржа на эти упущенные рыночные доходы выплачивается производителям, обеспечивающим поддержку напряжением, посредством внебиржевых платежей.

Основная проблема использования реактивной мощности для управления напряжением заключается в том, что реактивная мощность не распространяется до реальной мощности в электрической системе. Во многих случаях самые дешевые источники реальной мощности расположены удаленно от центров нагрузки, и системные операторы должны контролировать уровни напряжения в центрах нагрузки, чтобы гарантировать поддержание постоянного уровня напряжения. Если уровни напряжения становятся слишком высокими или слишком низкими, генераторы в центре нагрузки работают для стабилизации уровней напряжения, генерируя или потребляя реактивную мощность.

Проблема реактивной мощности вышла на первый план на территории PJM Interconnection. Поскольку зона обслуживания PJM расширилась, а использование более дешевой удаленной генерации для обслуживания центров нагрузки стало более распространенным явлением, PJM расширила свои возможности мониторинга напряжения за счет внедрения интерфейсов передачи. Такие интерфейсы измеряют потоки мощности по выбранным высоковольтным линиям электропередачи в удаленные центры нагрузки, чтобы указать, когда необходима дополнительная локальная генерация (в центре нагрузки) для поддержания уровней напряжения.

Еще несколько лет назад способность генерировать реактивную мощность в PJM в основном воспринималась как должное. Поддержка напряжения обычно обеспечивалась унаследованными станциями, генерирующими базовую нагрузку, которые уже давно оплатили капитальные затраты на оборудование, необходимое для предоставления этой услуги, либо с помощью исторической регулируемой базы тарифов, либо с помощью тарифных положений PJM, которые позволяют возмещать такие затраты.

Две тенденции изменили статус-кво. Во-первых, поскольку цены на природный газ снизились, генерирующие мощности базовой нагрузки, которые исторически обеспечивали поддержание напряжения (т.е. угольные электростанции) уже не работают так стабильно или экономично. В некоторых случаях они запускались и работали без потерь, чтобы обеспечить реактивную мощность. Во-вторых, из-за экономических факторов и приближающихся экологических норм, многие из тех же генерирующих объектов базовой нагрузки теперь потребовали вывода из эксплуатации. Эти тенденции привели к существенным выплатам вне рынка этих генераторов базовой нагрузки, поскольку они были отправлены исключительно для обеспечения поддержки напряжением. В некоторых случаях контракты по обеспечению надежности использовались для поддержания работоспособности генерирующих мощностей в целях обеспечения реактивной мощности, включая некоторые угольные блоки в Пенсильвании.

Итак, что все это означает для наших клиентов в будущем?

Поскольку нерыночные платежи за поддержку напряжения и запросы на вывод из эксплуатации накапливались, PJM предприняла модернизацию системы передачи для смягчения основных проблем с напряжением, расходы на которые несут налогоплательщики. Ожидается, что разработка таких обновлений будет продолжена.

PJM сейчас начинает обсуждения по моделированию потребности в реактивной мощности на своих рынках на сутки вперед и в реальном времени, что означает, что рыночные цены могут начать отражать реактивную мощность.Кроме того, с увеличением количества распределенных ресурсов все большее внимание уделяется обеспечению наличия адекватной реактивной способности, особенно учитывая, что высокая степень проникновения солнечной энергии требует большей реактивной мощности. Это может привести к необходимости возмещения капитальных затрат через рынки или тарифные планы PJM. Поскольку FERC фокусируется на ценообразовании - что в некотором смысле является кодом для поиска дополнительных доходов для производителей в эпоху низких цен на природный газ - существует вероятность того, что реактивная мощность станет более явным продуктом, требующим дополнительной компенсации.

Следите за обновлениями в бизнес-блоге Direct Energy, чтобы узнать о дальнейших политических и нормативных изменениях. Прочтите о том, как законопроект № 380 Сената Калифорнии может потенциально повлиять на цены на природный газ в Южной Калифорнии.

Размещено: 23 мая 2016 г.

Что такое реактивная мощность? - IBERDROLA

  • Ниже
    15 кВт, номиналы 2.0A - 2.1A Счета выставляются только в том случае, если реактивная мощность превышает 50% от потребляемой активной мощности.
  • Свыше
    15 кВт по тарифам 3.0A - 3.1A y 6.x Оплачивается только в том случае, если реактивная мощность превышает 33% от активной мощности. Он не применяется во внепиковый период (P3 ставки 3.X и P6 ставки 6.X).

Вы можете рассчитать потребление реактивной мощности, умножив избыточную реактивную мощность на Регулируемый заряд реактивной мощности, который определен в ITC / 688/2011 от 30 июня [PDF].

Под превышением реактивной мощности в каждый период действия тарифа доступа понимается более 33% от зарегистрированной активной мощности за этот же период.

Избыточная реактивная мощность i = RPEi - 0,33 * APi
RPEi: Реактивная мощность при записи в соответствующий период
APi: Активная мощность при записи в соответствующий период.
i: Тарифный период доступа.

Регулируемый заряд реактивной мощности (/ кВАрч) определяется коэффициентом мощности (cosφ), который измеряет количество реактивной мощности по отношению к общей мощности, и рассчитывается следующим образом:

Никаких затрат не применяется, если значение cosφ больше 0,95.
Однако стоимость будет 0,041554 / кВАрч, если cosφ находится между 0.95 и 0,80.
Стоимость составит 0,62332 / кВАрч, если cosφ меньше 0,80.

Соотношение между реактивной мощностью и активной мощностью также можно рассчитать следующим образом:

Cosφ = 0,8 означает, что реактивная мощность составляет 75% от активной мощности.
Cosφ = 0,95 0,95 означает, что реактивная мощность составляет 33% от активной мощности.

В счете за электроэнергию отображается надбавка за реактивную мощность следующим образом:

В этом примере счет за превышение реактивной мощности выставляется за два периода:

P1: выставление счета за 206,52 кВАр · ч с применением Cosφ менее 0,80, 0,062332 / кВАрч
P2: выставление счетов за 1.094,53 кВАрч при Cosφ менее 0,80, 0,062332 / кВАрч

Расчеты производились следующим образом:

Периоды P1 и P2 (рабочие дни) должны быть добавлены к периодам P4 и P5 (выходные), соответственно; без учета периодов P3 и P6. Таким образом:

Период 1 Период 2 Период 3 Итого
Доплата
Активная мощность (кВтч) 256,00 1,259,00 145,00
Реактивная мощность (кВАрч)291,00 1,510,00 103,00
Реактивная мощность, исключенная из счета (*) (кВАарч) 84,48 415,47 Н / Д
Реактивная мощность НЕ исключена из счета (в кВАрч) 206,52 1,094,53 Н / Д
cosφ 0,66 0 , 64
Плата за выставление счетов за реактивную мощность (дюйм / кВАрч) 0,062332 0,062332
Начисление на счет l: Плата за реактивную мощность x Реактивная мощность, НЕ исключенная из счета 12,87 68,22 81,09

(*), после чего она считается превышением (т.е.е., Cosφ <0,95 = 33% активной мощности)

Как я могу отказаться от выставления счетов за реактивную мощность?

Если вы устанавливаете батареи конденсаторов, вы можете исключить штраф за реактивную мощность в вашем счете, поскольку такие батареи снижают потребность в реактивной мощности от сети.

Дополнительные преимущества, предоставляемые конденсаторными батареями:

  • Они сокращают потери на джоулевом эффекте (нагрев) в проводниках и трансформаторах, расположенных «выше по потоку» от конденсаторных батарей, что приводит к повышению энергоэффективности электрической системы.
  • При установке на объектах с силовыми трансформаторами (высоковольтные потребители) они увеличивают доступную мощность во вторичной обмотке.

Iberdrola предоставляет этим банкам услуги по установке «под ключ», так что клиенту не нужно ни о чем беспокоиться.

Управление реактивной мощностью и напряжение во избежание отключений

Что такое реактивная мощность?

В системе переменного тока (AC) мощность состоит из двух компонентов: активной и реактивной мощности.Полезная работа выполняется за счет активной мощности, в то время как реактивная мощность улучшает стабильность напряжения и предотвращает падение напряжения. Явление реактивной мощности можно объяснить с помощью приведенного ниже «треугольника мощности».

Предположим, что полная мощность S, передаваемая питающим устройством, имеет разность фаз Ф между формами волны напряжения и тока. Если его разделить на две взаимно перпендикулярные составляющие, то его горизонтальная составляющая вдоль основания треугольника мощности называется активной мощностью, P (= S CosФ), а его вертикальная составляющая вдоль перпендикуляра называется реактивной мощностью, Q (= S SinФ).Где, Ф = tan- | (Q / P).

Следующие отношения могут быть показаны с помощью «Треугольника мощности».

S = P + j Q = √ (P 2 + Q 2 ) X e

Обычно сеть энергосистемы имеет широкий спектр активных и реактивных нагрузок, поэтому ее комбинированный коэффициент мощности варьируется от отставания до опережения через единство. Таким образом, производство и потребление активной и реактивной составляющих полной мощности зависят от характера нагрузки.

Индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность, в то время как емкостная нагрузка генерирует ее с их запаздывающим и опережающим коэффициентами мощности соответственно.

Количество реактивной мощности зависит от сдвига фаз между волной напряжения и волны тока. Резистивная нагрузка потребляет только активную мощность при единичном коэффициенте мощности.

Сценарий активной и реактивной мощности в чистой резистивной, индуктивной и емкостной нагрузке представлен в таблице 1.

Физическая аналогия для реактивной мощности

Достаточно точная аналогия для реактивной мощности - это процесс заполнения водой бак башни с водой - по ведру за раз.

Эта аналогия основана на том факте, что «в энергосистеме полезная работа осуществляется за счет активной мощности, в то время как реактивная мощность поддерживает напряжение».

Когда вы несете ведро, наполненное водой, вверх по лестнице, у вас есть ведро и вода, когда вы спускаетесь вниз, после того как вы выливаете воду наверх, у вас есть пустое ведро. В этом случае пустое ведро - это помощник в работе, а перенос воды - желаемая работа. При подъеме по лестнице вам понадобится пустое ведро (реактивная мощность) и вода (активная мощность), а при спуске - пустое ведро (реактивная мощность).Здесь роль реактивной мощности (помощника) выполняет пустое ведро, а роль активной мощности - вода.

Другая аналогия с реактивной мощностью говорит о том, что «Реактивная мощность - это пена на пиве» здесь довольно хорошо, потому что место в стакане занято бесполезной пеной, оставляя меньше места для настоящего пива.

Источники реактивной мощности

Источники компенсации реактивной мощности классифицируются как,

  • Статическая компенсация идеально подходит для срабатывания в течение секунд и минут, например, шунтирующего конденсатора, шунтирующего реактора и переключателя ответвлений.
    Динамическая компенсация идеально подходит для мгновенного отклика, например, для синхронного конденсатора, генераторов и РПН.
    Он далее классифицируется как
    • Динамическая компенсация шунта
    • Динамическая последовательная компенсация

Резерв реактивной мощности (RPR)

RPR - это резервная реактивная способность, доступная в системе для помощи в регулировании напряжения.

Во время непредвиденных обстоятельств, таких как отключение линии электропередачи или внезапное изменение спроса на реактивную мощность, эта возможность уравновесит предложение и спрос на реактивную мощность.

Помогает поддерживать стабильное напряжение, обеспечивать безопасность основной энергосистемы, надежную работу системы от кратковременной и долговременной нестабильности и падения напряжения.

Оборудование, которое может поддерживать RPR, - это синхронные конденсаторы, «запасные шунтирующие конденсаторы», «запасные шунтирующие реакторы» и статические компенсаторы переменного тока.

Реактивная мощность, подаваемая генератором, является эффективным источником RPR по следующим причинам:

  • Его превосходные характеристики при низком напряжении по сравнению со статическими реактивными устройствами.
    • Быстрый отклик системы возбуждения.
    • Большой реактивный диапазон.

Важность реактивной мощности

Регулируя реактивную мощность, можно управлять следующими параметрами энергосистемы:

  • Использование активной мощности
    • Стабильность напряжения
    • Коэффициент мощности
    • Эффективность системы
    • Стоимость энергии
    • Качество электроэнергии

Использование реактивной мощности при эксплуатации

При передаче электроэнергии на большие расстояния возникают дополнительные потери реактивной мощности из-за большого реактивного сопротивления высоковольтной системы передачи.Чтобы избежать чрезмерной передачи реактивной мощности, генерация и потребление реактивной мощности должны быть как можно ближе друг к другу, иначе это приведет к неправильному профилю напряжения.
Линии электропередачи, трансформаторы, асинхронные двигатели, печи, реакторы, дроссели, пускорегулирующие аппараты потребляют реактивную мощность, и ее передача сильно локализована, поэтому реактивная мощность обеспечивается некоторыми локализованными источниками. Для нагрузок LT им можно управлять с помощью «интеллектуального реле контроля коэффициента мощности» (IPFC).

Система возбуждения синхронного генератора позволяет регулировать спрос и предложение реактивной мощности для достижения желаемого уровня напряжения. У генераторов также есть кривые мощности, которые определяют комбинацию выходной активной и реактивной мощности.

Снижение потерь мощности за счет регулирования реактивной мощности

Вместо изменения уровня напряжения можно уменьшить потери мощности и энергии за счет регулирования реактивной мощности.

Активные потери мощности ΔP и падение напряжения ΔV могут быть получены из следующих уравнений:

ΔP = (P 2 + Q 2 ) x R / V 2
ΔV = √ [3x (P2 + Q2 )] x R / V
Где: V - напряжение системы,
R - сопротивление цепи

Приведенные выше соотношения указывают на потери активной мощности ΔP и падение напряжения ΔV в зависимости от передачи реактивной мощности Q.Следовательно, для снижения потерь мощности можно использовать распределенные / местные источники реактивной мощности, такие как шунтирующие конденсаторы для индуктивной нагрузки или шунтирующие реакторы для емкостной нагрузки.

Пределы передачи мощности

Импедансная нагрузка или SIL линии передачи - это нагрузка линии передачи в МВт, при которой возникает естественный баланс реактивной мощности.

Линия с нагрузкой 1.0SIL будет иметь ровный профиль напряжения (одинаковое напряжение от отправляющего до принимающего конца), с одинаковым током в фазе с напряжением вдоль линии.Реактивная мощность в линии из-за заряда шунтирующей емкости будет точно равна активной мощности, потребляемой последовательными потерями индуктивности. Приблизительные значения SIL 1,0 приведены в соседней таблице.

Факторы ограничения передачи мощности

Есть три важных фактора, которые ограничивают передачу энергии.

  • Температурный предел
    • Предел напряжения
    • Предел стабильности

Явление нестабильности напряжения, падения напряжения и отключений

Нестабильность напряжения

Система переходит в состояние нестабильности напряжения, когда потребность в реактивной мощности становится больше, чем предложение.Это может произойти из-за -

  • Увеличение нагрузки / спроса,
    • Постепенное и неконтролируемое падение напряжения.
    • Дефицит реактивной мощности из-за перетока активной и реактивной мощности из индуктивного сопротивления системы передачи.

Явление коллапса напряжения

Процесс, при котором последовательность событий, связанных с нестабильностью напряжения, приводит к потере напряжения в значительной части системы, называется коллапсом напряжения.

Явление падения напряжения возникает, когда потребность в реактивной мощности увеличивается пропорционально активной мощности.В этот момент полностью загруженная линия передачи генерирует дополнительную индуктивную реактивную мощность. Таким образом, емкостной реактивной мощности от местных источников становится недостаточно. Следовательно, реактивная мощность должна доставляться из более отдаленных мест, как следствие, передача большей реактивной мощности по линиям будет еще больше увеличивать падение напряжения на стороне потребителя. Местное регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов обеспечивает большую реактивную мощность, а это, в свою очередь, увеличивает дальнейшие падения напряжения в линиях.В один момент этот процесс может пойти лавинообразно, тем самым снизив напряжение до нуля.

Тем временем большинство генераторов на электростанциях отключатся из-за недопустимо низкого напряжения, что, конечно, ухудшит ситуацию.

Возможный сценарий падения напряжения

Возможный сценарий падения напряжения приведен ниже.

  • Энергоблоки возле центров нагрузки не работают.
    • Сильно нагруженные линии с низкими запасами реактивной мощности (RPR).
    • Отключение сильно нагруженной линии вызывает увеличение нагрузки по другим линиям и потерю реактивной мощности и напряжения.
    • Потребление нагрузки временно снизится для стабилизации. Регуляторы напряжения будут восстанавливать напряжения генератора, но увеличение потока реактивной мощности снизит напряжения на стороне потребителя или где-либо еще.
    • Под кривой мощности генераторы будут достигать пределов Var.

Отключения в энергосистеме

В энергосистеме происходит падение напряжения, если равновесные напряжения после возмущения ниже допустимых пределов.Это падение напряжения может быть преобразовано в полное или частичное отключение электроэнергии. Отключение электроэнергии в электрической системе означает, что вся система выходит из строя. Это происходит по нескольким причинам.

Перегрузка генераторов и линий электропередачи создает дефицит реактивной мощности, что приводит к падению напряжения, а результирующее каскадное отключение может вызвать отключение электроэнергии.

Одним из таких примеров является потеря генерации, например отключение электростанции приводит к перегрузке и понижению частоты по сравнению с другой электростанцией.Это может привести к дальнейшей потере других генераторов.

Другой пример, это узкие места в линиях электропередачи, отключение других перегруженных линий электропередач, что приводит к каскадным отключениям. Наконец, в энергосистеме происходит коллапс напряжения из-за высокого импеданса в ослабленной сети.

Как правило, одно начальное незначительное событие приводит ко второму событию, третьему и так далее. Из-за повышенных нагрузок на систему она окончательно разрушается и приводит к отключению электроэнергии.

Компенсация реактивной мощности

Для компенсации реактивной мощности используются технологии гибкой системы передачи переменного тока (FACTS).Он классифицируется как динамическая компенсация шунта и последовательная компенсация.

Динамическая компенсация шунта

Динамическая компенсация шунта позволяет автоматически поддерживать уровень напряжения в определенной области энергосистемы. Уровень напряжения является непосредственным отображением баланса реактивной мощности - слишком высокое напряжение означает избыток реактивной мощности и наоборот. Динамический шунтирующий компенсатор автоматически и мгновенно регулирует выходную реактивную мощность плавно по сравнению с уровнем опорного напряжения.

Повышает стабильность переходных процессов за счет быстрого обнаружения и автоматической настройки выхода в ответ на системные события.

В настоящее время на рынке коммерчески доступны два типа технологий динамической компенсации шунта: статический (невращающийся) вариатор (SVC) и статический (невращающийся) компенсатор (STATCOM).

SVC состоит из реакторов и конденсаторов и управляется тиристорами. Для автоматического обеспечения стабильности напряжения и переходных процессов он измеряет фактическое напряжение и автоматически подает реактивную мощность в систему через конденсатор и реактор.Эта технология была принята более чем на 800 установках по всему миру.

STATCOM основан на технологии преобразователя напряжения (VSC). Сравнение с SVC показывает, что конденсаторы и реакторы заменяются силовыми транзисторами IGBT для интеллектуального переключения полупроводников. БТИЗ работают на частоте в диапазоне кГц. Подключив конденсаторы постоянного тока к одной стороне преобразователя, STATCOM может изменять свой выходной сигнал по величине, частоте и фазовому углу, чтобы обеспечить стабильность напряжения и переходных процессов.Эта технология была принята примерно на 20 установках по всему миру.

Серийная компенсация

Серийная компенсация увеличивает пропускную способность и улучшает стабильность энергосистемы. Поскольку сама линия передачи потребляет реактивную мощность, поскольку она передает активную мощность. Это означает, что система трансмиссии не работает оптимальным образом. За счет добавления в систему передачи технологии последовательной компенсации пропускная способность резко увеличивается, поскольку конденсаторы будут вырабатывать (емкостную) реактивную мощность.Более того, это саморегулирующийся феномен; по мере передачи большего тока энергосистема будет потреблять больше реактивной мощности, а конденсаторы также автоматически будут производить больше реактивной мощности. В результате линия передачи используется более эффективно, и более активная мощность может достигать потребителей существующей инфраструктуры. Последовательная компенсация поддерживает напряжение, так как в противном случае длинные линии видят спадающий профиль напряжения вдоль линии.

Проблемы управления напряжением и связанной с ним безопасности

Было проведено много исследований для повышения надежности системы, но все же некоторые проблемы рассматриваются как предмет исследований и разработок, чтобы избежать отключений, например, Глобальная стратегия для уставки АРН , лучшие места для устройств управления Var, определение «приемлемого» запаса Var, быстрый анализ непредвиденных обстоятельств для вычисления Var.

Несмотря на то, что были разработаны «реле минимального напряжения», в системе нет реле, которые бы непосредственно определяли проблему, заключающуюся в том, что напряжение вот-вот упадет.


Если вы хотите поделиться мыслями или отзывами, пожалуйста, оставьте комментарий ниже.

мощность электрическая: Реактивная мощность | Infoplease

Реактивная мощность - это понятие, используемое инженерами для описания потери мощности в системе, возникающей в результате создания электрических и магнитных полей.Хотя реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, не рассеивают мощность, они падают напряжение и потребляют ток, что создает впечатление, что они действительно это делают. Эта мнимая мощность или фантомная мощность называется реактивной мощностью . Он измеряется в единицах, называемых вольт-ампер-реактивными (ВАР). Фактическое количество используемой или рассеиваемой мощности называется истинной мощностью, и измеряется в ваттах. Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется полной мощностью , и является произведением напряжения и тока цепи.Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА). Говорят, что устройства, которые накапливают энергию за счет магнитного поля, создаваемого протеканием тока, поглощают реактивную мощность; те, которые накапливают энергию за счет электрических полей, как говорят, генерируют реактивную мощность. Реактивная мощность имеет большое значение, поскольку она должна подаваться и поддерживаться для обеспечения непрерывного стабильного напряжения в передающих сетях. Таким образом, реактивная мощность производится для обслуживания системы, а не для конечного потребления.Потери мощности, возникающие при передаче тепла и электромагнитных излучений, включаются в общую потребность в реактивной мощности, как и потребности энергоемких устройств, таких как электродвигатели, электромагнитные генераторы и генераторы переменного тока. Эта энергия подается для многих целей конденсаторами, конденсаторами и аналогичными устройствами, которые могут реагировать на изменения тока, высвобождая энергию для нормализации потока. Если элементы энергосистемы не могут получить необходимую им реактивную мощность от близлежащих источников, они потянут ее через линии электропередачи и дестабилизируют сеть.Таким образом, плохое управление реактивной мощностью может вызвать серьезные отключения электроэнергии.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторское право © 2012, Columbia University Press. Все права защищены.

См. Другие статьи в энциклопедии: Электротехника

9.1.1 Реактивная мощность | EBF 483: Знакомство с рынками электроэнергии

9.1.1 Реактивная мощность

Реактивная мощность - понятие очень сложное для технологического понимания, но довольно простое с экономической точки зрения.Здесь мы сосредоточимся на экономике, но для этого нам нужно немного понять физику. Если вы хотите узнать больше о загадочной природе реактивной мощности, я настоятельно рекомендую вам прочитать прекрасную книгу Александрии фон Мейер Power Systems: A Conceptual Introduction .

Напомним из начала термина, что электроэнергия на самом деле состоит из двух компонентов: тока и напряжения. В системе переменного тока производимые ток и напряжение непостоянны.Оба являются синусоидальными волнами с частотой 60 циклов в секунду или 60 Гц (эта «частота» является важным понятием, к которому мы вернемся позже в этом уроке). Если волны напряжения и тока достигают пика в одно и то же время, как показано на панели (а) рисунка ниже, говорят, что они находятся «в фазе». Если волны напряжения и тока не достигают пика в одно и то же время, как показано на панели (b) рисунка ниже, то говорят, что они «не совпадают по фазе».

В фазе и Не в фазе переменного тока.

кредит: Это изображение З. Хе © Университет штата Пенсильвания находится под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 Z.

Для энергосистем требуется, чтобы напряжение и ток были как можно более "синфазными". Если бы единственными устройствами, которые были подключены к системам питания, были простые резисторы (например, лампочка или обычный тостер), тогда было бы несложно поддерживать фазу системы питания. Некоторые типы бытовых устройств, такие как кондиционеры, холодильники, насосы для бассейнов или что-нибудь еще, в котором используется электродвигатель, могут фактически сбивать напряжение и ток в противофазе.Эти устройства иногда называют «индуктивными нагрузками», поскольку они потребляют ток, но могут снижать напряжение, или они создают слабое электромагнитное поле, которое может сдвигать напряжение по фазе с током.

Если напряжение оказывается не в фазе с током, это уменьшает количество мощности, которое может быть доставлено (помните, что мощность = напряжение, умноженное на ток), и некоторые из этих индуктивных нагрузок могут не работать (а лампочки могут не работать). такие же яркие и т. д.). Разница в фазах между напряжением и током или то, какое дополнительное напряжение потребуется для восстановления синфазности системы, называется реактивной мощностью.

Мощность, которую мы фактически потребляем (напряжение, умноженное на ток), иногда называют «реальной мощностью», чтобы отличить ее от реактивной мощности. В этом классе, если мы просто будем использовать термин «мощность», то это всегда будет относиться к реальной мощности.

Это подводит нас к первому экономическому принципу реактивной мощности: реальная мощность и реактивная мощность дополняют потребление. Многим устройствам, использующим электричество, требуется не только реальная мощность для выполнения своих основных функций, но и реактивная мощность, чтобы компенсировать влияние, которое эти устройства оказывают на напряжение.

Когда энергосистеме требуется больше реактивной мощности, ее можно эффективно вырабатывать на электростанции. Помните, что большинство электростанций вырабатывают электричество через катушку провода, вращающуюся в магнитном поле. (Как быстро эта катушка вращается? 60 раз в секунду, или 60 Гц, что соответствует частоте формы волны напряжения и тока.) Если волны напряжения и тока не совпадают по фазе, это можно исправить, отрегулировав силу магнитного поля, которое оператор электростанции может сделать, слегка перемещая катушку с проводом.Это то, что мы называем «производством» реактивной мощности. Слово «производство» здесь вводит в заблуждение, поскольку реактивная мощность - это не вещь (например, молекула газа или капля нефти) или сила (например, электричество). Но мы используем этот термин как своего рода сокращение.

Однако есть одна загвоздка, которая подводит нас ко второму экономическому принципу реактивной мощности: реактивная мощность и реальная мощность являются заменителями в производстве. Если электростанция хочет производить больше реактивной мощности, она должна немного уменьшить выработку реальной мощности.Сколько именно определяется техническим проектом силовой установки. Поскольку реактивная мощность не является ни объектом, ни силой, производство реактивной мощности не требует прямых затрат. Однако для электростанции существуют альтернативные издержки в виде упущенного реального производства электроэнергии.

Некоторые специализированные устройства, такие как конденсаторные батареи, также могут обеспечивать реактивную мощность. Однако с запасом зачастую дешевле производить реактивную мощность на существующей электростанции, чем строить новую батарею конденсаторов.Многие такие конденсаторные батареи действительно существуют в реальных энергосистемах, особенно вблизи городов, где строительство электростанций может быть затруднено.

До реструктуризации электроэнергетики электроэнергетические компании корректировали выработку электростанций, когда требовалось больше реактивной мощности. Экономические затраты на это были усвоены коммунальным предприятием - если системе потребовалась бы такая большая реактивная мощность, что она значительно увеличила бы стоимость выработки реальной мощности, эти затраты проявились бы в виде более высоких тарифов на электроэнергию.

Однако в регионах, где была проведена реструктуризация электроэнергетики, ни одна электростанция не будет добровольно обеспечивать реактивную мощность, потому что это будет означать меньшую реальную мощность, которую она могла бы продать на рынке. PJM и другие операторы рынка обычно решают эту проблему, требуя от генераторов производить реактивную мощность по запросу, при этом любое упущенное потребление реальной мощности компенсируется на основе альтернативных издержек. Например, если генератору предлагается уменьшить выходную мощность на 1 МВтч для увеличения реактивной мощности, и если рыночная цена составляет 25 долларов США за МВтч, то генератору будет выплачена компенсация в размере 25 долларов США за это действие по увеличению реактивной мощности.

Ознакомьтесь со своим измерителем мощности - что такое реальная, полная и реактивная мощность

Первое - простой вопрос

Верно или нет? Мощность = Напряжение x Ток. Это утверждение верно для систем постоянного тока, но для систем переменного тока есть две основные сложности.
  • Значение тока и напряжения постоянно меняется. Какое значение вы используете?
  • Напряжение и ток могут не совпадать по фазе. Умножение тока и напряжения, когда они не совпадают по фазе, требует регулировки для компенсации фазы.Именно этот фазовый сдвиг заставляет нас определять реальную, полную и реактивную мощность.
  • Этот фазовый сдвиг происходит, когда источник питания питает индуктивную или емкостную нагрузку ». Большинство нагрузок являются индуктивными (двигатели) или резистивными (нагреватели), поэтому сдвиг фаз обычно в одном направлении.
  • Двигатель имеет обмотку. Обмотанный проводник по существу определяет индуктор. Таким образом, обмотка представляет собой сопротивление намотанного провода и индуктивность обмотки.

RMS или эффективное значение

Пиковые значения на кривых переменного напряжения или тока сохраняются лишь на короткое время.Они не совсем отражают способность напряжения и тока выполнять работу и поэтому не используются в расчетах мощности. Ученые используют статистический метод для определения эффективных значений. Это называется среднеквадратичным или среднеквадратичным значением. Результатом определения является следующее: Veff / rms = 0,707 x V пик. То же самое относится и к току. СОВЕТ: вы можете разумно предположить, что все напряжения и токи, сообщаемые измерителем мощности, представлены как среднеквадратические или эффективные значения, если не указано иное. .

СОВЕТ: Большинство мультиметров сообщают среднеквадратичные значения

Полная мощность

Полная мощность - это мощность, передаваемая источником питания такой нагрузке, как двигатель. Практически во всех реальных ситуациях, когда используется переменный ток, вам необходимо подавать на устройство больше энергии (кажущаяся мощность), чем оно будет работать (реальная мощность). (Векторная) разница между ними представляет работу, проделанную для преодоления индуктивной и индуктивной мощности. возможности воздействия нагрузки.Полная мощность измеряется в ВА - Вольт-амперах. На самом деле это ватты, но мы используем новое название единицы, чтобы избежать путаницы. Таким образом, когда вы видите ВА на листе данных, вы можете сделать разумный вывод, что речь идет о полной мощности. Полная мощность рассчитывается: S (общий символ для полной мощности) = Veff / rms x Ieff / rms - однофазный расчет

Коэффициент мощности и фаза

Расчет коэффициента мощности: PF = косинус (фазовый угол в радианах) Коэффициент мощности не имеет технических единиц.Значение PF находится в диапазоне от -1 до 0 до 1 (с запаздыванием - без опережения). Нагрузки, которые представляют только резистивную нагрузку (без емкости или индуктивности), имеют коэффициент мощности, равный 1. Индуктивные нагрузки

Фаза тока отстает от номинального напряжения - Трансформаторы и двигатели (намотанные проводники)

Емкостная нагрузка


Фаза тока соответствует типичному напряжению - скрытые кабели, конденсаторные батареи Нет ничего «плохого» в том, что коэффициент мощности не равен единице.0.

Реальная мощность и реактивная мощность

Думайте о реальной мощности как о полезной мощности - мера того, сколько работы выполняется. Единицы реальной мощности - ватты. Реальная мощность рассчитывается: P (реальная) = S (полная мощность) x pf реактивная мощность это (векторная) разница между кажущейся мощностью и реальной мощностью. Энергия, используемая для производства реактивной мощности, сохраняется в магнитном / электрическом поле индуктивной нагрузки.В случае емкостной нагрузки магнитное / электрическое поле индуктивной нагрузки создает реактивную мощность. Реактивную мощность нельзя использовать для полезной работы. Реактивная мощность обозначается символом: Q

Технические единицы реактивной мощности - VAR - вольт-амперы реактивной мощности. Это также ватты, но мы используем VAR, чтобы знать, что мы говорим о реактивной мощности.

Диаграмма: измерение RMS

Диаграмма: опережение / запаздывание

THD - Общее гармоническое искажение (также называемое искажением)

Проще говоря, THD - это мера искажения, выраженная в%.Если устройству (любому активному устройству, но представьте себе выпрямители, приводы с регулируемой скоростью… как практические примеры) подается синусоида на входе, выход никогда не будет точным 100% воспроизведением входа. Серия гармоник исходной волны искажает исходную форму волны. THD% - это попытка «пронумеровать» степень искажения для сравнения. Число% несколько спорно, потому что некоторые гармоники более важны, чем другие, и нет никакого взвешивания.
THD (%) = 100 * SQRT [(V22 + V32 + V42 +… + Vn2)] / Vt Где V2, V3 - среднеквадратичные значения каждой гармоники напряжения, а Vt - полное среднеквадратичное значение выходного напряжения.

Провисание / вздутие или провал / скачок

Продолжительность 0,5 цикла и более. Провалы напряжения - это наиболее частые нарушения питания. Провалы напряжения могут исходить от электросети. В большинстве случаев провисания возникают внутри здания. Например, в бытовой электропроводке наиболее частой причиной провалов напряжения является пусковой ток, потребляемый двигателями холодильника и кондиционера. Мешки обычно не мешают лампам накаливания или флуоресцентному освещению.двигатели или обогреватели. Однако у некоторого электронного оборудования отсутствует достаточный внутренний накопитель энергии, и поэтому оно не может выдерживать провалы напряжения питания. Оборудование может выдерживать очень короткие глубокие провалы или более длинные, но более мелкие провалы.

Пониженное / повышенное напряжение

Перенапряжение - это увеличение эффективного напряжения более чем на 110% в течение более одной минуты.Пониженное напряжение - это снижение эффективного напряжения до менее 90% в течение более одной минуты. Будьте осторожны с этим определением, потому что оно имеет тенденцию меняться от поставщика к поставщику.

Переходные напряжения / скачки / скачки

Относится к кратковременным (менее 1 цикла) событиям. Низкочастотные переходные процессы часто называют «переходными процессами при переключении конденсаторов». Высокочастотные переходные процессы часто называют импульсами, пиками или скачками.Они могут быть вызваны включением разряженного конденсатора коррекции коэффициента мощности по линии. Высокочастотные переходные процессы вызваны молнией или отключением индуктивных нагрузок. Типичное время нарастания порядка микросекунды; типичные времена затухания составляют от десятков до сотен микросекунд. Часто затухание представляет собой экспоненциально затухающую форму звонка с частотой приблизительно 100 кГц. Чрезвычайно быстрые переходные процессы, или EFT, имеют время нарастания и спада в наносекундной области.Они вызываются дуговыми замыканиями, такими как неисправные щетки в двигателях, и быстро гасятся даже несколькими метрами распределительной проводки. Стандартные сетевые фильтры, входящие в комплект почти всего электронного оборудования, устраняют EFT.

Реактивная мощность - обзор

4.3 Регулирование реактивной мощности биогазовой системы

Реактивная мощность может быть указана как количество «неиспользованной» мощности, вырабатываемой реактивными компонентами, такими как катушки индуктивности или конденсаторы в цепях переменного тока (AC) .Для повышения производительности системы питания переменного тока необходимо эффективно управлять реактивной мощностью; это называется компенсацией реактивной мощности. Проблема компенсации реактивной мощности имеет два аспекта: компенсация нагрузки и поддержка напряжения. Компенсация нагрузки включает улучшение коэффициента мощности, балансировку реальной мощности, потребляемой от источника питания, улучшение регулирования напряжения и т. Д. Больших колеблющихся нагрузок. Поддержка напряжения заключается в снижении колебаний напряжения на заданном конце линии передачи.Можно использовать два типа компенсации: последовательная и шунтирующая. Они изменили параметры системы, чтобы обеспечить улучшенную компенсацию вольт-амперной реактивной мощности (VAR). Они вполне подходят для работы по поглощению или генерации реактивной мощности с более быстрым откликом и относятся к гибким системам передачи переменного тока (FACTS). Это позволит увеличить передачу полной мощности по линии передачи и значительно улучшить стабильность за счет регулировки параметров, которые управляют энергосистемой, то есть тока, напряжения, фазового угла, частоты и импеданса.Чтобы управлять потоком мощности в системе, необходимо контролировать реактивную мощность в линии передачи. Существует множество различных устройств FACT, которые используются для компенсации реактивной мощности в линии передачи. К различным методам FACT относятся статический компенсатор реактивной мощности (SVC), статический синхронный последовательный компенсатор (SSSC), статический синхронный компенсатор (STATCOM) и унифицированный контроллер потока мощности (UPFC) и т. Д .; напряжения на шинах, фазовые углы и полное сопротивление линий в энергосистеме можно регулировать быстро и гибко.Следовательно, устройства FACT могут развить способность передачи мощности, облегчить управление потоком мощности, снизить затраты на генерацию и улучшить стабильность и безопасность системы. SSSC - это устройство FACT, которое последовательно подключено к энергосистеме. Он работает как управляемый последовательный индуктор и последовательный конденсатор. Одной из основных особенностей SSSC является то, что его вводимое напряжение управляется отдельно и ни в коем случае не связано с интенсивностью линии. Это позволяет SSSC подходить как для более низких, так и для более высоких нагрузок.UPFC ассоциируется с устройствами FACT, которые имеют поразительные особенности. Он имеет возможность управлять всеми параметрами, которые влияют на поток энергии в линии передачи. Он считается наиболее совершенным методом управления потоком энергии. Он состоит из последовательного преобразователя и шунтирующего преобразователя, соединенного конденсатором звена постоянного тока, которые в совокупности могут выполнять функцию управления потоком активной / реактивной мощности в линии передачи. Напряжение шины UPFC и реактивная мощность шунта регулируются шунтирующим преобразователем.В то время как реальная и активная мощность линии передачи регулируется последовательным преобразователем путем подачи последовательного напряжения с изменяемой величиной и фазовым углом. Параллельная часть, которая представляет собой СТАТКОМ, вводит синусоидальный ток переменной величины. SVC является частью устройства FACT, которое регулирует напряжение, гармоники и коэффициент мощности, а также стабилизирует систему. SVC - это автомат для согласования импеданса, который используется при проектировании, чтобы приблизить коэффициент мощности системы к единице. Есть две основные ситуации, в которых используются SVC: при подключении к энергосистеме для регулирования напряжения передачи и при подключении рядом с крупными промышленными нагрузками для улучшения качества электроэнергии.SVC использует реактор с тиристорным управлением (TCR) для понижения напряжения и потребления реактивной мощности из системы в случае емкостной (ведущей). В индуктивном случае (запаздывание) автоматически включается конденсаторная батарея и выдает более высокое напряжение. Результат постоянно меняется, опережает или запаздывает при подключении TCR вместе с батареей конденсаторов. СТАТКОМ - это модифицируемое устройство, которое используется в сети передачи переменного тока. Он работает как источник или приемник реактивной мощности переменного тока. СТАТКОМ также называют статическим синхронным конденсатором.В его основе лежит преобразователь источника напряжения. Существует новый подход, в котором используются твердотельные синхронные источники напряжения для фактического временного управления передачей мощности в системах передачи и динамической компенсации. Создание синхронного источника напряжения стало возможным благодаря многоимпульсному инвертору с запирающими тиристорами. При этом он генерирует реактивную мощность, которая необходима для компенсации сети, а также взаимодействует с подходящим устройством хранения энергии для расчета реальной торговли мощностью с системой переменного тока.Это создает широко распространенное управление потоком мощности для последовательной компенсации, компенсации шунта и управления фазовым углом. Чтобы повысить безопасность системы, устройства FACT используются для управления устройством потока мощности, что дает возможность управлять напряжением и потоками мощности. С прошлых лет STATCOM играет важную роль в регулировании напряжения в системах передачи переменного тока. В линиях передачи трехфазного переменного тока часто возникает анализ проблемы перерегулирования напряжения, и обсуждалось ее решение путем продвижения разработки системы регулирования напряжения с использованием устройства FACT STATCOM.

Алгоритм управления реактивной мощностью : Оптимальное распределение реактивной мощности - это нелинейная и смешанно-целочисленная задача оптимизации, которая включает как дискретные, так и непрерывные управляющие переменные. Чтобы найти ситуацию с управляющими переменными, такими как напряжения генератора, положение ответвлений трансформатора с переключением ответвлений и количество устройств компенсации реактивной мощности, запланированный алгоритм используется для оптимизации определенной цели. Потери при передаче мощности, профиль напряжения и стабильность напряжения оптимизируются дискретно.Это означает, что «чистые» пассивные фильтры обеспечивают неадекватные характеристики с точки зрения фильтрации гармоник. При включении активных фильтров ток источника становится почти синусоидальным, и активный фильтр улучшает фильтрующие характеристики пассивного фильтра (De La Roza et al., 2002). В обоих случаях результат доказывает, что производительность шунтирующего фильтра активной мощности с гибридно-нечетким контроллером лучше, чем с обычным контроллером P-I. Переходный отклик сети энергосистемы был значительно улучшен, а динамический отклик стал быстрее за счет использования гибридного нечеткого контроллера.В настоящее время для компенсации реактивной мощности используется конденсаторно-тиристорный реактор постоянной емкости (FCTCR), управляемый нейронной сетью. Алгоритм, который используется для инструктирования нейронных сетей, - это обратное распространение. При отстающем коэффициенте мощности TCR обеспечивает постоянно контролируемую реактивную мощность. Батарея фиксированных конденсаторов соединена шунтом с TCR для расширения динамического регулируемого диапазона до опережающего коэффициента мощности. Подбирая подходящее количество индуктивной / емкостной, можно скомпенсировать реактивную мощность.Быстрая и динамическая балансировка системы возможна за счет наличия схемы управления, которая использует компьютерную нейронную сеть, а не традиционное дискретное переключение нагрузки. FCTCR на основе нейронной сети может быстро реагировать на реактивную мощность системы. В длинной линии передачи реактивная мощность играет важную роль в стабильности напряжения и способности передачи мощности в энергосистеме. Для управления реактивной мощностью в длинной ЛЭП обычно используются компенсаторы с параллельным подключением.В условиях малой нагрузки TCR используется для управления реактивной мощностью. Реактивной мощностью в линиях передачи можно управлять, управляя углом включения тиристоров. В систему TCR вводит гармонический ток. Гармоники в токе могут быть доведены до определенного предела, управляя подачей реактивной мощности. Контроллер нечеткой логики реализован для получения наилучшего возможного управления реактивной мощностью компенсатора для поддержания напряжения и гармоник в токе в заданных пределах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *