Снижение потерь электроэнергии в электрических сетях — одна их важнейших задач в электроснабжении, особенно актуальная для крупных энергоемких предприятий. Компенсация реактивной мощности является одним из путей достижения данной цели.

Эта технология позволяет минимизировать потери энергии при передаче и улучшить энергетические характеристики на стороне потребителя: повысить коэффициент мощности оборудования — для потребителя, и понизить вредные гармоники питающего напряжения — для сети и поставщика.

Практически это значит, что к устройству постоянной нагрузки присоединяется компенсирующий конденсатор расчетной емкости (соответствующей реактивной мощности), а если нагрузка переменная, то в ход идут автоматические конденсаторные установки. И в том и в другом случае в итоге достижима отчетливая картина энергосбережения.

Изначально львиная доля элементов системы электроснабжения и электроприемников переменного тока, обладающих индуктивностью, потребляет наряду с активной мощностью еще и реактивную мощность, которая необходима для создания электромагнитных полей: в электродвигателях, трансформаторах, преобразователях напряжения, линиях электропередач, даже в лампа накаливания и т. п.

Циркуляция в линиях реактивной мощности негативно сказывается на работе энергосистемы в целом в силу снижения пропускной способности линий, трансформаторов и т. д., вызывая нагрев проводов, в конце концов — требует бОльшей полной мощности от поставщика.

Но если реактивная мощность — это часть полной мощности, неизбежно затрачиваемая на электромагнитные процессы в нагрузке, имеющей емкостную и индуктивную составляющую, то почему бы не сделать так, чтобы она циркулировала не по всей системе электропередач, а только между потребителем и местным конденсатором? Именно для этого и служат УКРМ — установки компенсации реактивной мощности.

Конденсаторной установкой компенсации реактивной мощности называют электроустановку, состоящую из конденсаторов, и относящихся к ним вспомогательных устройств (выключателей, разъединителей, разрядных резисторов, устройств регулирования, защиты и т. п.) и ошиновки. Конденсаторная установка включает в себя одну или несколько конденсаторных батарей либо один или нескольких отдельно установленных конденсаторов, присоединенных к сети посредством коммутационных аппаратов.

Суть в том, что когда с помощью конденсаторной установки повышается коэффициент мощности (косинус фи) у потребителя, потребление реактивной составляющей от полной мощности из сети минимизируется, срок службы сети и оборудования, соответственно, увеличивается.

Так, при поддержании значения косинуса фи на уровне от 0,9 до 0,95, платежи за потребление практически бесполезной реактивной мощности — снижаются, так как в общем уменьшается нагрузка на трансформаторы и передающие кабели.

Здесь важно отметить, что и перекомпенсации допускать нежелательно, поскольку это становится экономически не целесообразным, ведь для получения косинуса фи достигающего 0,97-0,99, мощность компенсирующей установки пришлось бы повысить вдвое, а значит и заплатить за нее пришлось бы в 1,5 раза больше, хотя потребляемый ток вследствие такого мероприятия понизился бы всего на 3%.

Виды компенсации

Общей или централизованной компенсацией реактивной мощности называется такой подход, когда одна, общая для всего оборудования предприятия, регулируемая (автоматическая) конденсаторная установка, — располагается на трансформаторной подстанции или в главном распределительном щите. Это полезно, когда реактивная мощность на предприятии в течение дня варьирует между различными потребителями, то есть меняет время от времени свою величину, практически являясь сильно переменной характеристикой своеобразного составного потребителя.

При индивидуальной компенсации конденсаторы подбираются и устанавливаются к каждому отдельному двигателю индивидуально, это получается дешевле если двигателей не очень много, а работают они почти постоянно.

Если же различных единиц оборудования (потребителей электроэнергии) много, а работают они порознь и редко, то индивидуальная компенсация становится дорогостоящей затеей, поскольку часть конденсаторов будет попросту простаивать без дела, то есть какую-то часть времени они не будут востребованы вовсе. Таким образом, несколько мощных потребителей реактивной мощности, работающих обычно долгое время, являются типичными объектами индивидуальной компенсации.

На индивидуальную компенсацию несколько похожа групповая компенсация при которой отдельные конденсаторные установки используется для групп разнообразных электроприемников. Здесь так же разгружаются подводящие провода.

Тиристорные установки компенсации реактивной мощности

Для групповой компенсации хорошо подходят автоматические регулируемые конденсаторные установки, способные в зависимости от текущей реактивной нагрузки автоматически регулировать уровень компенсации. Особенно примечательны здесь тиристорные конденсаторные установки КРМТ, могущие эффективно работать в сетях с резкопеременной реактивной нагрузкой.

Такие установки отличаются превосходным, практически мгновенным быстродействием, что позволяет трансформаторам непрерывно работать в режиме почти чисто активной нагрузки, что продлевает срок их службы.

Число коммутаций для тиристоров неограниченно. Не зря сегодня КРМТ широко используются на многих химических и металлургических заводах, на целлюлозных фабриках, в лифтовом хозяйстве и везде, где характер нагрузок сильно нелинеен: инверторы, роботы, компрессоры, установки с фазным управлением и т. д. Плюс ко всему тиристорные установки бесшумны. Для защиты тиристорных установок применяются дроссели.

Тенденция к росту тарифов на электроснабжение ведет к тому, что применение установок компенсации реактивной мощности (УКРМ) для многих предприятий становится обыденной необходимостью. При этом окупаемость установленного оборудования для компенсации реактивной мощности составляет всего несколько месяцев.

В общем и целом, с точки зрения экономических преимуществ, установка компенсирующих конденсаторных батарей дает целый ряд плюсов:

потери в сетях и трансформаторах снижаются за счет уменьшения проходящего через них тока;

минимизируется эффект падения напряжения на линиях электропередач;

расчетная мощность системы делается меньше.

Иными словами, линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства максимально разгружается благодаря избавлению от лишнего (реактивного) тока, защите от перекоса фаз, уменьшению высших гармоник и помех, а расходы на оплату для предприятия снижаются. В результате сами сети становятся более экономичными.

Эффекты от применения УКРМ

Если остановиться на эффектах систем КРМ более подробно, то можно сказать, что без применения установок УКРМ — в сети все время циркулирует значительная реактивная мощность, это снижает качество поставляемой электроэнергии, поскольку потери мощности в линиях оказываются значительными, имеют место перепады напряжения, а значит мощность силовых трансформаторов завышается, сечение передающих кабелей используется нерационально, пропускная способность на каждом этапе получается в конце концов ниже, чем могла бы быть.

В итоге плата за электроэнергию возрастает, а это — лишние финансовые траты. Если же в сети работает установка УКРМ, то потребление реактивной мощности от питающей сети уменьшается, следовательно достигаются энергосберегающий эффект и финансовая экономия.

Важно, что если вы решаете установить полноценную УКРМ с фильтрами гармоник, то прежде всего необходимо тщательно измерить все параметры сети: полную, активную и реактивную мощности, уровни гармоник, шумов, их величины, значения просадок напряжения, уровни перенапряжений. Так можно достигнуть многих полезных эффектов и избавиться от нежелательных побочных явлений: от вредных эффектов опасных гармоник (3-ей, 5-ой, 7-ой, 9-ой, 12-ой); избежать резонансных перенапряжений и перекоса фаз.

Источник

Что такое УКРМ и какие проблемы решает устройство?

Как часто российские пользователи (домовладельцы и производственные предприятия) получают некачественную электроэнергию и переплачивают за энергоресурсы по причине неэффективности систем энергообеспечения? Практически всегда. И это несмотря на постановления Правительства РФ и приказы Минэнерго, которые вступили в силу более 10 лет назад. А проблема малой эффективности и повышения качества решается – достаточно установить устройство компенсации реактивной мощности с подходящими в конкретной ситуации характеристиками.

Что такое УКРМ

Устройство компенсации реактивной мощности – устройство, поглощающее «лишнее» электричество, не приносящее пользы.

Поток электричества с УКРМ и без установки

Чем мощнее энергопоток по кабелям, тем больше излишков остается из-за колебаний потоков. Результат: износ и перегрев проводов, нецелевые расходы электроэнергии (переплаты), при использовании мощного оборудования повышен риск поломки техники.

Группа «РУСЭЛТ» выпускает приборы для использования в промышленности. В зависимости от условий эксплуатации мы предлагаем различные модели устройств:

• КРМ-0,4(от 20 до 1000 кВар) – используются для автоматического и ручного регулирования мощности;
• КРМ-Ф (от 20 до 1000 кВар) кроме компенсации выполняют вторую немаловажную функцию – фильтрации;
• КРМ-MINI (20, 30, 40 кВар) – управляемые устройства, компенсирующие мощность электричества в сетевых кабелях.

Приборы рассчитаны на промышленную эксплуатацию в умеренных климатических условиях. Полная работоспособность сохраняется в температурном диапазоне -40-+40°С, рекомендованная влажность до 80%.

Конструкция и принцип действия

Агрегат состоит из пяти функциональных блоков:

• Батарей-конденсаторов, которые соединяются по схеме «треугольник» с разрядными резисторами.
• Пускателей и дополнительной контактной группы, которые обеспечивают предварительный заряд конденсирующих батарей.
• Предохранителей, минимизирующих риски поломок из-за резких скачков напряжения.
• Разъединителя (в некоторых моделях автоматического выключателя).
• Регулятора коэффициента мощности.

Компенсация реактивной мощности происходит по следующей схеме:

Измерительная система в электронном формате выполняет контроль реактивной и активной энергии (измеряет напряжение токов в сети).

Контроллер (регулятор) проводит замеры мощности, подключая или отключая конденсаторы по мере необходимости. На основании замеров и измерений показания сравниваются с эталонной величиной, при наличии отклонений от заданных параметров устройство переключает аппарат для обеспечения необходимого значения. Проще говоря, УКРМ обеспечивает снижение реактивной энергии при минимальном цикле переключений, чем повышает КПД энергоносителей и снижает риск неисправностей комплектующих электросетей.

Прибор регулярно измеряет расхождение фаз тока и напряжения и меняет свою емкость в зависимости от потребительской необходимости

Как установка помогает экономить деньги?

Установка КРМ, используется в промышленности, при эксплуатации в тандеме
с электродвигателями, которые и являются основными потребителями реактивной мощности. Если «полезная» энергия тратиться на работу мотора, то реактивная приводит к снижению его эксплуатационных преимуществ. например, увеличивается риск преждевременной поломки, чаще нужны остановки оборудования для охлаждения, что отражается на производительности предприятия.

Без УКРМ пользователь платит и за бесполезную энергию

Реактивная доля электричества «гоняется» по проводам, не принося пользы, а из-за ее избытка возникает перегрев, обеспечивается дополнительная нагрузка на сеть и оборудование. Итог: у пользователя двойная потеря – переплата за нецелевую электроэнергию и повышенный риск поломок электрооснащения. А потери и риски сводятся к минимуму без значительных трат – покупкой и установкой УКРМ, И чем больше мощность потребляемой энергии, тем больше выгод от использования компенсатора.

Выгоды использования

Повысить энергоэффективность энергоносителей, свести к нулю вероятность поломок промышленного оборудования помогает установка УКРМ. Причем этот вид компенсации экологичен, ни окружающей среде, ни здоровью человека не наносится какого-либо вреда. К преимуществам использования приборов потребители и специалисты относят:

• 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 УКРМ в производстве позволяет избежать и таких расходов как штрафы со стороны органов госконтроля.

Компания «РУСЭЛТ» специализируется на производстве современной техники, которая помогает сократить энергетические затраты. Наша задача – удовлетворить запросы потребителей и предоставить устройства, на 100% соответствующие поставленным задачам. В ассортименте УКРМ различной функциональности, конструкции, типа работы, поэтому мы уверены – выбрать прибор с оптимальными характеристиками сможет каждый потребитель.

Источник

Типовые схемы подключения УКРМ

Для повышения коэффициента мощности в электрических сетях применяют устройства компенсации реактивной мощности. УКРМ – отличный инструмент для выполнения программы энергосбережения и снижения потребляемой реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности актуальна в основном для промышленных объектов, где используется огромное количество электродвигателей.

Существуют как автоматические так и нерегулируемые конденсаторные установки. Предпочтение следует отдавать АКУ.

Обязательным условием для автоматической компенсации реактивной мощности является наличие внешнего измерительного трансформатора тока, измеряющего фазный ток потребления нагрузки, которую предполагается компенсировать. В некоторых случаях для суммирования сигналов тока с нескольких внешних ИТТ для одной КРМ применяется суммирующий трансформатор тока. При таком способе включения внешние ИТТ, должны быть установлены в одинаковой фазе на вводах, и коэффициенты трансформации их должны быть одинаковы.

Рассмотрим основные схемы подключения УКРМ в условно-симметричной сети 0,4кВ. В такой сети достаточно контролировать ток в одной фазе.

1 Индивидуальная компенсация реактивной мощности.

Индивидуальная компенсация реактивной мощности

В данной схеме силовая часть КРМ присоединяется непосредственно на зажимы крупного потребителя РМ (или в непосредственной близости). Внешний ИТТ (ТА1) устанавливается на одной из фаз ввода потребителя.

2 Групповая компенсация реактивной мощности.

Групповая компенсация реактивной мощности

При групповой компенсации силовая часть КРМ присоединяется на шины групповой сборки (ШР, ЩС и т.д.). Внешний ИТТ (ТА1) устанавливается на одной из фаз ввода группового щита.

3 Групповая компенсация реактивной мощности при питании с 2-х вводов.

Групповая компенсация реактивной мощности при питании с 2-х вводов

Для реализации данной схемы используют два измерительных трансформатора тока и суммирующий трансформатор тока. Внешние ИТТ (ТА1 и ТА2) устанавливаются на одной из фаз вводов группового щита. Для суммирования показаний тока с внешних ИТТ применяется суммирующий ТТ (ТА3). Коэффициенты трансформации внешних ИТТ (ТА1, ТА2) должны быть одинаковы.

4 Централизованная компенсация реактивной мощности.

Централизованная компенсация реактивной мощности

Пожалуй, одна из самых распространенных схем компенсации реактивной мощности. Внешний ИТТ (ТА1) устанавливаются на одной из фаз ввода секции шин 0,4кВ.

5 Централизованная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами.

Централизованная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами

Питающие трансформаторы могут работать как по отдельности, так и в параллели. Внешние ИТТ (ТА1, ТА2) устанавливаются на одной из фаз вводов секции шин 0,4кВ. Для согласования сигналов тока применяется суммирующий ТТ (ТА3), коэффициенты трансформации ИТТ ТА1 и ТА2 должны быть одинаковы.

6 Централизованная посекционная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами.

Централизованная посекционная компенсация реактивной мощности с двумя питающими трансформаторами

В данной схеме реализовано две секции шин с двумя питающими трансформаторами (Т1, Т2) и активным секционным выключателем (QS3). Внешние ИТТ (ТА1, ТА2) устанавливаются на одной из фаз вводов секции шин 0,4кВ, а также на межсекционной связи (ТА3, ТА4). Для согласования сигналов тока применяется суммирующие ТТ (ТА5, ТА6), коэффициенты трансформации ИТТ ТА1 — ТА4 должны быть одинаковы.

Я думаю теперь у вас возникнет меньше вопросов, при проектировании объектов, нуждающихся в компенсации реактивной мощности.

Источник