О НЕОБХОДИМОСТИ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

АННОТАЦИЯ

Эта статья посвящается обоснованию необходимости компенсации реактивной мощности.

Ключевые слова: активная мощность, реактивная мощность, полная мощность, ток, напряжение, электрические сети, нагрузка

Известно, что большинство электроприемников, а также устройств преобразования электроэнергии, в силу своих физических свойств требуют для работы, кроме поступающей из сети активной энергии W_Р энергии, и другой энергии – необходимой для создания переменного электромагнитного поля, получившей название реактивной W_Q. Поэтому, в электрических сетях переменного тока, полная передаваемая мощность S будет равна геометрической сумме активной Р и реактивной Q мощности [2, 3]:

Полный ток I пропорционален активной I_А и реактивной I_P, составляющим: а его величина в линии электропередачи, при напряжении сети U составит:

Для элементов трехфазной линии с сопротивлением R потери активной мощности ∆Р будут равны [2]:

∆Р=3R= R= R= R+ R=∆ P_P +∆ P_Q,

где ∆ P_P и ∆ P_Q - составляющие потерь от передачи активной и РМ.

Несмотря на то, что на выработку РМ активная мощность, а следовательно и топливо непосредственно не расходуется, eе передача по сети вызывает затраты активной энергии W_TP , которые покрываются активной энергией генераторов (за счет дополнительного расхода топлива). Величина данных потерь может быть представлена следующим образом [3]:

Rτ,

где τ - временная характеристика графика передачи РМ.

При оценке величины W_TP , можно отталкиваться от известного понятия эквивалента РМ – k_эк равного 0,08 кВт/квар и означающего, что в среднем на передачу 100 квар РМ расходуется 8 кВт активной [3], но, в отличие от ак­тивной, РМ может генерироваться компенсирующими устройствами, причем топливо при этом практически не потребляется. Особенностью РМ также является то, что затраты на ее передачу не зависят от направления, то есть и потребление и генерация в сеть эквивалентных объемов РМ одинаково плохо. В этом смысле понятие «поставщик» или «потребитель» применительно к РМ теряет смысл, а термин «компенсация РМ» (а не производство) абсолютно верен [3].

Долгое время основным нормативным показателем, характеризующим потребление РМ [2,5], был средневзвешенный коэффициент мощности cos, в общем случае определяемый как:

cos=

Но отношение P/S не дает представления о динамике изменения реального значения РМ. Так, при изменении cos с 0,95 до 0,94 потребление РМ (Ssin) возрастет на 10 %, а при изменении cos с 0,99 до 0,98 прирост РМ составит 42 %. Поэтому в качестве коэффициента РМ удобнее пользоваться фактическим соотношением активной и реактивной составляющих полной мощности - tg [5]:

tg=

Средневзвешенный коэффициент мощности нагрузки, использовавшийся при расчетах с потребителями, определялся по показаниям активных и реактивных коммерческих счетчиков за заданный отрезок времени. Если за время расчетного периода t₂ – t₁ показания счетчика активной энергии были равны W_A = W_At2 -W_At1, а реактивного- W_p=W_Pt2-W_Pt1, то

tg=

Таким образом, общая задача оптимального электропотребления [8], как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации систем электроснабжения, включает и себя вопрос обеспечения КРМ нагрузки – в сети периодического напряжения бесконечной мощности. Нагрузка должна потреблять из сети ток по форме и фазе совпадающий с напряжением. Принято считать, если потребляемый ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то РМ имеет положительное значение (потребление РМ, режим недокомпенсации), если ток по фазе опережает напряжение (емкостной характер нагрузки), РМ имеет отрицательное значение (генерация РМ в сеть, режим перекомпенсации).

В общем случае. КРМ применяйся для нескольких целей: во-первых, она необходима для соблюдения условия баланса РМ углов нагрузки ; во-вторых, устройства компенсации (УК) РМ применяются с целью снижения потерь в сети электроэнергии; в-третьих, УК могут быть, использованы при регулировке напряжения и улучшения норм качества электроэнергии.

Список литературы:

1. Берковский А.М., Лысков Ю.И. Мощные конденсаторные батареи. -М.: Энергия, 1967. - 168с.
2. Бородулин, Б. М. Конденсаторные установки электрифицированных железных дорог переменного тока / Б. М. Бородулин, Л. А. Герман. – М.: Транспорт, 1976. – 136 с.
3. ГОСТ Р 54149-2010. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Введ. 2013-01-01. – М.: Стандартинформ, 2010. – 20 с.
4. Железко Ю. С. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчётов. М.: ЭНАС, 2009. - 456 с.
5. Макарьева, В.И. Анализ финансово-экономической деятельности организации. – М.: Финансы и статистика, 2005. – 264 с.