Теория - Компенсиране на реактивна енергия

Факторът на мощността (PF), или т.нар. COS Φ, (в зависимост от наличието на хармоници) описва съотношението между активната(kW) и пълната(kVА) енергия/мощност и е стандартният измерител за ефективността на една електрическата система.

  • При фактор на мощността 0 ÷ 1,0 реактивната енергия се нарича – индуктивна
  • При фактор на мощността 0 ÷ -1,0 реактивната енергия се нарича – капацитивна

Делът на реактивната енергия в общото потребление на енергия определя икономичността и екологичността при пренасянето, разпределението и използването на електроенергия. Компенсирането на реактивната енергия/мощност или COS Φ, означава, тя да се произвежда на място най-близко до самия потребител, при минимални загуби на активна енергия, а не да се доставя от генериращите мощности (ТЕЦ,ВЕЦ,АЕЦ), и да се заплаща без да извършва работа и влошава качеството на енергията.

Вредни последствия при некомпенсиране на Реактивната енергия/мощност

Когато се произвежда в централите, реактивната енергия, натоварва допълнително преносната, разпределителната мрежа , трансформаторите и прекъсвачите с реактивен ток, това води до:

  • влошаване качеството на енергията
  • увеличава загубите в преносните съоръжения
  • увеличава се пада на захранващото напрежение
  • увеличава топлинните загуби водещи до стареене на изолацията и аварии
  • некомпенсираната реактивна мощност създава реактивен ток, който натоварва допълнително съоръженията, увеличава капиталовите разходи и намалява надеждността и качеството на електрозахранването.
  • увеличават се престоите
  • увеличава се отделянето на парникови газове от централите
  • заплаща се санкция на Електроразпределение за преноса на реактивната енергия

При производство на реактивна енергия на място при потребителя се избягват негативните последствия като ефектът в зависимост от характера на товара могат да стигнат до 50%.

Фирма ЙОНЕЛКО ЕООД от дълги години е специализирана в компенсирането на реактивна енергия и има богат опит в различните начини на компенсация. Фирмата е вносител на водещите немски производители на кондензаторни батерии и дросели (индуктивности, шунт реактори) ELECTRONOCON и контролери(cosF регулатори) за регулиране на реактивна енергия BELUK.С тяхна помощ и опит изграждаме съвременни и надеждни компенсиращи мощности, съобразени с нуждите на клиентите и техническата ситуация.Предлагаме изцяло нови компенсиращи мощности, така и рехабилитация на стари и решения съобразени с бюджета на клиента.

Компенсиране на индуктивна енергия

Индуктивната енергия се проявява при наличието на индуктивни товари - двигатели, дросели, трансформатори и др. Имая на всякъде и в промишлеността и в бита, но се отчита и заплаща само в промишлеността.

Как се компенсира

Индуктивната енергия се компенсира чрез ККУ (комплектни кондензаторни уредби). Те са изградени от:

  • трифазни силови кондензатори
  • специални капацитивни контактори
  • контролер(cos f регулатор)
  • KKУ – комплектна кондензаторна уредба

При наличие на хармоници се използват усилени батерии или дроселирани ККУ (комбинация батерии и филтър за хармоници).

Ползи от компенсирането на индуктивната енергия

  • При правилно оразмерена и управлявана компенсираща уредба не се заплащат глоби на ЕРП
  • Разтоварват се кабели и трансформатори от преноса на индуктивна енергия и се увеличава активната.
  • Облекчава се комутацията на контактори и автомати и се удължава живота им
  • Намаляват се топлинните загуби и стареенето на изолацията
  • Екологична-произвежда се на място, няма загуби при производството и преноса, като се намаляват парниковите газове отделяни при производство на ток и топлинните загуби.

Щети от некомпенсирана индуктивната енергия

  • Понижаване на напрежението в мрежата на абоната
  • Претоварване на кабели, трансформатори и прекъсвачи
  • Топлинни загуби, стареене на изолацията и намаляване живота на апаратурата
  • Загуби от аварии и престои
  • Екологични щети

Компенсиране на капацитивна енергия

Съвременните сгради и методи на производство на енергия повишават нуждата от компенсиране на капацитивна енергия.

Каде се проявява тя:

  • При дълги захранващи линии ,които не са собственост на ЕРП и отчитането е в точката на присъединяване на СН, когато са слабо или не натоварени(нощно време, почивни и празнични дни).
  • Използването на шиноразпределителни мостове в съвременните бизнес и търговски центрове.
  • Съществуват и частни случаи В ЗАВИСИМОСТ ОТ ХАРАКТЕРИСТИКИТЕ НА ТОВАРА.(UPS, инвертори, LED осветление и др.)

Как се компенсира генерирзната капацитивна енергия

За разлика от компенсиране на индуктивна енергия компенсирането на капацитивна е много по-скъпо и сложно.

  • За компенсирането на капацитивна енергия най-често се използват трифазни дросели (Шунт Реактори) на ниско напрежение със суха изолация.
  • Компенсирането на реактивната капацитивна енергия на ниво СН е по-скъпо и сложно, необходимите реактори, прекъсвачи на С.Н. са скъпи, оправдани са при, големи единични мощности и сравнително постоянни товари. При променливи товари те са скъпи и трудно управляеми.
  • Високата цена, и скъпото комутиране на Шунт Реакторите, най-целесъобразно е компенсирането на капацитивната енергия да се извършва на страна ниско напрежение и при минимален брой стъпки.
  • Ние предлагаме контролери за управление на индуктивности за батерии от Шунт Реактори. Изборът на, упраляеми на стъпки Реактори или един Реактор е въпрос на исложни изчисления за икономическа оценка.

Компенсиране при наличие на Хармоници

Компенсиране на реактивна енергия при налие на хармоници в захранващо напрежение

Нарастващото използване на консуматори с нелинейна характеристика (напр. силова електроника, честотни управления, UPS, инвертори и др.), предизвиква увеличаване на хармонично натоварване на мрежата.

Хармониците водят до изкривяване синосуидата на тока и напрежението, с честоти кратни на честотата на мрежата (50 или 60 Hz ). На практика, до 50-ти хармоник са от значение. Най-голям проблем за 50 Hz мрежи и съоръжения имат от третия (150 Hz), 7 (350 Hz), 11 (550 Hz) до 19 хармоници.

Общото ниво на хармоници е даден в %-THD или THD I (тотални хармонични изкривявания по напрежение и по ток). Колкото по-високи са THDU или THDI, толкова по-голямо е хармоничното натоварване на системата.

Високите честоти (над 50)Hz, водят до промяна стойността на електрическите величини, C, L, Z а от тук и мощността, въртящия момент, Un на импулсни захранвания и др.

  • Увеличените разходите за енергия от повишени топлинни загуби.
  • Нарушена работата на комуникационни и контролни средства.
  • Променлив въртящ момент и неравномерна работа на електрическите машини.
  • Намаляване на продължителността на безаварийна експлоатация.
  • Пренатоварване на електрически машини и съоръжения.
  • Дефектна продукция и лошо качество.
  • Повишено производство на CO 2 и замърсяване на околната среда.

Динамично компенсиране на реактивна енергия

Често имаме потребители с бързо променящи се товари, заваръчни машини, кранове, смесители и др. Обикновено това са потребители на индуктивна енергия.

Вследствие на това имаме рязка промяна на индуктивната реактивна енергия/мощност и рязко влошаване на фактора на мощността COS F. Овладяването на този динамичен процес е от 1 – 10 ms. Не може да се извърши с традиционните регулатори на COS F, с релейни изходи и капацитивни контактори. За решаване на проблема се използват регулатори за COS F с тиристорни изходи и тиристорни ключове вместо капацитивни контактори с общо време за включване/изключване 4 – 10 ms.

Необходимо е да се компенсират динамичните натоварвания с реактивна мощност поради следните причини:

  • Рязко увеличение на тока - свръх ток
  • Рязко увеличение на отклонението на напрежението
  • Несиметрия в захранващата мрежа
  • Трептения в мрежата
  • Брак на продукция
  • Повреди в оборудването