Установка компенсации реактивной мощности принцип работы

Обновлено: 02.05.2024

Задача нашего предприятия -
производить качественно, много и по выгодным ценам!

АУКРМ - выгодное решение, способное выполнить множество задач для любого объекта, потребляющего реактивную мощность.

АУКРМ расшифровывается как автоматическая установка компенсации реактивной мощности. Ее основное преимущество в отличии от не автоматических (нерегулируемых) установок, которые были распространены в советское время - это полностью автоматическая работа.

При том, что затраты времени на обслуживание АУКРМ минимальны, ее эффективность сложно переоценить.

Принцип работы АУКРМ заключается в своевременном подключении необходимого количества ступеней, в зависимости от нагрузки в сети.

Настройки работы вводятся один раз и далее установка функционирует в заданном режиме.

Бывает такое, что исчезает напряжение в сети. В этом случае после подачи напряжения, установка АУКРМ возобновляет свою работу без дополнительного вмешательства.

Главное для долгосрочной эксплуатации АУКРМ - это своевременные осмотры и протяжка болтовых соединений при необходимости.

Самыми частыми проблемами, с которыми сталкиваются энергетики и электрики в сетях 0.4 кВ на своих предприятиях оказываются следующие явления :

Не хватает мощности трансформатора.
Заниженное напряжение
Значительные потери активной мощности
Греются провода и кабели
Большие счета за оплату электроэнергии

Это основные неприятности которые ликвидируются применением АУКРМ.

Если не хватает мощности трансформатора

Конденсаторная установка АУКРМ является генератором реактвной мощности и при присоединении ее к сети, часть мощности начинает поступать не от Вашего трансформатора, а непосредственно от АУКРМ. Таким образом Вы можете наблюдать явление, которое многих удивляет - различное значение тока в одном и том же проводнике.

Наша компания иногда демонстрирует это заказчику, после монтажа АУКРМ. Мы замеряем ток до присоединения конденсаторной установки и после. Показания различаются и в зависимости от первоначального коэффициента мощности ( до использования АУКРМ), эта разница достигает до 70%.

Это явление Вы можете посмотреть на видео ниже, там показано как значение тока снижается в момент подключения ступеней установки.

Применение АУКРМ при заниженном напряжении

Заниженное напряжение - проблема многих производственных предприятий. И не всегда представляется возможными повлиять на это обращениями в энергоснабжающую организацию.

А производственные процессы тем временем останавливать нельзя. На помощь может придти АУКРМ, так как при включении конденсаторных ступеней напряжение возрастает. В некоторых случаях для поднятия напряжения, в настройках АУКРМ может задаваться небольшая перекомпенсация. Это делается путем изменения целевого значения коэффициента мощности.

К примеру, в сети с нагрузкой в 250 кВт, и напряжением 350 В была присоединена АУКРМ-0,4-300-25 . Мощность этой установки 300 кВАр. При включении нескольких ступеней, характер нагрузки изменился с индуктивного на емкостной и напряжение в сети возросло до 380 В.

Значительные потери активной мощности и нагрев проводников

Если Вы хотите снизить потери активной мощности, то применение АУКРМ окажет в этом максимальную помощь из возможного. Главным условием в этом будет расположение установки непосредственно вблизи потребителей реактивной мощности.

Передача электроэнергии на расстояния, даже не большие, сопровождается потерями активной мощности. И соответственно, чем больше электроэнергии передается, тем больше и потери. Снижая полную мощность нагрузки с помощью АУКРМ, мы снижаем и потери мощности на нагрев и намагничивание проводников, на которые и тратится активная мощность.

Большие счета на оплату электроэнергии

В случаях, когда потребитель электроэнергии заключает договор с поставщиком, и обязуется платить за заявленную максимальную мощность применение АУКРМ становится особенно актуальным. Так как установки АУКРМ способны снизить полную мощность в среднем до 50%, то есть прекрасная возможность снизить заявленную мощность на эти же 50 % и сэкономить на оплате за заявленную мощность.

Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.

Генерация потребителями электрической энергии реактивной мощности вызывает значительные затраты ресурсов техники вхолостую. В связи с этим встает вопрос о том, как свести этот эффект к минимуму. Один из способов это сделать – устанавливать на предприятии, в цеху или хозяйстве частного дома конденсаторные установки компенсации реактивной мощности.

Понятие об активной и реактивной мощностях

Когда электросеть включает в себя только активные нагрузочные компоненты, изменения фаз тока и напряжения совпадают друг с другом, и потребляемый ресурс ограничивается полезной мощностью (ее можно также называть активной). Но на практике сети часто включают в себя компоненты, несущие значительную индуктивную нагрузку. Продуцируемая ею реактивная мощностная компонента отличается отставанием одной из величин (напряжения либо тока) от другой. В итоге в периоды времени, когда величины имеют обратные друг другу знаки, мощность идет в сторону генератора, не выполняя полезную работу. Это приводит к тратам энергетических ресурсов вхолостую, при этом за эти траты платит потребитель.

Важно! Реактивная мощность создает избыточную нагрузку на кабельные элементы (для ее нивелирования требуется применение более толстых проводов), коммутационные и трансформаторные устройства, из-за чего они быстрее выходят из строя. Еще один побочный эффект – отклонение сетевого напряжения от номинального показателя.

Назначение устройства компенсации реактивной мощности

Назначение устройства компенсации реактивной мощности состоит в увеличении мощностного коэффициента и минимизации энергетических потерь. Основным компонентом данного устройства является батарея статических конденсаторов, чьей задачей выступает аккумуляция реактивного мощностного компонента. Их действие помогает разгрузке электросети от избытка индуктивной нагрузки. Происходящая при этом стабилизация показателя напряжения дает основание предназначить такие агрегаты к использованию в сетях, для которых характерны скачки, обусловленные значительными реактивными нагрузками.

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

Преимуществами конструкции на основе батарей статических конденсаторов являются:

использование предохранительных компонентов с обкладочными деталями из покрытого металлическим напылением пленочного материала с минеральной пропиткой;
экологически безопасные конденсаторные элементы, рассчитанные на 3 фазы;
возможность регуляции индуктивного мощностного показателя и коррекции настроек посредством дистанционного управления.

Особенности установки компенсационного оборудования

Привязка к индивидуальному потребителю эффективна с точки зрения КПД работы, но обслуживание агрегата в этом случае потребует больше денежных затрат. Если соединить установку с группой нагрузок, денежные затраты будут существенно меньше, но в сети будет наблюдаться уменьшение активных потерь.

Важно! Установку можно подключить как изолированный агрегат с собственным кабельным вводом либо в привязке к основному распредщиту.

Эффективность применения конденсаторных установок

То, насколько выгодным окажется использование агрегата, зависит от правильного выбора способа подключения и дальнейшего обслуживания.

Выбор режима компенсации

Существуют следующие схемы компенсации:

Централизованная на одной из сторон – там, где присутствует максимальное для подстанции напряжение (6 и более киловатт) или минимальное (400 ватт). Такой принцип подключения обеспечивает разгрузку от индуктивной мощности сетей с высоким напряжением, во втором варианте – еще и трансформаторных устройств, относящихся к подстанции (поэтому этот вариант значительно выгоднее).
Групповая – агрегат ставят в цеховом помещении, подсоединяют к распределительной точке или шинке на 400 ватт. Тогда без разгрузки обходятся только сети, ведущие к единичным приемникам.
Индивидуальная – агрегат соединяют напрямую с оборудованием, нуждающимся в разгрузке от реактивной мощности. КПД разгрузки максимальный.

Выбор типа компенсации

Различные типы компенсации реактивной нагрузки отличаются схемами подключения и особенностями управления.

Нерегулируемая компенсация

Здесь к требующему разгрузки оборудованию напрямую или к питающей его шине подсоединяется батарея конденсаторов со стабильной емкостью. Управление реализуется посредством автоматического выключателя или контакторного механизма.

Автоматическая компенсация

Подразумевает поддержание мощностного коэффициента на определенном уровне через контроль продуцируемой индуктивной энергии сообразно с колебаниями нагрузки. Используются специальные батареи и электронное управление.

Динамическая компенсация

Применяется для работы с часто и резко меняющимися нагрузками. Помимо батареи конденсаторов, задействуется электронное устройство, нивелирующее реактивные потери.

Учет условий эксплуатации и содержания гармоник в сети

Установку нужно приобретать, принимая во внимание будущие условия обслуживания в течение всего периода использования.

Учет условий эксплуатации

При планировании использования агрегата нужно учитывать:

наибольшее годовое число коммутаций;
температуру воздуха;
возможные скачки электротока, обусловленные изменениями в кривой напряжения.

Учет воздействия гармоник

Если в сети нет нелинейных нагрузок, используются типовые конденсаторные элементы, при наличии слабовыраженных – детали с большим номиналом. Если нагрузок такого типа много, в ход идут высокоемкие конденсаторы с катушками, предотвращающими резонанс.

Защита конденсаторных установок

Чтобы обеспечить безопасность установки, применяются механизмы:

датчик температуры, инициирующий подогрев при ее понижении и охлаждение при излишнем нагреве батареи конденсаторов;
защита от инцидентов короткого замыкания, сильных скачков тока и напряжения;
блокиратор попыток прикосновения к токоведущим деталям;
контактный переключатель, отключающий агрегат при отпирании двери с работающим оборудованием.

Монтаж установки с конденсаторной батареей позволит разгрузить электродвигатели, генераторы и другое оборудование, несущее реактивную нагрузку. При подготовке к приобретению нужно рассчитать, куда целесообразнее всего будет подключить агрегат.

Видео

Это условно часть полной мощности, необходимая для работы индуктивной нагрузки в сетях потребителей: асинхронных электродвигателей, трансформаторов и др.

2. Что является показателем потребления реактивной мощности?

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности - Cos φ.

Cos φ уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Поэтому необходимо стремиться к повышению Cos φ, т.к. низкий Cos φ приводит к перегрузке трансформаторов, нагреву проводов и кабелей и другим проблемам в работе электрических сетей потребителей.

3. Что такое компенсация реактивной мощности?

Это компенсация дефицита реактивной мощности (или просто компенсация реактивной мощности) в сети, что характерно для низкого Cos φ.

4. Что такое устройство компенсации реактивной мощности (УКРМ)?

Устройство, компенсирующее дефицит реактивной мощности у потребителя.

5. Какие устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ) применяются?

Самыми распространенными устройствами компенсации являются устройства с применением специальных (косинусных) конденсаторов – конденсаторные установки и конденсаторные батареи.

6. Что такое конденсаторная установка и конденсаторная батарея?

Конденсаторная установка – установка, состоящая из конденсаторов и вспомогательного оборудования - выключателей, разъединителей, регуляторов, предохранителей и т.д. (Рис.1).

Конденсаторная батарея – электрически соединенная между собой группа единичных конденсаторов (Рис.2).

7. Что такое фильтр - компенсирующая установка (ФКУ)?

Это конденсаторная установка, у которой конденсаторы защищены от токов гармоник специальными (фильтровыми) дросселями (Рис.3).

8. Что такое гармоники?

Это ток и напряжение, имеющее частоту, отличную от частоты сети 50 Гц.

9. От каких гармоник защищаются конденсаторы?

От нечетных гармоник относительно частоты 50 Гц (3,5,7,11 и т.д.). Например:

Гармоника№3: 3 х 50 Гц = 150 Гц.

Гармоника№5: 5 х 50 Гц = 250 Гц.

Гармоника№7: 7 х 50 Гц = 350 Гц … и т.д.

10. Почему надо защищать конденсаторы в ФКУ?

Обычные косинусные конденсаторы, применяемые для компенсации, нагреваются под действием тока гармоник до температуры, недопустимой для нормальной работы; при этом сильно сокращается срок их службы и они быстро выходят из строя.

11. Что это - силовой фильтр гармоник?

Это установка, служащая для фильтрации (уменьшения уровня) гармоник в сети (Рис.4). Состоит из конденсаторов и индуктивностей (реакторов), настроенных на определенную гармонику (см. выше).

12. Чем отличается ФКУ от фильтра гармоник?

ФКУ служит для компенсации реактивной мощности; конденсаторы и индуктивности (дроссели) подобраны таким образом, что токи гармоник не проходят через конденсаторы. В фильтрах гармоник наоборот: конденсаторы и индуктивности (реакторы) подобраны так, что токи гармоник проходят (замыкаются) через конденсаторы, поэтому общий уровень гармоник в сети снижается и качество электроэнергии улучшается.

13. Значит ли это, что конденсаторы в фильтрах гармоник нагреваются – ведь через них проходят токи гармоник?

Да, но в фильтрах гармоник используются конденсаторы, специально предназначенные для этого, рассчитанные на большие токи, например, маслонаполненные.

14. В каких режимах работают конденсаторные установки?

- автоматический режим работы – когда конденсаторная установка управляется при помощи регулятора (другие названия: контроллер, регулятор РМ).

- ручной режим – конденсаторная установка управляется вручную, с панели управления установки.

- статический режим – установка только включается и отключается выключателем, внешним или встроенным, без регулирования.

15. Какие параметры установки являются главными?

Главными параметрами УКРМ являются мощность установки и номинальное (рабочее) напряжение.

16. В чем измеряется мощность и напряжение УКРМ?

Мощность УКРМ измеряется в кВАр – киловольт ампер реактивный.

Напряжение измеряется в кВ – киловольтах.

17. Что это - ступени регулирования?

Вся мощность автоматической или с ручным управлением УКРМ разбивается на определенные части – ступени регулирования, которые подключаются регулятором или вручную к сети в зависимости от требуемой компенсации дефицита реактивной мощности. Например:

Мощность установки: 100 кВАр.

Ступени регулирования: 25+25+25+25 - всего 4 ступени.

Поэтому мощность может изменяться со ступенью 25 кВАр: 25, 50(25+25), 75(25+25+25) и 100(25+25+25+25) кВАр.

18. Кто определяет, сколько и какие ступени нужны?

Это определяется заказчиком по результатам обследования сети.

19. Как расшифровать обозначение конденсаторных установок?

Обозначение ВСЕХ устройств компенсации реактивной мощности строится практически по одним правилам:

1. Обозначение типа установки.

2. Номинальное напряжение, кВ.

3. Мощность установки, кВАр.

4. Мощность наименьшей ступени регулирования, кВАр (для регулируемых УКРМ).

5. Климатическое исполнение.

6. Категория размещения.

20. Что такое климатическое исполнение и категория размещения?

Климатическое исполнение — виды климатического исполнения машин, приборов и других технических изделий по ГОСТ 15150-69. Климатическое исполнение, как правило, указывается в последней группе знаков обозначений всех технических устройств, в том числе и УКРМ.

Буквенная часть обозначает климатическую зону:

У — умеренный климат;

ХЛ — холодный климат;

Т — тропический климат;

М — морской умеренно-холодный климат;

О — общеклиматическое исполнение (кроме морского);

ОМ — общеклиматическое морское исполнение;

В — всеклиматическое исполнение.

Следующая за буквенной цифровая часть означает категорию размещения:

1 — на открытом воздухе;

2 — под навесом или в помещении, где условия такие же, как на открытом воздухе, за исключением солнечной радиации;

3 — в закрытом помещении без искусственного регулирования климатических условий;

4 — в закрытом помещении с искусственным регулированием климатических условий (вентиляция, отопление);

5 — в помещениях с повышенной влажностью, без искусственного регулирования климатических условий.

Таким образом, У3, например, означает, что установка предназначена для работы в умеренном климате, в закрытом помещении, без искусственного регулирования климатических условий, то есть без отопления и вентиляции.

21. Какие обозначения УКРМ низкого напряжения встречаются чаще всего?

Это старое обозначение УКРМ:

УКМ58 – Установка конденсаторная, с регулированием по мощности, автоматическая;

0,4 – номинальное напряжение, кВ;

100 – номинальная мощность, кВАр;

25 – мощность наименьшей ступени, кВАр;

У3 – изделие для умеренного климата, для размещения в холодном помещении без вентиляции.

Другое, современное, часто встречающееся обозначение:

КРМ – установка Компенсации Реактивной Мощности (или Компенсатор Реактивной Мощности).

Остальное как в предыдущем примере.

22. Как обозначаются высоковольтные установки?

Старое (и чаще встречаемое) обозначение высоковольтных установок имеет свои особенности.

УКЛ(или П)56(или 57)-6,3-1350 У3

УКЛ(П) – установка конденсаторная, кабельный ввод слева(Л) или справа(П);

56 – установка с разъединителем;

57 – установка без разъединителя;

6,3 – номинальное напряжение, кВ;

1350 – номинальная мощность, кВАр.

У3- климатическое исполнение и категория размещения.

23. Как обозначаются конденсаторные батареи?

Обозначение конденсаторных батарей строится по такому же принципу:

БСК-110-52000 (или 52) УХЛ1

БСК – Батарея Статических Конденсаторов (Батарея Статическая Конденсаторная)– имеется в виду, что это нерегулируемая (статическая) конденсаторная батарея.

110 – номинальное напряжение, кВ;

52000 – номинальная мощность, кВАр;

Или 52 – номинальная мощность, МВАр (мегавольт ампер реактивных) - 1МВАр = 1000 кВАр.

УХЛ1 – работа в умеренно холодном климате, на открытом воздухе – районы Крайнего Севера, например.

25. Что такое модульная конденсаторная установка?

Установка, состоящая из конденсаторных модулей – конструктивно и функционально законченных блоков (Рис.5).

26. Есть ли принципиальные отличия в конструкции УКРМ разных производителей?

Принципиальных отличий в конструкции УКРМ низкого напряжения с электромеханическими контакторами (самых распространенных) нет.

То же можно сказать и об установках высоковольтных - управляемых и статических, а также конденсаторных батареях.

27. Есть ли принципиальные различия в комплектации УКРМ разных производителей?

Да, есть. Разная комплектация, то есть применение комплектующих разных производителей сильно влияет на надежность и конечную стоимость установок. Поэтому во избежание недоразумений рекомендуется выбирать установки с комплектацией из компонентов известных производителей, с хорошей статистикой наработки на отказ.

28. Что входит в комплект поставки УКРМ?

Стандартный комплект поставки УКРМ:

- конденсаторная установка в стандартной упаковке;

- руководство по эксплуатации;

В этом разделе даны самые необходимые сведения по устройствам компенсации реактивной мощности для менеджеров по продажам. В следующем разделе будет рассказано о компонентах УКРМ.

Элементы конденсаторной электроустановки

Современная конденсаторная установка обладает следующими элементами:

Среди прочего имеются элементы защиты в виде предохранителей, автоматов и так далее.

Виды устройств для компенсации R-мощности

Устройства для компенсации реактивной мощности можно разделить на следующие виды:

В зависимости от напряжения. Высокого, среднего и низкого напряжения. Зачастую конденсаторные установки используются в сети 0,4-10 кВ.
В зависимости от типа подключения. Здесь выделяют индивидуальную, групповую и централизованную компенсацию. Это зависит от большого числа факторов, в том числе от бюджета организации.
По типу регулирования. Это достаточно обширная группа, которая включает нерегулируемые, регулируемые и автоматические системы. Наиболее востребованными на рынке являются автоматические с несколькими ступенями управления.

Среди прочего выделяются виды конденсаторных установок по схемам подключения, по емкости и другим физическим свойствам.

Маркировка компенсирующих устройств (конденсаторов)

На современном рынке можно встретить устройства с различной маркировкой (УКРМ, УКМ58, АФКУ, АКМ и так далее). Последние не регламентируются государственными стандартами и вводится заводом производителем. КУ – низковольтный, УКРМ – устройство компенсации реактивной мощности. Наличие букв М, Н, Т свидетельствуют о наличии ступеней регулирования в автоматическом режиме. Вместе с этим на электроустановке должна располагаться табличка, в которой указывается:

фирма-производитель;
год изготовления;
масса;
номинальное напряжение и частота;
номинальная реактивная мощность;
степеней защиты.

В ряде случаев указывается напряжение цепей управления, а также тип установки. Подобная информация указывается на трансформаторах тока.

Для чего используется конденсаторная установка

Большинство электроприемников переменного тока сопровождаются индуктивностью, что предполагает потребление не только активной, но и реактивной мощности. Последняя необходима для формирования электромагнитного поля. Циркуляция негативно сказывается на работе энергосистемы, так как появляются потери из-за нагрева проводников. Чтобы снизить циркуляцию R-мощности, используются УКРМ. Если говорить конкретно об автоматических установка компенсации, то она решает следующее:

Снижает нагрузку силовых трансформаторов, так как снижается потребление полной мощности.
Дает возможность организовать питание по проводнику с меньшим сечением без потери технико-физических характеристик.
Избежать глубокой просадки напряжения, что важно для обеспечения стандартов качества для удаленных потребителей.
Возможность контролировать основные параметры сети, изменение cosφ и так далее.
Исключается генерации R-мощности в сеть. Исключение появления перенапряжений.

Отсутствие нагрева проводов и изоляции продлевает срок службы последних, снижает периодичность обслуживания и обеспечивает безаварийность работы. Также снижаются потери в сетях и затраты на покупку электрической энергии.

Монтаж, обслуживание и техника безопасности

В большинстве случаев узкопрофильные компании предлагают комплексные решения, электроустановки в сборе. Подобные системы отличаются простотой монтажа и высоким уровнем безопасности. Важно отметить, что при формировании сборки рассчитывается емкость сети (номинальную и возможную). Схема подключения определяется напряжением и местом эксплуатации.

При обслуживании важно пользоваться средствами индивидуальной защиты. Также следует разряжать специальными устройствами конденсаторы, так как они могут оставаться заряженными в течение длительного периода времени.

Читайте также: