PFC

Компенсация на предприятии позволит снизить энергопотребление, избежать штрафов за снижение качества электроэнергии (низкий cos), снизить нагрузку на трансформаторы, тем самым увеличивая срок их службы.

Компенсация реактивной мощности может быть индивидуальной, когда к каждому приводу будет подключён конденсатор, соответствующий вырабатываемой им реактивной мощности. Она таким образом, будет постоянно компенсироваться.

На большинстве крупных предприятий оборудование включается не одновременно, многие станки используются эпизодически. Для индивидуальной компенсации понадобится большое количество конденсаторов, что сделает такое решение слишком дорогим, тем более, что большая их часть не будет использоваться постоянно.

Бывает два типа нагрузки – реактивная, активная. Активная, или резистивная, нагрузка это, например, нагревательное, осветительное оборудование. При активной нагрузке ток не совпадает с напряжением по фазе.

Полная мощность в сети S1[кВА] может быть выражена через формулу:

S12 = P2 + Q12

где P[кВт] — активная, Q1 [кВАр] — реактивная.

Т.е. полная является векторной суммой активной и реактивной, что наглядно представлено на рис.2 Фазовый сдвиг между полной и активной, cos является важнейшим параметром качества электроэнергии. Чем он ближе к 1, тем качественней энергия.

Реактивная нагрузка

Реактивная нагрузка может быть двух типов: индуктивной, ёмкостной. Современное промышленное предприятие сложно представить без индуктивных нагрузок. Это трансформаторы, асинхронные двигатели, сварочные аппараты, преобразователи частоты В индуктивных элементах ток отстаёт по фазе от напряжения, а в емкостных наоборот, опережает напряжение. Сдвиг по фазе между напряжением и током приводит к тому, что в некоторые интервалы времени (рис.1) напряжение и ток имеют разные знаки. В эти интервалы мощность отрицательна, т. е. соответствующая реактивная энергия не потребляется, а возвращается по сети в сторону генератора.

Сдвиг по фазе

Компенсировать индуктивную реактивную мощность можно, подобрав конденсаторы таким образом, чтобы сдвиг по фазе между током и напряжением в них совпадал по абсолютному значению со сдвигом в индуктивной нагрузке, создающей реактивную. Как видно из рис. 2 реактивная мощность, вырабатываемая на конденсаторной батарее, имеет противоположный знак. При включении в сеть конденсаторов колебания реактивной мощности будут происходить между ними и индуктивной нагрузкой.

Установка КРМ как помощник в стабилизации

Применяется централизованная компенсация с использованием регулируемых установок КРМ.

При установке кроме конденсаторов, присутствует также микропроцессорный регулятор, который измеряет параметры сети, в зависимости от них выдавая управляющие сигналы на специальные контакторы, которые включают/выключают конденсаторы (ступени установки). Количество ступеней зависит от количества нагрузок.

Контакторы в установках КРМ используются двух типов. Обычные электромагнитные с дополнительным резисторным блоком, позволяющим избежать воздействия на конденсатор высоких токов при включении, а также тиристорные контакторы. Тиристорные контакторы применяются тогда, когда среди нагрузок есть быстропеременные с частым включением. Типичные случаи применения динамической компенсации — сварка, инжекция пластика, прессы, лифтовые устройства. Тиристорные контакторы, кроме того, имеют такое преимущество, как отсутствие механического износа, но они значительно дороже простых электромагнитных. Для управления такими контакторами используются специальные регуляторы КРМ с цифровыми выходами. За счёт того, что переключение в динамических КРМ происходит в нуле компенсирующей мощности, конденсаторам не требуется время на разрядку, как в обычной статической установке.

При использовании гибридных установок можно оптимизировать затраты на КРМ для конкретных применений.

Гармонические искажения, предотвращение

В сетях промышленных предприятий, в силу присутствия в них нелинейных нагрузок, которыми являются, например, преобразователи частоты, электроприводы, ИБП, практически всегда присутствуют гармонические искажения. Наложение паразитного гармонического сигнала на основной приводит к превышению рабочих значений тока, напряжения, что приводит к преждевременному выводу из строя компенсаторов КРМ. Для того чтобы избежать этого, в установки КРМ вводят последовательно с конденсатором фильтрующий дроссель. В целях защиты установки от короткого замыкания используются NH-предохранители.

Конденсаторные установки (компенсаторы реактивной мощности) являются одним из основных способов компенсации реактивной мощности. Установки КРМ, главными элементами которых являются конденсаторы, позволяют добиться отличных результатов в вопросе компенсации реактивной мощности энергосетей. Кроме того, конденсаторные установки дают возможность повышения временного ресурса энергоснабжения, увеличивая его в разы. Помимо этого, компенсаторы реактивной мощности помогают стабилизировать энергоснабжение при резких нагрузках и скачках напряжения. Это может быть запуск электродвигателя или любого другого оборудования – здесь УКРМ отлично справляются со своими задачами.

Как уже говорилось ранее, конденсаторные установки разработаны для компенсации реактивной мощности. Устройства компенсации РМ являются одним из типов электрощитового оборудования, которое успешно применяется для энергосбережения и эффективно справляется со своими задачами.

Конденсаторные установки могут быть выполнены в двух вариантах: моноблочном и модульном. Модульные конденсаторные установки применяются для компенсации РМ в групповых сетях, а также в сетях энергообеспечения на средних и крупных предприятиях. Моноблочные конденсаторные установки широко используются для КРМ в групповых сетях энергоснабжения на малых предприятиях.

Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности

• малые удельные потери активной мощности (у современных низковольтных косинусных конденсаторов собственные потери не превышают 0,5 Вт на 1 квар);
• отсутствие вращающихся частей;
• простой монтаж и эксплуатация (не нужно фундамента);
• относительно невысокие капиталовложения;
• возможность подбора практически любой необходимой мощности компенсации;
• возможность установки и подключения в любой точке сети;
• отсутствие шума во время работы;
• небольшие эксплуатационные затраты.

Проблемы, которые помогут решить конденсаторные установки

Конденсаторные установки (УКМ, АКУ и другие модели) применяются не только для замедления вращения счетчика реактивной энергии. Помимо этого, с их помощью решается ряд других проблем, возникающих на производстве:

• снижение загрузки силовых трансформаторов (при уменьшении потребления реактивной мощности понижается и потребление полной мощности);
• обеспечение питания нагрузки по кабелю с меньшим сечением (не допуская перегрева изоляции);
• за счет частичной токовой разгрузки силовых трансформаторов и питающих кабелей подключение дополнительной активной нагрузки;
• позволяет избежать глубокой просадки напряжения на линиях электроснабжения удаленных потребителей (водозаборные скважины, карьерные экскаваторы с электроприводом, стройплощадки и т. д.);
• возможность максимально использовать мощность автономных дизель-генераторов (судовые электроустановки, электроснабжение геологических партий, стройплощадок, установок разведочного бурения и т. д.);
• облегчается пуск и работа асинхронных двигателей (при индивидуальной компенсации).

Преимущества автоматизированных конденсаторных установок при КРМ

• автоматически отслеживается изменение реактивной мощности нагрузки в компенсируемой сети и, в соответствии с заданным, корректируется значение коэффициента мощности - cosφ;
• исключается генерация реактивной энергии в сеть (режим "перекомпенсации");
• исключается появление в сети перенапряжения, т. к. нет перекомпенсации, возможной при использовании нерегулируемых конденсаторных установок;
• визуально отслеживаются и выводятся на дисплей автоматического регулятора все основные параметры компенсируемой сети;
• контролируется режим эксплуатации и работа всех элементов конденсаторной установки, в первую очередь батарей конденсаторов;
• предусмотрена система аварийного отключения конденсаторной установки и предупреждения обслуживающего персонала;
• возможно автоматическое подключение обогрева или вентиляции конденсаторной установки.