РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ КОМПЕНСАЦИИ

REACTIVE POWER AND MEASURES FOR ITS COMPENSATION

Nadezhda Kaleeva

student, Department of Electric power, Industrial State of Tyumen,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

В данной статье обоснована актуальность необходимости компенсации реактивной мощности, приведены мероприятия по компенсации реактивной мощности, способствующие энергосбережению предприятия.

ABSTRACT

This article substantiates the relevance of the need for reactive power compensation, measures for reactive power compensation that contribute to the energy saving of the enterprise are presented.

Ключевые слова: реактивная мощность; компенсация реактивной мощности; энергосбережение.

Keywords: reactive power; reactive power compensation; energy saving.

Стремительное развитие современной техники и технологий вызывает рост электропотребления во всех секторах экономики. При нормальных условиях все потребители электрической энергии, режим которых сопровождается постоянным возникновением электромагнитных полей (электродвигатели насосов и компрессоров, тиристорные преобразователи, осветительные элементы и т.д.), нагружают сеть как активной, так и реактивной составляющими полной потребляемой мощности.

Учитывая высокую плотность нагрузки, постоянное наличие перетоков реактивной составляющей мощности приводит к значительным потерям электроэнергии в распределительных сетях. И реактивная мощность зачастую является определявшим фактором величины потерь – при коэффициенте мощности менее 0,7 потери от составляющей РМ стремительно увеличиваются, в следствие чего необходимо вести мероприятия по компенсации РМ.

Основным показателем эффективности компенсации реактивной мощности является величина интегральных дисконтированных затрат, связанных с передачей реактивной мощности по электрическим сетям всех классов напряжений – от генераторов электрических станций до мест установки компенсирующих устройств. С точки зрения уменьшения этих затрат, компенсирующие устройства должны устанавливаться как можно ближе к электроприемникам. В таком случае потери электроэнергии снижаются как в сетях потребителей, так и в сетях энергоснабжающих организаций.

При применении компенсирующих устройств необходимо учитывать ограничения по следующим техническим и режимным требованиям:

1. по необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;

2. по располагаемой реактивной мощности на шинах ее источника;

3. по отклонениям напряжения;

4. по пропускной способности электрических сетей.

Обычно энергосберегающие мероприятия выбираются с использованием простых экономических методов (типа срока окупаемости) − в связи с этим, наибольшее распространение получают мероприятия с максимальным экономическим эффектом. При этом, не всегда полностью учитывается технический эффект этих мероприятий. Самыми распространёнными мероприятиями являются в первую очередь, организационные. К ним и относится мероприятие по оптимизации загрузки асинхронных двигателей и трансформаторов (естественная компенсация реактивной мощности) − что приводит к уменьшению потребления реактивной мощности (увеличению cosφ) − ведь РМ обладает значительным потенциалом энергосбережения. Однако при этом не всегда учитывается низкое качество электроэнергии (КЭ), которое приводит к перегрузке электрооборудования, что в итоге (вместе с оптимизацией загрузки − без учёта КЭ) влечёт сокращение срока службы этого электрооборудования. А это снижает надёжность электроснабжения и увеличивает расходы финансов на обслуживание.

При этом, если оптимизация загрузки происходит путём замены на электрооборудование меньшей мощности, то такое мероприятие эффективно − ввиду снижения удельных потерь ЭЭ и затрат на обслуживание (обновление электрооборудования, но с необходимостью исключения его ускоренного износа). Исключение ускоренного износа необходимо также для обеспечения надёжности электроснабжения, которая снижается также и на этапе приработки (рис. 1). Поэтому, мероприятия именно по обновлению электрооборудования − не совсем идеальны по надёжности электроснабжения.

Рисунок 1. «Изменение интенсивности отказов λ(t) во времени: 1 – этап приработки; 2 – этап нормальной эксплуатации (λ(t)=const); 3 – этап интенсивного износа» [2, с. 189]

А само нарушение бесперебойности ЭС тоже приводит к увеличению потребления ЭЭ − на перезапуск электрооборудования.

При этом, затраты на мероприятия по повышению надёжности ЭС − в основном, сопоставляются с ущербом от нарушения бесперебойности ЭС. А при определённых условиях (горные территории) − мероприятие по повышению надёжности ЭС (внедрение собственного источника питания − в виде гидроэлектростанции) приводит не только к повышению надёжности ЭС (ввиду исключения «хрупких» линий электропередач в горных условиях), но и снижает потери ЭЭ при передаче и её себестоимость. В связи с этим, при энергосбережении нужно учитывать не только потери ЭЭ, но и КЭ, и надёжность ЭС. Поэтому, оптимизация загрузки электрооборудования не совсем эффективна, т.к. влияет только на cosφ (повышая его), но при этом снижает срок службы электрооборудования и не повышает КЭ (кроме снижения потерь напряжения − из-за низкого cosφ (рис. 2)).

Рисунок 2. Зависимость потери напряжения в трансформаторе от cosφ на вторичных зажимах [1]

В связи с этим, более значимым мероприятием по повышению cosφ является искусственная компенсация РМ с помощью статических компенсаторов.

Статические компенсаторы реактивной мощности являются перспективным средством рациональной компенсации реактивной мощности из-за присущих им положительных свойств, таких, как быстродействующее регулирование, подавление колебаний напряжения, симметрирование нагрузок, отсутствие вращающихся частей, плавность регулирования реактивной мощности, выдаваемой в сеть. Установленная мощность синхронного компенсатора при одном и том же графике реактивной нагрузки будет меньше, чем установленная мощность статического КУ. Синхронные компенсаторы обладают всеми недостатками вращающихся машин и имеют меньшее быстродействие по сравнению со статическими компенсаторами. Кроме того, в статических КУ возможно по фазное управление [3].

Статические компенсаторы реактивной мощности являются перспективным средством рациональной компенсации реактивной мощности из-за таких положительных свойств: быстродействие регулирования, подавления колебаний напряжения, симметрирование нагрузок, отсутствие вращающихся частей, плавность регулирования реактивной мощности, выдаваемой в сеть и т. д. Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание их разработке и освоению, как в нашей стране, так и за рубежом.

Список литературы:

1. Бурман А.П. Розанов Ю.К. Шакарян Ю.Г. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем. − М.: МЭИ, 2012. − 360 с.
2. Дубинин В.Н. О структурности энергосбережения//ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА, РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ МИРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. – 2018. – С. 188-191.
3. Щеглов Г.А. Компенсация мощности и ее польза// СБОРНИК ТЕЗИСОВ VII РЕГИОНАЛЬНОЙ МОЛОДЁЖНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ИМ. В. И. ШПИЛЬМАНА "ПРОБЛЕМЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОИСКА В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ". – 2019. – С. 237-241.