Шта је компензација реактивне снаге и како се израчунава износ компензације?

Да ли се у свакодневном раду често сусрећете са овим питањем: капацитет трансформатора се мери у киловолт{0}}амперима (кВА), излазна снага мотора у киловатима (кВ), а снага компензације кондензатора у варима или киловарима (вар). Зашто постоје три различита термина за јединице које све представљају електричну енергију?

Ово нас води до теме о којој ћемо данас разговарати: инхерентног односа између реактивне снаге (јединица: вар или квар), активне снаге (јединица: В или кВ), привидне снаге (јединица: ВА или кВА) и фактора снаге.

 

И. У електроенергетској мрежи, електрична снага коју извор доводи до оптерећења може се категорисати у два типа: активна снага и реактивна снага.

(1) Реактивна снага (К):
Многи електрични уређаји раде на основу принципа електромагнетне индукције, као што су дистрибутивни трансформатори и мотори. Мотори захтевају успостављање и одржавање ротирајућег магнетног поља за покретање ротора, што заузврат покреће механичко кретање. Магнетно поље ротора у мотору се генерише црпљењем реактивне снаге из извора напајања.
Трансформатори такође захтевају реактивну снагу да би генерисали магнетно поље у примарном намотају и индуковали напон у секундарном намотају. Стога, без реактивне снаге, мотори се не би ротирали, трансформатори не би могли да трансформишу напон, а контактори наизменичне струје се не би укључили. Генератори могу да производе реактивну снагу, а кондензатори могу да испоручују реактивну снагу-ово је основа компензације реактивне снаге.

(2) Активна снага (П):
Активна снага се односи на део електричне енергије који се може директно претворити у друге облике енергије и потрошити. На пример, мотор претвара електричну енергију у механичку енергију. Без узимања у обзир ефикасности, мотор од 11 кВ може да претвори 11 кВх електричне енергије у еквивалентну количину механичке енергије по сату. Лампа са жарном нити од 100 В претвара 0,1 кВх електричне енергије у светлосну енергију на сат. Слично, грејач од 1 кВ претвара 1 кВх електричне енергије у топлотну енергију на сат. Активна снага је електрична снага која се може директно трансформисати у друге облике енергије.

(3) Привидна снага (С):
У извесном смислу, привидна снага је комбинација активне снаге (П) и реактивне снаге (К). За изворе енергије, привидна снага се састоји од активне и реактивне снаге. На пример, снага коју напаја трансформатор укључује и активне и реактивне компоненте, због чега се капацитет трансформатора изражава у привидној снази, мереној у киловолт-амперима (кВА).

 

ИИ. Однос између активне снаге, реактивне снаге и привидне снаге

Да бисмо објаснили однос између ова три, прво морамо разумети шта је фактор снаге.

У колу наизменичне струје, косинус фазне разлике (Φ) између напона и струје назива се фактор снаге, означен као цосΦ. Нумерички, фактор снаге је однос активне снаге и привидне снаге, тј. цосΦ=П/С.

 

 

(1) Шта је тачно реактивна снага?

На основу односа које илуструју троугао снаге, троугао напона и троугао импедансе, реактивна снага се може једноставно схватити у пракси на следећи начин:
У електричном колу троше чисто отпорне компонентеактивна снага (П), док индуктивне компоненте (као што су намотаји реактора, намотаји трансформатора и статори или ротори) трошереактивна снага (К). С друге стране, капацитивне компоненте снабдевају реактивну снагу (К) -, на пример, кондензатори и синхрони генератори. (Напомена: Када синхрони генератор ради, његови намотаји се понашају капацитивно, што значи да испоручује и активну и реактивну снагу.)

Дакле, једноставан резиме је:
Индуктивне или капацитивне компоненте су потрошачи и добављачи реактивне снаге.

(2) Који су негативни утицаји реактивне снаге?

Смањује излазну активну снагу генератора
То је зато што је укупан капацитет (тј. привидна снага С) генератора фиксан. Ако се испоручи превише реактивне снаге К, активна снага П ће се у складу с тим смањити; у супротном, генератор се може преоптеретити.

Смањује капацитет напајања опреме за пренос и дистрибуцију
Образложење је исто као и код генератора.

Повећава губитке напона у линији
Како се компонента реактивне струје у колу повећава, повећава се и укупна струја. Пад напона (δУ=ИЗ) је пропорционалан струји. Већи падови напона захтевају повећање попречног пресека проводника, што доводи до већих инвестиционих трошкова.

 

(3) Предности реактивне снаге

Многи електрични уређаји раде на основу принципа електромагнетне индукције, као што су дистрибутивни трансформатори и мотори.

Мотори захтевају успостављање и одржавање ротирајућег магнетног поља за покретање ротора, што заузврат покреће механичко кретање. Магнетно поље ротора у мотору се генерише црпљењем реактивне снаге из извора напајања.

Слично, трансформаторима је потребна реактивна снага да створе магнетно поље у примарном намотају, чиме се индукује напон у секундарном намотају.

Дакле, без реактивне снаге:

Мотори се не би ротирали,

Трансформатори нису могли да трансформишу напон,

АЦ контактори се не би укључили.

Из овога је јасно да реактивна снага игра помоћну улогу у конверзији и трансформацији електричне енергије. Без реактивне снаге, магнетна поља се не могу успоставити, а електрична енергија се не може претворити у механичку енергију.

 

ИИИ. Како извршити компензацију реактивне снаге и израчунати износ компензације?

Изнад смо заједно анализирали улоге и недостатке реактивне снаге. Главни недостаци су: прво, повећава се капацитет трансформатора и површина попречног пресека-проводника, што индиректно повећава трошкове пројекта; друго, након рада, фактор снаге не сме пасти испод 0,9, иначе ће компанија за снабдевање електричном енергијом изрећи казне.

Стога, током инжењерског пројектовања, морамо у потпуности размотрити ово питање. У системима напајања без генератора, паралелни кондензатори се обично користе за побољшање фактора снаге подстаница. Принцип је локално снабдевање реактивном снагом, елиминишући потребу за црпљењем реактивне снаге из мреже. Овај приступ не само да смањује потребан капацитет трансформатора већ и побољшава фактор снаге на страни мерења.

 

(1) Избор метода компензације кондензатора

1. Када користите кондензаторе за напајање као вештачке уређаје за компензацију реактивне снаге, да би се минимизирали губици у линији и падови напона, компензација треба да се избалансира локално. То значи да реактивна снага у нисконапонским-секцијама треба да буде компензована нисконапонским-кондензаторима, док реактивна снага у високо-секцијама треба да буде компензована високонапонским-кондензаторима.

Ако нема високог-напонског оптерећења, уређаји са шант кондензаторима не би требало да се инсталирају на страни високог{1}}напона.

Приликом обављања локалне индивидуалне компензације за опрему напајану{0}}мотором, називна струја компензационог кондензатора не би требало да прелази 0,9 пута струје побуде мотора.

Приликом прорачуна електричног оптерећења треба укључити компензовану реактивну снагу.

2. Режими пребацивања компензационих кондензаторских батерија су подељени на ручне и аутоматске.

Ручно пребацивање је погодно за батерије кондензатора које компензују основну реактивну снагу ниског{0}}напона, као и за батерије високог напона{1}}са стабилном потражњом за реактивном снагом и ретким пребацивањем.

Да бисте избегли прекомерну{0}}компензацију или претерани напон током малих оптерећења, што би могло да оштети одређену електричну опрему, препоручује се аутоматско пребацивање.

Ако су ефекти високо{0}}и нисконапонских-уређаја за аутоматску компензацију слични, треба дати предност нисконапонским уређајима за аутоматску компензацију.

3. Методе регулације за аутоматску компензацију реактивне снаге:

За компензацију која првенствено има за циљ уштеду енергије, за регулацију се могу користити параметри као што је реактивна снага.

За ударна оптерећења, динамички брза-променљива оптерећења и трофазна неуравнотежена оптерећења, тиристори (електронски прекидачи) могу да се користе за контролу, обезбеђујући несметан рад без ударних струја, обезбеђујући добре динамичке перформансе и омогућавајући фазно{2}}раздвојено управљање за три-ефекте балансирања.

4. Приликом груписања кондензатора треба обезбедити компатибилност са техничким параметрима пратеће опреме. Мора се испунити дозвољени опсег одступања напона, и треба уложити напоре да се смањи број група уз одговарајуће повећање капацитета сваке групе.

Пребацивање груписаних кондензатора не би требало да изазове резонанцију.

5. Високонапонске-базе кондензатора би пожељно требало да буду повезане у серију са пригушницама одговарајуће величине, док нисконапонске{2}}базе кондензатора треба да повећају уклопни капацитет коришћењем наменских склопних контактора или тиристора како би се смањиле ударне струје током пребацивања.

На водовима на које значајно утичу хармоници из електричне опреме, реактори треба да буду повезани серијски са кондензаторским банкама.

 

(2) Прорачун капацитета компензације кондензатора

 

Циљ је одредити потребну реактивну снагу Кц (квар) до