Меню

Мощность установок для компенсации реактивной мощности



Подбор установки УКРМ по кВАр

В статье предлагаются способы выбора конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности в сетях низкого напряжения. Также рассмотрены вопросы того, как правильно осуществить подбор установки УКРМ по кВАр.

Если абстрагироваться от маркетинговых инсинуаций, используемых и торговыми компаниями, и производителями для увеличения продаж, следует отметить, что подбор установки УКРМ по кВАр может быть выполнен только скрупулезными расчетами на основании пакета данных, полученных в результате профессионального энергоаудита с анализом сети по значительному числу параметров.

Ядро такого пакета данных составляет информация о месте присоединения, топологии сети, наличии/отсутствии электроприемников 6-10 кВ, синхронных двигателей, протяженности, характеристиках, токах кабельных линий, активной и реактивной мощности в пиковую загрузку объекта и в период минимального энергопотребления, суточного графика загрузки, установленного электросетевой компанией коэффициента мощности (реактивной мощности) на границе балансового разграничения, наличии, частоте и амплитуде гармонических возмущений.

В целом это вполне объяснимо, поскольку:

  • при наличии в сети высоковольтной нагрузки может быть целесообразной компенсация по стороне высшего напряжения, а при интеграции УКРМ в сеть по стороне менее 1 кВ придется учитывать необходимость трансфера реактивной мощности из сети 6-10 кВ;
  • синхронные двигатели генерируют реактивную мощность, которую нужно учитывать при подборе установки УКРМ по кВАр для исключения рисков перекомпенсации;
  • топология сети и распределение нелинейных нагрузок позволяют определить оптимальное место для проведения анализа сети и интеграции УКРМ, а при групповой, смешанной и, тем более, индивидуальной компенсации мощность и цена установки меньше;
  • кабельные/воздушные линии и сетей 6-10 кВ, и до 1 кВ характеризуются индуктивным сопротивлением и емкостной проводимостью, т. е. могут как генерировать, так и потреблять реактивную мощность (в зависимости от рабочего тока, напряжения, конструктивных особенностей), а значит при большой длине линий они будут влиять на баланс мощности в сети и это следует учитывать;
  • без графика суточного потребления сложно точно подобрать дискретность ступеней установки по кВАр, а, следовательно, и снизить амплитуды наброса токов при пере- или недокомпенсации во время коммутации;
  • фактическое потребление реактивной энергии в часы пик позволит выйти на общий объем кВАр установки, а в период спада нагрузки — определить возможность использования недорогой неавтоматической УК (или конденсаторной батареи) для «срезания» постоянного (фонового) наброса индуктивных токов;
  • от фактического уровня питающего напряжения зависит емкость конденсаторов в батареях и, соответственно, объемы генерируемой мощности ( ?=? 2 ⋅?⋅? — чем ниже напряжение, тем меньше генерация);
  • четкая картина по гармоническим возмущениям в сети (или на участке) дает возможность правильно подобрать, как пассивный фильтр для исключения резонанса емкости УКРМ и индуктивности нагрузки, так и активный фильтр гармоник (АФГ), позволяющий очистить сеть выше места подключения от гармонических искажений и т.д.;
  • Подбор установки УКРМ по кВАр с помощью всевозможных калькуляторов, по таблицам от производителей соотношений cosj и tgj до и после интеграции УКРМ и даже по опросным листам большинства компаний-сборщиков предельно не точный и достаточно далекий от принципа «не навреди».

Причем потеря денег на излишки кВАр не является главной проблемой — ситуация может стать критической в случае неправильного подбора УКРМ по дискретности, способам компенсации, регулирования и коммутации, когда набросы в сеть индуктивных или емкостных токов (соответственно при недо- или перекомпенсации) приведут к скачкам или провалам напряжения, нарушениям производственно-технологических процессов, быстрому износу оборудования, кабелей, авариям.

Хотя, если те же таблицы-калькуляторы используются для превентивной оценки финансовой нагрузки на бюджет предприятия, то это нормально с психологической точки зрения — de facto смета по индивидуальному проекту компенсации реактивной мощности будет меньше.

В условиях перехода на «цифровые» сети с автоматическим управлением «интеллектуальными» системами (вернее — программно-аппаратных комплексом) подбор установки УКРМ по кВАр стоит выполнять совместно с выбором технических средств для локализации источников гармонических возмущений, а сами УКРМ 100 кВАр и т.п. должны быть быстродействующими на тиристорных ключах с управлением контроллером — на полупроводниках и с возможностью адаптации к сетям Profibus (или Modbus), а также Industrial Ethernet.

Читайте также:  Гост трансформаторы силовые ряд номинальных мощностей

И здесь не стоит слушать продающих менеджеров о возможности согласования релейных УКРМ 100 кВАр или других, с полупроводниковыми контроллерами, — скорость, число коммутаций электромеханических и вакуумных контакторов в силовом блоке на порядки меньше, чем у тиристорных ключей, а оперативность реагирования на управляющие сигналы с программно-аппаратного комплекса является одним из ключевых критериев пригодности устройства для цифровой сети.

Как правильно осуществить подбор установки УКРМ по кВАр

Если конденсаторная установка УКРМ нужна не для «галочки», а для максимально эффективного и долгосрочного решения проблемы перетоков реактивной мощности, то важно понимать:

  • несмотря на типичность сетевых архитектур многих объектов, построенных по типовым проектам, каждая силовая сеть индивидуальна по фактическим нагрузкам, параметрам качества электроэнергии, режиму эксплуатации, износу оборудования, кабелей и т. д., а значит любая модернизация, в том числе, с подбором установки УКРМ по кВАр, АФГ, пассивных фильтров гармоник и пр. должна проходить на базе целевого и профессионального проектирования;
  • качество проекта интеграции в силовую сеть, а особенно нового (цифрового) поколения УКРМТ, АФГ зависит от объема и достоверности исходных данных, которые реально получить только с помощью энергетического аудита объекта с анализом емкого пакета электрических параметров сети (в целом и в точке подключения);
  • в связи с цифровизацией сетей релейные установки УКРМ «уходят в небытие» и поэтому в проекты модернизации разумно закладывать быстродействующие тиристорные УКРМТ;
  • снизить сметную стоимость проектов интеграции установок УКРМТ, пассивных и активных фильтров гармоник (АФГ) при цифровизации силовой сети можно, если проектировать место подключения максимально ближе к нагрузке/группе нагрузок и использовать пакетные решения (УКРМТ+АФГ, АФГ+L-C-фильтр, УКРМТ+АФГ+L-C-фильтр);

Правильный подбор установки УКРМ по кВАр не может быть одномоментным — это сложная процедура со скрупулезными расчетами на базе данных анализа силовой сети и должна выполняться исключительно профессионалами в этой сфере деятельности.

Источник

УКРМ — установка компенсации реактивной мощности

УКРМ — установка компенсации реактивной мощности

Нагрузка предприятий подразделяется на активную, индуктивную и емкостную, все эти виды мощностей зависят от типа работающего оборудования.

Существование реактивной энергии несет отрицательное воздействие на электрические сети, создает электромагнитные поля в электрических устройствах.

Существование реактивного тока создает дополнительную нагрузку, приводящую к снижению качества электроэнергии, влекущую увеличение сечений токовых проводников.

Назначение устройства компенсации реактивной мощности

Рис. Внешний вид УКРМ 6(10) кВ

Рис. Внешний вид УКРМ 6(10) кВ

Основным предназначением устройства является снижение действия реактивной мощности, служит для увеличения и поддержания на определенном нормативном уровне величины коэффициента мощности в трехфазных распределительных сетях. Главное предназначение УКРМ, является аккумуляция в конденсаторах реактивной мощности. Это действие помогает разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, происходит стабилизация напряжения, увеличивается доля активной мощности.

Основные функции УКРМ

  1. Понижение потребляемого нагрузочного тока на 30-50%.
  2. Снижение составляющих элементов распределительной сети, увеличение их срока службы.
  3. Повышение надежности и пропускной способности электрической сети.
  4. Понижение тепловых потерь электрического тока.
  5. Снижение воздействия высших гармоник.
  6. Понижение несимметричности фаз, сглаживание сетевых помех.
  7. Снижение до минимума стоимости индуктивной мощности.

Установка компенсации реактивной мощности УКРМ отличается рядом преимуществ, обусловленных применением конденсаторов, дополненных третьим уровнем безопасности в виде полипропиленовой сегментируемой пленки пропитанной специальной жидкостью, обеспечивающих надежное использование, долговечность, невысокую стоимость при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту.

Наличие в конденсаторной установке УКРМ специализированных тиристорных быстродействующих пускателей, работающих с опережением по времени для коммутации фазовых конденсаторов, срабатывающих при изменении cosφ, продляет время их безотказной работы.

Рис. Внешний вид тиристора для коммутации конденсаторных установок.

Рис. Внешний вид тиристора для коммутации конденсаторных установок.

Для обеспечения регулирования cosj в автоматическом режиме с передачей информации на PC с контролем в сети высших гармоник тока и напряжения, применяются контроллеры с контакторным переключением.

Для повышения качества работы УКРМ в установке присутствует фильтр нечетных гармоник и устройства терморегуляции, для обнаружения неисправностей продумана система индикации.

Все оборудование помещается в блок-контейнер, снабженный вентиляцией и обогревом с автоматическим управлением. Устройства обеспечивают комфортное и удобное обслуживание при низких температурах до -60 о С.

Модульный тип построения, способствует поэтапному наращиванию мощности УКРМ.

Защита конденсаторных установок

Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты:

  1. Блокировки, обеспечивающие защиту от прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
  2. Защита, предохраняющая установку от короткого замыкания конденсатора.
  3. От превышения нормы электрического тока.
  4. От перенапряжения.
  5. От перекоса токов по фазам устройства.
  6. Электромагнитное блокирование, предохраняющее от ошибочного включения коммутационных аппаратов УКРМ.
  7. Механическое блокирование включения заземляющих ножей в работающей установке.
  8. Наличие контактного выключателя, отключающего установку при открывании дверей при включенном оборудовании.
  9. Тепловая защита, включающая принудительное охлаждение при повышении температуры конденсаторных батарей.
  10. Термодатчик включающий обогрев в установке при понижении температуры.
Читайте также:  Какая должна быть мощность миксера для домашнего использования

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

  1. Наличие трехфазных пожарозащищенных экологических конденсаторов.
  2. Применение в устройстве специальных предохранителей и разрядников сопротивления с обкладками из полимерной металлизированной пленки с минеральной пропиткой.
  3. Регуляторы реактивной мощности и цифровые анализаторы с дистанционным управлением.
  4. Для повышения сейсмоустойчивости и вибрационной стойкости применяются специальные полимерные изоляторы.

Типы УКРМ

Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это:

  1. Нерегулируемые установки, выполненные в модульном построении, состоящем из нескольких фиксированных ступеней,коммутация происходит в ручном режиме при отсутствии токов нагрузки.
  2. Автоматические или регулируемые, базовое устройство предназначено для автоматического регулирования ступеней, каждая из которых состоит из трех конденсаторов, соединенных в звезду, операции по осуществлению коммутационных действий производят автоматически с использованием электронного блока, определяющего мощность и время включения.
  3. Полуавтоматические установки применяются для снижения стоимости устройства компенсации реактивной мощности, цена становится доступной с одновременным сохранением качества работы устройства. Для этого в устройстве применяются, как регулированные ступени, так и фиксированные.
  4. Высоковольтные установки с фильтрами, применяемыми для защиты от нелинейных гармонических искажений защитных антирезонансных дросселей. Применяются такие установки совместно с устройствами, генерирующими явление в сети высших гармоник, это: устройства, обеспечивающие плавный пуск и частотные преобразователи.

Таблица №1 Типы конденсаторных установок с указанием мощности ступеней.

Таблица №1 Типы конденсаторных установок с указанием мощности ступеней.

В модульных установках КРМ ступени конструктивно объединены в модуль

Особенности подключения УКРМ

Самым оптимальным подключением устройства компенсации реактивной мощности, является установка устройства в непосредственной близости к потребителю (индивидуальная компенсация). В этом случае, стоимость установки компенсации реактивной мощности, состоящая из суммы стоимости внедрения и дальнейшего обслуживания составляет значительную величину.

При объединении нагрузок в единый комплекс по потреблению реактивной мощности, целесообразно применять групповую компенсацию. В этом случае применение цена устройства реактивной мощности становится наиболее приемлемой при внедрении в работу, но менее выгодной для пользователей из-за понижения активных потерь, в электрической сети оказывающих влияние на экономию средств.

Возможно, подключение устройства КРМ в виде отдельного оборудования с индивидуальным кабельным вводом, так и в составе НКУ, к примеру, в составе главного распределительного щита.

Расчет УКРМ

Для выбора УКРМ производится подсчет полной суммарной мощности конденсаторных батарей электроустановки, по формуле:

Где Р – активная мощность электроустановки
Показания (tg(ф1) -tg(ф2)) находятся по данным cos(ф1) и cos(ф2)
Значение cos(ф1) коэффициента мощности до установки УКРМ
Значение cos(ф2) коэффициента мощности после установки УКРМ, задается электроснабжающим предприятием.

Формула мощности приобретает такой вид:

k- табличный коэффициент, соответствующий значениям коэффициента мощности cos(ф2)

Мощность УКРМ определяется конкретно для всех участков электрической сети в зависимости от характера нагрузки и способа компенсации.

Только после проведенного в полной мере анализа показателей, полученных при диагностике данных, появляется возможность выбора регулируемых или нерегулируемых УКРМ.

Обозначается степень дробления мощности по ступеням, время и скорость повторного срабатывания ступеней, выявляется необходимость использования в конденсаторной установке компенсации реактивной мощности для снижения коэффициента несинусоидальности в питающей сети, фильтрации нечетных гармоник, а также отсутствие эффекта резонанса. Это обеспечивает качество электроэнергии.

Таблица№2 Расчет мощности конденсаторов для УКРМ

Таблица№2 Расчет мощности конденсаторов для УКРМ

Необходимо знать, что нельзя производить полную компенсацию реактивной мощности до единицы, это приводит к перекомпенсации, которая может произойти в результате непостоянного значения активной мощности потребителя, а также в результате случайных факторов. Желательное значение cosф2 от 0,90 до 0,95.

Источник

Что такое УКРМ и какие проблемы решает устройство?

Как часто российские пользователи (домовладельцы и производственные предприятия) получают некачественную электроэнергию и переплачивают за энергоресурсы по причине неэффективности систем энергообеспечения? Практически всегда. И это несмотря на постановления Правительства РФ и приказы Минэнерго, которые вступили в силу более 10 лет назад. А проблема малой эффективности и повышения качества решается – достаточно установить устройство компенсации реактивной мощности с подходящими в конкретной ситуации характеристиками.

Читайте также:  Тепловая мощность очага пожара квт

Что такое УКРМ

Устройство компенсации реактивной мощности – устройство, поглощающее «лишнее» электричество, не приносящее пользы.

Поток электричества с УКРМ и без установки

Чем мощнее энергопоток по кабелям, тем больше излишков остается из-за колебаний потоков. Результат: износ и перегрев проводов, нецелевые расходы электроэнергии (переплаты), при использовании мощного оборудования повышен риск поломки техники.

Группа «РУСЭЛТ» выпускает приборы для использования в промышленности. В зависимости от условий эксплуатации мы предлагаем различные модели устройств:

  • КРМ-0,4(от 20 до 1000 кВар) – используются для автоматического и ручного регулирования мощности;
  • КРМ-Ф (от 20 до 1000 кВар) кроме компенсации выполняют вторую немаловажную функцию – фильтрации;
  • КРМ-MINI (20, 30, 40 кВар) – управляемые устройства, компенсирующие мощность электричества в сетевых кабелях.

Приборы рассчитаны на промышленную эксплуатацию в умеренных климатических условиях. Полная работоспособность сохраняется в температурном диапазоне -40-+40°С, рекомендованная влажность до 80%.

Конструкция и принцип действия

Агрегат состоит из пяти функциональных блоков:

  • Батарей-конденсаторов, которые соединяются по схеме «треугольник» с разрядными резисторами.
  • Пускателей и дополнительной контактной группы, которые обеспечивают предварительный заряд конденсирующих батарей.
  • Предохранителей, минимизирующих риски поломок из-за резких скачков напряжения.
  • Разъединителя (в некоторых моделях автоматического выключателя).
  • Регулятора коэффициента мощности.

Компенсация реактивной мощности происходит по следующей схеме:

Измерительная система в электронном формате выполняет контроль реактивной и активной энергии (измеряет напряжение токов в сети).

Контроллер (регулятор) проводит замеры мощности, подключая или отключая конденсаторы по мере необходимости. На основании замеров и измерений показания сравниваются с эталонной величиной, при наличии отклонений от заданных параметров устройство переключает аппарат для обеспечения необходимого значения. Проще говоря, УКРМ обеспечивает снижение реактивной энергии при минимальном цикле переключений, чем повышает КПД энергоносителей и снижает риск неисправностей комплектующих электросетей.

Прибор регулярно измеряет расхождение фаз тока и напряжения и меняет свою емкость в зависимости от потребительской необходимости

Как установка помогает экономить деньги?

Установка КРМ, используется в промышленности, при эксплуатации в тандеме
с электродвигателями, которые и являются основными потребителями реактивной мощности. Если «полезная» энергия тратиться на работу мотора, то реактивная приводит к снижению его эксплуатационных преимуществ. например, увеличивается риск преждевременной поломки, чаще нужны остановки оборудования для охлаждения, что отражается на производительности предприятия.

Без УКРМ пользователь платит и за бесполезную энергию

Реактивная доля электричества «гоняется» по проводам, не принося пользы, а из-за ее избытка возникает перегрев, обеспечивается дополнительная нагрузка на сеть и оборудование. Итог: у пользователя двойная потеря – переплата за нецелевую электроэнергию и повышенный риск поломок электрооснащения. А потери и риски сводятся к минимуму без значительных трат – покупкой и установкой УКРМ, И чем больше мощность потребляемой энергии, тем больше выгод от использования компенсатора.

Выгоды использования

Повысить энергоэффективность энергоносителей, свести к нулю вероятность поломок промышленного оборудования помогает установка УКРМ. Причем этот вид компенсации экологичен, ни окружающей среде, ни здоровью человека не наносится какого-либо вреда. К преимуществам использования приборов потребители и специалисты относят:

  • увеличение полезной мощности (КПД электросетей и оборудования до 97%);
  • снижение количества фактически потребленной энергии на 20-30%;
  • увеличение стабильности уровня напряжения;
  • повышение срока безаварийной работы техники;
  • снижение расходов на коммунальные услуги (электроэнергию);
  • уменьшение пропускной способности в электросетях (минимизация риска перегрева и короткого замыкания).

Использование УКРМ в производстве позволяет избежать и таких расходов как штрафы со стороны органов госконтроля.

Компания «РУСЭЛТ» специализируется на производстве современной техники, которая помогает сократить энергетические затраты. Наша задача – удовлетворить запросы потребителей и предоставить устройства, на 100% соответствующие поставленным задачам. В ассортименте УКРМ различной функциональности, конструкции, типа работы, поэтому мы уверены – выбрать прибор с оптимальными характеристиками сможет каждый потребитель.

Источник