Do czego służy kompensacja mocy biernej?

Moc i energia bierna, prąd bierny, kompensacja mocy biernej

Moc bierna jest potrzebna do wytworzenia zmiennego pola magnetycznego w indukcyjnych odbiornikach elektrycznych i nie wykonuje bezpośrednio użytecznej pracy. Jednocześnie moc bierna ma istotny wpływ na takie parametry systemu zasilania jak straty mocy i energii elektrycznej, poziomy przepustowości oraz napięcia w węzłach sieci elektroenergetycznej.

Moc i energia bierna pogarszają pracę systemu elektroenergetycznego, czyli ładowanie generatorów elektrowni prądami biernymi zwiększa zużycie paliwa, zwiększa straty w sieciach elektroenergetycznych i odbiornikach oraz zwiększa spadki napięcia w sieciach.

Prąd bierny dodatkowo obciąża linie elektroenergetyczne, co prowadzi do wzrostu przekrojów przewodów i kabli, a co za tym idzie do wzrostu nakładów inwestycyjnych na sieci zewnętrzne i lokalne.

Kompensacja mocy biernej jest obecnie ważnym czynnikiem pozwalającym rozwiązać problem oszczędzania energii w niemal każdym przedsiębiorstwie.

Według szacunków lokalnych i czołowych ekspertów zagranicznych udział surowców energetycznych, aw szczególności energii elektrycznej, wynosi około 30-40% kosztów produkcji. Jest to wystarczający argument, aby zarządca poważnie potraktował analizę i audyt zużycia energii oraz opracowanie metod kompensacji mocy biernej. Kompensacja mocy biernej jest kluczem do oszczędności energii.

Użytkownicy energii biernej

Główni użytkownicy mocy biernej — silniki asynchronicznektóre zużywają 40% całkowitej energii wraz z potrzebami domowymi i własnymi; piekarniki elektryczne 8%; konwertery 10%; transformatory wszystkich stopni transformacji 35%; linie energetyczne 7%.

W maszynach elektrycznych zmienny strumień magnetyczny jest podłączony do cewek. W rezultacie reaktywny emf jest indukowany w cewkach, gdy płynie prąd przemienny. powodując przesunięcie fazowe (fi) między napięciem a prądem. To przesunięcie fazowe zwykle wzrasta i cosinus fi spada przy niskim obciążeniu. Na przykład, jeśli cos phi silników prądu przemiennego przy pełnym obciążeniu wynosi 0,75-0,80, to przy niskim obciążeniu spadnie do 0,20-0,40.

Transformatory o niskim obciążeniu mają również niski poziom Współczynnik mocy (cosinus fi). Dlatego stosując kompensację mocy biernej wypadkowy cosinus phi systemu elektroenergetycznego będzie niski, a prąd obciążenia elektrycznego bez kompensacji mocy biernej będzie wzrastał przy tej samej mocy czynnej pobieranej przez sieć.Odpowiednio, przy kompensacji mocy biernej (za pomocą automatycznych bloków kondensatorów KRM) prąd pobierany przez sieć zmniejsza się, w zależności od cosinusa phi, odpowiednio o 30-50%, zmniejsza się nagrzewanie przewodów przewodzących i starzenie się izolacji .

Ponadto moc bierna wraz z mocą czynną jest brana pod uwagę przez dostawcę energii elektrycznej i dlatego jest opłacana zgodnie z obowiązującymi taryfami, a więc stanowi znaczną część rachunku za energię elektryczną.

Struktura odbiorców energii biernej w systemach elektroenergetycznych (wg zainstalowanej mocy czynnej):

Inne przetwornice: AC na DC, prąd o częstotliwości przemysłowej na prąd o wysokiej lub niskiej częstotliwości, ładowanie pieców (piece indukcyjne, stalowe piece łukowe), spawanie (transformatory spawalnicze, agregaty, prostowniki, punktowe, kontaktowe).

Całkowite bezwzględne i względne straty mocy biernej w elementach sieci zasilającej są bardzo duże i sięgają 50% mocy dostarczanej do sieci. Około 70 - 75% wszystkich strat mocy biernej to straty w transformatorach.

Tak więc w trójuzwojeniowym transformatorze TDTN-40000/220 o współczynniku obciążenia 0,8 straty mocy biernej wynoszą około 12%. Na drodze z elektrowni występują co najmniej trzy przemiany napięciowe, w związku z czym straty mocy biernej w transformatorach i autotransformatorach osiągają duże wartości.

Sposoby ograniczania poboru mocy biernej. Kompensacja mocy biernej

Najbardziej efektywnym i efektywnym sposobem ograniczenia mocy biernej pobieranej przez sieć jest zastosowanie jednostek kompensacji mocy biernej (kondensatorów).

Zastosowanie jednostek kondensatorowych do kompensacji mocy biernej umożliwia:

• rozładować linie energetyczne, transformatory i rozdzielnice;
• obniżenie rachunków za prąd
• w przypadku stosowania określonego rodzaju instalacji obniżyć poziom wyższych harmonicznych;
• tłumić szum sieci, zmniejszać nierównowagę faz;
• aby sieci dystrybucyjne były bardziej niezawodne i ekonomiczne.

Kompensacja mocy biernej zapewnia dotrzymanie warunku bilansu mocy biernej, ogranicza straty mocy i energii elektrycznej w sieci, a także umożliwia regulację napięcia poprzez zastosowanie urządzeń kompensujących.

Znaczący efekt ekonomiczny kompensacji mocy biernej można osiągnąć poprzez odpowiednią kombinację różnych środków, które muszą być technicznie i ekonomicznie uzasadnione.