Несмотря на активное использование в информационном пространстве и литературе сочетания слов «компенсация реактивной мощности», а тем более вариантов для названия технических средств с аббревиатурой КРМ, следует признать недостаточную техническую корректность и актуальность таких обозначений, поскольку:
Для текущего состояния подавляющего большинства потребительских силовых сетей с обилием нелинейных нагрузок сложного характера перетоки реактивной мощности на фундаментальной частоте 50 Гц являются возможно главной, но отнюдь не единственной проблемой, проявляющейся снижением качества электроэнергии и сопутствующими производственными, технологическими и экономическими негативами.
Эти вопросы уже рассмотрены и формализованы в IEEE 1459-2010, где были введены определения фундаментальной, нефундаментальной, активной, неактивной мощностей, мощности гармоник, искажений тока, напряжения и т. д.
Т. е. по факту, при определении коэффициента мощности (PF), на повышение которого ориентирована и собственно компенсация реактивной мощности, и конденсаторные установки (КРМ, УКРМ, УКМ, АКУ и пр.), нужно учитывать всю полную мощность — PF=P/S, — включая ее неактивную (nonactive) составляющую — мощность гармоник, искажений тока и напряжения. Иначе при выходе на PF1 на фундаментальной частоте уровня 0.95-0.97 реальный коэффициент мощности PF в сети может быть не более 0.5-0.6 и без принятия соответствующих мер по нивелированию искажений на нефундаментальных частотах сеть объекта будет нестабильной, ненадежной, а электроэнергия низкого качества.
Традиционно под компенсацией реактивной мощности в сетях низкого (до 1 кВ) напряжения понимают «генерацию реактивной энергии» конденсаторными установками (или батареями, единичными конденсаторами), однако:
- Любая развернутая силовая сеть имеет нагрузки разного характера (резистивные, индуктивные, емкостные, комбинированные), что определяет в разных сегментах сети, а часто и в разное время, выбросы индуктивных или емкостных токов, в идеале отстающих или опережающих соответственно напряжение на полупериод синусоиды.
- Ни о какой «генерации» реактивной энергии (или мощности) конденсаторными установками КРМ, УКРМ или более прогрессивными Static var generator (SVG) речь идти не может.
Т. е. реактивная энергия может быть, как индуктивной, так и емкостной, а конденсаторы батарей и установок при разряде выбрасывают в сеть только емкостные токи.
По факту, для генерации электроэнергии нужно оборудование, преобразующее механическую, тепловую или солнечную энергию в электрическую, а конденсаторы, катушки и даже работающие на холостом ходу синхронные двигатели не более, чем накопители. Сама «компенсация реактивной мощности» происходит не за счет генерации реактивной энергии, а путем вброса накопителями в сеть токов, противофазных токам реактивной нагрузки, что приводит к их «взаимоуничтожению». Или проще — индуктивная нагрузка в первую четверть периода накапливает энергию и создает магнитное поле, во второй четверти — сбрасывает в сеть индуктивные токи, отстающие от напряжения на полпериода по фазе, а емкостная — наоборот.
Тогда, чтобы «загасить» искажающие параметры сети индуктивные токи, отстающие от напряжения на полпериода, достаточно вбросить в сеть емкостные токи той же амплитуды, опережающие напряжение на полпериода, а значит противофазные индуктивным. Так работает компенсация реактивной мощности индуктивной нагрузки конденсаторными установками или емкостной нагрузки синхронными двигателями.
В то же время SVG — конвертор с выпрямителем, инвертором и накопителями (катушками, конденсаторами), который с определенными допущениями мощно считать универсальным по возможности вброса в сеть, как индуктивных, так и емкостных токов в зависимости от текущего (в течение полупериода-периода) характера искажающих токов в сети.
Справка: По факту любой SVG, как и любой активный фильтр гармоник — активное фильтрокомпенсирующее устройство (АФКУ), способное выбрасывать в сеть противофазные токи индуктивного или емкостного характера, как на фундаментальной, так и нефундаментальных частотах. Из-за очень большой стоимости АФКУ располагают возможно ближе к нагрузке, часто используют вместе с конденсаторными установками КРМ и пассивными фильтрами (дросселями, L-C-контурами), что позволяет снизить мощность полупроводниковых ключей, АФКУ в целом и цену устройства.
Все это определяет необходимость выбора компенсирующего устройства, его места подключения и способа компенсации реактивной мощности только на основании анализа полноценного энергоаудита силовой сети, что позволит определить:
- необходимость компенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте и оптимальное по эффективности и стоимости оборудование для решения этой задачи (конденсаторную установку КРМ (релейную, быстродействующую с тиристорными ключами, фильтровую), SVG или АФКУ+КРМ);
- наличие гармоник большой интенсивности и необходимость компенсации активной мощности гармоник и неактивной мощности на нефундаментальных частотах.
