Анонс: реальные проблемы при заказах и покупках конденсаторных установок повышения коэффициента мощности, пассивных, активных фильтров гармоник в нашей стране. О реактивной мощности и гармониках для дилетантов в электроэнергетике.
Практика работы практически всех профильных компаний по сборке, интеграции, настройке и обслуживанию конденсаторных установок повышения коэффициента мощности и/или фильтров гармоник, к огромному сожалению, показывает, что выбором и приобретением тех же УКРМ, АФГ занимаются снабженцы, менеджеры по закупкам, иногда сами руководители предприятий. Т. е. люди, вне сомнения квалифицированные, возможно даже профессионалы в своем направлении деятельности, но абсолютные дилетанты в электроэнергетике, силовых сетях, а в худшем случае — «квазиспециалисты» с поверхностными знаниями, но огромными амбициями.
Как результат, ситуация с перетоком реактивной мощности и/или гармоническими загрязнениями в силовой сети объекта не лучше, счета за электроэнергию не ниже, аварийность на прежнем уровне, а значит деньги буквально «выброшены на ветер». Причем здесь сложно винить менеджеров компаний-сборщиков-интеграторов, поскольку при контакте (обычно по телефону и электронной почте) они получают минимальную информацию, часто не полную, иногда недостоверную, от энергоаудита потенциальный заказчик «открещивается» и просто требует, чтобы «было дешево».
Безусловно, не во всех ситуациях виновата только техническая безграмотность, ведь были и есть те, кому «лишь бы галочку поставить». Однако есть надежда, что при большем понимании самой сути реактивной мощности, гармоник и связанных с ними проблем к выбору УКРМ, активных, пассивных фильтров гармоник начнут подходить более ответственно, или делегировать эти задачи профильным специалистам.
Поэтому компания «МИРКОН» специально начинает цикл максимально простых (для понимания неспециалистами) статей, причем некоторые ответы на вопросы будут намеренно дополнительно упрощены (например, по современной концепции неактивной мощности, расчетам активных фильтров гармоник и пр.).
Что такое реактивная мощность?
Большинство нагрузок (оборудование, приборы, устройства) в современных системах распределения и потребления электроэнергии являются индуктивными. Это электродвигатели, трансформаторы, балласты газоразрядных, люминесцентных ламп, индукционные печи. Для работы индуктивных нагрузок необходимо магнитное поле, а для его создания нужна «своя» мощность, которую называют реактивной в отличие от «активной», забираемой из сети для выполнения оборудованием, приборами своих прямых функций (свет в лампах, тепло в печах, вращение в электродвигателях и пр.).
Активную мощность измеряют в киловаттах (кВт), реактивную — в киловарах (кВАр) и часто называют «мнимой», «паразитной», что в корне неверно. Без реактивной мощности не будет работать никакая индуктивная нагрузка, она потребляется оборудованием и учитывается в счетчиках электроэнергии, т.е. реальная, нужная и оплачиваемая потребителем.
Безусловно, с точки зрения самого потребителя реактивная мощность не совершает «полезной работы», а скорее наоборот, ведь по факту — реактивная энергия циркулирует между генератором и нагрузкой, а значит «проходит» по проводам, затрудняя передачу активной мощности, нагревает их, сокращает срок службы и т. д.
Что такое коэффициент мощности?
Коэффициент мощности — это отношение активной мощности (Р) к полной (S), потребляемой из распределительной сети (cosφ=Р/S). Теоретически он показывает, насколько эффективно используется электроэнергия — высокий коэффициент мощности свидетельствует об высокоэффективном использовании электроэнергии, а низкий коэффициент мощности — наоборот. Т.е. если оборудование в 100 кВт потребляет (по счетчику) из сети 125 кВт, то коэффициент мощности будет 100/125=0.8, а значит вроде бы порядка 20 % энергии (и затрат) уходит на реактивную составляющую мощности.
Однако в действительности это не так — при cosφ=0.8 доля реактивной мощности Q в полной составляет около половины (см. таблицу здесь), а значит половина денег по счету уходит из-за перетока реактивной энергии через счетчик. Именно поэтому в приказе Минэнерго № 380 регламентированы расчеты по коэффициенту реактивной мощности — отношению реактивной к активной энергии (tgφ — Q/P) и именно этот коэффициент позволяет точно определить нужна и выгодна или нет компенсация реактивной мощности (см. этот материал).
Что такое компенсация реактивной мощности?
И активная, и реактивная энергии генерируется электростанциями и передается по магистральным и распределительным сетям на объекты через счётчики электроэнергии, причем платит за это потребитель. Т. е. чтобы платить меньше, лучше реактивную мощность генерировать самому в своей силовой сети и это реально, если использовать конденсаторные установки повышения коэффициента мощности.
По сути, конденсаторы в установках выполняют роль аккумуляторов реактивной энергии и потом обмениваются ей с индуктивной нагрузкой, причем именно обмениваются, поскольку реактивные токи «специфические» — смещены по фазе от синусоидального тока фундаментальной частоты, а магнитное поле формируется именно такими токами. Максимально упрощенно — «зарядили» конденсаторы раз и потом они передают индуктивной нагрузке реактивную энергию, забирают назад после выключения и так снова «по кругу», иногда подпитываясь из сети из-за потерь при передаче. В итоге реактивная мощность генерируется «по месту», не проходит через счетчики, а значит счета за электроэнергию будут меньше и оборудование работает более надежно.
Далее о реактивной мощности и гармониках в силовых сетях для «полных чайников» в следующих материалах цикла.
