Анонс: о том, что дает компенсация реактивной мощности для объекта разного направления деятельности в упрощенной версии для «чайников». Как правильно выбрать конденсаторную установку для повышения коэффициента мощности?
Этот материал продолжает статью с основами концепции реактивной мощности, предельно упрощенной для понимания неспециалистами.
Что дает компенсация реактивной мощности?
Конденсаторные установки повышения коэффициента мощности дают много преимуществ для любого, особенно промышленного объекта и основные среди них:
- снижение счетов за электроэнергию;
- увеличение полезной (активной) мощности системы;
- улучшение и стабилизация напряжения;
- снижение потерь, повышение сроков обслуживания и работы оборудования, кабельных коммуникаций.
Более всего от компенсации выигрывают объекты с низким коэффициентом мощности в силовой сети (или сегментах сети), где оборудование, например, электродвигатели работают с неполной загрузкой — при использовании циркулярных пил, шаровых мельниц, конвейеров, компрессоров, шлифовальных станков, вырубных прессов и т. п.
Таблица. Объекты отраслей и характерные для них параметры коэффициента мощности
| Отрасль | Типовой коэффициент мощности, % |
|---|---|
| Деревообрабатывающая | 45-60 |
| Производство полимеров (особенно с экструдерами), текстильная промышленность | 55-70 |
| Машиностроение (особенно штамповка, шлифовка) | 60-70 |
| Медицина, складские терминалы | 70-80 |
| Металлургия, особенно литейное производство | 65-75 |
Компенсация реактивной мощности даже при планировании нового строительства или расширения может уменьшить размер трансформаторов, шин ТП, сечения кабелей, мощности выключателей и т. п. и привести к снижению стоимости проекта.
Как правильно выбрать конденсаторную установку для повышения коэффициента мощности?
Прежде всего нужно определиться какой способ компенсации реактивной мощности будет оптимальным для объекта — индивидуальный, групповой, централизованный или комбинированный. А ознакомившись с материалом ниже, можно воспользоваться специально созданным калькулятором для понимания ситуации в вашей сети.
Наиболее эффективная, простая в расчетах, но и самая дорогая по инвестициям — индивидуальная компенсация, когда конденсатор, блок, модуль, конденсаторная батарея или установка подключены непосредственно рядом с нелинейной нагрузкой. Так, нужная мощность конденсатора, конденсаторного блока, модуля для электродвигателя может быть легко рассчитана по формуле:
где:
- hp — паспортная мощность электродвигателя;
- %EFF — КПД двигателя, указанный на паспортной табличке;
- Pfa — фактический коэффициент мощности двигателя, указанный на паспортной табличке;
- Pft — целевой коэффициент мощности.
При индивидуальной компенсации конденсатор (блок, модуль) обменивается реактивной энергией с нагрузкой по кабелям маленько длины, т. е. потери минимальны, а в силовой сети (условно) нет перетока реактивной мощности, негативно влияющего на работу другого оборудования и кабельных линий. Однако на практике подключить к каждому электродвигателю, трансформатору, преобразователю и т. д. конденсатор, модуль, блок, батарею очень сложно и не только из-за огромных затрат, но и по конструктивно-техническим причинам, а для обслуживания всех локальных точек компенсации реактивной мощности понадобиться целая «армия» электриков с соответствующим допуском.
В определенной степени решает проблемы индивидуальной компенсации групповая, когда нелинейные нагрузки объединены в группы по типу, режиму работы и характеру изменения потребности в реактивной энергии. В этой ситуации для каждой из групп может использоваться одна конденсаторная установка повышения коэффициента мощности, в идеале автоматическая и с управлением коммутацией ступеней полупроводниковыми ключами, что нивелирует риски пере- или недокомпенсации. В итоге затраты на компенсацию реактивной мощности снизятся, однако возрастут потери в кабельных линиях, а по всей силовой ветке группы (упрощенно) будут протекать реактивные токи, что может ухудшить работу другого, «некомпенсируемого» оборудования.
Централизованная компенсация самая экономичная по инвестициям, но и самая неэффективная — по всей силовой сети объекта будут «гулять» реактивные токи, потери те же, что и без компенсации, хотя счета за электроэнергию снизятся.
Поэтому оптимальным решением для каждого конкретного объекта будет комбинированная компенсация, когда используется и групповая, и индивидуальная, на определенных ветках сети централизованная, но это никак нельзя определить просто по характеру деятельности предприятия и нагрузкам без информации о режиме работы, топологии силовой сети, характере нагрузок и т. д.
Исключительно важно: наконец в новом веке у нас стали обращать внимание на негативное влияние гармоник, как на параметры сети и оборудование, так и сами конденсаторные установки компенсации реактивной мощности. Причем речь идет не только о рисках выхода из строй силовых конденсаторов в установках из-за явлений резонанса, но и критической необходимости корректировки генерации реактивной мощности при использовании фильтров гармоник. Единственным разумным решением этой сложной проблемы был и остается полный энергоаудит объекта с определением наличия, амплитуд гармонических искажений на частотах выше промышленной частоты 50 Гц (фундаментальная) и реальной потребности в реактивной энергии на фундаментальной частоте.
