Компромисс между потребностью в реактивной мощности и негативами перетока реактивной энергии по силовым сетям. Технические средства статической компенсации реактивной мощности.
Реактивную мощность (Q) сегодня называют «бесполезной», «паразитной», «безваттной» составляющей полной электрической мощности (S), хотя она была и будет (во всяком случае в ближайшей перспективе) частью S, без которой просто нереальна работа нагрузки с нелинейной вольтамперной характеристикой. Однако изменение напряжения в энергосистеме при нормальных условиях эксплуатации является прямой функцией изменения потока реактивной мощности в системе передачи электроэнергии, а значит при всей критической важности «получения» Q нелинейной нагрузкой для ее (нагрузки) работы необходимо находить компромисс полезного и негативного от перетока реактивной энергии.
В целом такой компромисс заключается в смещении точки «генерации» реактивной мощности, как можно ближе к самой нагрузке, а в политике электросетевых компаний – в сегменты силовых сетей на балансе Абонентов, что стимулируется штрафами за невыполнение договорных обязательств по поддержанию коэффициента мощности в точке общего присоединения к распределительной сети.
Безусловно, за исключением (условно) синхронных электродвигателей в потребительских (и распределительных сетях) это не генерация реактивной энергии, а ее аккумулирование (в конденсаторах, реакторах) и обмен с нелинейной нагрузкой с «пополнением» резерва (из-за потерь) из электростанций через магистральные сети. Причем даже при использовании средств компенсации реактивной мощности в потребительских сетях проблемы с колебаниями напряжения из-за перетока реактивной энергии сохраняются, но они не такие критические, уменьшаются по мере смещения точки «генерации» ближе к нагрузке, достаточно несложно регулируются.
К тому же Абонент может сэкономить на энергопотреблении, поскольку нагрузка, например, с коэффициентом мощности 0,95 потребляет подразумевает потребность в реактивную мощность в 0,33 кВАр/кВт полной мощности, а при коэффициенте 0,7 – более 0,4 кВАр/кВт, т.е. чем больше реактивной энергии генерируется в абонентской сети после счетчика электроэнергии, тем меньше будут счета.
Технические средства статической компенсации реактивной мощности
Под статической компенсацией подразумеваются все меры и технические средства компенсации реактивной мощности, в базовой конструкции или компоновке которых отсутствуют вращающиеся механические части. В целом мероприятия статической компенсации реактивной мощности делят подразделяются на технические средства последовательной и параллельной (шунтовой) компенсации, компенсацию реактивной нагрузкой трансформаторов, насыщаемого реактора и компенсации при переключении ответвлений трансформатора.
В низковольтных потребительских сетях обычно используют технические средства параллельной (шунтовой) компенсации, что позволяет снизить мощность конденсаторных установок, батарей до уровня, необходимого для компенсации реактивной составляющей, а не полной мощности. Общий принцип интеграции УКРМ (и их модификаций на полупроводниковых ключах УКРМТ, с пассивными фильтрами гармоник УКРМФ, УКРМТФ) или отдельных батарей – чем ближе к нагрузке, тем лучше, как по снижению потерь (и, следовательно, необходимости в «пополнении резерва» реактивной энергии из распределительной сети), так и по увеличению пропускной способности силовой сети благодаря (условно) нивелированию реактивного перетока выше места подключения.
Вместе с тем, батареи, установки компенсации реактивной мощности имеют и свои недостатки, главные из которых – риски параллельного резонанса (см. подробнее здесь) и переходные процессы (более детально в этом материале). Здесь стоит помнить, что те же конденсаторные установки повышения коэффициента мощности в распределительной сети при всех своих позитивах могут и чаще всего негативно влияют на потребительские сети, создавая ситуации перенапряжения из-за резонансов и переходных процессов (см. более детально здесь).
Об использовании реакторов в традиционных и прогрессивных средствах повышения качества электроэнергии в следующем материале цикла.
