Proč je nutná kompenzace jalového výkonu? Zařízení pro kompenzaci jalového výkonu

Celkový výkon zařízení se skládá ze dvou složek – aktivní a reaktivní. Aktivní výkon je potřebný k napájení připojených zařízení v síti, a proto se také nazývá „užitečný“ výkon.

Pro stejnosměrné obvody existuje pouze činný výkon. A v zařízeních k němu připojených se přeměňuje na potřebný druh energie, například na teplo pro topidlo.

Druhá složka, jalový výkon, je energie proudící mezi zdrojem a jalovými prvky sítě a zpět. K takovému pohybu dochází při jednom kmitu v síti střídavého proudu.

Takový výkon vzniká například při připojení magnetických vinutí k síti. V tomto případě je energie dočasně uložena v cívce a poté uvolněna zpět, což vede k desynchronizaci sinusoid v síti a změny proudu zaostávají za změnami napětí. U kapacitní zátěže je situace podobná, jen zde proud začíná převyšovat napětí. V obou případech vzniká v síti jalová energie.

Rýže. 1. Jalový výkon

Vliv jalového výkonu

Jalový výkon se nevynakládá na užitečnou práci, a proto se často nazývá „škodlivá“ složka výkonu. Existuje však velké množství zařízení, která vyžadují jalový výkon. Například, zatímco jalový výkon není potřeba k provozu žárovek, elektromotory ano.

Reaktivní složka umožňuje saturovat vinutí motoru elektromagnetickým polem. Jinak se nebudou otáčet a motor nebude schopen plnit svou hlavní funkci. Asynchronní elektromotory přitom celosvětově spotřebují až 40 % celkového výkonu elektroinstalace. Dalšími spotřebiteli jalového výkonu jsou transformátory, měniče, elektrické pece atd.

Je zřejmé, že nedostatek jalového výkonu může způsobit značné škody. Různé typy elektrických zařízení však vyžadují různé množství jalového výkonu a jeho přebytek také vede k negativním důsledkům pro celou síť.

• Zvýšené ztráty v síti. Tok elektrického proudu směrem k reaktivním prvkům a zpět je doprovázen ztrátami v důsledku aktivního odporu. To vede zejména k nadměrnému zahřívání vodičů elektrického vedení a v důsledku toho k jejich prověšování v případě nadzemního elektrického vedení. V některých případech to může mít za následek zemní spojení nebo zkřížené vodiče.
• Snížená propustnost sítě. Napájecí sítě jsou dimenzovány na určitý proud. Aby se kompenzovalo plýtvání „prostorem“ ve vodičích na reaktivní součásti, je často nutné zvýšit proud v síti. To vede ke spuštění ochrany proti přetížení a následnému odpojení spotřebičů.
• Snížená životnost zařízení. Zařízení připojená k síti podléhají dodatečnému opotřebení v důsledku jalového výkonu. To je důležité například u autotransformátorů v rohových rozvodnách.
• Snížené napětí u spotřebitele. Zvýšení proudu potřebného pro kompenzaci vlivu jalové energie vede k poklesu napětí. To poškozuje mnoho elektrických spotřebičů, například snižuje otáčky elektromotorů.
• Zvýšená chyba v měření elektřiny. Snížení síťového napětí vede ke zvýšení chybových hodnot na proudových a napěťových transformátorech. Měřicí přístroje tak již nesplňují požadovanou třídu přesnosti, což vede k nadměrnému nebo nedostatečnému měření elektřiny přiváděné ke spotřebitelům. A to může vést k ekonomickým ztrátám.

Vzhledem k mnoha problémům, které vznikají při překročení jalového výkonu v síti, a také distribuci jejích spotřebitelů, je potřeba kompenzace jalového výkonu zřejmá.

Kompenzace jalového výkonu

Kompenzace jalového výkonu spočívá v ovlivňování bilance jalového výkonu v elektrické soustavě za účelem regulace parametrů elektřiny. K tomuto účelu se používají kompenzační zařízení.

Kompenzační zařízení UKRM umísťují zdroj jalového výkonu do blízkosti spotřebiče. Jako takový zdroj slouží kondenzátorové banky. Tímto způsobem můžete sítě pro přenos energie zbavit přebytečné indukční jalové energie. Zatímco induktory „brzdí“ proud vzhledem k napětí, u kondenzátorů proud „vede“ napětí, které je nutné pro kompenzaci jalové složky výkonu.

Jelikož však spotřeba elektřiny v žádném podniku není statická a může se v krátké době výrazně změnit, mění se i množství spotřebované činné energie. Proto při kompenzaci jalového výkonu potřebujete zařízení, které dokáže rychle měnit své parametry – jednotku kompenzace jalového výkonu (RPC).

Rýže. 2. Zařízení pro kompenzaci jalového výkonu SVEL

Zařízení pro kompenzaci jalového výkonu – UKRM

UKRM nebo BSK (statická kondenzátorová banka) je baterie skládající se z paralelně sériově zapojených kondenzátorů, kombinovaných s odolnou kovovou konstrukcí a včetně doplňkového vybavení. Strukturálně se BSK skládá z kondenzátorových bloků instalovaných v konfiguraci „trojúhelník“, instalovaných v otevřených nebo uzavřených rozvaděčích na podpůrných izolátorech. Spojení mezi bloky se provádí pomocí proudových přípojnic a kondenzátory se připojují pomocí pružných spojů.

Rýže. 3. Baterie statických kondenzátorů SVEL

Zařízení pro kompenzaci jalového výkonu SVEL

V rámci UKRM lze místo kondenzátorů použít induktory, pokud je jalový výkon kapacitní povahy. Tato možnost se používá zřídka, například pro kompenzaci na elektrických vedeních.

Kompenzace jalového výkonu probíhá následovně:

Senzor (regulátor, regulátor) měří výkon při procesu zapínání/vypínání kondenzátorů. Data získaná z výsledků měření jsou porovnána s referenčními. Při odchylkách od nastavených hodnot se zařízení přepne, aby zajistilo potřebnou kompenzaci.

Kompenzační zařízení SVEL

Společnost SVEL nabízí řadu zařízení pro kompenzaci jalového výkonu UKRM, schopných současně řešit další problémy zlepšující kvalitu elektrické energie.

Kondenzátorové banky jsou vyráběny pro kompenzaci jalového výkonu v sítích o napětí 6 – 220 kV, v rámové i skříňové podobě, pro vnitřní i venkovní umístění. UKRM jsou vyráběny neregulované as automatickým regulátorem jalového výkonu (krokové řízení).

Dalším kompenzačním zařízením je statický generátor jalového výkonu STATKOM. Potlačuje také vyšší harmonické, stabilizuje napětí a snižuje blikání. STATCOM se používá pro kompenzaci kapacitního i indukčního výkonu.

SVEL vyrábí statické tyristorové kompenzátory STC, určené pro zlepšení kvality elektřiny v distribučních sítích, včetně kompenzace jalového výkonu. Zařízení poskytuje stabilní hodnotu napětí a snižuje počet poklesů.

Rýže. 4. Statické tyristorové kompenzátory SVEL

Výhody zařízení SVEL

• Vlastní produkce umožňuje kontrolu kvality výrobků v každé fázi výroby a dodržování státních norem.
• Ceny výrobce. Nákupem zařízení pro kompenzaci výkonu od nás se vyhnete prostředním přirážkám.
• Komplexní zkušenosti s implementací zajišťuje spolehlivost produktu s minimálními časovými a finančními náklady.
• Přísné dodržování termínů a jednotlivých zakázek. Naše produkty vyrábíme dle požadavků zákaznických projektů. Dohodnuté produkty jsou dokončeny a dodány v dohodnutém termínu.

Hlavní zátěží v průmyslových elektrických sítích jsou asynchronní elektromotory a distribuční transformátory. Tato indukční zátěž během provozu je zdrojem jalové elektřiny (jalový výkon), který provádí oscilační pohyby mezi zátěží a zdrojem (generátorem), není spojen s výkonem užitečné práce, ale vynakládá se na vytváření elektromagnetických polí a vytváří další zátěž na napájecích vedeních. Proto je velmi důležitý kompenzátor jalového výkonu.

Jalový výkon je charakterizován zpožděním (u indukčních prvků fázový proud zaostává za napětím) mezi fázovými sinusoidami napětí a síťového proudu. Ukazatel spotřeby jalového výkonu je Faktor síly (KM), číselně rovné kosinu úhlu (φ) mezi proudem a napětím. Příkon spotřebitele je definován jako poměr spotřebovaného činného výkonu k celkovému výkonu skutečně odebranému ze sítě, tj.: cos(f) = P/S. Tento koeficient se obvykle používá k charakterizaci úrovně jalového výkonu motorů, generátorů a podnikové sítě jako celku. Čím blíže je hodnota cos(f) jednotce, tím menší je podíl jalového výkonu odebraného ze sítě.

Příklad: s cos(ph) = 1, pro přenos 500 KW v síti AC 400 V je potřeba proud 722 A Pro přenos stejného činného výkonu s koeficientem cos(ph) = 0,6 se hodnota proudu zvýší na 1203. A.

V souladu s tím musí být veškerá síťová napájecí, přenosová a distribuční zařízení navržena pro velké zatížení. Kromě toho může být v důsledku velkého zatížení odpovídajícím způsobem snížena životnost tohoto zařízení. Dalším faktorem zvyšujícím náklady jsou výsledné tepelné ztráty v kabelech a jiných rozvaděčích, transformátorech a generátorech v důsledku zvýšeného celkového proudu. Vezměme například v našem výše uvedeném případě s cos(ph) = 1, ztrátový výkon je roven 10 KW. Při cos(f) = 0,6 se zvýší o 180 % a je již 28 KW. To znamená, že přítomnost jalového výkonu je parazitním faktorem, nepříznivé pro síť jako celek.

• ve vodičích dochází k dalším ztrátám v důsledku zvýšeného proudu;
• kapacita distribuční sítě je snížena;
• Napětí sítě se odchyluje od jmenovité hodnoty (úbytek napětí v důsledku zvýšení jalové složky proudu napájecí sítě).

To vše je hlavním důvodem, proč společnosti dodávající energii vyžadují, aby spotřebitelé snížili podíl jalového výkonu v síti. Řešením tohoto problému je kompenzace jalového výkonu – důležitá a nezbytná podmínka pro hospodárné a spolehlivé fungování podnikového napájecího systému. Tato funkce se provádí zařízení pro kompenzaci jalového výkonu KRM-0,4 (UKM-58) – kondenzátorové jednotky, jehož hlavními prvky jsou конденсаторы.

Správná kompenzace vám umožní:

• snížit celkové náklady na energii;
• snížit zatížení prvků distribuční sítě (přívodní vedení, transformátory a rozvaděče), a tím prodloužit jejich životnost;
• snížit tepelné ztráty proudu a náklady na energii;
• snížit vliv vyšších harmonických;
• potlačit rušení sítě, snížit fázové nesymetrie;
• dosáhnout vyšší spolehlivosti a efektivity distribučních sítí.

Navíc ve stávajících sítích

• vyloučit generování jalové energie do sítě během období minimální zátěže;
• snížit náklady na opravy a modernizaci vozového parku elektrických zařízení;
• zvýšit kapacitu napájecího systému spotřebitele, což umožní připojení dalších zátěží bez zvýšení nákladů na sítě;
• poskytují informace o parametrech a stavu sítě.

A v nově vytvořených sítích snížit výkon rozvoden a průřez kabelových vedení, což sníží jejich cenu.

Proč kompenzovat jalový výkon?

Jalový výkon a energie zhoršují výkon energetického systému, to znamená, že zatížení generátorů elektráren jalovými proudy zvyšuje spotřebu paliva; zvyšují se ztráty v napájecích sítích a přijímačích; Úbytek napětí v sítích se zvyšuje.

Jalový proud dodatečně zatěžuje elektrické vedení, což vede ke zvýšení průřezů vodičů a kabelů, a tedy ke zvýšení kapitálových nákladů na externí a místní sítě.

Kompenzace jalového výkonu je v současné době důležitým faktorem při řešení otázky úspory energie téměř v každém podniku.

Podle odhadů domácích i předních zahraničních odborníků tvoří podíl energetických zdrojů, a zejména elektřiny, asi 30-40 % nákladů na výrobu. To je dostatečně silný argument, aby manažer vážně přistoupil k analýze a auditu spotřeby energie a vývoji metody kompenzace jalového výkonu. Kompenzace jalového výkonu je klíčem k řešení otázky úspory energie.

Hlavní spotřebitelé jalového výkonu:

• asynchronní elektromotory, které spotřebují 40 % celkového výkonu spolu s domácími a vlastními potřebami;
• elektrické trouby 8 %;
• převodníky 10 %;
• transformátory všech stupňů transformace 35 %;
• elektrické vedení 7 %.

U elektrických strojů je střídavý magnetický tok spojen s vinutím. Výsledkem je, že při protékání střídavého proudu se ve vinutí indukují reaktivní emf. způsobující fázový posun (fi) mezi napětím a proudem. Tento fázový posun se obvykle zvyšuje a kosinus phi klesá při nízké zátěži. Pokud je například kosinus phi střídavých motorů při plném zatížení 0,75-0,80, pak se při nízké zátěži sníží na 0,20-0,40.

Lehce zatížené transformátory mají také nízký účiník (kosinus phi). Pokud se tedy použije kompenzace jalového výkonu, výsledné kosinus phi energetického systému bude nízké a elektrický zátěžový proud se bez kompenzace jalového výkonu zvýší při stejném činném výkonu odebraném ze sítě. V souladu s tím, když je kompenzován jalový výkon (pomocí automatických kondenzátorových jednotek KRM), proud odebíraný ze sítě se sníží v závislosti na kosinus fí o 30-50% a odpovídajícím způsobem se sníží zahřívání vodivých drátů a stárnutí izolace.

Kromě toho je jalový výkon spolu s činným výkonem zohledněn dodavatelem elektřiny, a proto podléhá platbě podle aktuálních sazeb, a tvoří tedy významnou část účtu za elektřinu.

Nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem snížení jalového výkonu odebíraného ze sítě je použití kompenzačních jednotek jalového výkonu (kondenzátorových jednotek).

Použití kondenzátorových jednotek pro kompenzaci jalového výkonu umožňuje:

• odlehčit napájecí vedení, transformátory a rozvaděče;
• snížit náklady na energii
• při použití určitého typu instalace snižte úroveň vyšších harmonických;
• potlačit rušení sítě, snížit fázové nesymetrie;
• aby byly distribuční sítě spolehlivější a nákladově efektivnější.

podélná a příčná kompenzace jalového výkonu

Další informace, konzultace, ceny

Nabídneme efektivní a cenově výhodné řešení. Využijte zkušeností našich technických specialistů – vyplňte formulář vpravo, nebo zavolejte.

Výpočet, výroba a dodávka kondenzátorových jednotek. Kompenzační jednotky jalového výkonu, skladem a na objednávku.