+7 (495) 981-9839
+7 (495) 642-5882

Rus Eng
Заказ обратного звонка
заказать звонок тел.: +7 (495) 981-9839
+7 (495) 642-5882
+7 (498) 653-4068
sales@khomovelectro.ru
Отправить заявку
Компания «Хомов электро» — завод-изготовитель, имея многолетний опыт работы на рынке электротехнического оборудования по производству конденсаторных установок и налаженные прямые поставки комплектующих высокого качества для компенсации реактивной мощности от мировых производителей, — признанных лидеров в своих отраслях бизнеса, готова оперативно и качественно выполнить ваш заказ на изготовление и поставку оборудования в срок.
большой опыт работы
качество продукции
оперативность выполнения
индивидуальный подход

Установки компенсации реактивной мощности


	
		
			

Понижение коэффициента мощности – один из основных преобладающих факторов ухудшения показателей качества электроэнергии. Реактивный ток ведет к падению напряжения в электросети, из-за чего возрастает расход энергоресурсов для выработки электроэнергии и увеличивается ее себестоимость.

Установки компенсации реактивной мощности – это возможность эффективно решить вопрос энергосбережения на предприятии и, соответственно, повысить рентабельность производства. Ведь доля электроэнергии может занимать до 35-40% в структуре себестоимости производимых товаров. Этот аргумент – один из главных при принятии решения о проведении аудита потребления электроэнергии и необходимости применения установки компенсации реактивной мощности.

Повышение коэффициента мощности промышленного предприятия с помощью автоматической конденсаторной батареи

Общий коэффициент мощности современных производств очень низок из-за наличия индуктивных нагрузок, потребляющих реактивную мощность. В первую очередь это относится к промышленным предприятиям с мощными индуктивными нагрузками и большими колебаниями нагрузки, которые имеют очень низкий коэффициент мощности. Такие производства в наибольшей степени выигрывают от внедрения автоматических конденсаторных батарей. Эти батареи обеспечивают повышение коэффициента мощности и более высокий уровень напряжения на нагрузке, а также приводят к снижению начислений за электроэнергию. Кроме того, автоматические конденсаторные батареи позволяют отключать «лишние» конденсаторы в периоды низкой нагрузки и исключить нежелательные перенапряжения. В большинстве случаев потребитель устанавливает конденсаторную батарею, чтобы избежать начисления штрафов в счёте за электроэнергию. Без достаточной проработки это может привести к большому количеству технических проблем. При этом необходимо также учитывать, что конденсаторные батареи предназначены для долговременной эксплуатации.

На большинстве промышленных и коммерческих объектов основная часть электрического оборудования представляет собой индуктивную нагрузку: асинхронные двигатели, индукционные печи, трансформаторы и лампы с ПРА. Проблемы с качеством электроэнергии на промышленных предприятиях растут в связи с увеличением количества двигателей, питаемых от управляемых выпрямителей, а также общего увеличения уровня гармоник и интергармоник. Такие нагрузки являются причиной низкого коэффициента мощности на промышленных предприятиях. Низкий коэффициент мощности свидетельствует о неэффективном использовании электроэнергии и приводит к увеличению общих расходов на энергоснабжение. Эти проблемы решаются при правильном выборе и установке конденсаторов компенсации реактивной мощности.

Установки реактивной мощности – действенный метод уменьшения нагрузки на линии электропередач и электрораспределительные станции, их внедрение способствует повышению надежности всей электросети. Кроме того, установки реактивной мощности эффективно уменьшают перекос фаз, частотные и амплитудные скачки, снижают уровень высокочастотных гармоник.

Понятие о коэффициенте мощности

Коэффициент мощности является мерой эффективности использования системой электрической мощности. Для того чтобы понять, что такое коэффициент мощности, необходимо сначала уяснить, что мощность бывает трёх видов: активная, реактивная и полная. Активная мощность определяется реально потребляемыми током и напряжением. Она выполняет реальную работу, к примеру, создаёт тепло, свет и движение. Активная мощность измеряется в киловаттах (кВт) и регистрируется электрическим счётчиком в киловатт- часах. Реактивная мощность не выполняет полезную работу, но она необходима для поддержания электромагнитного поля, требуемого для работы многих коммерческих и промышленных нагрузок. Она измеряется в киловольт-амперах реактивных (квар). Общая требуемая мощность, включающая в себя активную и реактивную мощность, называется полной мощностью. Она измеряется в киловольт-амперах (кВА).

Коэффициент мощности – это отношение активной мощности к полной мощности. Коэффициент мощности может иметь значение от 0 до 1,00, при этом типовой диапазон значений – от 0,80 до 0,98. Коэффициент мощности ниже 0,8 считается низким.

Индуктивные нагрузки, приводящие к низкому коэффициенту мощности

Если на предприятии имеются индуктивные нагрузки, которым необходим ток намагничивания для создания магнитного поля, требуется коррекция коэффициента мощности. Индуктивные свойства наиболее явно выражены у двигателей и трансформаторов и чаще встречаются на коммерческих и промышленных объектах. Один из наихудших случаев – это малонагруженный асинхронный двигатель, такая ситуация встречается в циклическом режиме работы, к примеру, при работе пил, конвейеров и измельчителей, в которых двигатель должен быть рассчитан на максимальную нагрузку.

Другие нагрузки, являющиеся причинами низкого коэффициента мощности, включают в себя индукционные печи, большинство штамповочных машин, ткацкие станки, одноударные прессы, автоматизированные станки, сварочные устройства и пускорегулирующие устройства некоторых типов люминесцентных ламп. В таблице № 1 приводятся нескорректированные коэффициенты мощности некоторых производств.

Таблица № 1. Типовые значения коэффициента мощности в некоторых отраслях

Производство или отрасль

Нескорректированный коэффициент мощности

Пильные станки, молочная промышленность

45% - 60%

Производство пластмасс

55% - 70%

Металлообработка, штамповка

60% - 70%

Сельское хозяйство, текстильная и химическая промышленность

65% - 75%

Больницы, литейные производства

70% - 80%


Коррекция коэффициента мощности

Если коэффициент мощности предприятия низкий, оно потребляет больше мощности, чем необходимо для его работы. Низкий коэффициент мощности должен быть скорректирован, так как он существенно увеличивает затраты предприятия. Обычно наиболее экономичным средством повышения коэффициента мощности является установка конденсаторов для компенсации реактивной мощности.

Коррекция коэффициента мощности (компенсация реактивной мощности) – это название технологии, которая используется с начала XX века для восстановления значения коэффициента мощности до значения, как можно более близкого к единице. Это обычно достигается подключением к сети конденсаторов, которые компенсируют потребление реактивной мощности индуктивными нагрузками и таким образом снижают нагрузку на источник. При этом не должно быть никакого влияния на работу оборудования.

Простую аналогию с коэффициентом мощности и реактивной мощностью можно получить, если представить себе садовый шланг. Если конец шланга должен выдавать 10 л в минуту, то кран должен быть открыт таким образом, чтобы обеспечивать это количество воды. Но если шланг протекает, зажат между камнями или перекручен из-за низкого качества, давление будет пониженным. Поэтому для получения требуемого количества 10 л/мин. нужно сильнее открыть кран и подать в шланг больше воды. Это коррекция коэффициента мощности или компенсация реактивной мощности.

Преимущества компенсации реактивной мощности

Правильно выполненная компенсация реактивной мощности даёт следующие преимущества:

  • экологические: снижение потребления электроэнергии за счёт повышения эффективности её использования. Снижение потребления приводит к уменьшению выбросов парниковых газов и замедлению истощения ресурсов ископаемого топлива для электростанций;
  • уменьшение расходов на электроэнергию;
  • возможность получения большей мощности от имеющегося источника;
  • снижение тепловых потерь в трансформаторах и оборудовании распределения;
  • уменьшение падения напряжения в длинных кабелях;
  • увеличение срока службы оборудования в связи со снижением электрической нагрузки на кабели и другие электрические компоненты.

Способы установки конденсаторов

Для установки на предприятии необходимо выбрать оптимальные тип, номинал и количество конденсаторов. Имеются 4 способа установки конденсаторов.

Метод № 1: конденсатор на нагрузке

На каждом мощном двигателе устанавливается конденсатор, который подключается во время работы двигателя. Такой способ обычно имеет большие преимущества перед другими методами. Конденсаторы могут подключаться в точке А или В (см. рисунок ниже).

Точка A - обычно используется в большинстве случаев.

Точка B – используется для многоскоростных двигателей, для пуска при пониженном напряжении и т.п.

Метод 2: нерегулируемая конденсаторная батарея

Батареи постоянной мощности подключаются в одной или нескольких точках системы распределения энергии предприятия и запитываются постоянно. Этот способ часто используется, когда предприятие имеет несколько двигателей большой мощности, к которым можно добавить конденсаторы. Если система мало нагружена, реактивная мощность конденсаторов оказывается слишком большой, при этом напряжение может возрасти так сильно, что двигатели, лампы и системы управления могут выйти из строя.

Очень важно помнить, что мощность нерегулируемой конденсаторной батареи должна быть не больше 20% номинальной мощности трансформатора. Более высокие значения могут стать причиной возникновения большого резонансного тока, который может представлять опасность для системы.

Метод 3: автоматическая конденсаторная батарея

Устанавливается в центре управления двигателями на вводе. Такая батарея точно поддерживает заданное значение коэффициента мощности. Это достигается путём подключения и отключения ступеней реактивной мощности в соответствии с требуемым значением с помощью ключа, управляемого контроллером. Автоматическая коммутация обеспечивает точную компенсацию реактивной мощности, при этом не допускаются превышение величины требуемой ёмкости и соответствующие этому перенапряжения.

Метод 4 : Сочетание способов

Поскольку не существует полностью одинаковых систем распределения, каждый случай должен анализироваться отдельно с целью достижения наиболее экономичного решения путём сочетания нескольких методов.

Таблица № 2. Сводная информация о преимуществах и недостатках различных методов

Метод

Преимущества

Недостатки

Отдельные конденсаторы

Наиболее эффективен и гибок

Более высокая стоимость установки и обслуживания

Нерегулируемая батарея

Наиболее экономичен

Менее гибок, требует наличия выключателей

(автоматических выключателей)

Автоматическая батарея

Наилучший метод для меняющихся нагрузок, не допускает перенапряжений, низкая стоимость установки

Более высокая стоимость

Сочетание методов

Наиболее практичен при большом количестве двигателей

Наименее гибок


Индивидуальные особенности предприятий

При принятии решения о том, какой тип конденсаторной установки является наиболее подходящим, необходимо рассмотреть их преимущества и недостатки, а также принять во внимание конкретные условия предприятия, такие как тип нагрузки, постоянство нагрузки, максимальную величину нагрузки, способ пуска двигателя.

Тип нагрузки

Если на предприятии имеется много мощных двигателей (50 л.с. и выше), обычно является целесообразным устанавливать по конденсатору на каждый двигатель и включать двигатель и конденсатор одновременно. Если на предприятии имеется много маломощных двигателей (от 0,5 до 25 л.с.), их группируют и устанавливают один конденсатор в точке управления распределительной системы. Наилучшим решением для предприятий, имеющих как мощные, так и маломощные двигатели, является использование обоих перечисленных способов.

Величина нагрузки

На предприятиях с мощными нагрузками целесообразным является сочетание индивидуальной и групповой компенсации и батарей с нерегулируемыми или автоматически коммутируемыми конденсаторными устройствами. На небольшом производстве может понадобиться только один конденсатор, подключенный к распределительному щиту.

В некоторых случаях компенсация требуется только в отдельном слабом месте сети. Такая ситуация может возникнуть, если предприятие имеет сварочные установки, индукционные нагреватели или приводы постоянного тока. Если нагрузка с низким коэффициентом мощности подключена по отдельному фидеру, общий коэффициент мощности предприятия может быть достаточно высоким. В этом случае дополнительные конденсаторы не нужны.

Постоянство нагрузки

Если предприятие работает круглосуточно с постоянной нагрузкой, наибольшую экономию дают нерегулируемые конденсаторы. Если на предприятии установлен 8-часовой рабочий день 5 дней в неделю, желательно установить коммутирующие устройства для снижения ёмкости во время низкой нагрузки.

Максимальная величина нагрузки

Если фидер или трансформаторы перегружены или если к нагруженным линиям подключаются дополнительные нагрузки, необходима компенсация на нагрузке. Если объект имеет повышенное потребление тока, конденсаторные батареи устанавливаются на главных фидерах. Если нагрузка изменяется, вероятно, лучшим решением будет автоматическая коммутация.

Методика расчета тарификации при различных значениях коэффициента мощности

Принимаем, что имеем нагрузку 400 кВт с коэффициентом мощности 70%. Для повышения коэффициента мощности до 90% общая величина добавленной реактивной мощности (номинал конденсаторной батареи) равна 200 квар.

Общая активная энергия за год – 2 400 000 кВт·ч. Средняя стоимость кВт·ч – 50 кьят. Годовые затраты – 120 000 000 кьят. Изменение тарифа с учётом коэффициента мощности составляет 0,06% за каждый процент ниже или выше 85%.

Изменение тарифа для значения коэффициента мощности 70% (величина штрафа):

= 85 – 70

= 15 x 0,06 %

= 0,9 % x 120 000 000

= 1 080 000 кьят.

Изменение тарифа для значения коэффициента мощности 90% (снижение тарифа):

= 90 – 85

= 5 x 0,06%

= 0,3 % x 120 000 000

= 360 000 кьят.

Годовая экономия: 1 080 000 + 360 00 = 1 440 000 кьят.

Таким образом, экономия за год составляет 1,2% от годовых затрат.

Этот расчёт приведён для иллюстрации оценки предполагаемой годовой экономии.

Ниже приведена схема автоматической конденсаторной батареи мощностью 200 квар и схема её устройства управления. Окупаемость такой установки составляет 2 года и 3 месяца.

Общая стоимость установки (стоимость обследования и рекомендаций, стоимость конденсаторов и стоимость производимых работ) составляет 3 200 000 кьят. Годовая экономия равна 1 440 000 кьят. Таким образом, срок окупаемости составляет 2 года и 3 месяца.

Заключительные выводы и рекомендации

Чаще всего на промышленных предприятиях используется компенсация реактивной мощности на низком напряжении. Имеется большое количество производителей, которые предлагают стандартизированные изделия с номинальными мощностями до 1000 квар и даже выше. Это хорошо известные и распространённые изделия, и поэтому они во многих случаях устанавливаются без достаточной проектной проработки.

При этом воздействию каких-либо проблем подвергается в первую очередь владелец конденсаторной батареи. Убедитесь, что установки соответствуют вашим требованиям, требованиям производителей, требованиям на установку, а также требованиям соответствующих норм, стандартов и правил.

Чтобы увеличить общий коэффициент мощности, выбирайте мощность двигателей в соответствии с механической нагрузкой. Применяйте конденсаторные батареи в центре управления двигателем или на вводе объекта, это облегчит переключения при изменении нагрузки. Для предотвращения проблем, связанных с гармоническим резонансом, и повышенных уровней искажений напряжения устанавливайте фильтры гармоник.

143405, Московская область, г. Красногорск, ул. Ильинский тупик, д.6, Бизнес-центр "Березовая роща", офис 5.
Тел.: +7 (495) 981-98-39, +7 (495) 642-58-82, +7 (498) 653-40-68, факс:+7 (498) 653-40-69.
E-mail: sales@khomovelectro.ru. Время работы: с 8:00 до 17:00. © 2017 «Хомов электро»