Реактивная мощность

Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности. потребляемой нагрузкой. составляющей. которая формирует электромагнитные паля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.

В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резиставный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима
для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации.

Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (<р)

Cos (ϕ) = Р1гарм / А1гарм

Р1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц
А1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц
где

A =√(P² + Q²)

Таким образом, cos (ϕ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности
нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению cos (ϕ). т.к. низкий cos (ϕ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности)

2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В. вместо 380 В)

3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность

двигателей.

Потребители реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности, необходимой дтя создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До S0-S5% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминесцентное освещение и т.п.

Подробнее

Влияние реактивной мощности на энергоресурсоэффективность

За последние годы характер потребления электроэнергии сильно изменился. Это обусловлено увеличением мощности нелинейных потребителей, а также опережающим ростом потребления реактивной мощности по отношению к активной вследствие уменьшения загрузки силовых трансформаторов. Это является характерной чертой современной электроэнергетики, отрицательно влияющей на качество и потери электроэнергии.

Поэтому основная задача оптимизации электропотребления

, как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации системы электроснабжения, состоит в том, чтобы наиболее полно обеспечить компенсацию реактивной мощности в сети.

Основные негативные последствия, вызванные ростом потребления реактивной мощности:

• Общее снижение уровней напряжения в распределительных сетях, на шинах потребителей и снижение качества электрической энергии;
• Увеличение потерь активной мощности в элементах электрической сети;
• Дополнительная загрузка линий электропередач и силовых трансформаторов потоками реактивной мощности, которые увеличивают токовую нагрузку электросети, снижают резерв пропускной способности и устойчивость сети;
• Значительное увеличение потребности в источниках реактивной мощности в энергосистеме.

Первопричины и вызываемые ими помехи в сети	Колебания напряжения в сети	Несимметрия напряжения в сети	Высшие гармоники	Промежуточные гармоники
Мощные регуляторы напряжения			×
Генераторы электроэнергии (ветровые станции, фотоэлектрические установки…)	×		×
Медицинские электроприводы (рентгеновские станции, магнитные диагностические аппараты…)	×
Эксцентриковые приводы (пилорамы…)	×			×
Частотные преобразователи (преобразователи числа фаз, несинхронные преобразователи тока…)			×	×
Газоразрядные лампы (мощные осветительные установки)			×
Пульсирующая нагрузка (напр. от терморегуляторов…)	×
Выпрямители переменного тока (напр. для питания ж/д. транспорта, для узлов связи…)			×
Мощные потребители (переходные процессы при вкл./выкл.)	×
Индукционные нагревательные установки			×
Дуговые сталеплавильные печи	×
Дуговые сварочные агрегаты		×
Светомузыкальные установки			×	×
Среднечастотные индукционные печи	×
Электродвигатели большой мощности (лифты, вентиляторы, насосы…)	×
Индукционные печи промышленной частоты			×	×
Вентильные преобразователи	×
Кузнечные прессы		×
Агрегаты и блоки резервного питания			×
Электропечи для производства электродов	×	×		×
Плавильные электропечи		×
Автоматы контактной сварки	×	×		×

С чего начать? Мониторинг параметров КЭЭ

Чтобы понять суть процессов, протекающих в конкретной электросети, нужна достоверная техническая информация. Для этого необходимо проводить мониторинг параметров электросети, снимая и фиксируя специальными приборами одновременно несколько десятков характеристик электросети с интервалом в доли секунды (токи, напряжения, активные, реактивные и полные мощности по каждой фазе, СosF, гармонический состав сети и т.д.). Полученную информацию необходимо обрабатывать, анализировать, и только после этого можно будет с уверенностью сказать, что за процессы протекают в вашей электросети, самое главное, где, каким образом и сколько нужно компенсировать реактивной мощности, чтобы электроэнергия, получаемая от поставщика, имела бы необходимые показатели качества, и расходовалась самым экономичным образом на нужды предприятия, без потерь, а вы бы еще и экономили эту самую электроэнергию.

Отрицательное влияние реактивной мощности на электрическую сеть несоизмеримо больше, чем положительное

Недаром еще во времена заката СССР в конце 80-х годов директивно на всех промышленных предприятиях были установлены конденсаторные батареи. К сожалению, в дальнейшие 90-е годы многие предприятия-потребители электроэнергии отключали имевшиеся у них компенсирующие устройства, а некоторые — вовсе демонтировали, не занимались поддержанием их работоспособности по причине отсутствия финансирования.

Все изменилось после опубликования Приказа Минпромэнерго от 22 февраля 2007 года № 49, утверждающего :

«Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договоры энергоснабжения)» энергосистемам следует начать подготовку к переходу на новый уровень взаимоотношений с потребителями и новую организацию работ по управлению реактивной мощностью.

Многие энергосистемы уже приступили к этой работе, не дожидаясь указания сверху, на особо проблемных участках электрических сетей устанавливая компенсирующие устройства.

Важно, чтобы положительные результаты этой работы в локальных энергосистемах тиражировались на другие регионы.

После выхода в свет новой методики применения скидок и надбавок к тарифам на электроэнергию, которая готовится в недрах Минпромэнерго, потребителю будет дана возможность получить скидку за поддержание требуемого коэффициента реактивной мощности за регулирование реактивной мощности у себя в электросети предприятия в часы max/min нагрузок.

Пути решения. Новые подходы

Сегодня проектировщикам и эксплуатационным службам пром. предприятий следует обращать особое внимание решению проблемы качества электроэнергии. Все мощные потребители на предприятии должны оснащаться фильтро-компенсирующими устройствами (ФКУ), а потребители с большой единичной мощностью и резко-переменной нагрузкой (дуговые печи с электропечными трансформаторами 100 МВА и выше) — статическими тиристорными компенсаторами (СТК). Это позволит обеспечить высокую степень стабилизации требуемой реактивной мощности при по-фазном регулировании, а также снизить уровень высших гармоник в сети за счет фильтро-компенсирующих цепей (ФКЦ). Применение СТК даст также дополнительный технологический эффект.

К примеру, их использование в сетях, питающих дуговые сталеплавильные печи (ДСП), поможет повысить стабильность горения дуги и почти на 10% поднять производительность печи. Кроме того, в остальных менее ответственных участках электросети предприятия необходимо устанавливать регулируемые УКМ с электромеханическим переключением ступеней.

В системах промышленного электроснабжения 6-10 кВ устройства компенсации реактивной мощности служат для поддержания напряжения на шинах 6(10) кВ при провалах напряжения, вызванных КЗ в цепях 110(35) кВ. Они ограничивают колебания напряжения на шинах 6(10) кВ, а гармонические составляющие снижаются фильтро-компенсирующими устройствами ФКУ, состоящими из емкостей и реакторов, при этом улучшается и СosF.

На трансформаторных подстанциях рекомендуется применять устройства компенсации реактивной мощности, например такие как управляемые шунтирующие реакторы с вакуумными (элегазовыми) выключателями с повышенным коммутационным ресурсом и устройством синхронной коммутации в сетях до110 кВ включительно.

В электроустановках потребителей 0,4-10 кВ наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение регулируемых конденсаторных установок УКМ непосредственно на шинах РУНН-0,4 кВ трансформаторных подстанций.

Преимущества УКМ перед другими техническими средствами — синхронными компенсаторами и синхронными двигателями, в том, что последние имеют большие потери активной электрической мощности и вращающиеся части, подверженные механическому износу.

В качестве примера снижения электропотребления системы электроснабжения коммунальных однофазных потребителей представляет интерес опыт применения УКРМ в низковольтных городских распределительных сетях при минимальном удалении от потребителей, предприятий, входящих в группу Endesa (Испания). По данным Edeinor S. A.A. [6], установка конденсаторов суммарной мощностью 37 000 кВАр в 114 000 домовладений района Инфантас северной части Лимы (Перу), повысила средневзвешенный CosF распределительной сети с 0,84 до 0,93, что позволило ежегодно экономить примерно 280 кВт/ч на каждый установленный кВАр реактивной мощности или всего около 19 300 МВт/?ч в год.

Конденсаторные установки

Остались вопросы?
Специалисты ЭНЕРГОПУСК ответят на Ваши вопросы:
8-800-700-11-54 (8-18, Пн-Вт)

Активная и реактивная мощность генератора

Потребители, приобретая ДГУ, зачастую не задумываются о многих технических характеристиках оборудования. Касается это и такого понятия, как коэффициент мощности генератора. Параметр является важным, поскольку самым серьезным образом влияет на подачу электроэнергии.

Что представляет собой мощность генератора?

Электроприборы, подключенные к генератору, потребляют активную и реактивную мощность, которые в сумме образуют общую мощность.

1. Активная мощность используется для работы всех приборов. Ее называют «полезной».
2. Реактивная мощность, называемая «пустой», возникает вследствие особенности оборудования и законов физики. Мощность циркулирует между источником электроснабжения и подключенными потребителями.

Каждый генератор имеет свой коэффициент мощности, демонстрирующий количество активной мощности от полной. При выборе ДГУ для собственных нужд важно обратить внимание на этот параметр, убедившись в том, что оборудование справится с возложенными на него задачами.

Оптимальным коэффициентом мощности можно считать показатель 0.8. Это значит, что электроприборы получают 80% активной мощности от 100% общей мощности, вырабатываемой генератором.

Что такое компенсация реактивной мощности?

Чрезмерное большое количество реактивной мощности ухудшает работу всей электросети. Так, генератор потребляет слишком много топлива, быстро изнашивается и в электросети требуется задействовать провода с увеличенным сечением.

Закажите дизельный генератор в ООО «ЭК Прометей» оформив заявку онлайн или позвонив по контактному телефону:

+7(812) 748-27-22

Для снижения реактивной мощности используется компенсация. Она может быть нескольких видов:

• Индивидуальная. В данном случае задействуются конденсаторные установки для определенных потребителей.
• Групповая. Применение общей конденсаторной установки позволяет компенсировать реактивную мощность сразу для нескольких приборов.
• Централизованная. Это наиболее удобный способ компенсации, применяемый для широкого диапазона изменений мощности.

Главное преимущество компенсации реактивной мощности в том, что таким образом удается значительно сократить расходы топлива. Также это позволяет снизить нагрузку на оборудование.

Способ компенсации мощности в электросети следует подбирать грамотно. В некоторых случаях может потребоваться комплексное решение, включающее улучшение тока при помощи фильтров гармоник.

Особенно важная компенсация реактивной мощности на промышленных предприятиях. Она необходима для эффективного использования существующего электроснабжения.

Компенсация реактивной мощности как фактор энергосбережения

Как платить за электричество меньше, повысить КПД оборудования и более эффективно использовать электрическую энергию, — сегодня эти вопросы волнуют многих руководителей производственных предприятий и владельцев коммерческих объектов.

Из данной статьи вы подробнее узнаете, что такое компенсация реактивной мощности, как правильно рассчитать мощность для потребителей и подобрать оборудование, чтобы сократить потери электроэнергии до 65%.

Немного теории

Для оценки и расчетов цепей переменного тока используются действующие значения тока и напряжения.

Действующее значение переменного тока определяется как величина такого эквивалентного постоянного тока, который проходя через то же активное сопротивление, что и переменный ток, выделяет на нем за период то же количество тепла. Математически действующее значение определяется как среднеквадратичное за период.

Полная мощность вычисляется как произведение действующих значений тока и напряжения цепи.

S = U * I
В случае активной нагрузки фазы тока и напряжения совпадают и вся полная мощность выделяется на нагрузке. Расчеты для переменного тока соответствуют анализу цепей постоянного тока, только используются действующие значения тока и напряжения.

Полная мощность фактически показывает требования к электрической сети. Измеряется она в вольт-амперах (ВА).

Если в цепи переменного тока появляются реактивные элементы (индуктивные нагрузки и емкостные нагрузки) расчёты приходится корректировать. Реактивные элементы обладают способностью накапливать энергию и отдавать ее обратно в цепь. Появляется сдвиг фаз между током и напряжением и как следствие появляется реактивная мощность.

Реактивная мощность может быть, как положительной (для индуктивных цепей), так и отрицательной (для емкостной составляющей).

Реактивная мощность не выделяется на нагрузке, не создает полезной работы. Она накапливается на реактивных элементах нагрузки (конденсаторах, катушках индуктивности), а затем возвращается обратно в питающую сеть. Возвращаясь, она увеличивает текущий по проводам ток. Этот реактивный ток, присутствуя в линиях, дополнительно нагревает их. Поэтому в любой энергосистеме стремятся уменьшить реактивную мощность до минимума.

На нагрузке остается активная мощность. Она и совершает полезную работу: приводит в движение двигатель, переходит в световую волну в лампах и др. Активная мощность — это среднее значение мгновенной мощности за период.

Полная мощность в цепях переменного тока равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей.

S = ? ( P2 + Q2)

Активная мощность вычисляется как:
P = I * U * cos ?
I и U это действующие значения тока и напряжения.

Или:

P = S * cos ?
Т. е. активная и полная мощности связаны через коэффициент — cos ?.

Коэффициент мощности – это соотношение полезной активной мощности к полной мощности, то есть cos?=P/S этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. cos ? – это косинус угла сдвига между напряжением питающей сети и током, потребляемым нагрузкой.

При cos ? = 1 (когда фаза тока совпадает с фазой напряжения) активная мощность на нагрузке равна полной. Вся энергия питающей сети используется для полезной работы. Происходит это только на чисто активной нагрузке, без реактивной составляющей.

Попробуем рассчитать мощность, когда угол между напряжением и током составляет 90 градусов.

На графике ? равно 90 косинус фи (cos?)=0(нулю). Для простоты вычислений возьмем максимальное значение напряжения равное 1 (100%). В этот момент ток равен 0 (нулю). Соответственно их произведение, то есть мощность равны 0(нулю). И наоборот, когда ток максимальный, напряжение равно нулю. Получается, что полезная, активная мощность равна 0 (нулю).

Конечно, устройств с cos ? = 0 на практике не бывает, но промежуточных вариантов может быть множество. Например, бестрансформаторный блок питания, приведенный в качестве примера выше, имеет коэффициент мощности 0,6 — 0,7.

Значимость коэффициента мощности

Приведем простые расчеты, демонстрирующие значимость данного показателя.
Два потребителя электроэнергии с одинаковой активной (полезной) мощностью. У первого cos ? = 1, а у второго – 0,5. Это означает, что второй потребитель потребляет от сети ток в два раза больше, чем первый. Т.к. зависимость потерь в проводах от тока имеет квадратичный характер (P = I2 * R), то потери на активном сопротивлении проводов во втором случае будут в 4 раза больше. Соответственно потребуются провода большего сечения.

Высокий коэффициент мощности особенно важен для мощных нагрузок и длинных линий электропередач.

Реактивная мощность в электрических сетях продуцирует следующие негативные факторы:

• Увеличение потерь в проводниках
• Нагрев проводников вызывает ускорение старения изоляции, снижение срока службы, способствует возникновению коротких замыканий
• Снижение пропускной способности энергосистемы при генерации дополнительной мощности для компенсации потерь
• Нагрев обмоток трансформаторов и снижение нагрузочной способности без видимых причин
• Перегрузка генераторов и трансформаторов.
  Повышение тока из-за низкого коэффициента мощности вызывает перегрузку генераторов и трансформаторов, и, как следствие, уменьшение их срока службы вследствие превышения расчётных характеристик
• Увеличение падения напряжения
  Протекающий по электрическому проводнику ток вызывает падение на нем напряжения, величина которого определяется по закону Ома. Возрастание величины тока из-за низкого значения коэффициента мощности вызывает увеличение падения напряжения, что приводит к снижению напряжения на нагрузке относительно требуемого значения, и приводит к снижению мощности, поступающей на нагрузку

Использование КРМ для снижения нагрузки в электросетях. Виды компенсаторов

Для уменьшения нагрузки в электрических сетях от реактивной мощности применяются компенсаторы реактивной мощности. Это может быть использование синхронного компенсатора. Данное оборудование представлено синхронным двигателем, работающим на холостом ходу. Одновременно с ним применяются системы регулировок, влияющих на эффективность оборудования. Кроме синхронного устройства, компенсация производится с помощью батарей конденсаторов. Этот вариант считается более простым и дешевым в эксплуатации.

Преимущества компенсации реактивной мощности

• Повышение эффективности использования электрической энергии за счет снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии.

Снижение тепловых потерь можно рассчитать, если значение тока в законе Джоуля-Ленца выразить через соотношение для активной мощности. Получается следующая зависимость:

Потери комп./Потери нач. =( COS ? нач./ COS ? комп)?

В результате расчётов получаем следующие зависимости:


В таблице показано возможное уменьшение тепловых потерь

COS ? начальнй	COS ? компенсированный
	0,85	0,90	0,95	1,00
0,50	65,40%	69,14%	72,30%	75,00%
0,55	58,13%	62,65%	66,48%	69,75%
0,60	50,17%	55,56%	60,11%	64,00%
0,65	41,52%	47,84%	53,19%	57,75%
0,7	32,18%	39,51%	45,71%	51,00%
0,75	22,15%	30,59%	37,67%	43,75%
0,80	11,42%	20,99%	29,09%	36,00%
0,85	—	10,80%	19,94%	27,75%
0,90	—	—	10,25%	19,00%
0,95	—	—	—	9,75%

• Повышение качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.

В процессе передачи электроэнергии на расстоянии ток вынужден преодолевать сопротивление (R) проводов, что вызывает падение напряжения в линии. Падения напряжения можно определить по закону Ома. Оно равно произведению величины тока на сопротивление. Если выразить величину тока через активную мощность, то в конце преобразований получим следующее выражение:

?U=?Uкомп./?Uнач.* COS ? нач./ COS ? комп

В таблице показано возможное уменьшение падения напряжения

COS ? начальнй	COS ? компенсированный
	0,85	0,90	0,95	1,00
0,50	41,18%	44,44%	47,37%	50,00%
0,55	35,29%	38,89%	42,11%	45,00%
0,60	29,41%	33,33%	36,84%	40,00%
0,65	23,53%	27,78%	31,58%	35,00%
0,7	17,65%	22,22%	26,32%	30,00%
0,75	11,76%	16,67%	21,05%	25,00%
0,80	5,88%	11,11%	15,76%	20,00%
0,85	—	5,56%	10,53%	15,00%
0,90	—	—	5,26%	10,00%
0,95	—	—	—	5,00%



• Экономия до 30% на оплате электроэнергии. При компенсированном коэффициенте мощности нет необходимости платить за реактивную мощность. Значительное сокращение энергопотребления.
• Увеличение срока службы электрических машин. Недостаток реактивной мощности приводит к увеличению тока, что вызывает снижение срока службы электрооборудования.
• Стоимость прокладки кабеля сокращается до 30%. Оптимизация конструкции оборудования за счёт уменьшения сечения проводников позволяет снизить стоимость используемых материалов.
• Снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии. Повышение эффективности использования электроэнергии и качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.
• Дополнительный прирост мощности системы электроснабжения. При скомпенсированном коэффициенте мощности часть избыточной энергии, высвобождающейся за счёт уменьшения потерь, может быть использована потребителем.



Как выбрать оборудование для компенсации реактивной мощности

Оптимальный выбор оборудования для коррекции коэффициента мощности будет зависеть от типа имеющихся нагрузок и режимов их работы.

Если загрузка оборудования мало подвержена колебаниям, т.е. она почти постоянна, то выгоднее всего использовать индивидуальную компенсацию реактивной мощности. В этом случае конденсатор включается и выключается вместе с относящейся к нему нагрузкой, поэтому компенсация соответствует cos ? нагрузки и синхронизирована с ее суточными колебаниями. Индивидуальная компенсация реактивной мощности наиболее эффективна, если большая часть реактивной мощности потребляется несколькими мощными нагрузками, которые работают непрерывно или длительное время.

рис.1


Индивидуальная компенсация (см. рис.1) реактивной мощности имеет следующие преимущества:
• Компенсация четко соответствует нагрузке
• Конденсаторная батарея может быть размещена непосредственно у нагрузки
• Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
• Низкая стоимость установки
• Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети
• Простота установки
• Низкая стоимость решения

Однако во многих системах не все нагрузки задействованы одновременно, и некоторые из них работают всего несколько часов в день. В этом случае индивидуальная компенсация реактивной мощности становится более дорогой из-за необходимости установки большого количества конденсаторов. При этом основная масса конденсаторов не будет использоваться большую часть времени.

рис.2

Если в такой системе часть потребителей всегда работает, а часть стоит, периодически меняясь местами, но суммарная нагрузка получается примерно одинаковая по времени, то используют нерегулируемую групповую компенсацию реактивной мощности (см. рис. 2).

Такая конфигурация имеет следующие преимущества:

• Конденсаторная батарея может быть размещена в щите управления
• Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
• Низкая стоимость установки
• Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети

Групповая компенсация имеет и недостаток:

• Распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью

Если потребность в реактивной мощности сильно колеблется, целесообразно использовать батареи с автоматическим регулированием (см. рис. 3), а не конденсаторы, емкость которых постоянна. В этой системе конденсаторы устанавливаются рядом со щитом питания. Суммарная емкость батареи конденсаторов разделяется на ступени. Контроллер регистрирует текущий коэффициент мощности в сети и подключает или отключает необходимую реактивную мощность. При этом контроллер выбирает ту ступень, которая меньше всего проработала до этого момента.

рис.3

Преимущества централизованной компенсации реактивной мощности с автоматическим регулированием:



• Компенсация четко соответствует изменяющейся во времени нагрузке
• Конденсаторная батарея размещена рядом со щитом питания
• Более эффективное использование конденсаторов: контроллер равномерно распределяет нагрузку на конденсаторы, что увеличивает срок службы конденсаторов
• Лучшее регулирование напряжения в энергосистеме

Важно обратить внимание, что распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью. Необходим контроллер и аппарат управления ступенями, что усложняет решение, но при этом делает его более оптимальным по функционалу и стоимости.

В ассортименте компании EKF представлены все элементы компенсации реактивной мощности:



• Конденсаторы КПС-0,40-ХХ-3, рассчитанные на работу в трехфазных сетях переменного тока 400В с номинальными емкостями до 50 кВАр
• Регуляторы на 3,5,7,14 подключаемых ступеней компенсации
• Контакторы для конденсаторов номиналами от 12,5 кВАр до 50 кВАр с катушками управления 230В и 400В
• Щиты ШМП и ВРУ с удобной внутренней конфигурацией, которые можно подобрать для любого варианта компенсации реактивной мощности.

Кроме того, в компании EKF проводится сертификация сборщиков данного оборудования. Подробнее о том, как осуществить квалифицированный подбор и сборку компенсаторных установок в вашем регионе, можно уточнить по электронной почте [email protected].

Компенсация реактивной мощности ёмкостного характера

Capacitive reactive power compensation.

Компенсация реактивной мощности активными фильтрами.

Реактивная мощность ёмкостного характера образуется при подключении конденсаторов, протяжённых кабельных линий, при работе перевозбуждённых синхронных машин и др.

Реактивной мощности ёмкостного характера соответствует реактивный ток, который геометрически складывается с активной составляющей тока и повышает полный ток в электроустановке. Дополнительный ток вызывает дополнительные потери, загружает источники и линии электропередачи и др.

Реактивная мощность ёмкостного характера может представлять большую опасность в системах автономного электроснабжения. Это связано с тем, что генератор автономного источника способен обеспечивать вполне определенную ёмкостную нагрузку. Обычно это 12–15 % от величины полной мощности. Превышение этого предела вызывает срабатывание защиты и отключение генератора.

Реактивная мощность ёмкостного характера на присоединениях вдольтрассовых кабельных линий трубопровода перекачки углеводородов.

Для страховки от подобных ситуаций на электростанции приходится запускать дополнительные источники (дизель-генераторы, ГПА и др.). Это приводит к перерасходу топлива, расходных материалов, ресурса первичных двигателей и др.

Другой пример генерации реактивной мощности ёмкостного характера – работа пассивных фильтров ЭМС (Tuned filters).

Пассивный фильтр ЭМС (справа)	Конденсаторы пассивного фильтра ЭМС

При работе преобразователей частоты на долевых нагрузках конденсаторы пассивных фильтров ЭМС генерируют в сеть значительную реактивную мощность ёмкостного характера.

Активный фильтр решает задачи компенсации реактивной мощности ёмкостного и индуктивного характера сходным образом.

При работе в режиме динамической компенсации реактивной мощности требуется указать величину «целевого» коэффициента мощности. Высокое быстродействие активного фильтра позволяет устранить влияние источника реактивной мощности ёмкостного характера на коэффициент мощности всей электроустановки. В момент подачи питающего напряжения на конденсаторную батарею/кабельную линию/другой источник ёмкостной реактивной мощности активный фильтр мгновенно начинает генерировать реактивную мощность индуктивного характера для обеспечения постоянства коэффициента мощности в сети.

Предложения Инженерного центра «АРТ».

Полный комплекс работ по созданию систем динамической компенсации реактивной мощности до 9000 квар на базе активных фильтров.

Отправить запрос.

Устройства компенсации реактивной мощности: основные компоненты

Электроустановки параллельно требуемой мощности, расходуют ещё и реактивную, что потребляется при образовании электромагнитных полей. Данный тип мощности не нужен потребителю. Реактивная мощность помимо того, что снижает качество электроэнергии, ещё и провоцирует потерю мощности, перегрев электропроводки. Потому компенсация реактивной мощности требуется для нормальной работы электроприборов.

Компоненты для устройств

Источник мощности:

• Конденсатор — ставят, когда имеется индуктивная мощность.
• Реактор — ставят, когда мощность ёмкостная.

Регуляторы – измеряют и поддерживают уровень ФИ на установленном значении. Работа поддерживается без участия человека. Обеспечивает отключение при аварии.

Устройство коммутации, подключает и отключает мощность от источника в требуемом объеме, и зависит от команд с регулятора.

Существуют следующие приборы:

• Электромагнитный контактор — выдаёт статический уровень компенсации.
• Тирикон — динамический уровень компенсации.
• Тиристорный контактор — динамический уровень компенсации.
• Вакуумный контактор — напряжение более 1кВ
• Прибор, который может обеспечить выключение всех или часть конденсаторов.

Установка компенсации имеют ряд преимуществ:

• Уменьшаются потери электроэнергии.
• Легка в монтаже и работе.
• Можно подключать в любом месте электросети.
• Можно компенсировать любую реактивную мощность.
• Полная окупаемость за год.

Конденсатор решает следующие проблемы:

• Снижение оплаты за потребляемую реактивную мощность.
• Снижается активная мощность.
• Даёт возможность подавать электроэнергию на кабель с малым диаметром.
• Предотвратить просадку тока по линии электропитания удалённых пользователей.
• Поможет когда запуск и работоспособность электродвигателя трудна.
• Продлевает срок работы электроприборов и коммутационного оборудования.

В каких местах требуется

Компенсировать реактивную мощность требуется потребителям, у которых низкий косинус ФИ. Это касается потребителей с большим количеством рабочих двигателей и подъёмников. Это тоже касается электропечей и различных обогревательных приборов.

Для избегания потери в сети на производственных предприятиях, жилых объектах с большим количеством потребителей, установка регулятора активной мощности – обязательна. Это связано с тем, что производственные объекты потребляют доступное количество энергии. Тем самым, компенсация реактивной мощности может уберечь предприятие от штрафных санкций, так как это приводит к снижению качества электроэнергии, за это предусмотрен штраф.

Регулирования активной и реактивной мощности синхронного генератора при подключении к сети

 

DOI: 10.32743/UniTech.2021.82.1-3.21-25

 

АННОТАЦИЯ

Регулирование активной и реактивной мощности генераторов при подключении к сети всегда было важным вопросом исследований электростанций и электрических сетей для эффективного использования энергии и стабильной работы двигателей. В повседневной жизни потребление электроэнергии в жилых домах постоянно меняется (больше ночью и меньше днем; больше летом и зимой, меньше весной и осенью), поэтому для рационального использования ресурсов и улучшения экономики необходимы мониторинг и регулирование активной мощности в реальном времени. В последнее время большинство приборов, подключенных к сети, являются индуктивными. Поэтому система питания должна загружать много реактивной мощности помимо активной. Согласно статистике, реактивная мощность, потребляемая промышленными предприятиями, необходимая асинхронному двигателю в энергосистеме, составляет 60–65 %, 20–25 % силовых трансформаторов и 10 % приходятся на воздушный электрические сети и другого оборудования [2]. Реактивная мощность, поставляемая энергосистемой, распределяется между всеми генераторами, что вызывает проблему того, сколько должен выдерживать каждый генератор и как регулировать реактивную мощность генераторов. В этой статье подробно анализируются методы регулирования активной и реактивной мощности, диапазон регулирования, угловые характеристики мощности и электромагнитное соотношение активной и реактивной мощности.

ABSTRACT

The regulation of active and reactive power of generators when connected to the grid has always been an important issue in the research of power plants and electrical networks for efficient use of energy and stable operation of motors. In everyday life, electricity consumption in residential buildings is constantly changing (more at night and less during the day; more in summer and winter, less in spring and autumn), therefore, real-time monitoring and regulation of active power is necessary for rational use of resources and improving the economy. Most of the loads connected to the mains are inductive lately. Therefore, the power supply system must load a lot of reactive power in addition to active power. According to statistics, the reactive power consumed by industrial enterprises required for an induction motor in the power system is 60–65 %, 20–25 % of power transformers and 10 % for overhead electrical networks and other equipment. The reactive power supplied by the power system is shared among all generators, which raises the problem of how much each generator has to handle and how to regulate the reactive power of the generators. This article analyzes in detail the methods for regulating active and reactive power, the control range, the angular characteristics of power and the electromagnetic ratio of active and reactive power.

 

Ключевые слова: угол мощности, ток возбуждения, активное регулирование, регулирование реактивной мощности, статическая устойчивость.

Keywords: power angle, excitation current, active regulation, reactive power regulation, static stability.

 

1. Введение. В этой статье обсуждается, как отрегулировать активную и реактивную мощность после параллельного подключения генератора в основном для бесконечной электросети. Это означает, что изменение режима работы подключаемого генератора практически не может повлиять на изменение напряжения  или частоты  сети, где они остаются неизменными, т.е.  = const и  = const. Внутренний процесс анализируется с помощью векторной диаграммы или угла мощности при регулировке. Регулировка активной мощности должна изменить входную мощность первичного двигателя для изменения выходной мощности генератора в соответствии с характеристикой угла мощности. Если изменяется только ток возбуждения генератора, можно регулировать только реактивную мощность генератора.

2. При перевозбуждении выдается индуктивная реактивная мощность, а реакцией якоря является размагничивание; при слабом возбуждении генератор  производит емкостную реактивную мощность и реакция якоря может усилиться (также может размагничиваться). Обычный генератор возбуждения выдает только активную мощность с коэффициентом мощности, показанным на рис. 1 [2; 8; 6; 7].

2. Регулирование реактивной мощности синхронного генератора и анализ его работы. Предпосылка анализа заключается в том, что в качестве примера берем двигатель со скрытым полюсом. Эффектом насыщения и сопротивлением якоря пренебрегаем. Тогда сеть рассматривается как бесконечная, напряжение – неизменным, а частота – нормальной.

2.1. Выход без нагрузки на стабильную активную мощность. Когда генератор не выдает активную мощность, потребляемую первичным двигателем, просто компенсируются различные потери и не выводятся электромагнитные потери (без учета потерь в меди статора), поэтому угол мощности δ = 0°, электромагнитная мощность  = 0, как показано на рис. 1. В это время, хотя электродвижущая сила поля , напряжение сети U могут присутствовать и есть токовый выход, это реактивный ток. Когда входная мощность  первичного двигателя увеличивается, входной крутящий момент увеличивается и  ( – крутящий момент без нагрузки). В это время остаточный крутящий момент () действует на вал двигателя, так что ускорение ротора, главное магнитное поле ротора () и прямая ось d опережают эквивалентное статору синтетическое магнитное поле (). Поскольку магнитное поле ограничено частотой сети, скорость вращения остается синхронной, а соответственно, и электродвижущая фаза. Величина  опережает вектор напряжения на клеммах генератора  на фазовый угол, поэтому δ > 0°,  > 0, генератор выдает активный ток наружу, а электромагнитный момент  при этом появляется соответствующий к электромагнитному моменту  Когда δ увеличивается так, что соответствующий электромагнитный крутящий момент в точности равен остаточному крутящему моменту (), ротор возвращается к синхронной скорости, и генератор работает стабильно под углом δ, как показано на рисунке 1 (B) и 1 (С) [2; 6].

В это время выходная активная мощность генератора равна:

.                                                               (1)

Если это явнополюсный синхронный генератор, его угловая характеристика мощности равна:

.                                          (2)

Также можно видеть, что угол мощности – это угол между осью магнитного полюса ротора и осью магнитного полюса воздушного зазора в пространстве и угол между электродвижущей силой возбуждения  и напряжением U во времени [1–8].

Рисунок 1. Параллельно с бесконечной электросетью синхронный генератор вырабатывает активную мощность от холостого хода до стабильной выходной мощности

 

2.2. Регулировка активной мощности при статической и стабильной работе синхронного генератора. Активная мощность синхронного генератора, подключенного к системе большой мощности, регулируется мощностью первичного двигателя. При увеличении мощности первичного двигателя, т.е. вращающего момента первичного двигателя (паровой или гидравлической турбины), увеличивается активная составляющая тока генератора, одновременно с этим увеличивается и угол, что понижает запас устойчивости генератора. Для того чтобы синхронный генератор не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо увеличивать ток возбуждения.

Векторная диаграмма генератора с невыпадающими полюсами, например, показана на рисунке 2. Текущий ток можно контролировать с помощью:

;                                                                       (3)

.                                                               (4)

Объяснение. Из рисунка видно, что по мере изменения активной мощности изменяется угол δ, а затем изменяется угол , изменяется I cos, а также изменяется I sin, то есть изменяется величина реактивной мощности, а также может поменяться характер. В частности, когда активная мощность увеличивается, ток возбуждения не изменяется, а активная мощность  увеличивается, I cos увеличивается. Тогда  увеличивается, затем sin увеличивается, то есть δ увеличивается и  уменьшается, ток якоря I увеличивается, а угол коэффициента мощности  уменьшается. Следовательно, угол δ мощности фактически отражает угол кручения синтетического магнитного поля статора, и тем больше электромагнитная мощность  и электромагнитный момент . Причина образования δ заключается в том, что существует поперечный ток реакции якоря  (составляющая тока якоря  в направлении ), поэтому поперечная реакция якоря заключается в том, что магнитодвижущая сила создает электромагнитный момент и выполняет электромеханическое преобразование энергии [2; 7].

Необходимые условия. Однако входная мощность от первичного двигателя не может быть увеличена без ограничений для увеличения электромагнитной мощности генератора. Для генератора со скрытыми полюсами, когда угол мощности δ достигает 90°, электромагнитная мощность достигает максимального значения . Если входная мощность от первичного двигателя увеличивается, новый баланс не может быть установлен и скорость двигателя будет постоянно увеличиваться и терять шаг и статическую устойчивость [2; 7; 1].

 

Рисунок 2. Синхронный генератор поддерживает постоянным ток возбуждения  для регулировки активной мощности генератора

 

3. Регулирование реактивной мощности и анализ работы синхронного генератора. Если генератор подключен параллельно к сети в идеальных условиях, указанных выше, при исследовании регулирования реактивной мощности генератора также можно считать, что мощность электросети достаточно велика, а напряжение электросети и частота не изменятся.

3.1. Анализ регулирования тока возбуждения без нагрузки. Когда ток якоря равен нулю, переключатель холостого хода замкнут, как показано на рисунке 3 (A), ток возбуждения является нормальным возбуждением; когда переключатель холостого хода замкнут, генератор не будет генерировать активную или реактивную мощность.

Если выходной сигнал первичного двигателя остается неизменным, ток возбуждения увеличивается, он будет в перевозбужденном состоянии, и генератор будет посылать обратный реактивный ток, чтобы вызвать реакцию размагничивания якоря, как показано на рисунке 3 (B).

Ток возбуждения начинает уменьшаться по сравнению с нормальным возбуждением, он будет в недовозбужденном состоянии, и генератор будет посылать опережающий реактивный ток для генерации реакции намагниченного якоря, как показано на рисунке 3 (C) [2; 8; 6; 7; 1].

 

Рисунок 3. Фазово-векторная диаграмма регулировки тока возбуждения без нагрузки

 

3.2. Регулировка реактивной мощности при активной нагрузке. Когда генератор нагружен активной нагрузкой и выходная активная мощность остается неизменной, взаимосвязь между током якоря генератора и током возбуждения также может быть проанализирована с помощью векторной диаграммы электродвижущей силы. Учитывая, что напряжение постоянно, а сопротивление не учитывается.

Если тогда:

Когда ток возбуждения регулируется для изменения , ток статора генератора и коэффициент мощности также изменяются соответственно. Из рисунка 3 видно, что векторная диаграмма активного тока I cos постоянная, вектор тока статора  в конце траектории представляет собой горизонтальную линию AB, перпендикулярную вектору напряжения . Из формулы (5)  и  = , изменение вектора  в конце и вектор напряжения  параллельны прямой линии CD. В соответствии с вышеуказанными условиями на рисунке 4 представлены четыре типичные векторные диаграммы.

В первом случае нагрузка генератора только активной мощностью, без выхода реактивной мощности, минимальный ток статора для нормального возбуждения и cos = 1.

Во втором случае ток возбуждения увеличивается исходя из нормального возбуждения. В это время  находится в сверхвозбужденном состоянии. Ток статора () ниже напряжения на клеммах.

В третьем случае ток возбуждения уменьшается на основе нормального возбуждения. В это время  находится в недовозбужденном состоянии, а ток статора опережает напряжение на клеммах . В дополнение к активной мощности в сеть двигатель также передает в сеть расширенную емкостную реактивную мощность, что означает, что генератор поглощает индуктивную реактивную мощность из сети.

В четвертом случае необходимо дополнительно уменьшить ток возбуждения, электродвижущая сила  еще больше уменьшится, угол мощности и ведущий коэффициент мощности cos будут продолжать увеличиваться, чтобы увеличить значение тока статора. Однако это изменение ограничено. Когда ЭДС холостого хода достигает генератор достигнет предельного состояния стабильной работы из-за предела угла мощности < 90°.

Дальнейшее снижение тока возбуждения не сможет работать стабильно, а также потеряет статическую устойчивость.

Рисунок 4. Векторная диаграмма регулировки тока возбуждения при U = constant и = constant

 

4. Вывод. Регулирование активной мощности повлияет на изменение реактивной мощности. Когда активная мощность генератора увеличивается, уменьшение реактивной мощности будет вызвано постоянным током возбуждения и напряжением сети.

При регулировке тока возбуждения необходимо изменить реактивную мощность, хотя на значение активной мощности двигателя это не влияет, а ток якоря сначала уменьшается, затем увеличивается.

Если ток возбуждения установлен слишком низким, двигатель может потерять устойчивость и будет вынужден остановиться.

Список литературы:

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах : учебник для электроэнергет. спец. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1985. – 536 с.
2. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий : учебник. 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1979. – 431 с.
3. Повышение коэффициента полезного действия в результате изменения магнитодвижущей силы обмоток машин переменного тока / И.К. Исмоилов [и др.] // Проблемы современной науки и образования. – 2019. – № 11-1 (144).
4. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения / З.З. Туйчиев [и др.] // Проблемы науки. – 2019. – № 10 (46).
5. Электрические цепи, содержащие нелинейные элементы, и методы их расчета / Т.К. Жабборов [и др.] // Вестник науки и образования. – 2019. – № 19-2 (73).
6. Юрганов А.А. Сравнение российских и зарубежных стабилизаторов режима // Электротехника, энер­гетика, электроника: сб. докл. науч. конф. – СПб. : СЗПИ, 2000. – С. 30–47.
7. Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. – СПб. : Наука, 1996. – С. 61–88.
8. Jicheng Li. Design and application of modern synchronous generator excitation systems / Li Jicheng, Tsinghua University, China. – Hoboken, NJ, USA : Wiley-IEEE Press, 2019.

Что такое реактивная мощность и почему она имеет значение?

читать | Делиться:

Реактивная мощность имеет решающее значение для поддержания уровней напряжения в системе передачи.

Но что именно?

Используя аналогию с муниципальной системой водоснабжения, подумайте о напряжении как об эквиваленте «давления» водяной системы — без него вода просто сидит в трубах, а при слишком большом количестве трубы взрываются.Поэтому очень важно, чтобы давление воды было постоянным и постоянным.

Напряжение играет аналогичную роль в электрической системе в обеспечении стабильности потоков мощности. Однако последствия отсутствия напряжения в электрической системе гораздо более ужасны, поскольку падение напряжения может серьезно повредить генерирующее, передающее и распределительное оборудование и привести к широко распространенным каскадным отключениям.

Реактивная мощность генерируется или поглощается электрическими генераторами (или, в некоторых случаях, устройствами, известными как «конденсаторы») для поддержания постоянного уровня напряжения, обычно называемого «поддержкой напряжения».«Генераторы, обеспечивающие поддержание напряжения, часто страдают от тепловых потерь, что приводит к снижению способности вырабатывать« реальную »мощность. Мы все больше знакомы с реальной мощностью: она зажигает лампочки, вращает моторы и заряжает айфоны. Важно отметить, что реальная мощность — это то, что компенсируется на оптовых рынках электроэнергии RTO. Таким образом, когда системные операторы приказывают генераторам генерировать или поглощать реактивную мощность для поддержания напряжения, они жертвуют своей способностью генерировать реальную мощность и получать рыночные доходы RTO. Рассчитанная маржа на эти упущенные рыночные доходы выплачивается производителям, обеспечивающим поддержку напряжением, посредством внебиржевых платежей.

Основная проблема использования реактивной мощности для управления напряжением заключается в том, что реактивная мощность не распространяется до реальной мощности в электрической системе. Во многих случаях самые дешевые источники реальной мощности расположены удаленно от центров нагрузки, и системные операторы должны контролировать уровни напряжения в центрах нагрузки, чтобы гарантировать поддержание постоянного уровня напряжения. Если уровни напряжения становятся слишком высокими или слишком низкими, генераторы в центре нагрузки работают для стабилизации уровней напряжения, генерируя или потребляя реактивную мощность.

Проблема реактивной мощности вышла на первый план на территории PJM Interconnection. Поскольку зона обслуживания PJM расширилась, а использование более дешевой удаленной генерации для обслуживания центров нагрузки стало более распространенным явлением, PJM расширила свои возможности мониторинга напряжения за счет внедрения интерфейсов передачи. Такие интерфейсы измеряют потоки мощности по выбранным высоковольтным линиям электропередачи в удаленные центры нагрузки, чтобы указать, когда необходима дополнительная локальная генерация (в центре нагрузки) для поддержания уровней напряжения.

Еще несколько лет назад способность генерировать реактивную мощность в PJM в основном воспринималась как должное. Поддержка напряжения обычно обеспечивалась унаследованными станциями, генерирующими базовую нагрузку, которые уже давно оплатили капитальные затраты на оборудование, необходимое для предоставления этой услуги, либо с помощью исторической регулируемой базы тарифов, либо с помощью тарифных положений PJM, которые позволяют возмещать такие затраты.

Две тенденции изменили статус-кво. Во-первых, поскольку цены на природный газ снизились, генерирующие мощности базовой нагрузки, которые исторически обеспечивали поддержание напряжения (т.е. угольные станции) уже не работают так стабильно или экономично. В некоторых случаях они запускались и работали без потерь, чтобы обеспечить реактивную мощность. Во-вторых, из-за экономических факторов и приближающихся экологических норм, многие из тех же генерирующих объектов базовой нагрузки теперь потребовали вывода из эксплуатации. Эти тенденции привели к существенным выплатам вне рынка этих генераторов базовой нагрузки, поскольку они были отправлены исключительно для обеспечения поддержки напряжением. В некоторых случаях контракты по обеспечению надежности использовались для поддержания работоспособности генерирующих мощностей в целях обеспечения реактивной мощности, включая некоторые угольные блоки в Пенсильвании.

Итак, что все это значит для наших клиентов в будущем?

Поскольку нерыночные платежи за поддержку напряжения и запросы на вывод из эксплуатации накапливаются, PJM провела модернизацию системы передачи, чтобы смягчить основные проблемы с напряжением, расходы на которые несут налогоплательщики. Ожидается, что разработка таких обновлений будет продолжена.

PJM сейчас начинает обсуждения по моделированию потребности в реактивной мощности на своих рынках на сутки вперед и в реальном времени, что означает, что рыночные цены могут начать отражать реактивную мощность.Кроме того, с увеличением количества распределенных ресурсов повышенное внимание уделяется обеспечению наличия адекватной реактивной способности, особенно учитывая, что высокая степень проникновения солнечной энергии требует большей реактивной мощности. Это может привести к необходимости возмещения капитальных затрат через рынки или тарифные планы PJM. Поскольку FERC фокусируется на ценообразовании — что в некотором смысле является кодом для поиска дополнительных доходов для производителей в эпоху низких цен на природный газ — существует вероятность того, что реактивная мощность станет более явным продуктом, требующим дополнительной компенсации.

Следите за обновлениями бизнес-блога Direct Energy, чтобы узнать о дальнейших политических и нормативных изменениях. Прочтите о том, как законопроект № 380 Сената Калифорнии может потенциально повлиять на цены на природный газ в Южной Калифорнии.

Размещено: 23 мая 2016 г.

Что такое реактивная мощность? — Определение из Техопедии

Что означает реактивная мощность?

В системах электросетей реактивная мощность — это мощность, которая течет обратно от пункта назначения к сети в сценарии переменного тока.

В системе постоянного тока напряжение и нагрузка статичны, и, проще говоря, направление энергии «одностороннее», но в переменном токе есть разные фазы, связанные с элементами системы, такими как конденсаторы. и индукторы.

Реактивная мощность возвращает энергию обратно в сеть во время пассивных фаз.

Реактивная мощность также известна как фантомное питание.

Techopedia объясняет реактивную мощность

Другой способ объяснить это состоит в том, что реактивная мощность — это результирующая мощность в ваттах цепи переменного тока, когда форма волны тока не совпадает по фазе с формой волны напряжения, обычно на 90 градусов, если нагрузка является чисто реактивной, и является результатом емкостных или индуктивных нагрузок.

Фактическая работа выполняется только тогда, когда ток находится в фазе с напряжением, например, в резистивных нагрузках. Примером может служить лампа накаливания; в реактивной нагрузке энергия течет к нагрузке половину времени, тогда как в другой половине мощность течет от нее, что создает иллюзию, что нагрузка не рассеивает и не потребляет мощность.

Три вида мощности

Реактивная мощность — это один из трех типов мощности, присутствующих в нагруженных цепях.

Истинная мощность

Фактическая мощность в ваттах, рассеиваемая схемой

Реактивная мощность

Рассеиваемая мощность от индуктивных и емкостных нагрузок, измеренная в вольт-амперах, реактивная (ВАр)

Полная мощность

Комбинация измерения реактивной и истинной мощности в вольт-амперах (ВА)

Реактивная мощность также называется «фантомной мощностью», потому что неясно, куда она идет.Общеизвестно, что реактивные нагрузки, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, на самом деле не рассеивают мощность в том смысле, что она не используется для их питания, но измерение напряжения и тока вокруг них указывает на то, что они падают напряжение и потребляют ток.

Мощность, рассеиваемая при этом падении напряжения и потребляемом токе, находится в форме тепла или ненужной энергии и не выполняется как фактическая работа; поэтому инженеры искали способы уменьшить это. Из-за этого фантомного питания проводники и генераторы должны иметь соответствующие номиналы и размеры, чтобы выдерживать общий ток, включая отходы, а не только ток, который выполняет фактическую работу.

Маятник часов

Некоторые эксперты в области энергетики говорят о реактивной мощности как части движения конденсатора, которое напоминает движение маятника часов от зенита до надира. По этой аналогии, когда маятник качается вверх, переменный ток подает активную мощность на устройство назначения. По мере того, как маятник движется вниз, реактивная мощность возвращается в сеть для поглощения.

В таких определениях эксперты сказали бы, что реактивная энергия — это энергия, циркулирующая взад и вперед между источником и нагрузкой, а именно, что реактивная мощность «исчезает» обратно к источнику.В некотором смысле это связано с задержкой между током и напряжением. Помимо конденсаторов, статические компенсаторы VAr и синхронные конденсаторы могут использоваться для управления реактивной мощностью в системе.

Ключевым моментом является размещение оборудования реактивного тока рядом с силовыми нагрузками. Это уменьшает количество реактивного тока, который система доставки должна переносить на определенное расстояние.

Реактивная мощность в сети

Чтобы справиться с реалиями переменного тока и изменения путей передачи энергии, проектировщики принимают меры по контролю напряжения.Эксперты в области энергетики отмечают, что даже 5% -ное изменение напряжения в данной системе может вызвать отключение электроэнергии и другие проблемы.

С этой целью многие элементы электрической системы, такие как трансформаторы, могут переключаться с подачи на поглощение реактивной мощности по фазам. Но те, кто близок к отрасли, подчеркивают, что это станет еще более важным, когда мы переведем части американской электросети на возобновляемые источники энергии.

Реактивная мощность и возобновляемые источники энергии

Реактивная мощность также очень важна в контексте меняющихся энергосистем.

По многим важным причинам возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, заменяют традиционные источники энергии, такие как уголь и природный газ. Но это может иметь разветвления для электросети в целом.

«Всплеск возобновляемых источников энергии в сети без достаточной вращающейся массы может вызвать серьезные проблемы: отключение электроэнергии в определенных областях, чтобы привести спрос в соответствие с предложением; и отключение крупных электростанций от сети, чтобы предотвратить их перегрузку », — пишет Арчи Робб из Renewable Energy World, описывая принцип« инерции сети »и то, как это применимо к управлению реактивной мощностью в системе, которая переходит на возобновляемые источники энергии. строить.

Поскольку возобновляемые источники энергии поставляют энергию в сеть по-разному, возникнет потребность в микроуправлении активной мощностью и реактивной мощностью соответственно.

Что такое реактивная мощность и почему это важно? | Дракс | Drax

Откройте для себя бесшумную силу, которая «качает» электричество по сети.

Электричество, которое включает лампочки и заряжает телефоны. называется «активной мощностью». Однако для эффективного, экономичного и безопасного перемещения активной мощности по стране требуется так называемая «реактивная мощность».

Насос, питающий электричество.

Реактивная мощность вырабатывается так же, как активная мощность, на больших электростанциях, но подается в систему немного другим способом.

Далеко не уедет. Так сеть региональных распределителей реактивной мощности обслуживает локальных участков на .

Электростанции — не единственный источник реактивной мощности. Электронные устройства, такие как ноутбуки и телевизоры, также вырабатывают и возвращают небольшие количества реактивной мощности обратно в сеть.Это может увеличить количество реактивной мощности в сети, поэтому электростанции должны поглощать избыток.

Это потому, что, хотя реактивная мощность важна, более важно иметь правильную величину в сети. Если их слишком много, линии электропередач могут оказаться перегруженными, что приведет к нестабильности в сети. Слишком мало — снижает эффективность.

Управление реактивной мощностью обеспечивает подачу активной мощности в нужные места. Но это также означает контроль напряжения в сети.

Как контроль напряжения сдерживает волатильность

По всей Великобритании вся электроэнергия в национальной сети должна работать при одинаковом напряжении (400 кВ или 275 кВ). Отклонение всего на 5% в любую сторону может привести к повреждению оборудования или крупномасштабным отключениям электроэнергии.

National Grid ESO, системный оператор, контролирует и управляет общенациональным уровнем напряжения, чтобы гарантировать, что он остается в пределах безопасных пределов, и это зависит от управления реактивной мощностью.

Ян Фой, руководитель вспомогательных служб Drax, объясняет: «Когда кабели« слабо загружены », например, ночью, когда спрос на электроэнергию ниже, они начинают излучать реактивную мощность, вызывая повышение напряжения».

Разница между активной и реактивной мощностью

Основное различие между активной и реактивной мощностью

Основное различие между активной и реактивной мощностью состоит в том, что активная мощность — это фактическая или реальная мощность, которая используется в цепи, в то время как реактивная мощность восстанавливается. и далее между загрузкой и источником, что теоретически бесполезно.

Следующий треугольник мощности показывает соотношение между активной, реактивной и полной мощностью. Все эти мощности индуцируются только в цепях переменного тока, когда ток опережает или отстает от напряжения, то есть существует разность фаз (фазовый угол (Φ) между напряжением и током.

Что такое активная мощность?

Мощность, которая действительно используется и потребляется для полезной работы в цепи переменного или постоянного тока, известной как активная мощность, или истинная мощность, реальная мощность, полезная мощность или полная мощность в ваттах.Он обозначается буквой «P» и измеряется в ваттах, кВт или МВт. Среднее значение активной мощности можно рассчитать по следующим формулам.

Формулы для активной мощности

• P = V x I … (цепи постоянного тока)
• P = V x I x Cosθ … (однофазные цепи переменного тока)
• P = √3 x В _L x I _L x Cosθ … (Трехфазные цепи переменного тока)
• кВт = √ (кВА ² — кВАР ² )

Связанное сообщение: Разница между аналоговым и цифровым мультиметром

Что такое реактивная мощность

Мощность, которая движется и возвращается (колеблется назад и вперед) между источником и нагрузкой в ​​цепи, известна как реактивная мощность.Его также называют бесполезной мощностью или мощностью без ватта. Реактивная мощность обозначается буквой «Q» и измеряется в ВАР (вольт-ампер, реактивная мощность), кВАр или МВАр.

Реактивная мощность тоже полезна, т. Е. Помогает создавать магнитное и электрическое поле и накапливать в цепях и разряжать трансформаторы, соленоиды, асинхронные двигатели и т. Д.

Формулы для реактивной мощности

• Q = V x I x Sinθ
• VAR = √ (VA ² — P ² )
• kVAR = √ (kVA ^{2 2 2} — P ² ) — кВт ² )
• Реактивная мощность = √ (Полная мощность ² — Истинная мощность ² )

Связанное сообщение: Разница между Конденсатор и суперконденсатор

Сравнение активной и реактивной мощности.

В следующей таблице показаны основные различия между активной и реактивной мощностями.

Характеристики	Активная мощность	Реактивная мощность
Определение	The True или Real или Фактическая Мощность, рассеиваемая в цепи, , известная как , рассеивается в цепи Активная мощность , которая фактически используется или потребляется.	Мощность, которая непрерывно колеблется между источником и нагрузкой, известна как Реактивная мощность .(Также известен как бесполезный или Вт меньше Мощность)
Обозначается	P	Q
Единицы	Вт, кВт, МВт, МВт	ВАр, кВАр
Формулы	P = V x I (цепи постоянного тока) P = V x I x Cosθ (однофазные цепи переменного тока) P = √3 x V L x I L x Cosθ (трехфазные цепи переменного тока) P = 3 x В Ph x I Ph x Cosθ P = √ (S 2 — Q 2 ) или P = √ (VA 2 — VAR 2 ) или	Q = V x I x Sinθ Реактивная мощность = √ (Полная мощность 2 — True мощность 2 ) VAR = √ (VA 2 — P 2 ) kVAR = √ (kVA 07 2 2 — P 2 ) — кВт 2 )
Измерительный прибор	Ваттметр	VAr метр
Роль в цепях постоянного тока	Активная мощность равна реактивной мощности.е. в цепях постоянного тока нет VAr. Существует только активная мощность.	В цепях постоянного тока отсутствует реактивная мощность из-за нулевого фазового угла (Φ) между током и напряжением.
Роль в цепях переменного тока	Активная мощность важна для производства тепла и использования электрического и магнитного поля, создаваемого реактивной мощностью.	Реактивная мощность играет важную роль в цепях переменного тока для создания магнитных и электрических полей.
Поведение в чисто резистивной цепи	Вся мощность в цепи рассеивается резисторами, что составляет активную мощность	Нет реактивной мощности в чисто резистивной цепи.
Поведение в чисто емкостной цепи	Активная мощность равна нулю (0), т.е. вся мощность поочередно поглощается от источника переменного тока и непрерывно возвращается обратно.	Ведущие вариации. В цепи чисто емкостной нагрузки напряжение и ток не совпадают по фазе на 90 ° друг с другом (ток опережает напряжение на 90 ° (другими словами, напряжение отстает на 90 ° от тока). Т.е. опережающая реактивная мощность.
Поведение в чисто индуктивной цепи	Активная мощность равна нулю (0) P = VI Cos θ Когда: Cos (90 °) = 0 Мощность P = VI (0) = 0 Тогда общая активная мощность = 0 Вт.	Отстающие вариации. В чисто индуктивной или реактивной цепи нагрузки напряжение и ток не совпадают по фазе на 90 ° друг с другом (ток отстает на 90 ° от напряжения (другими словами, напряжение опережает на 90 ° от тока). Т.е. опережающая реактивная мощность.
Приложения	Активная мощность используется для выработки тепла, света, крутящего момента и т. Д. В электрических приборах и машинах.	Реактивная мощность также полезна, которая используется для измерения коэффициента мощности и генерации магнитного потока, электрического потока, электрического и магнитное поле в двигателях, трансформаторах, пускорегулирующих аппаратах, оборудовании индукционного нагрева и т. д.

Похожие сообщения:

мощность, электрическая: Реактивная мощность | Infoplease

Реактивная мощность — это понятие, используемое инженерами для описания потери мощности в системе, возникающей в результате создания электрических и магнитных полей. Хотя реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, не рассеивают мощность, они падают напряжение и потребляют ток, что создает впечатление, что они действительно это делают. Эта мнимая мощность или фантомная мощность называется реактивной мощностью . Он измеряется в единицах, называемых вольт-ампер-реактивными (ВАР). Фактическое количество используемой или рассеиваемой мощности называется истинной мощностью , и измеряется в ваттах. Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется полной мощностью , и является произведением напряжения и тока цепи. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА). Говорят, что устройства, которые накапливают энергию за счет магнитного поля, создаваемого током, поглощают реактивную мощность; те, которые накапливают энергию за счет электрических полей, как говорят, генерируют реактивную мощность.Реактивная мощность имеет большое значение, поскольку она должна подаваться и поддерживаться для обеспечения непрерывного стабильного напряжения в передающих сетях. Таким образом, реактивная мощность производится для обслуживания системы, а не для конечного потребления. Потери мощности, возникающие при передаче тепла и электромагнитных излучений, включаются в общую потребность в реактивной мощности, как и потребности энергоемких устройств, таких как электродвигатели, электромагнитные генераторы и генераторы переменного тока. Эта энергия подается для многих целей конденсаторами, конденсаторами и аналогичными устройствами, которые могут реагировать на изменения тока, высвобождая энергию для нормализации потока.Если элементы энергосистемы не могут получить необходимую им реактивную мощность от близлежащих источников, они потянут ее через линии электропередачи и дестабилизируют сеть. Таким образом, плохое управление реактивной мощностью может вызвать серьезные отключения электроэнергии.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторское право © 2012, Columbia University Press. Все права защищены.

См. Другие статьи в энциклопедии: Электротехника

9.1.1 Реактивная мощность | EBF 483: Знакомство с рынками электроэнергии

9.1.1 Реактивная мощность

Реактивная мощность — понятие очень сложное для технологического понимания, но довольно простое с экономической точки зрения. Здесь мы сосредоточимся на экономике, но для этого нам нужно немного понять физику. Если вы хотите узнать больше о загадочной природе реактивной мощности, я настоятельно рекомендую вам прочитать прекрасную книгу Александрии фон Мейер «Энергетические системы : концептуальное введение» .

Напомним из начала термина, что электроэнергия на самом деле состоит из двух компонентов: тока и напряжения.В системе переменного тока производимые ток и напряжение непостоянны. Оба являются синусоидальными волнами с частотой 60 циклов в секунду или 60 Гц (эта «частота» — важное понятие, к которому мы вернемся позже в этом уроке). Если волны напряжения и тока достигают пика в одно и то же время, как показано на панели (а) рисунка ниже, говорят, что они находятся «в фазе». Если волны напряжения и тока не достигают пика в одно и то же время, как показано на панели (b) рисунка ниже, то говорят, что они «не совпадают по фазе».«

В фазе и Не в фазе переменного тока.

кредит: Это изображение З. Хе © Университет штата Пенсильвания находится под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 Z.

Для энергосистем требуется, чтобы напряжение и ток были как можно более «синфазными». Если бы единственными устройствами, которые были подключены к системам питания, были простые резисторы (например, лампочка или обычный тостер), тогда было бы несложно поддерживать фазу системы питания. Некоторые типы бытовых устройств, такие как кондиционеры, холодильники, насосы для бассейнов или что-нибудь еще, в котором используется электродвигатель, могут фактически сбивать напряжение и ток в противофазе.Эти устройства иногда называют «индуктивными нагрузками», поскольку они потребляют ток, но могут снижать напряжение, или они создают слабое электромагнитное поле, которое может сдвигать напряжение по фазе с током.

Если напряжение оказывается не в фазе с током, это уменьшает количество мощности, которое может быть доставлено (помните, что мощность = напряжение, умноженное на ток), и некоторые из этих индуктивных нагрузок могут не работать (а лампочки могут не работать). такие же яркие и т. д.). Разница в фазах между напряжением и током или то, какое дополнительное напряжение потребуется для восстановления синфазности системы, называется реактивной мощностью.

Мощность, которую мы фактически потребляем (напряжение, умноженное на ток), иногда называют «реальной мощностью», чтобы отличить ее от реактивной мощности. В этом классе, если мы просто будем использовать термин «мощность», то это всегда будет относиться к реальной мощности.

Это подводит нас к первому экономическому принципу реактивной мощности: реальная мощность и реактивная мощность дополняют потребление. Многим устройствам, использующим электричество, требуется не только реальная мощность для выполнения своих основных функций, но и реактивная мощность, чтобы компенсировать влияние, которое эти устройства оказывают на напряжение.

Когда энергосистеме требуется больше реактивной мощности, ее можно эффективно вырабатывать на электростанции. Помните, что большинство электростанций вырабатывают электричество через катушку провода, вращающуюся в магнитном поле. (Как быстро эта катушка вращается? 60 раз в секунду, или 60 Гц, что соответствует частоте форм волн напряжения и тока.) Если волны напряжения и тока не совпадают по фазе, это можно исправить, отрегулировав силу магнитного поля, которое оператор электростанции может сделать, слегка перемещая катушку с проводом.Это то, что мы называем «производством» реактивной мощности. Слово «производство» здесь вводит в заблуждение, поскольку реактивная мощность — это не вещь (например, молекула газа или капля нефти) или сила (например, электричество). Но мы используем этот термин как своего рода сокращение.

Однако есть одна загвоздка, которая подводит нас ко второму экономическому принципу реактивной мощности: реактивная мощность и реальная мощность являются заменителями в производстве. Если электростанция хочет производить больше реактивной мощности, она должна немного уменьшить выработку реальной мощности.Сколько именно определяется техническим проектом силовой установки. Поскольку реактивная мощность не является ни объектом, ни силой, производство реактивной мощности не требует прямых затрат. Однако для электростанции существуют альтернативные издержки в виде упущенного реального производства электроэнергии.

Некоторые специализированные устройства, такие как батареи конденсаторов, также могут обеспечивать реактивную мощность. Однако с запасом зачастую дешевле производить реактивную мощность на существующей электростанции, чем строить новую батарею конденсаторов.Многие такие конденсаторные батареи действительно существуют в реальных энергосистемах, особенно вблизи городов, где строительство электростанций может быть затруднено.

До реструктуризации электроэнергетики электроэнергетические компании корректировали выработку электростанций, когда требовалось больше реактивной мощности. Экономические затраты на это были усвоены коммунальным предприятием — если системе потребовалась бы такая большая реактивная мощность, что она значительно увеличила бы стоимость выработки реальной мощности, эти затраты проявились бы в виде более высоких тарифов на электроэнергию.

Однако в регионах, где была проведена реструктуризация электроэнергетики, ни одна электростанция не будет добровольно обеспечивать реактивную мощность, потому что это будет означать меньшую реальную мощность, которую она могла бы продать на рынке. PJM и другие операторы рынка, как правило, решили эту проблему, потребовав от генераторов производить реактивную мощность по запросу, при этом любое упущенное потребление реальной мощности компенсировалось на основе альтернативных издержек. Например, если генератору предлагается снизить выходную мощность на 1 МВтч, чтобы увеличить реактивную мощность, и если рыночная цена составляет 25 долларов США за МВтч, то генератор получит компенсацию в размере 25 долларов США за это действие по увеличению реактивной мощности.

13 Разница между активной и реактивной мощностью

В предыдущем посте мы узнали о различных типах питания в электрических цепях с помощью принципиальной схемы. Теперь в этом посте мы собираемся изучить разницу между активной и реактивной мощностью.

В чем разница между активной и реактивной мощностью?

Давайте сравним две разные мощности с их спецификациями и примерами в табличной форме.

старший№	Содержание	Активная мощность	Реактивная мощность
01	Базовый Определение	Активная мощность — это мощность, которая непрерывно течет от источника к нагрузке в электрической цепи .	Реактивная мощность — это мощность, которая непрерывно течет от источника к нагрузке и возвращается обратно к источнику в электрической цепи.
02	Обозначается как	Активная мощность обозначается как « Real power » или « Watt full power », или « True power » или Actual power .	Реактивная мощность называется « Мнимая мощность » или « Вт без мощности » или « Бесполезная мощность» или Комплексная мощность .
03	Обозначается как	Активная мощность обозначается заглавной буквой « P ».	Реактивная мощность обозначается заглавной буквой « Q ».
04	Формула (онлайн-калькулятор мощности)	Вы можете рассчитать активную мощность (P), используя приведенную ниже формулу. Активная мощность = [Напряжение * Ток * Cos (θ)]	Вы можете рассчитать реактивную мощность (Q), используя формулу ниже. Реактивная мощность = [Напряжение * Ток * Sin (θ)]
05	Измерительный блок	Измеряется в Вт (Вт) или Киловатт (кВт) или МВт (МВт) ) .	Он измеряется в вольт-ампер, реактивном (ВАр) или киловольт-ампер, реактивном (кВАр) или мегавольт-ампер, реактивном (МВАр).
06	Измерительные приборы Инструменты (Как измерить активную и реактивную мощность?)	Для измерения активной мощности требуется ваттметр .	Для измерения реактивной мощности требуется VARmeter .
07	Мощность Направление	Эта мощность течет в только в одном направлении с временем обратной связи.	Эта мощность течет в в обоих направлениях, с соответствующим временем.
08	Функция I	Активная мощность используется или рассеивается в цепи через подключенную резистивную нагрузку.	Реактивная мощность сохраняется в цепи через подключенную индуктивную нагрузку.
09	Функция II	Потребляет полезной мощности нагрузкой.	Потребляет меньше энергии по нагрузке.
10	Полезная цепь	Работает как в цепи AC и DC .	Работает в цепи AC .
11	Рабочая Роль	Преобразует электрическую энергию в другие формы энергии , такие как оптическая, тепловая, механическая.	Не преобразует энергию. Но он производит электрический или магнитный поток.
12	Мощность Вклад	В электрической цепи активная мощность вносит вклад в составляющую тока, которая составляет в фазе с напряжением цепи.	В электрической цепи реактивная мощность способствует составляющей тока, которая на не совпадает по фазе с напряжением цепи.
13	Использование	Активная мощность используется в лампах накаливания, духовке, кофеварках, утюге, тостере, нагревателе, машине и т. Д.	Реактивная мощность используется в вентиляторах, пылесосах, посудомоечных машинах, стиральных машинах, компрессор в холодильнике, кондиционеры, трансформатор и т. д.

С помощью основных понятий, функций и использования мы разграничили активную и реактивную мощности.

Прочитать похожие сравнения:

Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы относительно разницы между активной и реактивной мощностью, спросите меня в разделе комментариев ниже.

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике. Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Если вам нравится то, что вы читаете, пожалуйста, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию MATLAB и электрике на портале DipsLab.com.

Я счастлив, поделившись своими знаниями в этом блоге.

No related posts.