Реактивная мощность что это: Что такое реактивная мощность и её компенсация — Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Содержание

Что такое реактивная мощность и её компенсация

17.08.2017

Что такое реактивная мощность и что с ней делать.

Асинхронные двигатели, трансформаторы, газоразрядные и люминесцентные лампы, индукционные и дуговые печи и т.д. в силу своих физических свойств вместе с активной энергией потребляют из сети также и реактивную энергию, которая необходима для создания электромагнитного поля. В отличие от активной энергии, реактивная не преобразуется в другие виды – механическую или тепловую – и не выполняет полезной работы, однако вызывает потери при ее передаче. На Рис.1 изображены направления протекания тока при работе с реактивными нагрузками.

Рис.1. Полная мощность.

Наличие в сети реактивной мощности (Q, Вар) характеризуется коэффициентом мощности (PF, cos ф) и является соотношением активной (P, Вт) к полной (S, ВА). Ниже можно увидеть зависимость полной мощности от ее составляющих как на векторной диаграмме, так и на более житейском уровне – бокале пива, где пиво является активной составляющей, а пена – реактивной. Никто же не хочет иметь бокал только с пеной?

Рис.2. Треугольник мощностей. Расчет коэффициента мощности.

При низких значениях коэффициента мощности в сети будет возникать ряд нежелательных явлений, которые могут привести к существенному уменьшению срока службы оборудования. Рекомендуется иметь cos ф не менее 0,9 (например, в Чехии за cos ф менее 0,95 штрафуют). Для этого разработан ряд мероприятий по регулированию баланса реактивной мощности в сети – компенсация реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности (КРМ).

Следует понимать, что реактивная мощность бывает двух характеров – индуктивная и емкостная. Нас интересует компенсация только первого типа, т.к. второй встречается редко. В нашем случае – сетях с индуктивной нагрузкой – для увеличения cos ф требуется устанавливать компенсационные конденсаторы. Но как это сделать?

Выбор способа компенсации предполагает определение места установки конденсаторов (зачастую в составе конденсаторной установки (далее КУ)). Существует три основных варианта:

Индивидуальная компенсация

Размещение конденсаторов у устройств с низким cos ф и включение одновременно с последними.

Групповая компенсация

Размещение конденсаторов у группы устройств (например, пожарных насосов).

Централизованная компенсация

Предусматривает установку КУ на главном распределительном щите. Если предыдущие варианты могли быть как регулируемыми, так и нет, то этот, как правило, регулируемый.

Рис.3. Способы компенсации.

При правильном подборе КУ мероприятия по компенсации реактивной мощности позволяют:

существенно уменьшить нагрузку на трансформаторах, а следовательно уменьшить их нагрев и увеличить срок службы
при включении КУ в расчет при проектировании новых объектов, существенно уменьшить сечение проводников
при включении КУ в уже существующие сети, разгрузить их, повышая пропускную способность без реконструкции
снизить расходы на электроэнергию за счет снижения потери в проводниках
повысить стабильность напряжения (все) и качество электроэнергии (при использовании ФКУ)

Где мы можем сэкономить видно невооруженным глазом, но для начала придется и потратиться.

Во-первых, необходимо заказать проект, который следует доверить проверенной организации. Которая в свою очередь проведет ряд измерений или сделает расчеты для новых объектов и исходя из них даст рекомендации по способу компенсации, типу КУ и их параметрам.

Во-вторых, следует выбрать организацию-сборщика, которая соберет, установит и настроит наши КУ.

Что может входить в состав КУ?

Рассмотрим максимально возможную комплектацию конденсаторной установки:

Вводное устройство – автоматический выключатель, разъединитель предохранительный или выключатель нагрузки (при наличии еще одного вводного устройства, например, в ГРЩ).
Защитные устройства ступеней – большинство производителей (например, ZEZ Silko) рекомендуют использовать плавкие вставки с характеристикой gG (см. таблицу ниже), но нередко можно встретить и защиту автоматическими выключателями.
Коммутационное устройство (для статической компенсации НН) – контактор с токоограничевающей приставкой (контакты предварительного включения с сопротивлениями). Важно выбрать качественного производителя, т.к. через контактор при включении ступени проходят огромные токи (до 200Iе), обусловленные зарядом конденсатора, например,
Benedict-Jager или Eaton (Moeller).
Антирезонансные дроссели (реакторы) – используются для защиты от перегрузки токами конденсаторов при наличии в сети высших гармоник.
Компенсационные конденсаторы – главный компонент всей установки – емкостной элемент. Читать подробнее о применении, конструкции и монтаже низковольтных цилиндрических компенсационных конденсаторов в предыдущей статье.
Регулятор реактивной мощности – своего рода анализатор сети с функцией управления ступенями. В зависимости от модели разные регуляторы кроме основных параметров (U, I, P, cos ф, количество подключенных ступеней) контролируют и ряд дополнительных (нелинейные искажения, температура и т.д). Также могу быть и дополнительные функции, например, коммуникация или автонастройка.

* Рассмотрена только основная комплектация без оболочек и микроклимата, защиты вторичных цепей.

Номинальный ток 3-фазного конденсатора [A]	3-фазн. компенсационная мощность при 400 V [kvar]	Рекомендуемое сечение Cu проводников [mm²]	Номинальный ток предохранителя [A]
2,9	2	2,5	8
3,6	2,5	2,5	8
4,5	3,15	2,5	10
5,8	4	2,5	10
7,2	5	2,5	16
9	6,25	2,5	16
11,5	8	4	20
14,4	10	4	25
18,1	12,5	6	32
21,7	15	6	40
28,8	20	10	50
36,1	25	10	63
43,4	30	16	80
50,5	35	16	100
57,7	40	25	100
72,2	50	25	125
86,6	60	35	160
115,5	80	70	200
144,3	100	95	250

Таблица 1. Подбор предохранителей и проводников.

В заключение хочется напомнить, что неверно спроектированные, собранные и настроенные компенсационные установки или из материалов сомнительного происхождения имеют обыкновение громко выходить из строя.

Коммерческое предложение действительно на 08.04.2021 г.

Реактивная мощность — это… Что такое Реактивная мощность?

Реактивная мощность: величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока (См. Переменный ток). Р. м. Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока /, умноженному на синус угла сдвига фаз (См. Сдвиг фаз) φ между ними: Q = UI sinφ. Измеряется в Варах. Р. м. связана с полной мощностью (См. Полная мощность) S и активной мощностью (См. Активная мощность) Р соотношением: Мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности (см. Компенсирующие устройства).

Реактивная лампа
Реактивная сила

Смотреть что такое «Реактивная мощность» в других словарях:

реактивная мощность — Величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… … Справочник технического переводчика
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — электр. мощность в цепи переменного тока, расходуемая на поддержание вызываемых переменным током периодических изменений: 1) магнитного поля при наличии в цепи индуктивности; 2) заряда конденсаторов при наличии конденсаторов и проводов (напр.… … Технический железнодорожный словарь
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q =… … Большой Энциклопедический словарь
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая скорость обмена энергией между генератором переменного тока и магнитным (млн. электрическим) полем цепи, создаваемым электротехническими устройствами (индуктивностью и ёмкостью). Р. м. возникает в цепи при наличии сдвига … Большая политехническая энциклопедия
Реактивная мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока … Википедия
реактивная мощность — 3.1.5 реактивная мощность (вар): Реактивная мощность сигналов синусоидальной формы какой либо отдельной частоты в однофазной цепи, определяемая как произведение среднеквадратических значений тока и напряжения и синуса фазового угла между ними.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Menamoji kompleksinės galios dalis, skaičiuojama pagal formulę Q² = S² – P²; čia Q – reaktyvioji galia, S – pilnutinė galia, P – aktyvioji galia. Matavimo vienetas –… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactive power; wattless power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. безваттная мощность, f; реактивная мощность, f pranc. puissance déwatée, f; puissance réactive, f … Fizikos terminų žodynas
реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними:… … Энциклопедический словарь
реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reactive power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. реактивная мощность, f pranc. puissance réactive, f … Automatikos terminų žodynas

Реактивная мощность светодиодных ламп

Реактивная энергия и мощность

При эксплуатации современного освещения с энергоэффективными источниками света используется понятие реактивная мощность светодиодных ламп. Это мощность, которая не используется, а приводит к потерям на нагрев и излучение, то есть , снижает экономичность. Рассмотрим, это подробнее.

В электрическую цепь переменного тока могут быть включены приборы с разным характером внутреннего сопротивления – активным, индуктивным или емкостным. Например, если это ТЭН (трубчатый электрический нагреватель), греющий воду в бойлере для кухни, на электрической плите или в электрическом чайнике, то это будет полностью активная нагрузка. Она характерна тем, что ток через нее по фазе совпадает с фазой приложенного напряжения.

Если это трансформатор, то его полное сопротивление будет с индуктивной добавкой. Ток в его первичной обмотке будет отставать по фазе от напряжения. Такой же индуктивный характер имеют в электроцепях и все электродвигатели, использующиеся в бытовой технике.

Бытовых электроприборов с емкостным сопротивлением тоже немало:

традиционные люминесцентные лампы-трубки;
люминесцентные светильники с одной или несколькими лампами;
вся современная электронная и радиоаппаратура, имеющая сетевое бестрансформаторное питание т. п.;
светодиодные лампы и другие устройства, питающиеся от сети.

Компактные люминесцентные лампы малых габаритов первых выпусков или незадекларированных производителей – это источники света с коэффициентом мощности, чаще всего, на уровне 0,5 – 0,7. Сюда же можно отнести импульсные источники питания для светодиодных устройств безымянных производителей. Блоки питания повышенной мощности по требованиям последних ГОСТ должны быть оснащены корректорами реактивной мощности. Они уменьшают сдвиг по фазе между током и напряжением.

Не откорректированный блок питания в действительности потребляет от сети мощность большую, чем мощность на его выходе. Разница коррелируется с величиной коэффициента мощности (КМ). В устройствах высокого качества компенсация реактивной мощности доходит до уровня 0,98 – 0,99.

Познакомтесь с современными источниками питания серии HTS от компании Arlight. Светотехнические устройства со скомпенсированной реактивной мощность можно купить на сайте «Светомания».

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.

Активная мощность используется для работы всех приборов. Ее называют «полезной».
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.

Реактивная мощность – jelectro.ru

Главная цель при передаче электроэнергии – повышение эффективности работы сетей. Следовательно, необходимо уменьшение потерь. Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация которой значительно повышает качество электроэнергии.

Батареи статических конденсаторов

Реактивная мощность вызывает ненужный нагрев проводов, перегружаются электроподстанции. Трансформаторная мощность и кабельные сечения вынужденно подвергаются завышениям, сетевое напряжение снижается.

Понятие о реактивной мощности

Для выяснения, что же такое реактивная мощность, надо определить другие возможные виды мощности. При существовании в контуре активной нагрузки (резистора) происходит потребление исключительно активной мощности, полностью расходуемой на энергопреобразование. Значит, можно сформулировать, что такое активная мощность, – та, при которой ток совершает эффективную работу.

На постоянном токе происходит потребление исключительно активной мощности, рассчитываемой соответственно формуле:

P = U x I.

Измеряется в ваттах (Вт).

В электроцепях с переменным током при наличии активной и реактивной нагрузки мощностной показатель суммируется из двух составных частей: активной и реактивной мощности.

Реактивная нагрузка бывает двух видов:

Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
Индуктивная (катушки). Характеризуется фазовым отставанием тока по отношению к напряжению.

Емкостная и индуктивная нагрузка

Если рассмотреть контур с переменным током и подсоединенной активной нагрузкой (обогреватели, чайники, лампочки с накаливающейся спиралью), ток и напряжение будут синфазными, а полная мощность, взятая в определенную временную отсечку, вычисляется путем перемножения показателей напряжения и тока.

Однако когда схема содержит реактивные компоненты, показатели напряжения и тока не будут синфазными, а будут различаться на определенную величину, определяемую углом сдвига «φ». Пользуясь простым языком, говорится, что реактивная нагрузка возвращает столько энергии в электроцепь, сколько потребляет. В результате получится, что для активной мощности потребления показатель будет нулевой. Одновременно по цепи протекает реактивный ток, не выполняющий никакую эффективную работу. Следовательно, потребляется реактивная мощность.

Реактивная мощность – часть энергии, которая позволяет устанавливать электромагнитные поля, требуемые оборудованием переменного тока.

Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

Q = U x I x sin φ.

В качестве единицы измерения реактивной мощности служит ВАр (вольтампер реактивный).

Выражение для активной мощности:

P = U x I x cos φ.

Треугольник мощностей

Взаимосвязь активной, реактивной и полной мощности для синусоидального тока переменных значений представляется геометрически тремя сторонами прямоугольного треугольника, называемого треугольником мощностей. Электроцепи переменного тока потребляют две разновидности энергии: активную мощность и реактивную. Кроме того, значение активной мощности никогда не является отрицательным, тогда как для реактивной энергии возможна либо положительная величина (при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).

Треугольник мощностей

Важно! Из треугольника мощностей видно, что всегда полезно снизить реактивную составляющую, чтобы повысить эффективность системы.

Полная мощность не находится как алгебраическая сумма активного и реактивного мощностного значения, это векторная сумма P и Q. Ее количественное значение вычисляется извлечением квадратного корня из суммы квадратов мощностных показателей: активного и реактивного. Измеряться полная мощность может в ВА (вольтампер) или производных от него: кВА, мВА.

Чтобы была рассчитана полная мощность, необходимо знать разность фаз между синусоидальными значениям U и I.

Коэффициент мощности

Пользуясь геометрически представленной векторной картиной, можно найти отношение сторон треугольника, соответствующих полезной и полной мощности, что будет равно косинусу фи или мощностному коэффициенту:

cos φ = P/S.

Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

Количество потребляемых ватт – то же самое, что и количество потребляемых вольтампер при мощностном коэффициенте, равном 1 или 100%.

Важно! Полная мощность тем ближе к показателю активной, чем больше cos φ, или чем меньше угол сдвига синусоидальных величин тока и напряжения.

Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

Р = 80 Вт;
Q = 130 ВАр;
тогда S = 152,6 BA как среднеквадратичный показатель;
cos φ = P/S = 0,52 или 52%

Можно сказать, что катушка требует 130 ВАр полной мощности для выполнения полезной работы 80 Вт.

Коррекция cos φ

Для коррекции cos φ применяется тот факт, что при емкостной и индуктивной нагрузке вектора реактивной энергии располагаются в противофазе. Так как большинство нагрузок является индуктивными, подключив емкость, можно добиться увеличения cos φ.

Принцип компенсации реактивной мощности

Главные потребители реактивной энергии:

Трансформаторы. Представляют собой обмотки, имеющие индуктивную связь и посредством магнитных полей преобразуюшие токи и напряжения. Эти аппараты являются основным элементом электросетей, передающих электроэнергию. Особенно увеличиваются потери при работе на холостом ходу и при низкой нагрузке. Широко используются трансформаторы в производстве и в быту;
Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
Преобразователи электроэнергии, такие как силовые выпрямители, используемые для питания контактной сети железнодорожного транспорта и другие.

Конденсаторные батареи подсоединяются на электроподстанциях для того, чтобы контролировать напряжение в пределах установленных уровней. Нагрузка меняется в течение дня с утренними и вечерними пиками, а также на протяжении недели, снижаясь в выходные, что изменяет показатели напряжения. Подключением и отключением конденсаторов варьируется его уровень. Это делается от руки и с помощью автоматики.

Как и где измеряют cos φ

Реактивная мощность проверяется по изменению cos φ специальным прибором – фазометром. Его шкала проградуирована в количественных значениях cos φ от нуля до единицы в индуктивном и емкостном секторе. Полностью скомпенсировать негативное влияние индуктивности не удастся, но возможно приближение к желаемому показателю – 0,95 в индуктивной зоне.

Фазометр

Фазометры применяются при работе с установками, способными повлиять на режим работы электросети через регулирование cos φ.

Так как при финансовых расчетах за потребленную энергию учитывается и ее реактивная составляющая, то на производствах устанавливаются автоматические компенсаторы на конденсаторах, емкость которых может меняться. В сетях, как правило, используются статические конденсаторы;
При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
Синхронные компенсаторы, представляющие собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки, в режиме перевозбуждения выдают в сеть энергию, которая компенсирует индуктивную составляющую. Для регулирования возбуждающего тока наблюдают за показаниями cos φ по фазометру.

Синхронный компенсатор

Коррекция коэффициента мощности – одна из эффективнейших инвестиций для сокращения затрат на электроэнергию. Одновременно улучшается качество получаемой энергии.

Видео

Оцените статью:

Мгновенная мощность

В отличие от цепей постоянного тока, где мощность в течение определенного промежутка времени остается неизменной, в цепях переменного тока дело обстоит иначе. Так как ток и напряжение постоянно меняют своё значение, то и мощность соответственно будет меняться в каждый момент времени. Такая мощность называется мгновенной.

Мгновенной мощностью p(t) называют произведение приложенного к цепи мгновенного напряжения u(t) на мгновенное значение тока i(t) в этой цепи.

График мгновенной мощности представлен на рисунке ниже

Мощность обозначена заштрихованной областью. Знак мощности зависит от сдвига фаз между током и напряжением. В данном случае в цепи присутствуют только активные сопротивления, которые не создают сдвига фаз, поэтому мощность имеет только положительные значения.

Рассмотрим другой график

На данном графике имеются области отрицательных значений мгновенной мощности. Такой график может соответствовать цепи, в которой присутствуют конденсатор или катушка, причем положительные участки — это мощность, которая пошла в цепь и рассеялась на сопротивлении, либо запаслась в качестве энергии полей конденсаторов или катушек, а отрицательные участки это мощность, которая была возвращена обратно источнику.

Активная мощность

Чтобы понять какое количество энергии потребляет источник, целесообразнее взять среднюю мощность за период. Для этого вернемся к первому графику.

На графике мгновенной мощности выделяют прямоугольник со сторонами T и Pm/2. Часть графика, которая находится выше линии Pm/2 точно укладывается в незаштрихованную часть прямоугольника. Таким образом, с помощью линии Pm/2 мы можем определить среднюю мощность за период, которая называется активной мощностью. Активная мощность – это полезная мощность, которая идет на преобразование в другие виды энергии.

В нашем случае сдвиг фаз равен нулю, поэтому коэффициент мощности равен единице, но в случаях с реактивными элементами нужно этот момент учитывать.

Активная мощность измеряется в ваттах – Вт.

cosφ – коэффициент мощности, который показывает отношение активной мощности к полной мощности.

Реактивная мощность

Реактивная мощность – это энергия, которая периодически циркулирует между источником и приемником. Реактивная мощность возникает потому, что конденсатор и катушка способны накапливать энергию, а затем снова отдавать её в сеть. На практике от реактивной мощности зачастую стараются избавиться.

Реактивная мощность измеряется в вольт амперах реактивных – ВАр.

Полная мощность

Полная мощность — это максимальное значение активной мощности.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах — ВА.

Для наглядного представления существует треугольник мощностей, в котором гипотенузой является полная мощность, а катетами – активная и реактивная составляющие.

Читайте также — Последовательная RL-цепь

Компенсация реактивной мощности ёмкостного характера

Capacitive reactive power compensation.

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.

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 (VAR)

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 полный 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 обязательно 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

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 и реактивной мощностью соответственно.

Что такое реактивная мощность? — Определение из Техопедии

Что означает реактивная мощность?

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

Реактивная мощность также известна как фантомное питание.

Techopedia объясняет реактивную 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 (VAR)

Полная мощность

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

Маятник часов

Реактивная мощность в сети

Реактивная мощность и возобновляемые источники

Реактивная мощность также очень важна в контексте меняющихся энергосистем.

Что такое реактивная мощность? — Определение из Техопедии

Что означает реактивная мощность?

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

Реактивная мощность также известна как фантомное питание.

Techopedia объясняет реактивную 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 (VAR)

Полная мощность

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

Маятник часов

Реактивная мощность в сети

Реактивная мощность и возобновляемые источники

Реактивная мощность также очень важна в контексте меняющихся энергосистем.

Реактивная мощность — Continental Control Systems, LLC

Обзор

Реактивная мощность ( Q ) — это мнимая (не действительная) мощность от индуктивных нагрузок, таких как двигатель или емкостные нагрузки (реже). Обычно он измеряется в единицах VAR (реактивные вольт-амперы). Иногда реактивная мощность указывается в ваттах; это не совсем так, но не все устройства или программное обеспечение предлагают единицы VAR.Если реактивная мощность указывается в ваттах, преобразование из ватт в переменные происходит однозначно. Реактивная мощность НЕ включается в измерения реальной или активной мощности и энергии счетчиков WattNode. Измерители WattNode, которые сообщают о реактивной мощности, измеряют «основную реактивную мощность», которая не включает реактивные гармоники.

Положительная реактивная мощность вызвана индуктивными нагрузками, такими как двигатели и трансформаторы (особенно при низких нагрузках).
Отрицательная реактивная мощность вызвана емкостными нагрузками.Сюда могут входить пускорегулирующие аппараты, приводы с регулируемой скоростью для двигателей, компьютерное оборудование и инверторы (особенно в режиме ожидания).

Примечание: некоторые производители используют противоположные знаки и рассматривают отрицательную реактивную мощность как индуктивную.

См. Также

Определения

«… в научном сообществе нет единого мнения о концепции реактивной мощности в несинусоидальных условиях. Фактически, при наличии гармоник в напряжениях и / или токах обычное определение реактивной мощности больше не имеет смысла. »—Антонио Каталиотти, Транзакции IEEE о доставке электроэнергии, т. 23, нет. 3 июля 2008 г.

Существует множество конкурирующих определений реактивной мощности, включая следующие (названные в честь первоначальных авторов):

Будяну
Фрайз
Кастерс и Мур
Пастух и Закихани
Шарон / Чарнецкий
Рабочая группа IEEE
(из статьи в Википедии о реактивном вольт-амперном режиме) VAR — это произведение среднеквадратичного напряжения и тока или полной мощности, умноженное на синус фазового угла между напряжением и током.

Реактивная мощность различных нагрузок

Двигатель (без преобразователя частоты): реактивная мощность будет положительной и будет варьироваться от примерно такой же, как реальная мощность для полностью загруженного двигателя, до нескольких значений реальной мощности для слегка нагруженного двигателя. Коэффициент мощности асинхронного двигателя зависит от нагрузки:

Нагрузка двигателя,%	Коэффициент мощности
0	0.17
25	0,55
50	0,73
75	0,80
100	0,85

Двигатель (с VSD): реактивная мощность будет небольшой и обычно отрицательной. Коэффициент смещения мощности обычно составляет 0,9 или выше.
Люминесцентные лампы: коэффициент мощности старых светильников с магнитными балластами может варьироваться от 0.38 до 0,58. Современные электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,98.
Газоразрядные лампы: с магнитными балластами могут иметь диапазон от 0,4 до 0,6, а электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,95.
Лампы накаливания: реактивная мощность составляет примерно –10% от реальной мощности, в результате чего коэффициент мощности составляет около 0,995. Мы полагаем, что это происходит из-за нагрева и охлаждения нити во время цикла переменного тока.
Лампы накаливания с диммером: реактивная мощность изменяется от почти нуля до положительного значения, почти равного реальной мощности.Коэффициент мощности варьируется от 1,0 до 0,74.

Ключевые слова: кВАр

Как реактивная мощность помогает поддерживать работоспособность системы

Реактивная мощность

На практике мы всегда на практике снижаем реактивную мощность для повышения эффективности системы. Это приемлемо на некотором уровне, если система является чисто резистивной или емкостной, это вызывает некоторые проблемы в электрической системе. Системы переменного тока питают или потребляют два вида мощности: активную и реактивную.

Как реактивная мощность помогает поддерживать работоспособность системы (на фото: Панель коррекции коэффициента мощности среднего напряжения; кредит: tepco-group.com)

Реальная мощность выполняет полезную работу, а реактивная мощность поддерживает напряжение, которое необходимо контролировать для надежности системы. Реактивная мощность оказывает сильное влияние на безопасность энергосистем, поскольку влияет на напряжения во всей системе.

Найдите важное обсуждение, касающееся важности реактивной мощности и того, как полезно поддерживать напряжение в системе в нормальном состоянии.

ОХВАТЫВАЕМЫЕ ТЕМЫ:

Потребность в реактивной мощности

Контроль напряжения в системе электроснабжения важен для правильной работы электроэнергетического оборудования, чтобы предотвратить такие повреждения, как перегрев генераторов и двигателей, снизить потери при передаче и сохранить работоспособность. системы, чтобы выдерживать и предотвращать падение напряжения. В общем, уменьшение реактивной мощности вызывает падение напряжения, а увеличение вызывает повышение напряжения. Падение напряжения происходит, когда система пытается обслуживать гораздо большую нагрузку, чем может выдержать напряжение.
.
Когда подает реактивную мощность, понижает напряжение, при падении напряжения ток должен увеличиваться для поддержания подаваемой мощности, в результате чего система потребляет больше реактивной мощности и напряжение падает дальше. Если ток увеличивается слишком сильно, линии передачи отключаются, вызывая перегрузку других линий и потенциально вызывая каскадные отказы.
.
Если напряжение упадет слишком низко, некоторые генераторы отключатся автоматически, чтобы защитить себя. Коллапс напряжения происходит, когда увеличение нагрузки или уменьшение мощности генерирующих или передающих мощностей вызывает падение напряжения, которое вызывает дальнейшее снижение реактивной мощности от заряда конденсаторов и линии, и, тем не менее, дальнейшее снижение напряжения.Если снижение напряжения продолжается, это вызовет срабатывание дополнительных элементов, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и потере нагрузки. Результатом всего этого постепенного и неконтролируемого падения напряжения является то, что система не может обеспечить реактивную мощность, необходимую для удовлетворения требований реактивной мощности.

Важность настоящего момента реактивной мощности

Управление напряжением и управление реактивной мощностью — это два аспекта одной деятельности, которая поддерживает надежность и облегчает коммерческие транзакции в сетях передачи.
.
В системе переменного тока (AC) напряжение регулируется путем управления производством и потреблением реактивной мощности. Есть три причины, по которым необходимо управлять реактивной мощностью и управляющим напряжением.
.
Во-первых, оборудование потребителя и энергосистемы спроектировано для работы в диапазоне напряжений, обычно в пределах ± 5% от номинального напряжения. При низких напряжениях многие типы оборудования плохо работают; лампы накаливания обеспечивают меньшую освещенность, асинхронные двигатели могут перегреться и выйти из строя, а некоторое электронное оборудование не будет работать при.Высокое напряжение может повредить оборудование и сократить срок его службы.
.
Во-вторых, реактивная мощность потребляет ресурсы передачи и генерации. Чтобы максимизировать количество реальной мощности, которая может быть передана через перегруженный интерфейс передачи, потоки реактивной мощности должны быть минимизированы. Точно так же производство реактивной мощности может ограничивать реальную мощность генератора.
.
В-третьих, перемещение реактивной мощности в системе передачи приводит к потерям реальной мощности. Чтобы восполнить эти потери, необходимо обеспечить как мощность, так и энергию.
.
Контроль напряжения усложняется двумя дополнительными факторами.
.
Во-первых, сама система передачи является нелинейным потребителем реактивной мощности, зависящей от загрузки системы. При очень небольшой нагрузке система генерирует реактивную мощность, которую необходимо поглотить, тогда как при большой нагрузке система потребляет большое количество реактивной мощности, которую необходимо заменить. Требования к реактивной мощности системы также зависят от конфигурации генерации и передачи.
.
Следовательно, требования к реактивности системы меняются во времени по мере изменения уровней нагрузки и моделей нагрузки и генерации. Система объемного питания состоит из множества единиц оборудования, любое из которых может выйти из строя в любой момент. Таким образом, система спроектирована таким образом, чтобы выдерживать потерю любого отдельного оборудования и продолжать работу, не затрагивая клиентов. То есть система рассчитана на то, чтобы противостоять единственному непредвиденному обстоятельству. Взятые вместе, эти два фактора приводят к динамической потребности в реактивной мощности.Потеря генератора или основной линии электропередачи может иметь комплексный эффект, заключающийся в уменьшении реактивного питания и, в то же время, перенастройке потоков, так что система потребляет дополнительную реактивную мощность.
.
По крайней мере, часть реактивного источника питания должна быть способна быстро реагировать на изменение требований реактивной мощности и поддерживать приемлемые напряжения во всей системе. Таким образом, как электрическая система требует резервов реальной мощности для реагирования на непредвиденные обстоятельства, так и она должна поддерживать резервы реактивной мощности.
.
Нагрузки также могут быть как действительными, так и реактивными. Реактивная часть нагрузки может обслуживаться от системы передачи. Реактивные нагрузки вызывают большее падение напряжения и реактивные потери в системе передачи, чем реальные нагрузки аналогичного размера (MVA).
.
Вертикально интегрированные коммунальные предприятия часто включают в свои тарифы плату за предоставление реактивной мощности нагрузкам. При реструктуризации наблюдается тенденция к ограничению нагрузок работой при почти нулевом потреблении реактивной мощности (1.0 коэффициент мощности). Предложение системного оператора ограничивает нагрузки коэффициентами мощности от 0,97 (потребляемая реактивная мощность) до 0,99 с опережением. Это поможет поддерживать надежность системы и избежать проблем рыночной власти, когда компания может использовать свои линии электропередачи для ограничения конкуренции за производство электроэнергии и повышения цен.

Назначение реактивной мощности

Синхронные генераторы, SVC и различные типы другого оборудования DER (распределенного энергоресурса) используются для поддержания напряжения во всей системе передачи.Подача реактивной мощности в систему повышает напряжение, а поглощение реактивной мощности снижает напряжение.
.
Требования к поддержанию напряжения зависят от расположения и величины выходных сигналов генератора и нагрузок потребителей, а также от конфигурации системы передачи DER.
.
Эти требования могут существенно различаться от места к месту и могут быстро меняться по мере изменения места и величины генерации и нагрузки. При очень низких уровнях нагрузки системы линии передачи действуют как конденсаторы и повышают напряжение.Однако при высоких уровнях нагрузки линии передачи поглощают реактивную мощность и тем самым снижают напряжение. Большая часть оборудования системы передачи (например, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы с переключением ответвлений) статична, но может переключаться в ответ на изменения требований к поддержке напряжения
.
При управлении реактивной мощностью и напряжением работа системы преследует три цели.
.
Во-первых, он должен поддерживать адекватное напряжение во всей системе передачи и распределения как для текущих, так и для непредвиденных условий.
.
Во-вторых, он стремится минимизировать перегрузку потоков реальной мощности.
.
В-третьих, он стремится минимизировать потери реальной мощности.
.
Однако механизмы, которые системные операторы используют для приобретения и развертывания ресурсов реактивной мощности, меняются. Эти механизмы должны быть справедливыми по отношению ко всем сторонам, а также эффективными. Кроме того, они должны быть явно справедливыми.

Что такое реактивная мощность?

В то время как активная мощность — это энергия, подаваемая для запуска двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки, реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения.
Если напряжение в системе недостаточно высокое, активная мощность не может быть подана.
Реактивная мощность используется для обеспечения уровней напряжения, необходимых для того, чтобы активная мощность выполняла полезную работу.
Реактивная мощность необходима для передачи активной мощности по системе передачи и распределения к потребителю.

Зачем нам реактивная мощность?

Реактивная мощность (ВАР) требуется для поддержания напряжения для передачи активной мощности (ватт) по линиям передачи.
Двигательные нагрузки и другие нагрузки требуют реактивной мощности для преобразования потока электронов в полезную работу.
Когда реактивной мощности недостаточно, напряжение падает, и невозможно передать мощность, требуемую нагрузкой, по линиям.

Реактивная мощность является побочным продуктом систем переменного тока (AC)

Трансформаторам, линиям передачи и двигателям требуется реактивная мощность
Трансформаторы и линии передачи вносят индуктивность, а также сопротивление:
1. Оба противостоят протеканию тока
2. Необходимо поднять напряжение выше, чтобы протолкнуть мощность через индуктивность линий
3. Если не вводится емкость для компенсации индуктивности
Чем дальше передается мощность, тем выше напряжение необходимо поднять.
Электродвигатели должны быть реактивными. мощность для создания магнитных полей для их работы

Как контролируются напряжения?

Напряжения контролируются путем обеспечения достаточного запаса регулирования реактивной мощности для «модуляции» и потребности в питании посредством:
1. Компенсация шунтирующего конденсатора и реактора
2. Динамическая компенсация
3. Правильный график напряжения генерации.
Напряжениями управляют, прогнозируя и корректируя потребляемую реактивную мощность от нагрузок

Напряжение должно поддерживаться в пределах допустимых уровней

В нормальных условиях системы, при пиковых или непиковых нагрузках, напряжения должны поддерживаться в пределах 95 % и 105% от номинала.
Низкое напряжение может привести к сбоям в работе оборудования:
1. Двигатель остановится, перегреется или повредит
2. Реактивная мощность на выходе конденсаторов будет экспоненциально снижаться
3. Генераторы могут отключиться.
Условия высокого напряжения могут:
1. Повредить основное оборудование — нарушение изоляции
2. Автоматическое отключение основного передающего оборудования

Напряжение и реактивная мощность

Напряжение и реактивная мощность должны регулироваться и контролироваться должным образом:
1. Обеспечьте надлежащее качество обслуживания
2. Поддерживайте надлежащую стабильность энергосистемы.

Реактивная мощность и коэффициент мощности

Реактивная мощность присутствует, когда напряжение и ток не совпадают по фазе:
1. Один сигнал опережает другой
2. Фазовый угол не равен 0o
3. Коэффициент мощности меньше единицы
Измеряется в реактивных вольт-амперах (ВАр)
Производится, когда форма волны тока опережает форму волны напряжения (опережающий коэффициент мощности)
И наоборот, потребляется, когда форма волны тока отстает от напряжения (запаздывающий коэффициент мощности)

Ограничения реактивной мощности

Реактивная мощность не распространяется очень далеко.
Обычно необходимо производить его близко к месту, где это необходимо
Поставщик / источник, расположенный близко к месту потребности, находится в гораздо лучшем положении для обеспечения реактивной мощности по сравнению с источником, расположенным далеко от места потребности
Источники реактивной мощности тесно связаны со способностью выдавать реальную или активную мощность.

Реактивная мощность привела к отсутствию электроснабжения в стране-А отключение электроэнергии

Треугольник мощности

Качество электроснабжения можно оценить по ряду параметров.Однако самым важным всегда будет наличие электрической энергии, а также количество и продолжительность прерываний.
.
Если в розетке нет напряжения, то никому нет дела до гармоник, провалов или скачков напряжения.
.
Длительное прерывание с большим размахом — отключение электроэнергии обычно приводит к катастрофическим потерям. Сложно представить, что во всей стране нет электроснабжения.
.
На самом деле такое уже происходило неоднократно.Одна из причин, приводящих к отключению электроэнергии, — выходящая из-под контроля реактивная мощность.
.
Когда потребление электроэнергии велико, потребность в индуктивной реактивной мощности обычно увеличивается в той же пропорции. В этот момент линии передачи (которые хорошо загружены) вносят дополнительную индуктивную реактивную мощность.
.
Местные источники емкостной реактивной мощности становятся недостаточными. Необходимо доставлять больше реактивной мощности от генераторов на электростанциях.
.
Может случиться так, что они уже полностью загружены, и реактивная мощность должна быть доставлена из более отдаленных мест или из-за границы. Передача реактивной мощности приведет к большей нагрузке на линии, что, в свою очередь, приведет к увеличению реактивной мощности. Напряжение на стороне потребителя будет снижаться дальше. Местное управление напряжением с помощью автотрансформаторов приведет к увеличению тока (для получения той же мощности), что, в свою очередь, увеличит падение напряжения в линиях. В один момент этот процесс может пойти лавинообразно, сведя напряжение к нулю.Между тем, большинство генераторов на электростанциях отключатся из-за недопустимо низкого напряжения, что, конечно, ухудшит ситуацию.
.
В континентальной Европе большинство электростанций построено на тепловых и паровых турбинах. Если энергоблок такой электростанции останавливается и остывает, ему требуется время и электроэнергия, чтобы снова начать работу. Если другие электростанции также отключены — отключение электроэнергии будет постоянным.
.
Недостаточная реактивная мощность, приводящая к падению напряжения, была причинным фактором крупных отключений электроэнергии во всем мире.Обвал напряжения произошел в Соединенных Штатах во время отключения электроэнергии 2 июля 1996 г. и 10 августа 1996 г. на Западном побережье.
.
Хотя 14 августа 2003 г. отключение электроэнергии в США и Канаде не было связано с падением напряжения, как этот термин традиционно используется инженерами энергосистем, в итоговом отчете целевой группы говорилось, что «Недостаточная реактивная мощность была проблемой в системе. отключение электроэнергии » и отчет также« переоценка динамики реактивного выхода системы генерации »как общий фактор среди крупных отключений в США.
.
Спрос на реактивную мощность был необычно высоким из-за большого объема потоковых передач на большие расстояния, проходящих через Огайо в районы, включая Канаду, чем было необходимо для импорта энергии для удовлетворения местного спроса. Но подача реактивной мощности была низкой, потому что некоторые станции не работали и, возможно, потому, что другие станции не производили ее в достаточном количестве.

Проблемы реактивной мощности

Хотя реактивная мощность необходима для работы многих электрических устройств, она может оказывать вредное воздействие на ваши приборы и другие моторизованные нагрузки, а также на вашу электрическую инфраструктуру.Поскольку ток, протекающий через вашу электрическую систему, превышает ток, необходимый для выполнения требуемой работы, избыточная мощность рассеивается в виде тепла, поскольку реактивный ток течет через резистивные компоненты, такие как провода, переключатели и трансформаторы. Имейте в виду, что всякий раз, когда расходуется энергия, вы платите. Не имеет значения, в виде тепла или полезной работы расходуется энергия.
.
Мы можем определить, сколько реактивной мощности потребляют ваши электрические устройства, измерив их коэффициент мощности, соотношение между реальной мощностью и реальной мощностью.Коэффициент мощности 1 (т.е. 100%) в идеале означает, что вся электрическая мощность используется для реальной работы. Дома обычно имеют общий коэффициент мощности в диапазоне от 70% до 85%, в зависимости от того, какие приборы могут работать. Более новые дома с новейшими энергоэффективными приборами могут иметь общий коэффициент мощности 90-х годов.
.
Типичный счетчик электроэнергии для жилых помещений считывает только реальную мощность, то есть то, что вы получили бы при коэффициенте мощности 100%. В то время как большинство электроэнергетических компаний не взимают плату за реактивную мощность с жилых домов напрямую, распространенным заблуждением является утверждение, что коррекция реактивной мощности не имеет экономической выгоды.Для начала электрические компании корректируют коэффициент мощности вокруг промышленных комплексов, или они потребуют от нарушившего правила потребителя сделать это за его счет, или они будут взимать дополнительную плату за реактивную мощность. Очевидно, что электроэнергетические компании выигрывают от коррекции коэффициента мощности, поскольку линии электропередачи, по которым проходит дополнительный (реактивный) ток в промышленно развитые районы, стоят им денег. Многие люди упускают из виду преимущества, которые коррекция коэффициента мощности может предложить для типичного дома по сравнению с экономией и другими преимуществами, которые могут ожидать предприятия с большими индуктивными нагрузками.
.
Самое главное, что вы платите за реактивную мощность в виде потерь энергии, создаваемых реактивным током, протекающим в вашем доме. Эти потери имеют вид тепла и не могут быть возвращены в сеть. Следовательно, вы платите. Чем меньше киловатт расходуется в доме за счет рассеивания тепла или нет, тем ниже счет за электричество. Поскольку коррекция коэффициента мощности снижает потери энергии, вы экономите.
.
Как указывалось ранее, электрические компании корректируют коэффициент мощности вокруг промышленных комплексов, либо они потребуют этого от нарушителя, либо они будут взимать плату за реактивную мощность.Их не беспокоит обслуживание жилых домов, потому что влияние на их распределительную сеть не такое серьезное, как в промышленно развитых районах. Однако верно то, что коррекция коэффициента мощности помогает электроэнергетической компании за счет снижения спроса на электроэнергию, тем самым позволяя им удовлетворять потребности в обслуживании в других местах. Но кого это волнует? Коррекция коэффициента мощности снижает ваши счета за электроэнергию за счет уменьшения количества израсходованных киловатт, и без нее ваш счет за электроэнергию будет гарантированно выше.
.
Мы сталкивались с этим с другими электрическими компаниями, и нам удалось добиться от каждой из них опровержения.Электроэнергетические компании сильно различаются, и многие не проявляют интереса к отклонению от своей стандартной маркетинговой стратегии, признавая проверенные энергосберегающие продукты. Имейте в виду, что продвижение РЕАЛЬНОЙ экономии энергии для всех своих клиентов опустошит их прибыль.
.
Коррекция коэффициента мощности не приведет к увеличению счета за электроэнергию и не нанесет вреда вашим электрическим устройствам. Эта технология уже много лет успешно применяется в промышленности. При правильном размере коррекция коэффициента мощности повысит электрический КПД и долговечность индуктивных нагрузок.Коррекция коэффициента мощности может иметь неблагоприятные побочные эффекты (например, гармоники) на чувствительном промышленном оборудовании, если с ней не будут работать знающие и опытные специалисты. Коррекция коэффициента мощности в жилых домах ограничена мощностью электрической панели (макс. 200 А) и не обеспечивает чрезмерной компенсации индуктивных нагрузок в домах. Повышение эффективности электрических систем снижает потребность в энергии и ее воздействие на окружающую среду.

Глубокое влияние реактивной мощности в различных элементах энергосистемы:

Генерация

Основная функция генератора электроэнергии — преобразовывать топливо (или другой энергетический ресурс) в электроэнергию.Почти все генераторы * также имеют значительный контроль над напряжением на клеммах и выходной реактивной мощностью.
.
Плата за использование этого ресурса является особым упором на управление напряжением от службы генерации. Способность генератора обеспечивать реактивную поддержку зависит от его реальной выработки электроэнергии. Как и у большинства электрического оборудования, генераторы ограничены своей пропускной способностью по току. При напряжении, близком к номинальному, эта способность становится пределом в МВА для якоря генератора, а не ограничением в МВт.
.
Производство реактивной мощности связано с увеличением магнитного поля для повышения напряжения на клеммах генератора. Увеличение магнитного поля требует увеличения тока во вращающейся обмотке возбуждения. Поглощение реактивной мощности ограничивается структурой магнитного потока в статоре, что приводит к чрезмерному нагреву железа на конце статора, что является пределом нагрева сердечника.
.
Синхронизирующий момент также уменьшается при поглощении большого количества реактивной мощности, что также может ограничивать возможности генератора, чтобы снизить вероятность потери синхронизма с системой.
.
Первичный двигатель генератора (например, паровая турбина) обычно проектируется с меньшей мощностью, чем электрический генератор, что приводит к ограничению первичного двигателя. Разработчики понимают, что большую часть времени генератор будет вырабатывать реактивную мощность и поддерживать напряжение в системе. Наличие первичного двигателя, способного выдавать всю механическую мощность, которую генератор может преобразовывать в электричество, когда он не производит и не поглощает реактивную мощность, приведет к недоиспользованию первичного двигателя.
.
Для производства или поглощения дополнительных VAR сверх этих пределов потребуется уменьшение реальной выходной мощности устройства. Управление реактивным выходом и напряжением на клеммах генератора обеспечивается регулировкой постоянного тока во вращающемся поле генератора. Управление может быть автоматическим, непрерывным и быстрым.
.
Характеристики, присущие генератору, помогают поддерживать напряжение в системе. При любой данной настройке поля генератор имеет определенное напряжение на клеммах, которое он пытается удерживать.Если напряжение в системе падает, генератор подает в энергосистему реактивную мощность, стремясь повысить напряжение в системе. Если напряжение в системе возрастает, реактивная мощность генератора упадет, и в конечном итоге реактивная мощность будет поступать в генератор, стремясь к снижению напряжения системы. Регулятор напряжения усиливает это поведение, направляя ток возбуждения в нужном направлении для получения желаемого напряжения системы.

Синхронные конденсаторы

Каждая синхронная машина (двигатель или генератор) с управляемым полем имеет характеристики реактивной мощности, описанные выше.
.
Синхронные двигатели иногда используются для обеспечения динамической поддержки напряжением энергосистемы, поскольку они обеспечивают механическую мощность для своей нагрузки. Некоторые турбины внутреннего сгорания и гидроагрегаты спроектированы таким образом, чтобы генератор мог работать без механического источника энергии просто для обеспечения реактивной мощности энергосистемы, когда выработка реальной энергии недоступна или не требуется.
.
Синхронные машины, которые предназначены исключительно для обеспечения реактивной поддержки, называются синхронными конденсаторами.
.
Синхронные конденсаторы обладают всеми преимуществами генераторов по быстродействию и управляемости без необходимости строительства остальной части электростанции (например, оборудования для перекачки топлива и котлов). Поскольку это вращающиеся машины с движущимися частями и вспомогательными системами, они могут потребовать значительно большего обслуживания, чем статические альтернативы. Они также потребляют активную мощность, равную примерно 3% от номинальной реактивной мощности машины.

Конденсаторы и катушки индуктивности

Конденсаторы и катушки индуктивности (иногда называемые реакторами) — это пассивные устройства, которые генерируют или поглощают реактивную мощность.Они достигают этого без значительных потерь реальной мощности или эксплуатационных расходов. Выход конденсаторов и катушек индуктивности пропорционален квадрату напряжения. Таким образом, конденсаторная батарея (или катушка индуктивности) на 100 МВАр будет производить (или поглощать) только 90 МВАр, когда напряжение падает до 0,95 о.е., но она будет производить (или поглощать) 110 МВАр, когда напряжение повышается до 1,05 о.е. Это соотношение полезно, когда для удержания напряжения используются катушки индуктивности.
.
Катушка индуктивности поглощает больше при самых высоких напряжениях и при наибольшей потребности в устройстве.Связь неудачна для более распространенного случая, когда конденсаторы используются для поддержания напряжения. В крайнем случае напряжение падает, и конденсаторы вносят меньший вклад, что приводит к дальнейшему снижению напряжения и еще меньшей поддержке со стороны конденсаторов; в конечном итоге происходит падение напряжения и отключение питания.
.
Катушки индуктивности — это дискретные устройства, предназначенные для поглощения определенного количества реактивной мощности при определенном напряжении. Они могут быть включены или выключены, но не имеют возможности регулировки.
.
Конденсаторные батареи состоят из отдельных емкостей конденсатора, обычно на 200 кВАр или меньше каждая. Емкости подключаются последовательно и параллельно для получения желаемого напряжения конденсаторной батареи и номинальной емкости. Как и катушки индуктивности, конденсаторные батареи представляют собой дискретные устройства, но они часто имеют несколько ступеней, чтобы обеспечить ограниченное количество регулируемых параметров, что делает их недостатком по сравнению с синхронным двигателем.

Статические компенсаторы VAR (SVC)

SVC сочетает в себе обычные конденсаторы и катушки индуктивности с возможностью быстрого переключения.Переключение происходит во временном интервале субцикла (т.е. менее чем за 1/60 секунды), обеспечивая непрерывный диапазон управления. Диапазон может быть изменен от поглощения до выработки реактивной мощности. Следовательно, элементы управления могут быть разработаны для обеспечения очень быстрой и эффективной поддержки реактивной мощности и управления напряжением. Поскольку в SVC используются конденсаторы, их реактивная способность снижается так же, как и при падении напряжения. Они также не способны выдерживать кратковременную перегрузку генераторов и синхронных конденсаторов.Для приложений SVC обычно требуются фильтры гармоник, чтобы уменьшить количество гармоник, вводимых в энергосистему.

Статические синхронные компенсаторы (STATCOM)

STATCOM — это твердотельное шунтирующее устройство, которое генерирует или поглощает реактивную мощность и является одним из членов семейства устройств, известных как гибкая система передачи переменного тока (FACTS).
STATCOM похож на SVC по скорости отклика, возможностям управления и использованию силовой электроники. Однако вместо использования обычных конденсаторов и катушек индуктивности в сочетании с быстродействующими переключателями STATCOM использует силовую электронику для синтеза выходной реактивной мощности.Следовательно, производительность обычно симметрична, обеспечивая столько же возможностей для производства, сколько и для поглощения.
Твердотельный характер STATCOM означает, что, как и в SVC, элементы управления могут быть спроектированы для обеспечения очень быстрого и эффективного управления напряжением. Несмотря на отсутствие кратковременной перегрузочной способности генераторов и синхронных конденсаторов, емкость STATCOM не страдает так серьезно, как SVC и конденсаторы, от пониженного напряжения.
ограничены по току, поэтому их способность MVAR линейно реагирует на напряжение, в отличие от отношения квадрата напряжения SVC и конденсаторов.Этот атрибут значительно увеличивает полезность СТАТКОМов для предотвращения падения напряжения.

Распределенная генерация

Распределение ресурсов генерации по энергосистеме может иметь положительный эффект, если генерация имеет возможность поставлять реактивную мощность. Без этой возможности управления выходной реактивной мощностью производительность системы передачи и распределения может ухудшиться. Индукционные генераторы были привлекательным выбором для небольшой, подключенной к сети генерации, прежде всего потому, что они относительно недороги.Они не требуют синхронизации и обладают механическими характеристиками, которые подходят для некоторых приложений (например, ветра). Они также поглощают реактивную мощность, а не генерируют ее, и не поддаются контролю. Если выходная мощность генератора колеблется (как ветер), реактивная нагрузка генератора также колеблется, что усугубляет проблемы управления напряжением для системы передачи. Индукционные генераторы можно компенсировать статическими конденсаторами, но эта стратегия не решает проблему флуктуаций и не обеспечивает контролируемое поддержание напряжения.Многие ресурсы распределенной генерации теперь подключаются к сети через твердотельную силовую электронику, что позволяет изменять скорость первичного двигателя независимо от частоты энергосистемы. Что касается ветра, то использование твердотельной электроники может улучшить захват энергии.
.
Для микротурбин, работающих на газе, оборудование силовой электроники позволяет им работать на очень высоких скоростях. Фотоэлектрические установки генерируют постоянный ток и требуют инверторов для подключения к энергосистеме. Устройства накопления энергии (например,(например, батареи, маховики и сверхпроводящие магнитные накопители энергии) также часто бывают распределенными и требуют, чтобы твердотельные инверторы взаимодействовали с сетью. Это более широкое использование твердотельного интерфейса между устройствами и энергосистемой дает дополнительное преимущество, обеспечивая полный контроль реактивной мощности, аналогичный таковому у STATCOM.
.
Фактически, большинству устройств не обязательно обеспечивать активную мощность, чтобы был доступен полный диапазон реактивного управления. Первичный двигатель поколения, e.грамм. турбина, может выйти из строя, пока реактивный компонент полностью исправен. Это технологическое развитие (твердотельная силовая электроника) превратило потенциальную проблему в преимущество, позволив распределенным ресурсам внести свой вклад в управление напряжением.

Передающая сторона

Неизбежным следствием работы нагрузки является наличие реактивной мощности, связанной с фазовым сдвигом между напряжением и током.
.
Некоторая часть этой мощности компенсируется на стороне клиента, а остальная часть загружает сеть.Контракты на поставку не требуют, чтобы cosφ был равен единице. Реактивная мощность также используется владельцем линии электропередачи для управления напряжением.
.
Реактивная составляющая тока добавляет к току нагрузки и увеличивает падение напряжения на полном сопротивлении сети. Регулируя поток реактивной мощности, оператор изменяет падения напряжения в линиях и, таким образом, напряжение в точке подключения потребителя. Напряжение на стороне потребителя зависит от всего, что происходит на пути от генератора до нагрузки потребителя.Все узлы, точки подключения других линий передачи, распределительные станции и другое оборудование вносят свой вклад в поток реактивной мощности.
.
Сама линия передачи также является источником реактивной мощности. Открытая на другом конце линия (без нагрузки) похожа на конденсатор и является источником емкостной (опережающей) реактивной мощности. Продольные индуктивности без тока не намагничиваются и не вносят никаких реактивных составляющих.
.
С другой стороны, когда линия проводит большой ток, преобладает вклад продольных индуктивностей, и сама линия становится источником индуктивной (запаздывающей) реактивной мощности.Для каждой строки может быть вычислено характерное значение потока мощности Sk .
.
Если передаваемая мощность выше Sk, линия будет вводить дополнительную индуктивную реактивную мощность, а если она ниже Sk, линия будет вводить емкостную реактивную мощность. Значение Sk зависит от напряжения: для линии 400 кВ составляет около 32% от номинальной мощности передачи, для линии 220 кВ — около 28%, а для линии 110 кВ — около 22%. Процент будет меняться в зависимости от параметров строительства.
.
Реактивная мощность, вносимая самими линиями, действительно мешает оператору системы передачи. Ночью, когда спрос невелик, необходимо подключать параллельные реакторы для потребления дополнительной емкостной реактивной мощности линий. Иногда возникает необходимость отключить малонагруженную линию (что однозначно сказывается на надежности системы). В часы пик не только нагрузки потребителей вызывают большие падения напряжения, но и индуктивная реактивная мощность линий увеличивает общий поток мощности и вызывает дальнейшие падения напряжения.
.
Регулирование напряжения и реактивной мощности имеет некоторые ограничения. Большая часть реактивной мощности вырабатывается в агрегатах электростанции. Генераторы могут обеспечивать плавно регулируемую опережающую и запаздывающую реактивную мощность без каких-либо затрат на топливо.
.
Однако реактивная мощность занимает генерирующую мощность и снижает выработку активной мощности. Кроме того, не стоит передавать реактивную мощность на большие расстояния (из-за потерь активной мощности). Контроль, обеспечиваемый «в пути» в линии передачи, узлах связи, распределительной станции и других точках, требует установки конденсаторов или \ и реакторов.
.
Часто используются с системой переключения ответвлений трансформатора. Диапазон регулирования напряжения зависит от их размера. Контроль может состоять, например, в повышении напряжения трансформатора и последующем уменьшении его за счет протекания реактивных токов.
.
Если напряжение трансформатора достигает наивысшего значения и все конденсаторы находятся в рабочем состоянии, дальнейшее повышение напряжения на стороне потребителя невозможно. С другой стороны, когда требуется уменьшение, предел устанавливается максимальной реактивной мощностью реакторов и самым низким ответвлением трансформатора.

Практика планирования и оценки напряжения и реактивной мощности

(1) Основные принципы:

Реактивная мощность не может передаваться на большие расстояния или через силовые трансформаторы из-за чрезмерных потерь реактивной мощности.
Источник реактивной мощности должен располагаться в непосредственной близости от места его потребления.
Необходима достаточная поддержка статического и динамического напряжения для поддержания уровней напряжения в приемлемом диапазоне.
Должны быть доступны достаточные резервы реактивной мощности для постоянного регулирования напряжения.

(2) Ключевые последствия:

Для регистрации фактического реактивного потребления в различных точках необходимо наличие и поддержание измерений.
Планировщики передачи и распределения должны заранее определить требуемый тип и место реактивной коррекции.
Устройства реактивной мощности должны обслуживаться и функционировать должным образом, чтобы обеспечить правильную величину компенсации реактивной мощности.
Реактивные нагрузки распределения должны быть полностью скомпенсированы, прежде чем будет рассматриваться компенсация реактивной мощности передачи.

(3) Передача реактивной мощности

Реактивная мощность не может эффективно передаваться на большие расстояния или через силовые трансформаторы из-за высоких потерь I2X
Реактивная мощность должна располагаться в непосредственной близости от места ее потребления.

(4) Поддержка статического и динамического напряжения

Тип требуемой компенсации реактивной мощности зависит от времени, необходимого для восстановления напряжения.
Статическая компенсация идеально подходит для секундных и минутных ответов. (Конденсаторы, реакторы, переключатели).
Динамическая компенсация идеально подходит для мгновенных откликов. (конденсаторы, генераторы)
Для поддержания уровней напряжения в приемлемом диапазоне необходим правильный баланс статического и динамического напряжения.

(5) Реактивные резервы при различных условиях эксплуатации

В идеале конденсаторы системы, реакторы и конденсаторы должны работать для обеспечения нормальной реактивной нагрузки.
По мере увеличения нагрузки или после непредвиденных обстоятельств следует включать дополнительные конденсаторы или снимать реакторы для поддержания приемлемого напряжения в системе.
Реактивная способность генераторов должна быть в основном зарезервирована на случай непредвиденных обстоятельств в системе сверхвысокого напряжения или для поддержки напряжений в экстремальных условиях эксплуатации системы.
Схемы отключения нагрузки должны быть реализованы, если желаемое напряжение недостижимо из-за резервов реактивной мощности.

(6) Координация напряжения

Реактивные источники должны быть скоординированы, чтобы гарантировать, что соответствующие напряжения поддерживаются повсюду в соединенной системе во всех возможных состояниях системы.
Поддержание приемлемого напряжения в системе включает в себя координацию источников и приемников, в том числе:
1. График напряжения станции
2. Настройки ответвлений трансформатора
3. Настройки реактивного устройства
4. Схемы отключения нагрузки.
Последствия несогласованных операций могут включать:
1. Повышенные потери реактивной мощности
2. Снижение реактивного запаса, доступного для непредвиденных обстоятельств и условий экстремальной легкой нагрузки
3. Чрезмерное переключение шунтирующих конденсаторов или реакторов
4. Повышенная вероятность условий падения напряжения .

(7) График напряжения

Каждой электростанции требуется поддерживать определенное напряжение на системной шине, к которой она подключена.
Назначенный график позволит генерирующей установке работать в обычном режиме:
1. В середине диапазона реактивной способности в нормальных условиях
2. В верхней части диапазона реактивной способности во время непредвиденных обстоятельств
3. «Недостаточное возбуждение» или поглощение реактивной мощности в условиях экстремальных легких нагрузок.

(8) Настройки ответвлений трансформатора

Отводы трансформатора должны быть согласованы друг с другом и с графиками напряжения ближайшей генерирующей станции.
Отводы трансформатора следует выбирать таким образом, чтобы вторичные напряжения оставались ниже пределов оборудования в условиях небольшой нагрузки.

(9) Настройки реактивного устройства

Конденсаторы в низковольтных сетях должны быть настроены на включение для поддержания напряжения во время пиковых и аварийных состояний. И
«Выкл.», Когда больше не требуются поддерживающие уровни напряжения.

(10) Схемы отключения нагрузки

Схемы отключения нагрузки должны быть реализованы как «последнее средство» для поддержания приемлемого напряжения.

(11) Управление напряжением и реактивной мощностью

Требуется координация всех дисциплин по передаче и распределению.
Передача требует:
1. Прогнозировать реактивную потребность и требуемый запас запаса
2. Спланировать, спроектировать и установить требуемый тип и местоположение реактивной коррекции
3. Поддерживать реактивные устройства для надлежащей компенсации
4. Поддерживать счетчики для обеспечения точности данных
5. При необходимости порекомендуйте правильную схему сброса нагрузки.
Распределению необходимо:
1. Полностью компенсировать распределительные нагрузки до того, как будет принята во внимание компенсация реактивной мощности передачи
2. Поддерживать реактивные устройства для надлежащей компенсации
3. Поддерживать счетчики для обеспечения точности данных
4. Установить и протестировать схемы автоматического отключения нагрузки при пониженном напряжении

Ссылки:

Samir Aganoviş,
Zoran Gajiş,
Grzegorz Blajszczak- Варшава, Польша,
Gianfranco Chicco
Robert P.O’Connell-Williams Power Company
Harry L. Terhune-American Transmission Company,
Абрахам Ломи, Фернандо Альварадо, Благой Борисов, Лоуренс Д. Кирш
Роберт Томас,
НАЦИОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ OAK RIDGE

451

EP контент со спонсорскими ссылками

Понимание основ реактивной мощности

Реактивная мощность непонятна для не инженеров и важна при проектировании электрических систем, особенно на уровне распределения.В то время как понимание реактивной мощности требует знания интегрального исчисления, основные интуитивные представления могут быть поняты без строгого математического исследования. По мере того как системы распределения становятся более сложными с распределенными энергоресурсами и требуют автоматизации, участники отрасли нуждаются в общем понимании значения «воображаемой мощности» для эффективности и стабильности системы.

Реактивная мощность — это бесполезная и необходимая электроэнергия

Электроэнергия мощность (P, в ваттах) состоит из напряжения, (В, в вольтах) и тока (I, в амперах).Формула P = V × I. Хорошая аналогия для описания взаимосвязи между напряжением и током — вода, текущая по реке. Ток — это скорость воды, а напряжение — это наклон реки. Когда становится круче, эта река ведет себя странно. Скорость течения остается прежней, однако вода становится плотнее, и в результате поток становится тяжелее. Способность потока толкать вас вниз по реке — скорость течения, умноженная на плотность воды (напряжение), — это сила реки.

Кажущаяся мощность реки — если ее просто измерить — включает как поступательное движение, так и нисходящее давление на русло реки. В то время как поступательное движение полезно для выполнения работы (например, для запуска небольшой гидротурбины), давление на русло реки служит только для поддержки потока. Это разница между активной мощностью (P, в ваттах) и реактивной мощностью (VAr, в мнимых ваттах). Отношение реактивной мощности к полной мощности (активная мощность ² + реактивная мощность ²) ^1/2 называется коэффициентом мощности .Рассмотрим пример лошади, тянущей дрезину.

Пример коэффициента мощности: лошадь и дрезина

Источник: Consolidated Edison

Как показано на изображении выше, изобразите лошадь, которая тянет железнодорожный вагон со стороны пути. Хотя лошадь привязана по диагонали, вагон может двигаться только по рельсам. Сила натяжения веревки — это кажущаяся мощность; только часть этой мощности составляет «рабочая» (реальная) мощность, которая тянет вагон вперед.Из-за угла тяги лошади часть затрачиваемой энергии тратится впустую в виде «нерабочей» (реактивной) мощности. По мере того, как этот угол становится больше, соотношение между реальной мощностью и реактивной мощностью уменьшается до тех пор, пока лошадь не отъедет прямо от путей, не двигая вагон вообще. Это соотношение часто рассчитывается как коэффициент мощности: активная мощность, деленная на полную мощность (активная + реактивная).

Огромные отключения электроэнергии в результате сбоев реактивной мощности

Реактивная мощность важна для потока мощности, потому что она помогает регулировать напряжение.Возвращаясь к аналогии с рекой, без русла реки, противодействующего движению вперед, не могло быть потока воды. Увеличение реактивной мощности можно охарактеризовать как повышение крутизны русла при одновременном «выдавливании» воды вперед. Это «сжатие» увеличивает плотность воды и позволяет ей двигаться дальше. Точно так же реактивная мощность имеет решающее значение в линиях электропередачи для увеличения напряжения на входе и «сжатия» потока на выходе.

Производство реактивной мощности, иногда называемой мнимой мощностью , требует мощности электростанции, но не приносит прямой экономической ценности — представьте лошадь, тянущую вагон по диагонали.Для интегрированных монопольных коммунальных предприятий использование электростанций для выработки реактивной мощности компенсируется тарифной базой. Для коммерческих генераторов реактивная мощность отнимается от мощности электростанции, которая вместо этого может производить реальную мощность. Таким образом, реактивная мощность должна компенсироваться в качестве вспомогательной услуги.

14 июля 2003 г. произошло историческое отключение электроэнергии на северо-востоке США и Канады, от которого пострадали около 55 миллионов человек в восьми штатах и одной провинции. Среди причин этого огромного сбоя системы серьезный недостаток реактивной мощности был назван важным фактором.В часы, предшествовавшие отключению электроэнергии, спрос на реактивную мощность был особенно высоким из-за больших объемов потоковой передачи на большие расстояния через Огайо в Канаду. В то же время подача реактивной мощности была опасно низкой отчасти из-за отсутствия стимула для производства реактивной мощности. Сбои реактивной мощности также способствовали отключениям электроэнергии на Западе (1996 г.) и во Франции (1978 г.).

Реактивная мощность возникает в результате задержки между током и напряжением

В цепи постоянного тока (DC) мощность имеет постоянную интенсивность и может течь только в одном направлении.С другой стороны, ток и напряжение в цепях переменного тока (AC) быстро колеблются, и кажется, что мощность течет во всех направлениях. Скорость колебаний обозначается как частота , а задержка между двумя «частотами» — их фазовый угол . Фазовый угол важен как в одном месте, так и между двумя точками. Например, задержка частоты напряжения между начальной и конечной точками провода создает поток энергии .Важным моментом в цепях переменного тока является задержка между колебаниями напряжения и тока в любой отдельной точке. Когда ток и напряжение в одной точке идеально совпадают на в фазе друг с другом, таким образом, имея точно такую же синхронизацию, вся мощность, возникающая в результате потока, равна реальной мощности . По мере того, как задержка между током и напряжением увеличивается, увеличивается и величина реактивной мощности — лошадь все больше отдаляется от вагона. Реактивная мощность присутствует всякий раз, когда ток либо «отстает», либо «опережает» напряжение.

Фазы тока, напряжения и мощности в системе переменного тока

Источник: MIT Electric Grid of the Future Report

Препятствия для потоков мощности в линии электропередачи называются сопротивлением . Эти импедансы могут быть либо сопротивлением, либо реактивным сопротивлением. Сопротивление — это трение электронов с атомами внутри электрических проводников, которое одинаково влияет как на ток, так и на напряжение, преобразуя небольшое количество энергии в отходящее тепло. Реактивное сопротивление может относиться к электрическим полям или магнитным полям. Электрические поля , влияющие на напряжение, создаются, когда две электрически заряженные металлические пластины помещаются близко друг к другу, не касаясь друг друга. Эти конденсаторы создают напряжение без протекания тока, таким образом эффективно сохраняя и задерживая колебания напряжения относительно тока. Магнитные поля , с другой стороны, заставляют ток совершать «обход» относительно напряжения. Сами по себе электрические линии постоянно накапливают и извлекают переменный ток в магнитном поле, которое вращается по спирали вокруг провода.«Катушки индуктивности » — это специально разработанные катушки из проволоки, предназначенные для хранения тока в магнитных полях. Некоторые приборы, такие как электродвигатели и холодильники, обладают индуктивными свойствами.

Когда ток отстает от напряжения, в цепи присутствует положительной реактивной мощности . Наиболее важной причиной положительной реактивной мощности является реактивное сопротивление самих линий электропередач. На всем протяжении линии часть тока проходит «в обход» спиралевидного магнитного поля вокруг линии.Трансформаторы, в которых используются катушки индуктивности, также подают положительную реактивную мощность в линии. На границе сети индуктивные приборы, такие как электродвигатели и холодильники, также вносят положительную реактивную мощность.

Поскольку более высокая реактивная мощность соответствует более высокому напряжению, слишком большая положительная реактивная мощность в одной части сети может вызвать резкое падение напряжения. Чтобы компенсировать реактивное сопротивление линий электропередач, трансформаторов и индуктивных устройств, необходимо обеспечить достаточную подачу отрицательной реактивной мощности.Эта услуга может предоставляться электростанциями, хотя и за счет реальной выработки электроэнергии и ограниченной пропускной способностью. В качестве альтернативы, отрицательная реактивная мощность может использоваться ниже по потоку для улучшения потока мощности. Например, конденсаторы, расположенные ниже по потоку рядом с трансформаторами и индуктивными нагрузками, могут использоваться для уменьшения падений напряжения там, где это наиболее необходимо. Некоторые электрические устройства, такие как интеллектуальные инверторы, также могут локально стабилизировать реактивную мощность.

Регулирование реактивной мощности в системе распределения электроэнергии

Хотя реактивная мощность важна для стабильности напряжения при передаче, слишком большая положительная реактивная мощность в системе распределения влияет на энергоэффективность.Возвращаясь к примеру с лошадью и железнодорожным вагоном, увеличение угла тяги снижает количество реальной мощности, прикладываемой к железнодорожному вагону. В 2011 году компания Consolidated Edison в Нью-Йорке ввела плату за реактивную мощность, чтобы наказать крупных потребителей электроэнергии с неэффективным индукционным оборудованием. Коммунальное предприятие рекомендует крупным клиентам устанавливать конденсаторы рядом с индуктивными нагрузками, циклически включать индуктивное оборудование и модернизировать свои предприятия более эффективным оборудованием, чтобы поддерживать коэффициент мощности выше 95%.

Реактивная мощность — задержка между напряжением и током в заданной точке — подвержена ограничениям передачи. В результате часто необходимо производить реактивную мощность вблизи того места, где она необходима. Кроме того, некоторым приборам, таким как электродвигатели, требуется отрицательная реактивная мощность для правильной работы своих магнитов. Таким образом, подача реактивной мощности на месте намного эффективнее, чем получение ее издалека. Именно здесь распределенные энергоресурсы могут принести значительные выгоды для регулирования реактивной мощности.

Согласно SDG & E, интеллектуальные инверторы могут эффективно регулировать реактивную мощность с небольшими дополнительными затратами. В январе 2014 года Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии выпустила технический отчет, в котором рекомендуются стандарты возможностей интеллектуальных инверторов. PJM также выступила с убедительными заявлениями в поддержку интеллектуальных инверторов для регулирования реактивной мощности. Согласно документам рабочей группы IEEE 1547, «результаты […] моделирования показывают, что реальный и реактивный противоток не является существенной проблемой и что никаких существенных изменений в работе фидера не требуется вносить на высоких уровнях [умного] инверторное проникновение .«В апреле 2014 года FERC опубликовала отчет персонала, в котором описываются методики компенсации реактивной мощности в качестве вспомогательной услуги. С добавлением новых возможностей «умных сетей», таких как автоматизация, прогнозная аналитика и локальная координация, реактивная мощность может стать той лошадью, которую мы можем приручить.

Что такое реактивная мощность? — IBERDROLA

Ниже
15 кВт по тарифам 2.0A — 2.1A Счета выставляются только тогда, когда реактивная мощность превышает 50% от потребляемой активной мощности.
Более
15 кВт 3.0A — 3,1A y 6.x Оплачивается только в том случае, если реактивная мощность превышает 33% от активной мощности. Он не применяется во внепиковый период (P3 ставки 3.X и P6 ставки 6.X).

Вы можете рассчитать потребление реактивной мощности, умножив избыточную реактивную мощность на Регулируемый заряд реактивной мощности, который определен в ITC / 688/2011 от 30 июня [PDF].

Под превышением реактивной мощности в каждый период действия тарифа доступа понимается более 33% активной мощности, зарегистрированной за этот же период.

Избыточная реактивная мощность i = RPEi — 0,33 * APi
RPEi: Реактивная мощность при записи в соответствующий период
APi: Активная мощность при записи в соответствующий период.
i: Тарифный период доступа.

Регулируемый заряд реактивной мощности (/ кВАр · ч) определяется коэффициентом мощности (cosφ), который измеряет количество реактивной мощности по отношению к общей мощности, и рассчитывается следующим образом:

Никаких затрат не применяется, если значение cosφ больше 0,95.
Однако стоимость будет 0,041554 / кВАрч, если cosφ находится между 0.95 и 0,80.
Стоимость составит 0,62332 / кВАрч, если cosφ меньше 0,80.

Соотношение между реактивной мощностью и активной мощностью также можно рассчитать следующим образом:

Cosφ = 0,8 означает, что реактивная мощность составляет 75% от активной мощности.
Cosφ = 0,95 0,95 означает, что реактивная мощность составляет 33% от активной мощности.

В счете за электроэнергию отображается надбавка за реактивную мощность следующим образом:

В этом примере счет за превышение реактивной мощности выставляется за два периода:

P1: выставление счета за 206,52 кВАр · ч с применением Cosφ меньше 0,80, 0,062332 / кВАрч
P2: выставление счетов за 1.094,53 кВАрч при Cosφ менее 0,80, 0,062332 / кВАрч

Расчеты производились следующим образом:

Периоды P1 и P2 (рабочие дни) должны быть добавлены к периодам P4 и P5 (выходные), соответственно; без учета периодов P3 и P6. Таким образом:

	Период 1	Период 2	Период 3	Итого Доплата
Активная мощность (кВтч)	256,00	1,259,00	145,00
Реактивная мощность (кВАрч)	291,00	1,510,00	103,00
Реактивная мощность, исключенная из счета (*) (кВАарч)	84,48	415	НЕТ
Реактивная мощность, НЕ исключенная из счета (en kVArh)	206,52	1,094,53	N / A
cosφ 90,6264
Плата за выставление счетов за реактивную мощность (дюйм / кВАр · ч)	0,062332	0,062332
Плата за l: Плата за реактивную мощность x Реактивная мощность, НЕ исключенная из счета	12,87	68,22		81,09

(*), после чего считается превышением (т.