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

V současné době je problém kompenzace jalového výkonu zvláště žhavě diskutován jak energetickými inženýry, tak spotřebiteli. V souvislosti s touto problematikou byla publikována řada administrativních a regulačních dokumentů. Co vyvolalo tak širokou pozornost? Opravdu neměla kompenzace jalového výkonu až dosud strategický význam? Tento článek je věnován příčinám a důsledkům těchto aktuálních problémů a také budoucím vyhlídkám v tomto směru.

Abychom problému porozuměli hlouběji, udělejme si krátkou exkurzi do základů elektrotechniky.

Problém kompenzace jalové energie a výkonu vyvstal současně s praktickou aplikací střídavého a zejména třífázového proudu. Pokud je do obvodu zařazena indukční nebo kapacitní složka zátěže (a mezi ně patří všechny druhy motorů, průmyslových pecí a dokonce i vedení vysokého napětí), dochází mezi elektroinstalací a zdrojem k výměně energetických toků, jejichž celkový výkon je nulový, ale zároveň způsobuje dodatečné ztráty činné energie, ztráty napětí a snižuje propustnost elektrických sítí. Protože se takovým negativním dopadům nelze vyhnout, je prostě nutné je omezit na minimum.

Pro kompenzaci jalového výkonu se používají různá zařízení na bázi statických nebo synchronních prvků. Obecně je provoz všech kompenzačních zařízení založen na skutečnosti, že na části obvodu s indukční nebo kapacitní zátěží je instalován přídavný zdroj jalového výkonu, takže výše popsaná výměna energetických toků probíhá mezi tímto zdrojem a zařízením na malé části obvodu, aniž by procházela hlavními sítěmi, a proto v nich nezpůsobovala negativní důsledky.

Synchronní kompenzace lze dosáhnout pomocí specializovaných zařízení – synchronních kompenzátorů, což jsou synchronní motory bez zatížení hřídele, dále pomocí stávajících motorů v režimu přebuzení nebo přepnutím generátorů do režimu synchronního kompenzátoru. Tuto metodu používají průmysloví spotřebitelé, kteří mají vlastní blokové stanice a synchronní motory.

Statické kompenzátory také existují ve dvou typech: podélné a příčné. Sériová kompenzace se používá pro vysokonapěťová přenosová vedení. Vedení vysokého napětí má totiž vlastní kapacitní odpor a generuje jalový výkon, jehož hlavním negativním důsledkem není ani tak ztráta elektrické energie, jako spíše ztráta napětí a následně snížení kvality dodávky elektrické energie. Aby se těmto důsledkům zabránilo, je v obvodu sériově zařazeno kompenzační zařízení, které snižuje jalový odpor vedení.

Nejběžnější použití jsou však statické kompenzátory, které jsou skupinou kondenzátorů a jsou připojeny ke sběrnicím rozvoden. Tento typ kompenzace se používá v různých uzlech elektrických sítí a pro různé napěťové třídy.

Hlavní vliv na velikost jalového výkonu v elektrických sítích má tedy povaha zátěže, to znamená vlastnosti elektrických instalací připojených k elektrickým sítím energetického systému. Ukazuje se, že energetická společnost nese ztráty a rizika vznikající kvůli spotřebiteli. Vymezení oblastí odpovědnosti za jalovou složku výkonu mezi společností distribuční soustavy a spotřebitelem je možná nejobtížnějším úkolem v procesu řízení jalového výkonu.

Pobídky pro průmyslové spotřebitele k udržení optimálního jalového účiníku pro energetický systém byly zavedeny již ve 30. letech XNUMX. století, v období intenzivní industrializace. Byl vyvinut flexibilní systém slev a přirážek k tarifům elektřiny. Hlavním cílem snížení množství jalového výkonu v té době byla snaha minimalizovat náklady na budování elektrických sítí.

Čili snížením hodnoty jalového výkonu bylo možné ušetřit na průřezu vodičů a snížit výkon transformátorů.

Systém slev a přirážek procházel postupem času změnami, stejně jako se měnily normy pro optimální jalový účiník. Poslední verze „Pravidel pro uplatňování slev a přirážek k tarifům za elektrickou energii za spotřebu a výrobu jalové energie“ byla schválena v prosinci 1997. A o tři roky později byla nařízením Ministerstva energetiky ze dne 28. prosince 2000 č. 167 zrušena. Ukazuje se, že od roku 2001 nemá energetický systém žádný právní základ pro interakci se spotřebitelem z hlediska optimalizace jalového výkonu. Byla v tomto období ze strany síťových společností přijata nějaká opatření? Naprosto ano. Opatření k optimalizaci jalového výkonu v elektrických sítích byla implementována jak v Belgorodenergo, tak v dalších síťových společnostech. Ale někdy bez úplných informací o provozních režimech spotřebitelských elektrických instalací a bez možnosti je ovlivnit bylo stěží možné dosáhnout úplné kontroly nad procesem řízení jalového výkonu.

Toto polovičaté řešení problému vedlo ke zcela negativním důsledkům jak pro energetický systém, tak pro spotřebitele. Za prvé, nedodržení stanovených norem pro faktor jalového výkonu ze strany spotřebitelů vytváří dodatečné ztráty pro elektrizační soustavu a za druhé, snížení kapacity sítě zhoršuje výkon distribuční společnosti a vytváří riziko přerušení dodávky energie pro spotřebitele. Velká havárie v rozvodně Čagino v moskevské oblasti 25. května 2005 se stala dalším signálem, že je třeba řešit problém kompenzace jalového výkonu a interakce mezi distribučními společnostmi a průmyslovými a zemědělskými spotřebiteli. Poté místní havárie v trafostanici vedla ke kaskádovému výpadku proudu způsobenému neschopností sítí zvládnout zvýšené zatížení, a to i přes zcela přijatelné projektové podmínky. Jalový výkon v síti samozřejmě nezpůsobil hromadné výpadky, ale jeho včasná optimalizace mohla tak vážným následkům předejít.

V dnešní době se již nebavíme o úspoře peněz při budování elektrických sítí, jako tomu bylo ve 30. letech minulého století. V naší době high-tech procesů a rychle se rozvíjejících odvětví od nás spotřebitelé požadují to nejdůležitější – spolehlivé, nepřerušované a kvalitní napájení. Jednou ze součástí úspěchu v tomto směru je kontrola a řízení jalového výkonu síťovými společnostmi. Přesně management. Místní redukce a kompenzace zde nestačí.

– je nepřetržitý proces, jehož vlastníkem

– společnost pro rozvodnou síť a ta musí mít plnou kontrolu nad všemi jejími parametry.

Nedávná legislativa zpochybňuje myšlenku, že řízení jalového výkonu je problémem samotného energetického systému. Na spotřebitele se rovněž vztahují určité požadavky a povinnosti. Zejména bylo nedávno zveřejněno a v účinnost vyhláška Ministerstva průmyslu a energetiky ze dne 22. února 2007 č. 49, kterou se schvaluje „Postup pro výpočet hodnot poměru činného a jalového příkonu pro jednotlivá odběrná zařízení odběratelů elektrické energie, sloužící ke stanovení povinností smluvních stran ve smlouvách o poskytování služeb (přenos elektrické energie)“. Tento postup stanoví mezní hodnoty faktoru jalového výkonu tg? pro spotřebitele.

V současné době je ve vývoji nová metodika pro uplatňování slev a přirážek k tarifům elektřiny. Podle této metodiky bude spotřebiteli poskytnuta možnost získat slevu za zachování požadovaného faktoru jalového výkonu v případě účasti spotřebitele, po dohodě s organizací distribuční sítě, na regulaci jalového výkonu v hodinách vysokého a/nebo nízkého zatížení elektrické sítě. Na druhou stranu, pokud spotřebitel poruší stanovené normy, tarif se zvýší. Zatímco metodika se teprve připravuje ke schválení, Belgorodenergo OJSC a další společnosti distribuční sítě se intenzivně připravují na přechod na novou úroveň vztahů se spotřebiteli a novou organizaci práce na řízení jalového výkonu.

Zejména se provádí inventarizace a modernizace zařízení pro měření jalového výkonu, prověřují se technické podmínky pro připojování nových spotřebičů, provádějí se výpočty maximálních poměrů činného a jalového výkonu pro zahrnutí do smluv o dodávkách energie se spotřebiteli a řada dalších činností. OJSC Belgorodenergo připravuje vydání Řádu o postupu při práci a vztazích při evidenci a kontrole spotřebované elektrické energie spotřebitelů připojených k elektrickým sítím OJSC Belgorodenergo. Kromě toho jsou kompenzační zařízení již instalována ve zvláště problematických oblastech elektrických sítí.

Důležitost optimalizace jalového výkonu je těžké přeceňovat. Doba vyžaduje, aby jak pracovníci energetiky, tak spotřebitelé prokázali zvýšenou disciplínu a odpovědnost při řešení tohoto problému, aby oba dosáhli vysoké výkonnosti ve své současné práci a kvalitního rozvoje v budoucnu.

Časopis „Elektrotechnické komplexy a řídicí systémy“

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

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

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

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

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

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

Správná kompenzace vám umožní:

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

Navíc ve stávajících sítích

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

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

Proč kompenzovat jalový výkon?

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

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

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

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

Hlavní spotřebitelé jalového výkonu:

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

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

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

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

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

Použití kondenzátorových jednotek pro kompenzaci jalového výkonu umožňuje:

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

podélná a příčná kompenzace jalového výkonu

Další informace, konzultace, ceny

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

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