Компенсация реактивной мощности в системах электроснабжения

Анонс: Экстенсивные и интенсивные способы энергосбережения и повышения энергоэффективности предприятий. Способы компенсации реактивной мощности. Чем и как компенсировать реактивную мощность в электросетях потребителей.

Компенсация реактивной мощности относится к интенсивному способу повышения качества потребляемой электроэнергии, стабильности систем электроснабжения, энергосбережения и энергетической эффективности предприятия и практически всегда приносит прямые и/или косвенные финансовые выгоды. Кроме компенсации добиться уменьшения перетоков реактивной мощности по сети объекта можно и другими способами - сокращением времени работы на «холостом ходу» асинхронных двигателей и/или переключением их обмоток с «треугольника» на «звезду», отключением трансформаторов с малой загрузкой и пр. – однако такие способы носят экстенсивный характер, по сути являются временным решением, неприемлемы для развивающегося бизнеса и de facto не дают сколь значимого экономического эффекта.

Все мероприятия по компенсации реактивной мощности могут и должны рассматриваться в аспектах:

• повышения стабильности и качества электроэнергии – как поставляемой генерирующей компанией через сети электроснабжающей организации, так и потребляемой в конкретной сети (или сегменте) абонента или субабонента – потребителя;
• получения финансовой выгоды от компенсации реактивной мощности, причем эта выгода может формироваться в виде:
  - прямого сокращения счетов по оплате за потребляемую электроэнергию;
  - расширения производства путем ввода нового оборудования за счет уменьшения доли реактивной мощности в рамках договорной мощности;
  - увеличения качества и конкурентоспособности продукции/услуг благодаря повышению качества и стабильности потребляемой электроэнергии и, соответственно, улучшения условий для реализации производственно-технологического процесса.

Виды и способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения.

Упрощенно сегодня различают виды компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения:

• параллельную (или поперечную) компенсацию, при которой генерируемая устройство компенсации реактивной мощности подключается в однофазную (или трехфазную) сеть параллельно нагрузке и не зависит от напряжения в точке присоединения.
  К достоинствам этого вида компенсации реактивной мощности относят независимость установки коррекции коэффициента мощности (косинус фи) от напряжения в точке присоединения, плавное регулирование объема генерируемой мощности, эффективность при повышении уровня и стабилизации сетевого напряжения. Вместе с тем, параллельная (поперечная) компенсация ограничена по оперативности демпфирования колебаний активной составляющей полной мощности;
• последовательная (продольная) компенсация, при которой генерирующее реактивную энергию устройство подключено в однофазную сеть последовательно и, по факту балансирует реактанс всей передающей линии.
  Достоинствами этого вида компенсации считают возможность демпфирования перетоков реактивной мощности по разным фазам напряжения, значительную эффективность компенсации, оперативность и малую трудоемкость работ по интеграции устройств коррекции коэффициента мощности (косинус фи) в сеть. Недостатками последовательной компенсации остаются практическая невозможность регулирования напряжения в сети, значительные риски перенапряжения при неправильных расчетах или быстрых, резких изменениях нагрузки, сложность контроля и управления генерацией реактивной мощности при переменных нагрузках.

Чем и как компенсировать реактивную мощность в электросетях потребителей.

Наиболее популярные и экономически целесообразные способы компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения потребителей – установками или батареями повышения коэффициента мощности, а также косинусными конденсаторами (блоками конденсаторов).

Выбор системы, способа и пассивных элементов компенсации реактивной мощности индивидуален для каждой конкретной сети с ее спецификой нагрузок, осуществляется профильной компанией и только на основе энергоаудита с мониторингом потребления реактивной энергии в часы пика и спада загрузки.

Схема централизованной компенсации реактивной мощности.

Такой способ коррекции косинус фи может использоваться предприятиями, подключенными к сети напряжением 10 (6) кВ и осуществляться по:

• стороне низшего напряжения непосредственно на подстанции 110 (35)/10 (6) кВ, когда граница балансовой принадлежности проходит по стороне 110 (35) кВ;
• стороне высшего напряжения на подстанции 10 (6)/0.4 кВ или на границе балансовой принадлежности;
• стороне напряжения 0.4 кВ в узлах нагрузки с значительным диапазоном динамики реактивной мощности.

Централизованный способ компенсации при сравнительно небольших капитальных вложениях позволяет разгрузить трансформаторы, токоведущие кабеля, повысить качество электроэнергии, обеспечить запас резерва в рамках поставляемой по договору мощности для расширения производства. Вместе с тем, вся сеть в балансовой принадлежности потребителя остается нагруженной перетоками реактивной мощности, а применение централизованной компенсации возможно только при достаточно стабильной и ракномерно распределенной по фазам нагрузке.

Схема групповой (посекционной) компенсации реактивной мощности.

Используется на ТП распределительных сетей или в сетях предприятий, где нагрузки по величине и динамике изменений можно скомпоновать в группы (секции), демонстрирует минимальную удельную стоимость 1 кВАр в сравнении с централизованной и индивидуальной компенсацией, позволяет применять отдельные батареи, нерегулируемые (для снижения «фона» реактивной энергии от постоянно работающей нагрузки) и автоматические установки повышения косинус фи.

К недостаткам групповой компенсации относят большие инвестиции в покупку и интеграцию установок в сравнении с централизованной схемой, относительную сложность калибровки и настройки, загруженность перетоками реактивной энергии кабелей между установкой и нагрузками.

Индивидуальная компенсация реактивной мощности.

Индивидуальная компенсация реактивной мощности - наиболее дорогой по затратам, но и максимально эффективный способ, для которого в зависимости от мощности и характера конкретной нагрузки используют косинусные конденсаторы (блоки конденсаторов), батареи статических конденсаторов и нерегулируемые установки повышения косинус фи с фильтрами гармоник (или без).

Наиболее высокая эффективность мероприятий компенсации реактивной мощности может быть получена при комбинированной схеме, объединяющей два или три способа одновременно, однако выбор системы, схемы, пассивных элементов сложный и может быть выполнен только профильной компанией с большим опытом работы в этой сфере деятельности и исключительно после энергоаудита сети. По итогу анализа мониторинга сети профильной компанией разрабатывается конкретная схема, которая определяет, чем и как компенсировать реактивную мощность с максимальной эффективностью, минимальными затратами, без рисков перекомпенсации и искажении параметров сети гармониками.