Kompenzace jalového výkonu / Korekce účiníku

Reaktivní výkon je podíl celkového výkonu, který jde na udržení elektromagnetických procesů v zátěžích, které mají indukční a kapacitní reaktivní složky.

Samotný jalový výkon se na rozdíl od činného výkonu nevynakládá na vykonávání žádné užitečné práce, ale přítomnost jalových proudů ve vodičích vede k jejich ohřevu, tj. ke ztrátám výkonu ve formě tepla, což nutí dodavatele elektřiny neustále dodávat spotřebiteli zvýšený zdánlivý výkon. Mezitím je jalový výkon v souladu s nařízením Ministerstva průmyslu a energetiky Ruské federace č. 267 ze dne 4. října 2005 klasifikován jako technické ztráty v elektrických sítích.

Elektromagnetická pole však vždy vznikají v normálních provozních režimech obrovského množství typů elektrických zařízení: zářivky, elektromotory různého určení, indukční jednotky atd. – všechny tyto zátěže nejen spotřebovávají užitečný činný výkon ze sítě, ale jsou také příčinou vzniku jalového výkonu v prodloužených obvodech.

Ačkoli by bez jalového výkonu mnoho spotřebičů s významnými indukčními složkami v principu nemohlo fungovat, protože jalový výkon potřebují jako součást zdánlivého výkonu, jalový výkon se v souvislosti s elektrickými sítěmi často jeví jako škodlivé nadměrné zatížení.

Škody způsobené jalovým výkonem bez kompenzace

Obecně platí, že když se objem jalového výkonu v síti stane významným, napětí v síti klesá, což je velmi typické pro energetické systémy s deficitem činné složky – tam je napětí v síti vždy pod jmenovitou hodnotou. A chybějící činný výkon pak pochází ze sousedních energetických systémů, které v daném okamžiku generují nadměrné množství elektřiny.

Ale takové systémy, které vždy vyžadují doplňování na úkor sousedů, se vždy ukážou jako neúčinné, ale lze je snadno přeměnit na efektivní, stačí vytvořit podmínky pro generování jalového výkonu přímo na místě, ve speciálně upravených kompenzačních zařízeních vybraných pro činné a reaktivní zátěže dané energetické soustavy.

Jde o to, že jalový výkon nemusí být nutně vyráběn v elektrárně generátorem, ale lze jej získat v kompenzační jednotce (v kondenzátoru, synchronním kompenzátoru, ve statickém zdroji jalového výkonu) umístěné v rozvodně.

Kompenzace jalového výkonu dnes není jen odpovědí na otázky týkající se úspor energie a optimalizace zatížení sítě, ale také cenným nástrojem pro ovlivňování ekonomiky podniků. Konečné náklady na jakýkoli vyrobený produkt se koneckonců tvoří v neposlední řadě ze spotřebované elektřiny, jejíž snížení sníží výrobní náklady. K tomuto závěru dospěli auditoři a energetickí specialisté, což vedlo mnoho společností k tomu, aby se uchýlily k výpočtu a instalaci systémů kompenzace jalového výkonu.

Pro kompenzaci jalového výkonu indukční zátěže se volí kondenzátor s určitou kapacitou, v důsledku čehož se snižuje jalový výkon spotřebovaný přímo ze sítě, nyní je spotřebováván z kondenzátoru. Jinými slovy, účiník spotřebiče (s kondenzátorem) se zvyšuje.

Aktivní ztráty nyní nepřesahují 500 mW na 1 kvar, přičemž jednotky nemají žádné pohyblivé části, nejsou hlučné a provozní náklady jsou zanedbatelné. Kondenzátory lze v zásadě instalovat v jakémkoli bodě elektrické sítě a kompenzační výkon se volí individuálně. Instalace se provádí v kovových skříních nebo ve stolním provedení.

Metody kompenzace jalového výkonu v napájecích systémech

V závislosti na schématu připojení kondenzátorů ke spotřebiteli existuje několik typů kompenzace: individuální, skupinová a centralizovaná.

• Při individuální kompenzaci jsou kondenzátory (kondenzátor) připojeny přímo k místu, kde vzniká jalový výkon, tj. váš kondenzátor (kondenzátory) je připojen k asynchronnímu motoru, samostatný k výbojce, individuální ke svářečce, osobní kondenzátor k indukční peci, k transformátoru atd. Zde jsou přívodní vodiče ke každému konkrétnímu spotřebiči odlehčeny od jalových proudů.
• Skupinová kompenzace spočívá v připojení jednoho společného kondenzátoru nebo společné skupiny kondenzátorů k několika spotřebičům s významnými induktivními složkami najednou. V tomto případě je neustálý současný provoz několika spotřebičů spojen s cirkulací společné jalové energie mezi spotřebiči a kondenzátory. Vedení dodávající elektřinu do skupiny spotřebičů bude odlehčeno.
• Centralizovaná kompenzace spočívá v instalaci kondenzátorů s regulátorem v hlavním nebo skupinovém rozvaděči. Regulátor vyhodnocuje aktuální odběr jalového výkonu v reálném čase a včas připojuje a odpojuje požadovaný počet kondenzátorů. V důsledku toho je celkový výkon odebíraný ze sítě vždy snížen na minimum v souladu s okamžitou hodnotou požadovaného jalového výkonu.

Každá kompenzační jednotka jalového výkonu obsahuje několik větví kondenzátorů, několik stupňů, které jsou individuálně vytvořeny pro konkrétní energetickou síť v závislosti na očekávaných odběratelích jalového výkonu. Typické velikosti stupňů: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.

Pro dosažení velkých kroků (100 kvar nebo více) se několik malých kroků zapojuje paralelně. V důsledku toho se snižuje zatížení sítě, spínací proudy a doprovodné rušení. V sítích s velkým počtem vyšších harmonických síťového napětí jsou kondenzátory kompenzačních jednotek chráněny tlumivkami.

Výhody kompenzace jalového výkonu

Automatické kompenzační jednotky poskytují síti, která je jimi vybavena, řadu výhod:

• snížit zatížení transformátorů;
• zjednodušit požadavky na průřezy vodičů; umožnit větší zatížení elektrických sítí, než by bylo možné bez kompenzace;
• eliminovat příčiny poklesu síťového napětí, i když je spotřebitel připojen dlouhými vodiči;
• zvýšit účinnost mobilních generátorů kapalných paliv;
• usnadnit spouštění elektromotorů;
• automaticky zvýšit kosinus fí;
• eliminovat jalový výkon z vedení;
• zmírnit stres;
• zlepšit kontrolu nad parametry sítě.

Zohlednění harmonických zátěží v síti

Elektronická zařízení, jako jsou frekvenční měniče, nepřerušitelné zdroje napájení (UPS), zařízení pro obloukové svařování, elektronicky předřadné lampy atd., generují harmonické proudy a způsobují harmonická napětí na impedancích elektrických distribučních sítí. Tyto harmonické složky jsou příčinou mnoha poruch elektrických zařízení.

Kromě toho jsou kondenzátory citlivé na harmonické složky. Příliš vysoké harmonické mohou obvykle způsobit přehřátí kondenzátorů při vysokých proudech, což vede k předčasnému stárnutí a v konečném důsledku k selhání kompenzačního zařízení. Z tohoto důvodu musí být výběr kompenzačního zařízení proveden také s ohledem na celkové harmonické zkreslení proudu (THDi) v dané síti.

Základem pro výběr kompenzačního zařízení v sítích s harmonickými složkami může být měření existujících koeficientů v dané síti. V tomto případě je nutné měřit proudové harmonické při nejvyšším zatížení a bez kompenzačního zařízení při napájení rozvodu z transformátoru (při jmenovitém zdánlivém výkonu Sн).

Zdánlivý výkon (S) naměřený v tomto časovém intervalu bude použit pro následující srovnávací výpočty, které charakterizují tři typy sítí z hlediska harmonického zatížení za účelem výběru vhodného kompenzačního zařízení.

Tato síť je minimálně zatížena harmonickými složkami proudu. Z tohoto důvodu je možné ve čtyřvoltových sítích použít v kompenzačním zařízení kondenzátory s jmenovitým napětím 400/415 V.

Tato síť odpovídá mírně zatížené síti s harmonickými složkami proudu. Z tohoto důvodu se ve čtyřvoltových sítích musí v kompenzačním zařízení použít kondenzátory se zvýšenou kapacitou a jmenovitým napětím 480 V.

Tuto síť je třeba považovat za silně zatíženou harmonickými složkami proudu. Proto je ve čtyřvoltových sítích nutné použít kondenzátory se zvýšenou kapacitou a jmenovitým napětím 480 V v kombinaci s tlumivkami s obvodovým filtrem v kompenzačním zařízení.

Kompenzační zařízení v sítích s minimálními a lehce zatíženými harmonickými

Kapacita netlumeného kompenzačního zařízení spolu s indukčností sítě vytváří oscilační obvod.

Vlastní rezonanční frekvenci tohoto oscilačního obvodu lze snadno určit přibližným vzorcem s využitím hodnot zkratového výkonu Sk v místě připojení a jmenovitého výkonu kompenzačního zařízení Qc: Qр = 50 x druhá odmocnina (Sk/Qc).

Jak vyplývá z uvedeného přibližného vzorce, vlastní rezonanční frekvence oscilačního obvodu klesá se zvyšujícím se jmenovitým výkonem kompenzačního zařízení.

Čím více stupňů nastavitelného netlumeného kompenzačního zařízení je zapojeno, tím více klesá vlastní rezonanční frekvence.

Pokud se hodnota vlastní rezonanční frekvence blíží hodnotě harmonické frekvence nalezené v dané síti, napětí této harmonické se zvýší, což může vést k přetížení kondenzátorů se všemi z toho vyplývajícími důsledky.

Výběr zařízení pro kompenzaci tlumení pro sítě s vysokým harmonickým zatížením

Aby se předešlo problémům s harmonickými v sítích silně zatížených harmonickými složkami proudu, je nutné zabránit výskytu rezonancí v oblasti kritických harmonických frekvencí.

V zařízeních pro kompenzaci tlumení jsou kondenzátory kombinovány s tlumivkami filtračního obvodu tak, že sériová (vlastní) rezonanční frekvence fr kondenzátoru a tlumivky filtračního obvodu je výrazně nižší než kritická harmonická frekvence.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Zjednodušte si výpočty elektrických obvodů, parametrů zařízení a dalších elektrotechnických úkolů s touto praktickou aplikací: Online kalkulačka elektrotechniky

Rozvíjejte své profesní dovednosti:

Vyberte si vhodný formát a témata!

Vzhledem k rostoucí spotřebě elektřiny je problém jejích úspor stále naléhavější. Zlepšení kvality elektřiny optimalizací účiníku umožňuje snížit náklady a urychlit návratnost investic.

V distribučních sítích nízkého a středního napětí se zlepšení kvality a spolehlivosti napětí dosahuje korekcí účiníku, které se dosahuje úpravou kosinového φ a zvýšením stability napětí pomocí jalového výkonu. Korekce účiníku umožňuje snížit zdánlivý výkon snížením jalového výkonu.

Co je jalový výkon

Elektrická zátěž pracující s magnetickým polem (motory, tlumivky, transformátory, indukční ohřívače, svářecí generátory) způsobuje zpoždění mezi proudem a napětím (fázový posun) v důsledku přítomnosti indukčnosti. Zpoždění má za následek, že proud procházející indukční zátěží si zachovává své znaménko (např. kladné) ještě nějakou dobu poté, co se znaménko napětí již změnilo na záporné. Během této doby mají proud a napětí různá znaménka, což má za následek vznik záporné energie, která se vrací do sítě. Když se obnoví stejné znaménko proudu a napětí, stejné množství energie se vynaloží na vytvoření magnetického pole v indukční zátěži. Tyto výkyvy energie elektromagnetického pole v obvodech střídavého proudu se nazývají jalový výkon. V sítích střídavého proudu (50/60 Hz) se tento proces opakuje 50/60krát za sekundu.

Pro snížení dopadu jalového výkonu na napájecí síť lze k dočasnému uložení výsledné magnetické energie s obrácenou polaritou použít kondenzátory. Pro tento účel se v průmyslových zařízeních s velkým zatížením používají buď tradiční, nebo rozladěné systémy kompenzace jalového výkonu. Tyto systémy se skládají z kondenzátorových jednotek, ve kterých může řídicí zařízení v závislosti na zatížení kondenzátory připojovat nebo odpojovat.

Hlavní komponenty pro automatické kondenzátorové baterie pro kompenzaci jalového výkonu

Řadiče — jsou hlavní součástí systémů pro korekci účiníku. Měří skutečnou hodnotu účiníku a připojují nebo odpojují kondenzátorové baterie, aby dosáhly požadované hodnoty cos φ.

Stykače — Při připojení kondenzátoru k obvodu střídavého napětí vzniká ve větší či menší míře tlumený rezonanční obvod. To způsobuje velký rozběhový proud, výrazně přesahující jmenovitou hodnotu, zejména pokud připojený obvod již obsahuje dříve připojené kondenzátory nebo pokud je na vedení zkrat. Pro snížení rozběhového proudu používají stykače přídavnou kontaktní skupinu, která se sepne o něco dříve než hlavní a omezí velké přepětí rozběhového proudu připojením nabíjecích odporů.
Zároveň se výrazně prodlužuje životnost kondenzátorů a zlepšuje se kvalita elektrické energie, protože omezení rozběhového proudu také pomáhá předcházet poklesům napětí během přechodových procesů.

Kondenzátory – Kondenzátory pro korekci účiníku vytvářejí potřebný fázový předstih protékajícího proudu, což kompenzuje fázové zpoždění v obvodech s indukční zátěží.

Výběr klíčových komponentů Epcos pro řešení v této oblasti naleznete v katalogu CHIP a DIP ve skupině Kompenzace jalového výkonu.

Užitečné informace

Přehled klíčových komponent EPCOS pro řešení kvality energie a korekce účiníku. Přehled produktů 2010.

Vyhláška Federální tarifní služby ze dne 31. srpna 2010 č. 219-e/6 „O schválení Metodických pokynů pro výpočet rostoucích (snižujících se) koeficientů tarifů za služby přenosu elektrické energie v závislosti na poměru spotřeby činného a jalového výkonu pro jednotlivá zařízení pro příjem energie (skupiny zařízení pro příjem energie) spotřebitelů elektrické energie, používaných k určení povinností stran vyplývajících ze smluv o poskytování služeb přenosu elektrické energie prostřednictvím jediné národní (celoruské) elektrické sítě (smlouvy o dodávkách energie)“

Vyhláška Federální tarifní služby (FTS Ruska) ze dne 21. srpna 2009 N 201-e/1, Moskva „O schválení Metodických pokynů pro stanovení výše úhrady za technologické připojení k elektrickým sítím“

Usnesení vlády Ruské federace ze dne 2. října 2009 č. 785, Moskva „O změnách některých zákonů vlády Ruské federace o fungování maloobchodních trhů s elektřinou“

• • Prodejny a velkoobchodní oddělení
  • Video
  • Zprávy
  • Katalog značek
  • Katalogy autodílů
  • Akce a speciální nabídky
  • Kalkulačky
  • Kontaktujte nás
  • Historie firmy
  • Dnes „CHIP and DIP“.
  • 30 let v oboru e-com
  • Kontaktní informace
  • Podrobnosti o JSC „CHIP and DIP“
  • Rozdělení
  • Plánujete se stát dodavatelem?
  • Práce ve společnosti CHIP a DIP