Реактивная мощность
26 декабря
Внимание! Возможны действия мошеннического характера со стороны ООО «Правтрейд»
22 декабря
Коллектив компании “Матик‑электро” поздравляет с наступающими Новым годом и Рождеством! От всей души желаем вам процветания и новых успехов!
09 октября
Компания “Матик-электро” поставила на нефтеперерабатывающий завод ООО ”ЛУКОЙЛ-Нижегороднефтеоргсинтез” автоматические установки компенсации реактивной мощности, оснащенные антирезонансными дросселями
Архив новостей
- Контакты
- Доставка
- Реквизиты
- Сотрудничество
- Опросные листы
- Предложения и замечания
- Сертификаты
- Каталоги
- Отзывы
- Выставки
- Технический справочник
- Нормативный справочник
Главная/Клиентам/Статьи/Реактивная мощность
Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов.
Ее величина определяется конструктивными особенностями двигателей (оборудования), их режимами работы и характеризуется коэффициентом мощности – PF. В отечественной практике показателем реактивной мощности является значение cos (φ) и требования к нему находится в пределах 0,75 – 0,85 для нормального режима работы асинхронных двигателей, самого распространенного вида электрических машин в современной промышленности. Режимы работы электрических сетей предприятий могут значительно отличаться от этих значений. В таких случаях соотношение активных и реактивных мощностей могут измениться в худшую сторону, т.е. потребление реактивной мощности от поставщиков электроэнергии может увеличиться. Это приводит к дополнительным потерям в проводниках, вследствие увеличения тока, отклонения напряжения сети от номинального значения. В результате таких изменений параметров сети ухудшаются режимы работы как технологического (основного), так и энергетического (вспомогательного) оборудования – трансформаторов подстанций, кабелей (ускоренное старение изоляции).
Представим себе асинхронный электромотор, который работает на холостом ходу, едва не входя в синхронизм. В этом случае обмотка возбуждения имеет максимальную реактивную мощность, так как в короткозамкнутых витках ротора (беличьей клетке) практически не наводятся вихревые токи. С точки зрения источника питания эта конструкция представляет собой огромную индуктивную катушку с сотнями метров провода. На неё подается напряжение, которое не в состоянии создать электрический ток в таком количестве проводов, он, в свою очередь, и должен производить работу. В результате напряжение есть, а тока почти нет. Но этому двигателю и не нужно много энергии он работает вхолостую, преодолевая только сопротивление подшипников и вязкость воздуха. В данном случае нет синхронного воздействия на потребителя тока и напряжения.
На рисунке 1 изображен треугольник мощностей. P – активная мощность, Q – реактивная мощность, S – полная мощность, φ – сдвиг фаз между током и напряжением. Из треугольника мощностей видно, что при компенсации реактивной мощности будет снижаться и полная мощность потребляемая из сети.
Рисунок 1.
Конденсаторная установка для компенсации реактивной мощности
Как осуществляется компенсация реактивной мощности. Параллельно индуктивной нагрузке устанавливается емкостная. Напряжение не в силах быстро протолкнуть электрический ток через сотни метров проводов в статоре мотора. Но ток не будет из-за этого отставать от напряжения, он будет в это время заполнять (заряжать) батарею конденсаторов, включенную параллельно с мотором. И источник энергии не почувствует препятствия для протекания тока. Ток и напряжение для источника энергии будут работать синфазно.
Поэтому для разгрузки электрических сетей промышленных предприятий необходима компенсация реактивной мощности, т. е. оборудование, потребляющее реактивную мощность, должно быть оснащено соответствующими установками. Подключение установок компенсации реактивной мощности (КРМ, УКРМ) должно осуществляться как можно ближе к оборудованию потребителей с целью уменьшения влияния реактивных токов на силовые линии связи (кабельные и воздушные).
Реактивная мощность. Расчёт
Реактивная мощность обусловлена способностью реактивных элементов накапливать и отдавать электрическую или магнитную энергию.
Eмкостная нагрузка в цепи переменного тока за время половины периода накапливает заряд в обкладках конденсаторов и отдаёт его обратно в источник.
Индуктивная нагрузка накапливает магнитную энергию в катушках и возвращает её в источник питания в виде электрической энергии.
Напряжение на выводах реактивного элемента будет достигать максимального значения во время смены направления тока, следовательно, расхождение во времени между напряжением и током в пределах элемента составит четверть периода (сдвиг фаз 90°).
Угол сдвига фаз φ в цепи нагрузки определяется соотношением активного и реактивного сопротивлений нагрузки.
Реактивная мощность характеризует потери, созданные реактивными элементами в цепи переменного тока, и выражается формулой Q = UIsinφ.
Природу потерь в цепи с реактивными элементами можно рассмотреть с помощью графиков на рисунках.
φ = 90° sin90° = 1 cos90° = 0
При отсутствии активной составляющей в нагрузке, сдвиг фаз между напряжением и током составит 90°.
В начале периода, когда напряжение максимально – ток будет равен нулю, следовательно, мгновенное значение мощности UI в это время будет равно нулю.
В течении первой четверти периода, мощность можно видеть на графике, как произведение UI,
которое станет равным нулю при максимуме тока и нулевом значении напряжения.
В следующую четверть периода на графике UI принимает отрицательное значение, следовательно, мощность возвращается обратно в источник питания. То же самое произойдёт и в отрицательном полупериоде тока. В результате средняя (активная) потребляемая мощность
В таком случае:
Реактивная мощность Q = UIsin90° = UI
Потребляемая мощность P = UIcos90° = 0
Полная мощность S = UI = √(P² + Q²) будет равна реактивной мощности
Коэффициент мощности P/S = 0
При отсутствии реактивных элементов и сдвига фаз в нагрузках, мгновенная мощность в полупериоде Umax*Imax будет максимальной,
и в следующем полупериоде произведение отрицательного напряжения с отрицательным током дадут положительный результат – полезную мощность в нагрузке.
φ = 0° sin90° = 0 cos90° = 1
В этом случае:
Реактивная мощность Q = UIsin0 = 0
Потребляемая мощность P = UIcos0 = UI
Полная мощность S = UI = √(P² + Q²) будет равна потребляемой мощности
Ниже представлен рисунок графиков со сдвигом фаз 45°, для случая равенства активного и реактивного сопротивлений в нагрузке.
φ = 45° sin45° = cos45° = √2/2 ≈ 0.71
Здесь:
Реактивная мощность Q = UIsin45° = 0.71UI
Потребляемая мощность P = UIcos45° = 0.71UI
Полная мощность S = √(P² + Q²) = UI
Коэффициент мощности P/S = 0.71
В примерах рассмотрены случаи с индуктивной нагрузкой, когда ток отстаёт от напряжения (положительный сдвиг фаз).
В случаях с ёмкостной нагрузкой, процессы и расчёты аналогичны,
только напряжение будет отставать от тока (отрицательный сдвиг фаз).
Угол сдвига фаз в сети определится соотношением активного и реактивного сопротивлений нагрузок в
параллельном соединении следующим образом:
XL и XС соответственно индуктивное и ёмкостное сопротивление нагрузок.
Преобладание индуктивных нагрузок будет уменьшать общее индуктивное сопротивление.
Из выражения видно, что угол в этом случае будет принимать положительный знак, а преобладание ёмкостных нагрузок будет уменьшать ёмкостное сопротивление и вызывать отрицательный сдвиг. При равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивлений, угол сдвига будет равен нулю.
В бытовых и производственных потребителях индуктивное сопротивление обычно существенно преобладает над ёмкостным.
Подробнее о вычислениях общего угла сдвига φ для вариантов соединений активного и реактивного сопротивлений в нагрузках можно ознакомиться на страничке электрический импеданс.
Огромное количество индуктивных нагрузок в сети суммарно обладает колоссальной реактивной мощностью,
которая возвращается в генераторы и не совершает никакой полезной работы, расходуя энергию на нагрев кабелей и проводов ЛЭП,
перегружает трансформаторы, снижая их КПД, тем самым уменьшая пропускную способность активных токов.
Если параллельно индуктивной нагрузке подключить конденсатор,
фаза тока в цепи источника будет смещаться в противоположную сторону, компенсируя угол, созданный индуктивностью нагрузки.
При определённом соотношении номиналов,
можно добиться отсутствия сдвига фаз, следовательно, и отсутствия реактивных токов в цепи источника питания.
Ёмкость конденсатора определяется реактивным (индуктивным) сопротивлением нагрузки, которое необходимо компенсировать:
C = 1/(2πƒX),
X = U²/Q – реактивное сопротивление нагрузки,
Q – реактивная мощность нагрузки.
Компенсация реактивных токов в сети позволяет значительно уменьшить потери на активном сопротивлении проводов ЛЭП, кабелей и обмоток трансформаторов питающей сети.
В масштабах энергосистемы компенсация происходит непосредственно на электростанциях путём контроля сдвига фаз и обеспечения соответствующего тока подмагничивания роторных обмоток синхронных генераторов станций.
Компенсация реактивной мощности – одна из составляющих комплекса мер по Коррекции Коэффициента Мощности (ККМ) в электросети (Power Factor Correction – PFC в англоязычной литературе). Применяется в целях уменьшения потерь электроэнергии, как на паразитную реактивную, так и нелинейную составляющую искажений тока в энергосистеме. Более подробно с материалом о ККМ (PFC) можно ознакомиться на странице – коэффициент мощности.
Онлайн-калькулятор расчёта реактивной мощности и её компенсации.
Достаточно вписать значения и кликнуть мышкой в таблице.
Реактивная мощность Q = √((UI)²-P²) |
Похожие страницы с расчётами:
Рассчитать импеданс.
Рассчитать частоту резонанса колебательного контура LC.
Рассчитать реактивное сопротивление катушки индуктивности L и конденсатора C.
Альтернативные статьи:
Дизель-генератор.
Анализ цепи. Является ли реактивная мощность периодической по своей природе? Какова точная разница между активной мощностью, средней мощностью и реальной мощностью?
Я буду говорить об идеальных случаях, когда нет гармоник, как я полагаю, вы говорите, учитывая ваше происхождение.
Являются ли реальная мощность, активная мощность и средняя мощность одним и тем же?
Активная мощность равна реальной мощности. А любая мощность по своей природе мгновенная , т.е. в любой момент времени имеет значение. Усреднение мгновенной мощности дает среднее , и это среднее значение, как и мгновенное значение, может исходить от любой степени.
Следовательно: активная мощность == реальная мощность, и они относятся к конкретному типу мощности, а среднее значение представляет собой математическое среднее, выполненное на любой величине .
Отсутствие усреднения означает мгновенное.
мы не видим в учебниках упоминаний об этой высокочастотной составляющей в реальной/активной мощности.
Конечно, да, так как это часть самой природы умножения: есть два синуса, умноженных, что дает тригонометрический эквивалент \$\cos(2\omega)\$. Но среднее значение является фиксированным, неколеблющимся значением.
Они прямо говорят, что [???] и прямо дают только среднее значение как реальная/активная/средняя мощность.
Кажется, вы пропустили несколько слов, но даже в этом случае та часть, где “они” дают только средние значения, является той частью, где только они имеют значение для счетчика или анализа потока нагрузки. Помните, что счетчик выполняет усреднение по времени. В результате в конце выходит фиксированное число.
Упомянутая здесь реактивная мощность всегда имеет здесь только высокочастотную составляющую
Вы вводите себя в заблуждение, не продолжая вывод:
$$\begin{align} p(t)&=\dfrac{V_pI_p}{2}\{[1-\cos(2\omega t)]\cos(\theta)+\sin(2\omega t)\sin(\theta)\ } \тег{1} \\ &=\dfrac{V_pI_p}{2}[\cos(\theta)-\cos(2\omega t)\cos(\theta)+\sin(2\omega t)\sin(\theta)] \\ &=\dfrac{V_pI_p}{2}[\cos(\theta)-\cos(2\omega t+\theta)] \tag{2} \\ & = \ qquad {\ bar p (t)} \ qquad + \ qquad {\ тильда p (t)} \ tag {3} \end{align}$$
Теперь вы можете видеть, что существует фиксированное значение, \$\cos(\theta)\$, и колеблющееся значение с удвоенной частотой, что естественно происходит при умножении двух синусов.
Фиксированное значение — это не что иное, как среднее значение. Поскольку косинус является четной функцией, среднее значение никогда не бывает отрицательным, а колебательная часть никогда не превышает удвоенной амплитуды. 92}\$. А S рассчитывается на основе среднеквадратичных значений напряжения и тока. Это означает, что независимо от того, какое смещение существует, значения RMS будут делиться на \$\sqrt2\$, а их умножение всегда будет равно половине пиковых значений. Мгновенные значения будут иметь частоту, вдвое превышающую основную частоту, а ее пики никогда не превышают более чем в два раза \$\bar S\$. Например, если V=3 и I=2, S=3 и пик никогда не будет выше или ниже ±6. Здесь показано для угла, изменяющегося от 0 (синий) до π/[2,3,4,6 (красный)]):
и в случае реальной мощности в энергосистеме мы будем говорить только о среднем значении требований реальной мощности нагрузки и исходя из потока нагрузки?
Поток нагрузки предполагает поведение во времени, поэтому мгновенные значения здесь не имеют смысла.
Поэтому представляют интерес только величины и фазы, которые дают соответствующие средние значения.
В заключение, говоря о системах с гармониками, можно использовать те же рассуждения, что и выше. Для мгновенных значений смещение теперь относится только к одной гармонике, а полное гармоническое искажение (THD) имеет место для общего эффекта, в то время как для анализа потока нагрузки те же самые средние значения во времени выполняются с помощью квадратного корня. суммы полномочий.
Определение компенсации реактивной мощности и улучшение пропускной способности линии электропередачи энергосистемы Кении | Ньороге
Главная > 2012 > Njoroge
Определение компенсации реактивной мощности и пропускной способности линии передачи Улучшение энергосистемы Кении
Robert Kariuki Njoroge
Резюме
0 К 900 коммунальным предприятиям потребитель, в котором указываются данные о подключаемом источнике питания. Это позволяет потребителям указывать номинальное напряжение любого электрооборудования, приобретаемого для использования в их помещениях.
Как только питание подключено, потребитель ожидает, что напряжение и частота будут поддерживаться почти постоянными в пределах установленных законом допусков и с минимальными перебоями.Чтобы коммунальное предприятие могло эффективно удовлетворять потребности потребителей, необходимо надлежащим образом управлять энергосистемой, где основными контролируемыми параметрами являются напряжение и частота. Для питания системных нагрузок ряд генерирующих станций соединен между собой линиями электропередачи и распределительной сетью. Частота системы регулируется путем обеспечения реального баланса мощности спроса и предложения; частота контролируется централизованно. Однако системы передачи и распределения нуждаются в контроле напряжения в различных точках системы для поддержания напряжения в помещениях потребителей в допустимых пределах (±6%).
В совокупности нагрузки имеют два компонента мощности; активной и реактивной мощности. В дополнение к потребительским нагрузкам линиям также требуется реактивная мощность для создания электрического и магнитного полей.
Эта реактивная мощность, используемая линией, называется потерями реактивной мощности и влияет на профиль напряжения в энергосистеме. Линии электропередачи поглощают и вводят реактивную мощность, а чистый эффект зависит от длины линии и нагрузки. Для сильно нагруженной линии преобладают потери (поглощение) реактивной мощности. Из-за того, что потери реактивной мощности увеличиваются с увеличением длины линий электропередач, реактивная мощность не должна передаваться на большие расстояния. В отличие от реальной мощности, для выработки которой требуются подходящие площадки и, следовательно, ее необходимо передавать в центры нагрузки, реактивная мощность может генерироваться в точках подключения нагрузки. В этом исследовании оценивалась потребность в реактивной мощности кенийской сети электропередачи, чтобы обеспечить передачу всей доступной мощности от гидростанций Seven Forks к центрам нагрузки. Для моделирования энергосистемы была подготовлена однолинейная схема сети передачи с использованием данных, собранных коммунальным предприятием.
Четыре сценария были исследованы с помощью анализа потока нагрузки. Вариант 1 был базовым, когда система работала с аварийным генератором при пиковой нагрузке 989 МВт. Во втором случае система работала с той же пиковой нагрузкой, а генерация от аварийной станции была заменена на генерацию от гидрокомплекса Seven Forks. В трех случаях оценка компенсации реактивной мощности проводилась методом синхронного конденсаторного ввода реактивной мощности. Синхронные конденсаторы были введены в модель сети на девяти идентифицированных шинах. В случае четыре потребность системы была увеличена до 1047 МВт, что является гипотетической потребностью, созданной для изучения эвакуации полной мощности гидрокомплекса Seven Forks.
Результаты анализа потока электроэнергии показывают, что аварийная установка может быть выведена из эксплуатации и заменена источником питания мощностью 56,4 МВт от Семи разветвлений, если 331 МВАр будет установлена в девяти точках, определенных в сети электропередачи.
