Компенсация реактивной мощности нужна, чтобы снизить ток в сети предприятия и не переплачивать сетевой компании. Двигатели, трансформаторы и сварочное оборудование потребляют реактивную мощность. Она не совершает полезной работы, но нагружает кабели и трансформаторы. Конденсаторная установка вырабатывает эту мощность на месте, и сеть её больше не передаёт.
Мощность установки считают по формуле Q = P × (tg φ1 − tg φ2), где P – активная мощность нагрузки, φ1 – фактический коэффициент мощности, φ2 – целевой. Для сетей 0,4 кВ целевое значение tg φ обычно 0,35 и ниже, это соответствует cos φ около 0,94–0,95.
Что такое реактивная мощность простыми словами
Асинхронному двигателю для работы нужно магнитное поле. На его создание уходит часть энергии, которая каждый полупериод возвращается обратно в сеть. Это и есть реактивная мощность. Двигатель её не расходует, но ток, который бегает туда-обратно, течёт по тем же кабелям и через тот же трансформатор, что и полезный.
Насколько велика эта доля, показывает коэффициент мощности cos φ. При cos φ = 1 весь ток работает на полезную нагрузку. У цеха с недогруженными двигателями cos φ бывает 0,7 и даже ниже: почти треть тока в кабелях оказывается лишней.
Зачем компенсировать реактивную мощность
Пример на цифрах. Цех потребляет 200 кВт при cos φ = 0,75. Полная мощность составляет около 267 кВА, ток на стороне 0,4 кВ – около 385 А. После компенсации до cos φ = 0,95 полная мощность падает до 211 кВА, а ток до 304 А. Ток снизился на 21%, а потери в кабелях, которые зависят от квадрата тока, примерно на 38%.
Какие требования предъявляет сетевая компания
Предельные значения коэффициента реактивной мощности для потребителей установлены приказом Минэнерго России № 380 от 23.06.2015. Они зависят от напряжения в точке поставки и контролируются в часы больших суточных нагрузок (по умолчанию с 7:00 до 23:00).
Значения для конкретной точки поставки указываются в договоре. Если проверка выявила превышение, сетевая организация составляет акт, а потребитель может установить компенсирующие устройства в согласованный срок. Если этого не сделать, к тарифу на передачу применяется повышающий коэффициент до тех пор, пока компенсация не появится. Поэтому при первом требовании от сетевой компании начинать стоит с замеров cos φ на вводе.
Как рассчитать мощность конденсаторной установки
Для расчёта нужны два числа: средняя активная мощность нагрузки и фактический cos φ. Их берут из показаний счётчика с учётом реактивной энергии, из анализатора качества или из данных сетевой компании.
Формула: Q = P × (tg φ1 − tg φ2). Если удобнее работать с cos φ, его переводят в tg φ по таблицам или калькулятору. Для цеха из примера выше: 200 кВт × (0,882 − 0,329) ≈ 111 кВАр. Ближайшая подходящая установка – 120 кВАр.
| Активная мощность нагрузки, кВт | cos φ = 0,70 | cos φ = 0,75 | cos φ = 0,80 | cos φ = 0,85 |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 40 кВАр | 30 кВАр | 25 кВАр | 15 кВАр |
| 100 | 75 кВАр | 60 кВАр | 50 кВАр | 30 кВАр |
| 200 | 150 кВАр | 120 кВАр | 90 кВАр | 60 кВАр |
| 400 | 300 кВАр | 250 кВАр | 180 кВАр | 120 кВАр |
| 630 | 450 кВАр | 350 кВАр | 300 кВАр | 200 кВАр |
Мощность установки для повышения cos φ до 0,95, округлено вверх до ближайшего типового значения. Для точного подбора нужны замеры: нагрузка цеха в течение суток меняется.
Нерегулируемая или автоматическая установка
Нерегулируемая установка – это конденсаторная батарея постоянной мощности. Её ставят у крупного двигателя, который работает долго и с постоянной нагрузкой. Батарея включается вместе с двигателем и компенсирует именно его.
Для цеха или предприятия с меняющейся нагрузкой нужна автоматическая установка (АУКРМ). Регулятор измеряет cos φ и подключает или отключает ступени конденсаторов. Так компенсация следует за нагрузкой, и не возникает перекомпенсации, когда конденсаторов в сети больше, чем нужно. Перекомпенсация так же нежелательна, как и недокомпенсация: растёт напряжение, а реактивная мощность начинает уходить в сеть.
Из чего состоит автоматическая установка
Готовую установку можно купить целиком, а можно собрать в шкафу из отдельных компонентов. Второй вариант часто выбирают сборщики НКУ: он гибче по мощности и количеству ступеней.
Гармоники и частотные преобразователи: когда нужна особая установка
Частотные преобразователи, светодиодное освещение, сварочные аппараты и ИБП искажают форму тока. В сети появляются высшие гармоники. Конденсаторы вместе с индуктивностью сети могут образовать резонансный контур, и тогда ток через них резко возрастает. Конденсаторы перегреваются, вздуваются и выходят из строя.
Если доля нелинейной нагрузки на предприятии заметная, нужна антирезонансная установка: каждая ступень дополняется дросселем, который смещает резонанс ниже опасных гармоник. Напряжение на конденсаторе в такой схеме выше сетевого, поэтому выбирают конденсаторы на 440–525 В, а не на 400 В.
Сначала замеры. Наличие гармоник лучше подтвердить анализатором качества электроэнергии до заказа оборудования. Это определяет конструкцию установки и её стоимость сильнее, чем мощность.
Пошаговый подбор установки
- 1
Соберите данные о нагрузке. Активная мощность, cos φ или tg φ на вводе, суточный график. Источник – счётчик, анализатор или данные сетевой компании.
- 2
Определите целевое значение. Обычно это tg φ не выше норматива из договора, для 0,4 кВ – 0,35 и ниже.
- 3
Рассчитайте мощность. Q = P × (tg φ1 − tg φ2) с небольшим запасом и округлением до типового значения.
- 4
Выберите тип установки. Нерегулируемая для одного крупного двигателя, автоматическая для цеха или предприятия.
- 5
Проверьте гармоники. При заметной доле частотников и другой нелинейной нагрузки нужна антирезонансная установка с дросселями.
- 6
Разбейте на ступени. Чем больше ступеней, тем точнее регулирование. Типичный шаг – 10–50 кВАр в зависимости от общей мощности.
Частые ошибки
Компенсация окупается быстрее всего там, где много двигателей и есть претензии сетевой компании. Ключ к правильной установке – замеры: они задают и мощность, и конструкцию.
Подберём компоненты для установки КРМ
Пришлите данные о нагрузке и cos φ, и инженеры «Пром Вольт» подберут конденсаторы, контакторы и регулятор CHINT из позиций в наличии. Пришлите спецификацию или данные с шильдика на zakaz@prom-volt.ru или позвоните по телефону +7 (495) 740-24-95.