Мощность реактивная: Реактивная мощность на ощупь, простым языком, без графиков | Электромозг — БилдоМан

Содержание

Реактивная мощность на ощупь, простым языком, без графиков | Электромозг

Сегодня я постараюсь объяснить простым языком, что же такое реактивная мощность электрической энергии.

Активная мощность

Для начала, расскажу про наиболее привычную нам активную мощность, за которую мы, собственно, и платим по счётчику. Эта мощность, потребляемая нагрузкой типа обычного сопротивления. Как правило, это все нагревательные приборы (бойлеры, обычные электроплитки, электро калориферы и т.п.). Потребляемая мощность этих приборов полностью активная. В этих приборах электрическая энергия безвозвратно и полностью преобразуется в другой вид энергии (тепловую и другие).

Активная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Величина активной мощности, потребляемой такими приборами считается просто — умножением напряжения в розетке на ток, протекающей в цепи включенного нагревательного прибора:

P = U * I

Тут всё просто. Нагрузка пассивна, постоянна, никаких неожиданностей.

Замечу, что в цепях постоянного тока существует только активная мощность, поскольку значение мгновенной и средней мощности там совпадают.

Реактивная мощность

Если включить в сеть переменного тока не нагревательный прибор, а, например, электромагнит, то помимо активной, в цепи возникает реактивная энергия, которая с частотой переменного тока то потребляется прибором, то возвращается обратно в сеть. Эта энергия переносится от источника к электромагниту и обратно дважды за период, каждую четверть периода меняя направление.

Это происходит из-за того, что при потреблении электроэнергии, например, обмоткой магнита, каждый полупериод в нём происходит временное запасание энергии в магнитном поле катушки, и последующая отдача её назад, из-за чего происходит рассинхронизация синусоид величин напряжения и тока в сети.

Изменения тока в цепи отстаёт от соответствующих синусоидальных изменений напряжения. Такое поведение присуще любой т.н. индуктивной нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, электромагниты).

Помимо индуктивной нагрузки существует емкостная (различные электронные устройства с конденсаторами, как накопителями энергии, например, в импульсном блоке питания), в которой ток, наоборот, опережает напряжение за счёт временного накопления энергии конденсаторами и последующей отдачи её назад. И в том и в другом случае в цепи помимо активной возникает реактивная энергия.

Вред реактивной энергии в электроэнергетике очевиден — она никак не используется, но шляется туда-сюда по проводам, дополнительно нагружая их. Кроме того, при таком «шлянии» эта энергия ещё и частично теряется, преобразуясь в активную энергию при нагреве проводов. Однако в радиотехнике реактивная мощность может быть и полезной (например, в колебательных контурах).

Реактивная мощность на ощупь, простым языком, без графиков

Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).

Для вычисления доли реактивной мощности применяется формула:

Q = U * I * sin φ, где:
sin φ — коэффициент мощности, показывающий, какую долю полной мощности составляет реактивная мощность.

Для вычисления активной мощности в сетях с реактивной составляющей применяется формула:

P = U * I * cos φ, где:
cos φ — коэффициент мощности, показывающий, какую долю полной мощности составляет активная мощность.

Коэффициенты мощностей разных приборов обычно указываются в паспортах на них.

Неактивная мощность

Неактивная мощность (пассивная мощность) — это вся мощность кроме активной, т.е. как реактивная мощность, так и мощность любых нелинейных искажений синусоиды, в том числе и мощность колебаний в колебаниях (высших гармоник).

Неактивная мощность обозначается буквой N и измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).

Нелинейные искажения могут быть вызваны такой нелинейной нагрузкой, как, например, импульсные блоки питания без корректора коэффициента мощности.

Полная мощность

Полная мощность — эта вся мощность, и активная и неактивная.

Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).

Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощности:

S = √(P² + N²)

В случае линейной (равномерной на протяжении периода) нагрузки полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощности. В этом случае неактивная мощность полностью состоит из реактивной составляющей.

S = √(P² + Q²)

То есть, полная мощность получается не лобовым сложением активной и неактивной частей, а по закону прямоугольного треугольника:

Реактивная мощность на ощупь, простым языком, без графиков

Надеюсь, я немного прояснил данный вопрос.

Если тема всё ещё непонятна, почитайте мою новую статью, где я более тщательно расписал физику процесса.

Ставьте лайки, если статья понравилось. Пишите комментарии.

Делитесь также этой статьёй в социальных сетях (соответствующие кнопочки рядом со статьёй в наличии) и, конечно, подписывайтесь на мой канал! Жду ваших отзывов! Удачи!

Реактивной мощности измерение

Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании

Реактивной мощности измерение

Отправить другу

Измерение реактивной мощности осуществляется с помощью специального прибора варметра, также можно определить косвенным методом с помощью ряда приборов вольтметра, амперметра, фазометра.

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электрооборудование изменениями энергии электромагнитного поля в цепях переменного тока:

Q = UIsin φ
Единица измерения реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (вар).. Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери и падение напряжения. В электра установках специального назначения (индукционные печи) реактивная мощность значительно больше активной. Это приводит к увеличению реактивной составляющей тока и вызывает перегрузку источников электроснабжения. Для устранения перегрузок и повышения мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?

Чтобы правильно определить необходимое значение мощности установки компенсации реактивной мощности надо произвести измерения в электросети.

Применение современных электрических измерительных приборов на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии в сети.

Анализатор качества энергии и параметров сети потребителей является универсальной измерительной системой, предназначенной для измерения, хранения в памяти и контроля электрических параметров в электросетях с низким и средним напряжением. Измерение осуществляется в однофазных и трёхфазных сетях. Одним из главных достоинств анализатора качества энергии и параметров сети потребителей являются высокая точность измерений, компактные размеры и возможность измерения гармоник тока и напряжения в сети. Один анализатор качества энергии и параметров сети потребителей совмещает в себе 13 различных измерительных приборов: амперметр, вольтметр, ваттметр, измерители реактивной и полной мощности, коэффициента мощности cos φ, частотомер, анализатор гармоник тока и напряжения, счётчики активной, реактивной и полной потребляемой электроэнергии. Трёхфазная электронная измерительная система прибора измеряет и оцифровывает действующие значения напряжения и тока в трёхфазной сети с частотой 50/60 Гц.
Прибор производит 2 измерения в течение секунды. Из полученных значений микропроцессором высчитываются электрические параметры. Максимальные, минимальные значения параметров и программные данные сохраняются в памяти. Выбранные измеряемые значения, а также данные о перебоях в сети записываются в буферную память с указанием даты и времени. После чего данную информацию можно просмотреть и проанализировать на мониторе компьютера или распечатать на принтере.

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?

Возврат к списку

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 P avg за период будет равна нулю.
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
Коэффициент мощности P/S = 1

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:

X_L и X_С
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.

Компенсация реактивной мощности

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 целях компенсации реактивной мощности на производственных предприятиях, где основными потребителями энергии являются асинхронные электродвигатели, индукционные печи, люминесцентное освещение, которые обладают индуктивным сопротивлением, часто применяют специальные конденсаторные установки, способные в ручном или автоматическом режиме поддерживать нулевой сдвиг фаз, тем самым минимизировать реактивные потери.

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)
Реактивное сопротивление X = U²/Q
Компенсирующая ёмкость C = 1/(2πƒX)

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.

Что такое активная и реактивная электроэнергия?

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь.
При этом выделяются два показателя, отражающие затраты полной мощности при обслуживании потребителя. Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей.

Полная мощность.
По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения – полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная – в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Активная электроэнергия.
Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств – электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и гладильные прессы и прочее. Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии.
Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу. В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ». При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной – ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации. Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе потребляемой мощности которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.

Расчет реактивной электроэнергии.
Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент. Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7. Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом.

Значение коэффициента при учете потерь.
Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии – а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов.
Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется – в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются. Учет реактивной электроэнергии для предприятий Другое дело – предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты. Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии.
Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах.
Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности.
Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию. В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.

Назад к списку

Реактивная мощность светодиодных ламп

Реактивная энергия и мощность

При эксплуатации современного освещения с энергоэффективными источниками света используется понятие реактивная мощность светодиодных ламп. Это мощность, которая не используется, а приводит к потерям на нагрев и излучение, то есть , снижает экономичность. Рассмотрим, это подробнее.

В электрическую цепь переменного тока могут быть включены приборы с разным характером внутреннего сопротивления – активным, индуктивным или емкостным. Например, если это ТЭН (трубчатый электрический нагреватель), греющий воду в бойлере для кухни, на электрической плите или в электрическом чайнике, то это будет полностью активная нагрузка. Она характерна тем, что ток через нее по фазе совпадает с фазой приложенного напряжения.

Если это трансформатор, то его полное сопротивление будет с индуктивной добавкой. Ток в его первичной обмотке будет отставать по фазе от напряжения. Такой же индуктивный характер имеют в электроцепях и все электродвигатели, использующиеся в бытовой технике.

Бытовых электроприборов с емкостным сопротивлением тоже немало:

традиционные люминесцентные лампы-трубки;

люминесцентные светильники с одной или несколькими лампами;

вся современная электронная и радиоаппаратура, имеющая сетевое бестрансформаторное питание т. п.;

светодиодные лампы и другие устройства, питающиеся от сети.

Компактные люминесцентные лампы малых габаритов первых выпусков или незадекларированных производителей – это источники света с коэффициентом мощности, чаще всего, на уровне 0,5 – 0,7. Сюда же можно отнести импульсные источники питания для светодиодных устройств безымянных производителей. Блоки питания повышенной мощности по требованиям последних ГОСТ должны быть оснащены корректорами реактивной мощности. Они уменьшают сдвиг по фазе между током и напряжением.

Не откорректированный блок питания в действительности потребляет от сети мощность большую, чем мощность на его выходе. Разница коррелируется с величиной коэффициента мощности (КМ). В устройствах высокого качества компенсация реактивной мощности доходит до уровня 0,98 – 0,99.

Познакомтесь с современными источниками питания серии HTS от компании Arlight. Светотехнические устройства со скомпенсированной реактивной мощность можно купить на сайте «Светомания».

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

1. Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

2. Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

3. Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Основные потребители реактивной мощности:

— Асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

— Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

снизить расходы на оплату электроэнергии

при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Компенсация реактивной мощности

В электрических цепях переменного тока присутствуют два вида мощности – активная и реактивная. Активная мощность является полезной и расходуется непосредственно на совершение полезной работы. Реактивная мощность чаще имеет отрицательное воздействие, в связи с чем, требуется компенсация реактивной мощности.

Реактивная мощность

Реактивная мощность возникает при наличии реактивных элементов в цепи, таких как катушка или конденсатор. При этом часть энергии полученной от источника возвращается обратно к нему.

При наличии в цепи и катушки и конденсатора, суммарная реактивная мощность оказывается меньше, чем в цепях, в которых эти элементы расположены по отдельности. Это связано с тем, что индуктивная Q_L и емкостная Q_C  мощности имеют разные знаки. При равенстве этих мощностей наблюдается явление резонанса, при котором реактивная мощность равна нулю. В этом случае энергия не поступает к источнику, а циркулирует между катушкой и конденсатором.

Реактивная мощность в промышленных установках

В промышленности большая часть оборудования обладает индуктивностью, а следовательно и реактивной мощностью. Примером таких установок может служить трансформаторы, двигатели, индукционные нагревательные установки и т.д. Чем больше величина реактивной мощности, тем меньше коэффициент мощности cosϕ, который определяется как отношение активной мощности к полной. Чем больше число установок, тем больше их суммарная реактивная мощность, следовательно, потери связанные с реактивной мощностью больше.

Реактивная мощность также влияет на токи в цепи. На примере асинхронного двигателя ток определяется как

При увеличении реактивной мощности (Q) ток также будет увеличиваться, что приводит к необходимости выбора проводов большего сечения, а следовательно к лишним затратам. Кроме того, увеличение тока приводит к увеличению тепловых потерь, а следовательно к дополнительному нагреву двигателя.

Компенсация реактивной мощности

Как было сказано ранее, большие значения реактивной мощности приводят к значительным экономическим и трудовым затратам. Поэтому, на практике стараются максимально уменьшить её значение.

Уменьшение реактивной мощности может достигаться несколькими способами. Самым эффективным считается правильный подбор мощности двигателей и трансформаторов и нахождение эффективного режима нагрузки, без холостого хода и недогрузки. Такой способ не требует дополнительных материальных затрат, но им не всегда получается достигнуть оптимальных значений и прибегают к искусственным способам компенсации реактивной мощности.

Одним из таких способов является включение батареи конденсаторов параллельно к приемнику.

С помощью использования батареи конденсаторов можно добиться полной компенсации реактивной мощности. Но на практике затраты на дополнительное оборудование могут значительно превысить затраты на реактивную мощность, из-за дороговизны конденсаторов. Поэтому чаще всего, добиваются лишь частичной компенсации реактивной мощности.

Компенсацию реактивной мощности рассмотрим на примере асинхронного двигателя.



До включения батареи конденсаторов параллельно двигателю, значение реактивной мощности было равно Q₁, а ток в питающих проводах двигателя был равен I₁. При включении батареи, это значение снизилось до Q₂, так как часть индуктивной мощности была скомпенсирована емкостной.

Ток значительно уменьшается до величины I₂, благодаря появлению тока I_c, который можно рассчитать по формуле

Емкость батареи

Мощность батареи

Таким образом, компенсация реактивной мощности играет важную роль с точки зрения сокращения расходов предприятия.

Просмотров: 2890

Реактивная мощность — Continental Control Systems, LLC

Обзор

Реактивная мощность ( Q ) — это мнимая (не действительная) мощность от индуктивных нагрузок, таких как двигатель или емкостные нагрузки (реже). Обычно он измеряется в единицах VAR (реактивные вольт-амперы). Иногда реактивная мощность указывается в ваттах; это не совсем правильно, но не все устройства или программное обеспечение предлагают единицы VAR. Если реактивная мощность выражается в ваттах, преобразование из ватт в переменные происходит однозначно.Реактивная мощность НЕ включается в измерения реальной или активной мощности и энергии счетчиков WattNode. Измерители WattNode, которые сообщают о реактивной мощности, измеряют «основную реактивную мощность», которая не включает реактивные гармоники.

Положительная реактивная мощность вызвана индуктивными нагрузками, такими как двигатели и трансформаторы (особенно при малых нагрузках).

Отрицательная реактивная мощность вызвана емкостными нагрузками. Это могут быть пускорегулирующие аппараты, приводы с регулируемой скоростью для двигателей, компьютерное оборудование и инверторы (особенно в режиме ожидания).

Примечание: некоторые производители используют противоположные знаки и рассматривают отрицательную реактивную мощность как индуктивную.

См. Также

Определения

«… в научном сообществе нет единого мнения о концепции реактивной мощности в несинусоидальных условиях. Фактически, при наличии гармоник в напряжениях и / или токах традиционное определение реактивной мощности больше не имеет смысла. »- Антонио Каталиотти, Транзакции IEEE по доставке электроэнергии, т.23, нет. 3 июля 2008 г.

Существует множество конкурирующих определений реактивной мощности, включая следующие (названные в честь первоначальных авторов):

Будяну

Фрайз

Кастерс и Мур

Пастух и Закихани

Шарон / Чарнецкий

Рабочая группа IEEE

(из статьи в Википедии о вольт-амперной реактивности) VAR — это произведение среднеквадратичного напряжения и тока или полной мощности, умноженное на синус фазового угла между напряжением и током.

Реактивная мощность различных нагрузок

Двигатель (без VSD): реактивная мощность будет положительной и будет варьироваться от примерно такой же, как реальная мощность для полностью нагруженного двигателя, до нескольких значений реальной мощности для слегка нагруженного двигателя. Коэффициент мощности асинхронного двигателя меняется в зависимости от нагрузки:

Нагрузка двигателя,% Коэффициент мощности

0 0.17

25 0,55

50 0,73

75 0,80

100 0,85

Двигатель (с VSD): реактивная мощность будет небольшой и обычно отрицательной. Коэффициент смещения мощности обычно составляет 0,9 или выше.

Люминесцентные лампы: коэффициент мощности старых светильников с магнитными балластами может варьироваться от 0.38 до 0,58. Современные электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,98.

Газоразрядные лампы: с магнитными балластами могут иметь диапазон от 0,4 до 0,6, а электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,95.

Лампы накаливания: реактивная мощность составляет примерно –10% от реальной мощности, в результате чего коэффициент мощности составляет около 0,995. Мы полагаем, что это происходит из-за нагрева и охлаждения нити во время цикла переменного тока.

Лампы накаливания с диммером: реактивная мощность изменяется от почти нуля до положительного значения реактивной мощности, почти равного реальной мощности.Коэффициент мощности варьируется от 1,0 до 0,74.

Ключевые слова: кВАр

Простое объяснение реактивной мощности

Реактивная мощность — это когда поток тока, вызванный напряжением переменного тока, приложенным к устройству, приводит к тому, что поток тока идет впереди или позади приложенного напряжения переменного тока.

Реактивные устройства будут накапливать некоторую энергию при подаче напряжения, и они вернут эту энергию позже в виде синусоиды … Подумайте о пружине… Вы вкладываете энергию в пружину, а затем, когда вы уменьшаете или убираете силу, такую как напряжение, пружина будет возвращаться назад, возвращая вложенную в нее энергию … Энергия не поглощается, реактивные нагрузки возвращают вложенную энергию, а затем позже .

Если вы заряжаете конденсатор напряжением постоянного тока, то после отключения подключения напряжения постоянного тока вы помещаете лампу на этот конденсатор, он заставит лампу кратковременно загореться, поскольку она возвращает накопленную энергию.

Точно так же, если вы подключаете напряжение к индуктору, например к двигателю, а затем уменьшаете или снимаете напряжение, индуктор будет отбрасываться энергией, когда его магнитное поле схлопывается.

Итак, «Реактивная мощность» — это средство объяснения того, как ток, наблюдаемый в реактивной нагрузке, ведет себя по отношению к приложенному напряжению переменного тока … Дальнейшее понимание становится более сложным и может быть объяснено лучше с помощью более конкретных и прямых вопросов.

«РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ» … Давайте проясним одно распространенное заблуждение, что поставщик генераторов и электросетей не поставляет вам реактивную мощность … Мощность — это напряжение и ток.

Электроэнергетическая компания поставляет вам напряжение переменного тока.
Что делать с этим напряжением, зависит от вас и вашего оборудования.
Если вы подключите к этому напряжению небольшой резистор (с высоким сопротивлением), вы получите небольшой ток.
Если вы подключите к этому напряжению большой резистор (с низким сопротивлением), вы получите больший ток.

Точно так же ваше оборудование контролирует ток, а не поставщик … Если ваше оборудование чисто резистивное, тогда ток будет в фазе с приложенным напряжением … Но если вы подключите индуктивную нагрузку, такую как двигатель, Текущий цикл будет отставать от приложенного напряжения … Это означает, что форма волны тока переменного тока будет расти позже, чем повышение напряжения, шины, поэтому она также будет падать позже, чем повышение напряжения.Это означает, что определенное количество мощности будет поглощено реактивной частью вашей нагрузки, но затем эта мощность будет возвращена позже в цикле … Таким образом, в среднем реактивная мощность не потребляется … Она поглощается, как при сжатии. пружина во время части цикла и возвращается в систему позже в другой части цикла, как пружина, отталкивающая назад.

В двигателях реактивная часть мощности создает магнитное поле, которое затем схлопывается и преобразовывается в противоположном направлении, когда приложенное напряжение переменного тока проходит свой цикл… Именно это магнитное поле обеспечивает механическую силу между двумя различными частями, в результате чего двигатель вращается … Потребляется только реальная мощность, как в двигателе, выполняющем механическую работу … Некоторая реальная мощность теряется в виде тепла в различные неэффективности как потери.

Активная, реактивная и полная мощность

Требуемый источник питания для электрической цепи зависит от

активной мощности — фактическая потребляемая мощность электрического сопротивления в цепи

реактивная мощность — мнимая потребляемая индуктивная и емкостная мощность в цепи

Требуемый источник питания называется полной мощностью и представляет собой комплексное значение, которое может быть выражено в виде треугольника Пифагора, как показано на рисунке ниже.

Полная мощность — S

Полная мощность — это мощность, подаваемая в электрическую цепь — обычно от поставщика энергии в сеть — для покрытия реальной и реактивной мощности, потребляемой нагрузкой.

Полная мощность может быть рассчитана как

S = (Q ² + P ²) ^1/2 (1)

, где

S = полное напряжение питания цепи ( вольт-ампер, ВА)

Q = потребляемая реактивная мощность в нагрузке (вольт-ампер, реактивная, вар)

P = активная мощность, потребляемая в нагрузке (Вт, Вт)

Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) — напряжение системы переменного тока, умноженное на текущий ток.Полная мощность — это комплексное значение и векторная сумма активной и реактивной мощности, как показано на рисунке выше.

Однофазный ток

S = UI (2a)

, где

U = электрический потенциал (В)

I = ток (A)

Трехфазный ток
S
= 3 ^1/2 UI

= 1. 732 U I (2b)

Активная мощность — P

Активная — или Реальная или Истинная — мощность выполняет фактическую работу в нагрузке. Активная мощность измеряется в Вт (Вт) и представляет собой мощность, потребляемую электрическим сопротивлением.

Истинная мощность — это ток в фазе с напряжением, умноженный на напряжение

Однофазный ток

P = UI cos φ

= UI PF (3a)

где

φ = фазовый угол между электрическим потенциалом (напряжением) и током

PF = cos φ

= коэффициент мощности

Трехфазный ток

P = 3 ^1/2 UI cos φ

= 1.732 U I PF (3b)

Постоянный ток

P = U I (3c)

Реактивная мощность — Q

Реактивная мощность — это мнимая или комплексная мощность в емкостной или индуктивной нагрузке. Реактивная мощность представляет собой обмен энергией между источником питания и реактивными нагрузками, при котором полезная мощность не увеличивается и не теряется. Чистая средняя реактивная мощность равна нулю. Реактивная мощность накапливается и разряжается асинхронными двигателями, трансформаторами, соленоидами и конденсаторами.Чистая катушка индуктивности и чистый конденсатор не потребляют никакой энергии, поскольку за полупериод, какая бы мощность ни принималась от источника этими компонентами, та же самая мощность возвращается к источнику.

Реактивная мощность должна быть минимизирована, поскольку она увеличивает общий ток, протекающий в электрической цепи, не создавая никакой работы для нагрузки. Повышенные реактивные токи приводят только к невосстановимым потерям мощности из-за сопротивления линии питания.

Увеличение реактивной и полной мощности приведет к уменьшению коэффициента мощности — PF .

Реактивная индуктивная мощность измеряется в реактивных вольт-амперах (ВАР).

Реактивная мощность — это ток, не совпадающий по фазе с напряжением, умноженным на напряжение

Однофазный ток

Q = UI sin φ (4a)

, где

φ = фазовый угол

Трехфазный ток

Q = 3 ^1/2 UI sin φ

= 1.732 UI sin φ (4b)

9.1.1 Реактивная мощность | EBF 483: Знакомство с рынками электроэнергии

9.1.1 Реактивная мощность

Реактивная мощность — это очень сложное технологическое понятие, но довольно простое с экономической точки зрения. Здесь мы сосредоточимся на экономике, но для этого нам нужно немного понять физику. Если вы хотите узнать больше о загадочной природе реактивной мощности, я настоятельно рекомендую вам прочитать прекрасную книгу Александрии фон Мейер « Энергетические системы: концептуальное введение» .

Напомним с самого начала термина, что электроэнергия на самом деле состоит из двух компонентов: тока и напряжения. В системе переменного тока производимые ток и напряжение непостоянны. Оба являются синусоидальными волнами с частотой 60 циклов в секунду или 60 Гц (эта «частота» является важным понятием, к которому мы вернемся позже в этом уроке). Если волны напряжения и тока достигают пика в одно и то же время, как показано на панели (а) рисунка ниже, говорят, что они находятся «в фазе».«Если волны напряжения и тока не достигают пика в одно и то же время, как показано на панели (b) рисунка ниже, то говорят, что они« не совпадают по фазе ».

Для энергосистем требуется, чтобы напряжение и ток были как можно ближе к «синфазным». Если бы единственными устройствами, которые были подключены к системам питания, были простые резисторы (например, лампочка или обычный тостер), тогда было бы несложно поддерживать фазу системы питания. Некоторые типы повседневных устройств, такие как кондиционеры, холодильники, насосы для бассейнов или что-нибудь еще, в котором используется электродвигатель, могут фактически сбивать напряжение и ток в фазе. Эти устройства иногда называют «индуктивными нагрузками», потому что они потребляют ток, но могут снижать напряжение, или они создают слабое электромагнитное поле, которое может сдвигать напряжение по фазе с током.

Если напряжение оказывается не в фазе с током, это уменьшает количество мощности, которое может быть доставлено (помните, что мощность = напряжение, умноженное на ток), и некоторые из этих индуктивных нагрузок могут не работать (а лампочки могут не работать. такие же яркие и т. д.). Разница в фазе между напряжением и током или то, какое дополнительное напряжение потребуется для восстановления синфазности системы, называется реактивной мощностью.

Мощность, которую мы фактически потребляем (напряжение, умноженное на ток), иногда называют «реальной мощностью», чтобы отличить ее от реактивной мощности. В этом классе, если мы просто используем термин «мощность», то он всегда будет относиться к реальной мощности.

Это подводит нас к первому экономическому принципу реактивной мощности: реальная мощность и реактивная мощность дополняют потребление. Многим устройствам, использующим электричество, требуется не только реальная мощность для выполнения своих основных функций, но и реактивная мощность, чтобы компенсировать влияние, которое эти устройства оказывают на напряжение.

Когда энергосистеме требуется больше реактивной мощности, ее можно эффективно вырабатывать на электростанции. Помните, что большинство электростанций вырабатывают электричество через катушку провода, вращающуюся в магнитном поле. (Как быстро эта катушка вращается? 60 раз в секунду, или 60 Гц, что соответствует частоте формы волны напряжения и тока). Если волны напряжения и тока не совпадают по фазе, это можно исправить, отрегулировав силу магнитного поля, которое оператор электростанции может сделать, слегка перемещая катушку с проводом.Это то, что мы называем «производством» реактивной мощности. Слово «добыча» здесь вводит в заблуждение, поскольку реактивная мощность — это не вещь (например, молекула газа или капля нефти) или сила (например, электричество). Но мы используем этот термин как своего рода сокращение.

Однако есть одна загвоздка, которая подводит нас ко второму экономическому принципу реактивной мощности: реактивная мощность и реальная мощность являются заменителями в производстве. Если электростанция хочет производить больше реактивной мощности, она должна немного снизить выработку реальной мощности.Сколько именно определяется техническим проектом силовой установки. Поскольку реактивная мощность не является ни объектом, ни силой, производство реактивной мощности не требует прямых затрат. Однако для электростанции существуют альтернативные издержки в виде упущенного реального производства электроэнергии.

Некоторые специализированные устройства, такие как батареи конденсаторов, также могут обеспечивать реактивную мощность. Однако с запасом зачастую дешевле производить реактивную мощность на существующей электростанции, чем строить новую батарею конденсаторов.Многие такие конденсаторные батареи действительно существуют в реальных энергосистемах, особенно вблизи городов, где строительство электростанций может быть затруднено.

До реструктуризации электроэнергетики электроэнергетические компании корректировали выработку электростанций, когда требовалось больше реактивной мощности. Экономические затраты на это были усвоены коммунальным предприятием — если системе потребовалась бы такая большая реактивная мощность, что она значительно увеличила бы стоимость выработки реальной мощности, эти затраты проявились бы в виде более высоких тарифов на электроэнергию.

Однако в регионах, где была проведена реструктуризация электроэнергетики, ни одна электростанция не будет добровольно обеспечивать реактивную мощность, потому что это будет означать меньшую реальную мощность, которую она могла бы продать на рынке. PJM и другие операторы рынка обычно решают эту проблему, требуя от генераторов производить реактивную мощность по запросу, при этом любое упущенное потребление реальной мощности компенсируется на основе альтернативных затрат. Например, если генератору предлагается снизить выходную мощность на 1 МВтч, чтобы увеличить реактивную мощность, и если рыночная цена составляет 25 долларов за МВтч, то генератору будет выплачена компенсация в 25 долларов за это действие по увеличению реактивной мощности.

Реактивная мощность, производимая на месте, становится все более важной по мере того, как солнечная энергия и электромобили становятся все более популярными — pv magazine USA

Нередко можно проехать через район и увидеть несколько домов с солнечными панелями на крыше или заехать на парковку вашего продуктового магазина и посмотреть электромобили подключены к зарядным станциям. Переход к электрической экономике ускоряется, а спрос на чистую энергию для питания энергосистем потребителя (как правило, солнечной энергии и аккумуляторов) и электромобилей (ЭМ) растет.

Параллельно с электрификацией экономики производство чистой энергии на основе потребителей также приближается к точке перелома. Международное энергетическое агентство прогнозирует, что емкость рынка возобновляемых источников энергии вырастет на 50 процентов в период с 2019 по 2024 год.

Поразительно, но эта мощность будет опережать электрификацию транспорта, которая ускоряется во всех точках транспорта, начиная со скутеров и мотоциклов последней мили, частные автомобили на автобусы, железнодорожные, судоходные и даже воздушные перевозки. Фактически, недавние отчеты о продажах показывают, что глобальные объемы электромобилей за первую половину 2019 года указывают на 46-процентное увеличение по сравнению с первой половиной 2018 года.

Перед лицом этих изменений в потребительском спросе и производстве текущая сеть работает на том же уровне. Модель, которую он использует за последние 100 лет: его основная цель — производить все компоненты энергии, активной и реактивной мощности, и доставлять их в форме волны, требуемой потребителями. Для этого система передачи и распределения электроэнергии, «сеть», продолжает полагаться на выработку реальной и реактивной мощности вращающимися генераторами.

От вращающихся генераторов, расположенных на большом расстоянии от потребителей, электроны передаются через сеть с высоким напряжением, которое понижается до тех пор, пока реальная и реактивная мощность не будет доставлена потребителям при низком напряжении. Эта модель созрела для новых достижений — в частности, достижений в том, как производится и используется реактивная мощность, и как эффективно интегрировать возобновляемые источники энергии для удовлетворения спроса

Есть причина для реактивной мощности

Системы переменного тока используют или производят два типы мощности для работы: активная мощность, измеряемая в ваттах; и реактивная мощность, измеряемая в реактивных вольт-амперах или в барах (комбинация реальной и реактивной мощности является полной мощностью). Реальная мощность действительно работает (работающие двигатели, осветительные лампы) — в то время как реактивная мощность поддерживает напряжение, необходимое для включения двигателя или системы переменного тока, и поддерживает баланс реальной мощности и позволяет двигателю или системе работать эффективно.

Для работы цепи переменного тока полной мощности должно быть достаточно, чтобы соответствовать требованиям цепи по току и напряжению. Когда недостаточная реактивная мощность падает, и цепь может выйти из строя — это означает, что недостаточная реактивная мощность может привести к заклиниванию и остановке двигателя или к потере или отключению некоторых частей сети.

Сеть вырабатывает реактивную мощность для передачи энергии и доставки ее потребителям для работы с оборудованием переменного тока. Но реактивную мощность трудно передать на большие расстояния и при высоком напряжении из-за неэффективности, связанной с потерями в линии, и, следовательно, она, соответственно, дорога. Подача реактивной мощности на месте существенно снижает загруженность распределительной сети, что повышает эффективность, а также снижает стоимость комбинированной реальной и реактивной мощности, поставляемой потребителям.

Распределенные энергоресурсы и проблема реактивной мощности

Увеличение распределенных энергетических ресурсов (DER), обычно солнечных и накопительных, создает уникальные проблемы для сети.Традиционные солнечные системы и системы хранения не производят реактивную мощность динамически или даже статически без потери реальной мощности. Таким образом, даже если у вас есть солнечные панели, вырабатывающие энергию на вашей крыше, вы все равно потребляете (и платите за) реактивную мощность из сети, потому что ваши панели вырабатывают только один вид энергии, необходимый для работы оборудования переменного тока. А для сети это означает, что она должна генерировать и отдавать реактивную мощность для удовлетворения растущей потребности в переменной энергии.

Несмотря на эти трудности, концепция использования генерирующих потребителей DER получает поддержку как средство удовлетворения переменного потребительского спроса и обеспечения сети поддержкой напряжения.Само расположение DER на объектах потребителей, где используется энергия, делает их идеальными для производства реактивной мощности для поддержки потребительского спроса и, по мере развития рынков, для поддержки сети. Сложность использования DER для поддержки местного производства реактивной мощности заключается в способности современной силовой электроники динамически вырабатывать реактивную мощность и реагировать в течение нескольких секунд для управления этим компонентом энергии по мере необходимости.

Благодаря передовым технологическим решениям чистая энергия, производимая потребителями — в жилых домах, коммерческих зданиях, местах зарядки электромобилей и транспортных узлах, — может управляться в цифровом виде для динамического производства как реальной, так и реактивной мощности для удовлетворения потребностей потребителей и для поддержки сети.

Преимущества динамического и локального производства реактивной мощности за доли секунды

Итак, какую пользу вам дает динамическая локально генерируемая реактивная мощность? Все потребители оплачивают реактивную мощность — либо как встроенные затраты на передачу, либо как прямую плату за реактивную мощность. Для некоторых клиентов эта плата может быть значительной, и возможность динамического производства реактивной мощности за доли секунды может дать значительную экономию.

Примером может служить традиционный солнечный дом, привязанный к сетке.Поскольку солнечная энергия генерирует только реальную мощность, реактивная мощность не может поставляться на месте. Вместо этого он должен обеспечиваться сетью и распределяться по линиям электропередачи. Затем потребители получают дополнительную плату (KVAR) в счет за уровень реактивного производства, происходящего за пределами площадки. Используя технологии, которые генерируют реальную и реактивную мощность на месте, производство солнечной энергии может быть оптимизировано для увеличения полезной энергии для потребителей. Чем больше солнечной энергии вырабатывается на месте и чем она лучше, тем ценнее энергия для потребителей и более выгодна для сети.

Передовая технология, позволяющая обновить способы производства и использования энергии, существует сегодня. Одним из примеров является небольшая солнечная система (без хранилища), которую Apparent установил в комплексе кондоминиумов в центре Гонолулу. Комплекс имел высокие реактивные нагрузки из-за постоянного использования лифтов, вентиляции и кондиционирования воздуха и освещения. Местное коммунальное предприятие Hawaiian Electric (HECO) взимало со здания плату за реактивную нагрузку по средней цене 50 000 долларов в месяц.

После установки солнечной системы комплекс кондоминиумов снизил реактивную мощность, которую он требовал от HECO, более чем на 50 процентов, что привело к значительной экономии затрат, в среднем более 100000 долларов в год, даже несмотря на то, что комплекс увеличил потребление энергии, а HECO увеличила ставки.Эта значительная экономия затрат была достигнута за счет динамического производства реактивной мощности, удовлетворяющего потребности комплекса за доли секунды. Если бы система не могла обеспечить потребность комплекса в реактивной мощности локально и по мере необходимости, она бы полагалась на HECO для удовлетворения этих потребностей.

Хотя очевидно, что локальное производство всех компонентов энергии может принести пользу потребителям, производство реактивной мощности на местном уровне также дает преимущества для сети. Локальное производство реактивной мощности позволяет коммунальным предприятиям более эффективно управлять мощностью сети, сокращать избыточное предложение и лучше прогнозировать потребности в энергии.В приведенном выше примере после того, как система Гонолулу проработала более года, коммунальное предприятие увеличило размер межсетевого соединения комплекса кондоминиумов из-за выгод для местной сети. Снижение потребительского спроса на реактивную мощность имеет каскадные преимущества в виде снижения затрат, которые в конечном итоге оплачиваются плательщиками коммунальных платежей, включая техническое обслуживание инфраструктуры, а также снижение затрат и уменьшение загрязнения воздуха, обусловленное сокращением избыточной генерации от вращающихся генераторов.

Ускорение производства электроприборов, внедрение солнечных систем и систем хранения, электромобили и, в более широком смысле, быстро электрифицированная экономика не требует, как многие жалуются, дорогостоящего капитального ремонта сетевой инфраструктуры.Когда передовые технологии производят точную комбинацию реальной и реактивной мощности там, где и когда это необходимо, потребители и сеть получают выгоду — и такие передовые технологии существуют сегодня. По мере того, как потребители и операторы сетей внедряют эти технологии, они будут генерировать более чистую энергию с меньшими затратами и добиться экономической эффективности, связанной с улучшенным управлением электрической сетью.

***
Жаклин ДеСуза — президент компании Apparent. Ранее она работала в частной юридической и консалтинговой фирме, которую она основала для работы со стартапами и развивающимися компаниями.Она получила степень бакалавра наук по международной экономике и математике в Университете Джорджа Мейсона и докторскую степень в юридическом колледже Гастингсского университета Калифорнии.

Взгляды и мнения, выраженные в этой статье, принадлежат автору и не обязательно отражают точку зрения журнала pv .

Этот контент защищен авторским правом и не может быть использован повторно. Если вы хотите сотрудничать с нами и хотели бы повторно использовать часть нашего контента, пожалуйста, свяжитесь с нами: editors @ pv-magazine.com.

Основы компенсации реактивной мощности (Часть 2)

Индуктивные элементы, такие как трансформаторы и намагничивающие катушки в двигателях переменного тока, накапливают энергию в своем магнитном поле. Направление магнитного поля (таково, что оно) противодействует изменению напряжения. Таким образом, когда напряжение питания увеличивается, сетевое напряжение на индуктивном элементе увеличивается медленнее из-за противоположного напряжения, индуцированного индуктивным элементом. Поскольку ток пропорционален напряжению, также ток в цепи отстает от напряжения питания .В чисто индуктивной цепи ток отстает от напряжения переменного тока на 90 градусов.

Емкостные элементы, такие как конденсаторы, кабели и воздушные линии, накапливают энергию в своем электрическом поле. Когда заряд емкостного элемента равен нулю, электрическое поле и напряжение на элементе также равны нулю. Таким образом, когда на емкостной элемент прикладывается напряжение, элемент мгновенно представляет собой короткое замыкание, и ток достигает максимума. Когда заряд накапливается, напряжение, создаваемое электрическим полем, увеличивается, а общее напряжение в цепи уменьшается.Следовательно, ток тоже уменьшается. В чисто емкостной схеме ток опережает напряжение на 90 градусов.

На рис. 1 показаны токи в чисто индуктивной цепи и в чисто емкостной цепи. На рисунке 2 показаны соответствующие мощности.

Рисунок 1: Индуктивный ток отстает от напряжения на 90 °, емкостный ток отводит напряжение на 90 °.

Рис. 2: Мгновенная мощность в чисто резистивной цепи и в чисто емкостной цепи в течение одного сетевого цикла.

Из рисунка 2 видно, что, в отличие от резистивной цепи, в емкостной или индуктивной цепи мгновенная мощность колеблется между отрицательным и положительным максимумом, усредняясь до нуля в течение одного сетевого цикла. Мощность, возвращающаяся к источнику в каждом цикле, называется мнимой мощностью или реактивной мощностью . Никакая чистая энергия не может быть передана с помощью реактивной мощности.

В практических сетях используются как резистивные, так и реактивные нагрузки. Полная мощность представляет собой векторную сумму активной мощности и реактивной мощности и известна как полная мощность .На рисунке 3 показаны три степени в векторном формате.

Рисунок 3: Активная мощность P, реактивная мощность Q и полная мощность S.

Часть активной мощности P полной мощности основной частоты S ₁ называется коэффициентом мощности или, точнее, смещающим коэффициентом мощности (DPF). DPF рассчитывается как

, где ϕ ₁ — фазовый угол между напряжением основной частоты и током.Слово «смещение» в DPF указывает смещение между фазовыми углами напряжения и тока в реактивной нагрузке. В трехфазной системе полная мощность, активная мощность и реактивная мощность рассчитываются по формулам (2) — (4) соответственно.

5010 -Рабочие пределы реактивной мощности и напряжения

Рабочие пределы реактивной мощности и напряжения
Курс NERC CE Часы: OT: 2; Стенд: 0; SIM: .5

Это компьютерный обучающий модуль, состоящий из трех видеолекций и имитационного упражнения.Студенты просматривают видеолекцию по основам реальной и реактивной мощности, в которой преподаватель обсуждает роль электрических полей в оборудовании системы передачи и производстве реактивной мощности, дифференцируя индуктивную реактивную мощность и емкостную реактивную мощность, а также устройства, которые обеспечивают эти источники МВар. . Включать объяснение компонентов мощности, коэффициента мощности и иллюстрации треугольников активной и реактивной мощности. Вторая видеолекция объясняет поведение реактивной мощности применительно к сетям, где инструктор обсуждает источники MVAR и нагрузки MVAR в энергосистеме, а также описывает, как операторы используют эти части оборудования для поддержания напряжения.Используя диаграммы, инструктор объясняет поток реактивной мощности в зависимости от передаваемого напряжения, угла и МВт, а также обсуждает условия падения напряжения и приводит примеры событий, которые могут вызвать низкое напряжение. В заключительной видеолекции инструктор подчеркивает важность рабочих пределов напряжения, иллюстрируя различные причины, следствия и индикаторы чрезмерно высокого или низкого напряжения, а также предоставляет реальные примеры пределов непредвиденного напряжения, требуемых действий и временных ограничений.Имитационное упражнение побуждает студентов использовать различные экраны, таблицы и элементы управления, чтобы действовать как операторы моделируемой энергосистемы. Работая в небольшой изолированной системе, студент наблюдает за поведением генератора, когда он добавляет реактивную нагрузку, а затем подает питание на линию, а также использует данные трансформатора, чтобы проиллюстрировать треугольник реальной и реактивной мощности в условиях множественной реактивной нагрузки.

Cascadia 5010 — Цели курса
Рабочие пределы реактивной мощности и напряжения

Опишите потребность в реактивной мощности.

Опишите разницу между реальной и реактивной мощностью и их изменение с течением времени в зависимости от напряжения.

Опишите треугольник активной и реактивной мощности.

Определите коэффициент мощности.

Список реактивных источников и реактивных нагрузок.

Опишите характеристики MVAR линий передачи и то, как поток изменяется в зависимости от угла и разности напряжений.

Перечислите причины низкого напряжения и характеристики падения напряжения в радиальной системе.

Опишите влияние высокого и низкого напряжения на систему.

Опишите, как применяются ограничения напряжения для крупного координатора надежности.

Значения МВт, МВАр и МВА логического трансформатора до и после добавления емкостной и реактивной нагрузки. Используйте записанные значения, чтобы нарисовать треугольники реальной / реактивной мощности.

В смоделированной энергосистеме с включенной только одной станцией соблюдайте условия МВт, МВАр и напряжения для генератора, трансформатора и нагрузки при трех условиях.
(a) обслуживается чисто резистивная нагрузка,
(b) обслуживается нагрузка с сопротивлением и реактивным сопротивлением и
(c) обслуживается чисто резистивная нагрузка, и линия передачи находится под напряжением

Загружаемый флаер курса 5010

Эксперт в предметной области

Этот указанный курс является одобренным NERC CE курсом непрерывного образования, который поможет вам получить необходимые кредитные часы NERC CE для поддержания действительности вашей сертификации NERC.

Инструкции по окончанию курса

После успешного завершения курса сертификат об окончании будет доступен для загрузки и распечатки с вашей домашней страницы обучения.

После успешного завершения этого курса ваши кредиты будут автоматически указаны для кредитов NERC CE с помощью инструмента отчетности NERC SOCCED. У IncSys Academy также есть политика, согласно которой кредиты будут сообщаться вручную через SOCCED на основе ЕЖЕНЕДЕЛЬНО (каждый понедельник). Крайне важно, чтобы каждый кандидат предоставил IncSys Academy свои надлежащие учетные данные, чтобы гарантировать, что на вашу учетную запись SOCCED поступят соответствующие кредиты.Пожалуйста, свяжитесь с нашей командой по телефону 425.732.2377 X 3 или по электронной почте [email protected], чтобы сообщить о любых кредитных пунктах NERC CE, необходимых для решения.

Информация о викторине и моделировании

В этом модуле курса есть викторины и имитационные упражнения, которые необходимо сдать с МИНИМУМ баллов 75%, чтобы завершить курс.

No related posts.