Значения коэффициентов реактивной мощности
Технически необходимая степень КРМ в каждой точке сети определяется параметрами линий, соединяющих эту точку с источниками питания. Эти параметры индивидуальны для каждой точки и, следовательно, для каждого потребителя. Однако тарифы на электроэнергию не устанавливаются индивидуально для каждого потребителя, а дифференцируются только по четырем уровням напряжения питания: 110 кВ и выше, 35 кВ, 6-20 кВ и 0,4 кВ.
Дифференциация условий потребления (генерации) реактивной мощности для потребителей, присоединенных к сетям 110 кВ и ниже, в новом документе также осуществлена по четырем группам напряжений сетей, что представляется правильным. Так как затраты на производство и передачу реактивной энергии гораздо меньше аналогичных затрат, обусловленных активной энергией, способы выражения тарифов на реактивную энергию не могут быть «изощреннее» тарифов на активную энергию.
Значение коэффициента реактивной мощности в часы больших суточных нагрузок электрической сети (tg φ) установлены в зависимости от номинального напряжения сети, к которой подключен потребитель:
Напряжение сети, кВ………. 110(154) 35(60) 6-20 0,4
tg φ…………………………………. 0,5 0,4 0,4 0,35
Данные значения указывают в договорах с потребителями электрической энергии, присоединенная мощность энергопринимающих устройств которых более 150 кВт (за исключением граждан-потребителей, использующих электрическую энергию для бытового потребления, и приравненных к ним в соответствии с нормативными правовыми актами в области государственного регулирования тарифов групп (категорий) потребителей (покупателей), в том числе многоквартирных домов, садоводческих, огороднических, дачных и прочих некоммерческих объединений граждан).
Значение коэффициента реактивной мощности, генерируемой в часы малых суточных нагрузок электрической сети, устанавливается равным нулю для всех случаев.
Сумма часов, составляющих периоды больших и малых суточных нагрузок, должна быть равна 24 часам и относиться ко всем суткам месяца, за исключением периодов привлечения потребителя к регулированию реактивной мощности. При определении в договоре временных интервалов больших и малых нагрузок необходимо руководствоваться фактическими параметрами режима электрической сети в конкретном энергоузле. Если иное не определено договором, часами больших нагрузок считается период с 7 ч 00 мин до 23 ч 00 мин, а часами малых нагрузок — с 23 ч 00 мин до 7 ч 00 мин местного времени. Временные интервалы, в течение которых потребитель привлекается к регулированию реактивной мощности в часы больших и малых нагрузок, могут быть меньше соответствующих периодов больших и малых суточных нагрузок и относиться только к установленным в договоре суткам месяца.
В случае участия потребителя по соглашению с сетевой организацией в регулировании реактивной мощности в часы больших и/или малых нагрузок электрической сети, в договоре энергоснабжения определяются также диапазоны значений коэффициентов реактивной мощности, устанавливаемые отдельно для часов больших (tg φб) и/или малых (tg φм) нагрузок электрической сети и применяемые в периоды участия потребителя в регулировании реактивной мощности.
При решении задачи установки КУ в сети потребителя суммарная мощность КУ является известной (равной разности между фактическим и заданным потреблением). Необходимо определить наилучший вариант размещения КУ в узлах внутренней сети предприятия с учетом специфики технологического процесса, возможностей установки КУ и желаемых режимов напряжения в узлах. При решении аналогичной задачи для сетевой организации кроме указанных факторов необходимо осуществить экспертную оценку возможных действий потребителя. Если предполагается, что потребитель (или группа потребителей, питающихся от узла) в течение длительного времени не произведет установку КУ в своих сетях, то установка КУ в узле сетевой организации экономически выгодна. В противном случае установленные КУ могут оказаться неиспользуемыми. В обеих задачах необходимо учитывать прогноз изменения реактивных нагрузок.
Для потребителей, присоединенных к сетям напряжением 220 кВ и выше, а также к сетям 110 кВ (154 кВ) в случаях, когда они оказывают существенное влияние на электроэнергетические режимы работы энергосистем, предельное значение коэффициента реактивной мощности определяют на основе расчетов режима работы электрической сети, выполняемых как для нормальной, так и для ремонтной схем сети.
Индивидуальный характер влияния на режим сети крупных потребителей и малая вероятность компенсации изменений их нагрузки другими потребителями приводят к необходимости установления предельно допустимых значений в виде почасового суточного графика, а не в виде средних значений для часов больших и малых нагрузок как для потребителей, присоединенных к сетям 0,4-110 кВ. Это могут быть не обязательно 24 разных значения; в конкретном случае могут быть выделены несколько интервалов в течение суток.
Предельное значение реактивной нагрузки конкретного потребителя может быть определено при последовательном ее увеличении до значения, при котором параметры режима в каком-либо узле сети или в какой-либо линии электропередачи выходят на предельно допустимый уровень. Очевидно, что получение этого значения связано с теми или иными допущениями в отношении нагрузок других потребителей.
Можно рассматривать два предельных порядка утяжеления режимов:
увеличение реактивной мощности только в рассматриваемом узле сети;
одновременное увеличение реактивной мощности, потребляемой во всех узлах сети.
Первый порядок предполагает определение максимальной реактивной мощности, потребляемой в рассматриваемом узле сети, при условии, что потребители во всех остальных узлах не увеличивают своего потребления. Такой расчет приведет к достаточно высоким значениям допускаемого коэффициента реактивной мощности, так как не предполагает одновременного нарушения условий несколькими потребителями. Второй порядок предполагает ситуацию, при которой потребители во всех узлах могут одновременно увеличить потребление. Очевидно, что при первом подходе требования к потребителям окажутся наиболее мягкими, а при втором -наиболее жесткими. Вместе с тем обе описанные ситуации можно считать маловероятными. Необходимо рассчитывать на ситуацию, при которой в ряде узлов нагрузки могут увеличиться одновременно, однако число таких узлов при расчете максимально допустимого потребления реактивной мощности конкретным потребителем должно быть ограничено разумным пределом.
Каждый из узлов сети имеет разную степень влияния на уровень напряжения в других узлах и разный размер «зоны влияния». Поэтому представляется логичным выделение сравнительно небольшой группы «критериальных» узлов, нагрузки которых следует рассматривать как увеличивающиеся с большой вероятностью одновременно с нагрузкой рассматриваемого узла. В остальных узлах реактивные нагрузки следует принимать на уровне их фактических значений, но не более соответствующих tg φ = 0,5.
Каждая сеть имеет свои специфические особенности режимов, поэтому получить строгие математические выражения для установления необходимого числа «критериальных» узлов и тем более их конкретного перечня невозможно. Можно использовать обычно принимаемый в инженерных расчетах критерий практической достоверности, который предполагает возможный выход за обычные условия пяти процентов случайных ситуаций. В этом случае число «критериальных» узлов необходимо ограничить пятью процентами общего числа узлов в сети. Например, для схемы в 300 узлов это составит 15 узлов. Выбор конкретных узлов является прерогативой энергоснабжающей организации.
Превышение установленных в договоре предельных значений коэффициента реактивной мощности оплачивается потребителем в соответствии с повышающим коэффициентом к тарифу. Выход технических параметров режима сети за предельно допустимые значения по определению является недопустимой ситуацией и не может компенсироваться оплатой. Поэтому допустимые значения коэффициента реактивной мощности, включаемые в договор с потребителем, должны рассчитываться из условия сохранения определенного запаса по напряжению и нагрузкам линий электропередачи. При превышении этих значений потребитель выводит режим сети в зону риска, хотя расчетные значения параметров режима еще не достигают предельно допустимых значений. В этой зоне допустимо стимулировать потребителя к нормализации нагрузки экономическими способами.
Предельное значение коэффициента реактивной мощности, потребляемой конкретным потребителем в рассматриваемый час суток, определяют из условия недопущения снижения напряжения ни в одном из узлов электрической сети ниже номинального значения и повышения нагрузки ни одной из линий электропередачи сверх значения, допустимого по условиям устойчивости работы электрической сети.
Предельное значение коэффициента реактивной мощности, генерируемой конкретным потребителем в рассматриваемый час суток, определяют из условия недопущения повышения напряжения ни в одном из узлов электрической сети выше значения, предельно допустимого для электрооборудования, и повышения нагрузки ни одной из линий электропередачи сверх значения, допустимого по условиям устойчивости работы электрической сети.
Для обеспечения указанных условий расчетные значения напряжений в узлах и нагрузок линий электропередачи должны приниматься с учетом коэффициентов запаса. Исходя из экспертных оценок они могут быть установлены на уровнях:
0,3 — для повышения напряжения в узлах от номинального напряжения сети до допустимого для электрооборудования;
0,1 — для нагрузок линий электропередачи по отношению к предельно допустимому значению по условиям устойчивости работы электрической сети.
Предельно допустимые (максимальные) напряжения электрооборудования установлены ГОСТ 721 «Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В» (прил. 8). Значения допустимых напряжений с учетом коэффициента запаса приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2
Предельно допустимое минимальное напряжение в узле сети может быть получено из условия обеспечения допустимых отклонений напряжения в сетях, присоединенных к шинам низкого напряжения трансформаторов. Расчеты показывают, что допустимые отклонения напряжения на этих шинах с учетом стандартных диапазонов РН устройствами РПН обеспечиваются при любом значении напряжения на шинах высокого напряжения в диапазоне от 0 до +10 % от номинального напряжения сети (см. п. 8.4.2). Поэтому предельно допустимое минимальное напряжение в узле сети может быть принято равным номинальному напряжению.
Как следует из изложенного, к потребителям, присоединенным к сетям напряжением 110 кВ (154 кВ), могут предъявляться разные требования в зависимости от того, оказывают они существенное влияние на режимы работы энергосистем или нет. Несмотря на то что однозначно определить понятие существенности влияния трудно, очевидно, что в нормативном документе должен быть указан его количественный критерий. На основе экспертной оценки принято, что потребителя относят к существенно влияющим на режимы сети, если при изменении его реактивной мощности от нуля до значения, соответствующего tg φ = 0,5, изменение напряжения в точке его присоединения превышает 5 %.
kvar.su
Что такое cos фи (в электротехнике)
Электричество нам нужно не просто так, «шоб було», а для совершения какой-то полезной работы. лампочка чтоб горела, или, там, моторчики крутились. А работа — это ВСЕГДА активная нагрузка. При чисто реактивной нагрузке (cos φ — 0) работа не совершается — достаточно проинтегрировать cos φ*sin φ в интервале от 0 до 2пи. Ну вот. А активная мощность у нас равна как раз произведению амплитуды тока на амплитуду напряжения и на этот самый косинус фи. Напряжение — оно напряжение и есть. 220 вольт. Мощность — какая нагрузка, такая и мощность. Значит, ток, который при ДАННОМ напряжении для ДАННОЙ мощности должен течь в сети, однозначно определяется. И получается, что чем меньше косинус фи, тем выше нужен ток — для ТОЙ ЖЕ мощности. А выше ток — выше и потери в проводах. То есть косинус фи в первую очередь нужен не для повышения кпд конечной установки, а для снижения потерь в линиях электропередачи.
на реактивной нагрузке фаза тока отстаёт от фазы напряжения на какой-то угол. Так вот сосинус этого вот угла и есть сосинус фи. Чем ближе к единице, тем лучше. Используются ёмкости, электромоторы, что бы этот косинус увеличить.
да говорят угол между током и напряжением, правда как синусоидальный ток в прямой провод памищаится до сих пор ума ни приложу
Увожаемый Александр Грин спасибо вам за шутку, давно так не смеялся. Синусоидальный ток это не то, что вы представляете, а это это проще говоря графический вид характеристики тока и напряжения. На осцилограмме работали? Ой не могу щас опну от смеха.
touch.otvet.mail.ru
Что такое sin фи в электротехнике?
sin это синус. А фи это обычно разность фаз.
Применяется для расчета реактивной мощности переменного тока.
Фи -это разность фаз между напряжением и током при синусоидальном токе.
Компенсация реактивной мощности «Три — в одном» или панацея от всех бед
Почему «три в одном»?
По нашему мнению существуют следующие аспекты компенсации реактивной мощности (РМ):
РМ как фактор качества электроэнергии;
РМ как фактор энергосбережения;
РМ как фактор экономии денежных ресурсов.
Здесь нужно оговориться. Дело в том, что сам автор считает термин «Энергосбережение» не вполне корректным, потому- что лучшее энергосбережение- это просто выключить рубильник и не потреблять. Тогда вы сэкономите всю электроэнергию. Наша задача иная, -показать, что при грамотном расходовании электроэнергии на производстве и в быту, можно добиться впечатляющих результатов в деле снижения удельного потребления электроэнергии, т.е. снизить % долю электроэнергии в себестоимости продукции за счет рационального перераспределения и эффективного использования её внутри предприятия. А для этого нужно научиться эффективно управлять потреблением электроэнергии.
Цель этой статьи: собрать воедино разрозненную информацию о влиянии РМ на потребление электроэнергии с точки зрения энергосбережения, проанализировать это влияние и представить на суд читателей для более полного понимания сути этой проблемы.
Эта статья обращена прежде всего к тем, кто не знает об огромном потенциале РМ как энергосберегающего фактора, либо недооценивает этого влияния.
Основной принцип, который необходимо знать и применять для решения проблем энергосбережения, заключается в том, что даже самые дорогие инвестиции не дадут ожидаемых результатов, если перед этим не провести точного технико-экономического анализа. Как известно, для создания магнитного поля электродвигателя необходим реактивный ток. Поэтому производственные мощности (ЛЭП, генераторы, трансформаторы и т.д.) рассчитаны на эту дополнительную часть тока (см. рис 1.) и передают ее по сетям.
Рис.1 Векторная диаграмма полной мощности до и после компенсации РМ
Но при этом передаваемая от энергоснабжающей организации к потребителю РМ должна быть как можно меньше, чтобы не загружать дополнительно трансформаторы, линии этим током. Поэтому требуется компенсировать РМ в месте ее повышенного потребления, т.е. у потребителя. Соотношение активной мощности к полной и есть Cos Fi
Cos Fi= P/S
Необходимая мощность конденсаторных установок определяется так:
Qc=P(tg F1-tgF2)
Каждый электроприемник предназначен для работы при номинальных (или близких к ним) параметрах электрической энергии (напряжении, частоте, Cos Fi и т. п.), и для его нормальной работы должно быть обеспечено требуемое качество электроэнергии. Поэтому, если качество электроэнергии не соответствует необходимым параметрам ( а все мы знаем, что это случается сплошь и рядом, то соответственно все электроприемники работают не в номинальном режиме и потребляют больше электроэнергии. Чтобы избежать излишнего потребления электроэнергии, предусматривают мероприятия по компенсации РМ.
Здесь находится первый резерв энергосбережения. Как оценить его потенциал?
Как известно, существует несколько видов компенсации РМ:
единичная;
групповая;
общая, (централизованная).
Рассмотрим единичную компенсацию трех основных электроприемников РМ:
силовые трансформаторы;
сварочные аппараты;
электродвигатели.
При единичной компенсации силового трансформатора компенсируется только реактивная мощность холостого хода трансформатора. Для трехфазных трансформаторов, в зависимости от их мощности, компенсируемая мощность составляет от 3-х до 10% от номинальной мощности трансформатора(см.талб.1). Следовательно потенциал энергосбережения одного силового трансформатора при единичной компенсации в зависимости от его мощности составляет 3-10%.
При единичной компенсации сварочных аппаратов мощность конденсаторов составляет от 30 до 40% от его полной мощности.
Следовательно, потенциал энергосбережения сварочных аппаратов при единичной компенсации составляет 30-40%.
При единичной компенсации электродвигателей реактивная мощность конденсаторов должна соответствовать току холостого ходя электродвигателя (см.Табл.2)
При единичной компенсации электродвигателей мощность конденсаторов составляет от 30 до 40% от его полной мощности.
Следовательно, потенциал энергосбережения электродвигателей при единичной компенсации составляет 30-40%.
Таким образом, при единичной компенсации достигается максимальный эффект энергосбережения, поскольку компенсируется каждый повышенный источник потребления РМ в сети предприятия. При ограниченной мощности, передаваемой от ЭСО к потребителю эти меры дают совокупный эффект экономии электроэнергии в размере 10-20%.
Но экономически невыгодно ставить конденсаторную установку возле каждого электродвигателя, поэтому используют групповую компенсацию, которая компенсирует, например один отходящий фидер от трансформаторной подстанции. Эта мера позволяет компенсировать РМ, потребляемую группой потребителей. Хотя она не так эффективна, как единичная, но позволяет достаточно эффективно управлять потреблением РМ.
В этом случае экономия электроэнергии составляет 5-10%. Если рассматривать групповую компенсацию с точки зрения соотношения: инвестиции/экономия энергии, то это самый оптимальный способ сокращения затрат на потребление электроэнергии.
Представляет интерес оценка технико-экономической эффективности повышения к-та мощности Cos Fi у потребителей средствами компенсации РМ (при допущении, что потребляемая активная мощность является постоянной)
В Табл.3 приведены результаты снижения нагрузки (полной мощности), а также потерь активной мощности в реальной сети предприятия до и после компенсации:
Табл. 3 Снижение потерь активной мощности Tg Fi (Cos Fi)
| Tg Fi (Cos Fi) до компенсации | Tg Fi (Cos Fi) после компенсации | Снижение полной мощности в % | Снижение потерь активной мощности в % |
|---|---|---|---|
| 2,24 (0,4) | 0,5 (0,89) | 54,42 | 79,23 |
| 2,0 (0,46) | 0,5 (0,89) | 50 | 75 |
| 1,0 (0,71) | 0,5 (0,89) | 20,94 | 37,5 |
| 0,8 (0,77) | 0,5 (0,89) | 12,7 | 23,78 |
| 0,6 (0,86) | 0,5 (0,89) | 4,13 | 8,09 |
| 1,0 (0,71) | 0,4 (0,93) | 23,84 | 42 |
| 0,8 (0,77) | 0,4 (0,93) | 15,9 | 29,2 |
| 0,6 (0,86) | 0,4 (0,93) | 7,65 | 14,71 |
| 1,0 (0,71) | 0,35 (0,94) | 25,08 | 43,88 |
| 0,8 (0,77) | 0,35 (0,94) | 17,27 | 31,55 |
| 0,6 (0,86) | 0,35 (0,94) | 9,15 | 17,46 |
Табл. 3 Снижение потерь активной мощности Tg Fi (Cos Fi)
Вернемся в недалекое прошлое…
Если в 70-е и 80-е годы прошлого столетия соотношение потребления активной и реактивной мощности составляло 0,7/0,3, то сегодня оно примерно оценивается как 1 кВАр на 1 кВт суммарной активной нагрузки, т.е. 1/1. При этом доля потерь реактивной мощности составляет 30-50% в зависимости от характеристик потребителей, числа ступеней трансформации и протяженности сетей.
За последние годы характер потребления электроэнергии сильно изменился. Это обусловлено увеличением мощности нелинейных потребителей, а также опережающим ростом потребления РМ по отношению к активной из-за уменьшения загрузки силовых трансформаторов. Это является характерной чертой современной электроэнергетики, отрицательно влияющей на качество и потери электроэнергии.
Поэтому основная задача оптимизации электропотребления как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации системы электроснабжения, состоит в том, чтобы наиболее полно обеспечить компенсацию РМ в сети.
В связи с этим возникает необходимость установки источников РМ не только в электросетях предприятий, но и в энергосистемах, которые обеспечили бы компенсацию избыточной РМ как энергосистемы, так и потребителя. При этом установка компенсирующих устройств непосредственно у потребителей улучшает технико-экономические показатели всей системы электроснабжения, что непосредственно сказывается на экономической эффективности энергопотребления.
Табл.4 Снижение тепловых потерь при компенсации РМ
| Cos Fi до компенсации | Cos Fi после компенсации | Снижение величины тока и полной мощности в % | Снижение величины тепловых потерь в % |
|---|---|---|---|
| 0,5 | 0,9 | 44 | 69 |
| 0,5 | 1 | 50 | 75 |
| 0,6 | 0,9 | 33 | 55 |
| 0,6 | 1 | 40 | 64 |
| 0,7 | 0,9 | 22 | 39 |
| 0,7 | 1 | 30 | 51 |
| 0,8 | 1 | 20 | 36 |
Табл.4 Снижение тепловых потерь при компенсации РМ
С чего начать? Мониторинг параметров электросети
Чтобы понять суть процессов, протекающих в конкретной электросети, нужна достоверная техническая информация. Для этого необходимо проводить мониторинг параметров электросети, снимая и фиксируя специальными приборами одновременно несколько десятков характеристик электросети с интервалом в доли секунды. (Токи, напряжения, активные, реактивные и полные мощности по каждой фазе, cos F, гармонический состав сети и т.д.). Полученную информацию необходимо обрабатывать, анализировать, и только после этого можно будет с уверенностью сказать, что за процессы протекают в вашей электросети, самое главное, где, каким образом и сколько нужно компенсировать реактивной мощности, чтобы электроэнергия, получаемая от поставщика, имела бы необходимые показатели качества, и расходовалась самым экономичным образом на нужды предприятия, без потерь, а вы бы еще и экономили эту самую электроэнергию.
После опубликования Приказа Минпромэнерго от 22 февраля 2007 года № 49, утверждающего «Порядок расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии (договоры энергоснабжения)» наконец-то появилась нормативная база для планомерного, экономически оправданного комплекса мер по снижению энергопотребления в масштабах всей страны.
В новых условиях энергосистемам начали подготовку к переходу на новый уровень взаимоотношений с потребителями и новой организации работ по управлению реактивной мощностью. Потребителям же следует подготовиться к наступающим переменам во взаимоотношениях с ЭСО и принять необходимые технические меры для компенсации РМ.
Вот основные:
- Установка коммерческого учета реактивной мощности на предприятии.
- Установка компенсирующих устройств.
Заключение
Сегодня, когда промышленное производство восстановило свой до перестроечный уровень потребления электроэнергии, а кое-где и превысило его, необходимо проводить техническое обучение методам компенсации РМ на предприятиях, где объяснять потребителю, что соблюдение режимов компенсации реактивной мощности, позволит ему улучшить надежность своих сетей и увеличить пропускную способность оборудования, снизить потери электрической энергии, в конечном счете — улучшить свои экономические показатели.
В данной статье мы рассмотрели второй аспект компенсации РМ — ее энергосберегающий характер. Как показала практика, решение проблемы энергосбережения неоднозначно. При её решении выбор правильного пути реализации энергосберегающих мероприятий должен быть за специалистами.
amk-electro.ru