Компенсация реактивной мощности: зачем предприятию нужна УКРМ

Электродвигатели, трансформаторы, насосы, компрессоры и сварочное оборудование потребляют не только активную, но и реактивную мощность. Она необходима для создания электромагнитных полей, однако полезной работы напрямую не выполняет.

При большой реактивной нагрузке увеличивается ток в сети. Кабели, трансформаторы и коммутационные аппараты оказываются загружены сильнее, растут потери и увеличивается  падение напряжения. Снизить эту нагрузку позволяет УКРМ — установка компенсации реактивной мощности.

Что такое реактивная мощность

Полная мощность электроустановки состоит из двух составляющих:

• активная мощность измеряется в киловаттах и используется для выполнения полезной работы;

• реактивная мощность измеряется в квар и необходима для работы оборудования с индуктивной нагрузкой.

Полная мощность измеряется в кВА и определяет фактическую нагрузку на электрическую сеть. Соотношение активной и полной мощности характеризует коэффициент мощности — cos φ. Чем он ниже, тем больший ток требуется для передачи одинакового количества активной мощности.

Например, два двигателя могут выполнять одну и ту же работу, но при низком коэффициенте мощности один из них будет сильнее загружать кабели и трансформатор.

Чем опасен низкий коэффициент мощности

Избыточная реактивная мощность приводит к нескольким проблемам.

Увеличение тока

При одинаковой активной мощности оборудование с низким cos φ потребляет больший ток. Это повышает нагрузку на кабельные линии, шины, трансформаторы и защитные аппараты.

Дополнительные потери

Потери в проводниках зависят от квадрата тока. Поэтому даже небольшое увеличение тока может заметно повысить нагрев кабелей и контактных соединений.

Снижение доступной мощности

Трансформатор и кабельная линия ограничены полной мощностью и допустимым током. Если часть их пропускной способности занята передачей реактивной мощности, для подключения новых станков или технологических линий остается меньше резерва.

Падение напряжения

Большие токи увеличивают потери напряжения. Это может осложнять запуск двигателей и влиять на работу автоматики, приводов и другого чувствительного оборудования.

Дополнительные расходы

Требования к потреблению реактивной мощности могут быть установлены в документах о технологическом присоединении и договорных условиях. При этом экономический эффект от установки УКРМ зависит от схемы электроснабжения, режима работы объекта и порядка расчетов с энергоснабжающей организацией.

Что такое УКРМ

УКРМ — это установка, которая вырабатывает реактивную мощность рядом с потребителями и снижает ее переток по внутренней и внешней сети предприятия.

Основу классической установки составляют:

• конденсаторные батареи;

• регулятор коэффициента мощности;

• коммутационные аппараты;

• защитные устройства;

• при необходимости — антирезонансные дроссели.

Регулятор измеряет параметры сети и автоматически подключает необходимое количество конденсаторных ступеней. При снижении нагрузки лишние ступени отключаются, чтобы не допустить перекомпенсации. Такие установки позволяют уменьшить полную мощность и ток, освободить резерв электроустановки и снизить потери. 

Что получает предприятие после установки УКРМ

Правильно рассчитанная компенсация реактивной мощности позволяет:

• уменьшить ток в кабельных линиях;

• снизить нагрузку на трансформаторы;

• сократить потери электроэнергии во внутренней сети;

• уменьшить падение напряжения;

• высвободить мощность для подключения нового оборудования;

• снизить нагрев кабелей и коммутационных аппаратов;

• выполнить требования к коэффициенту мощности.

В некоторых случаях УКРМ помогает увеличить производственную нагрузку без немедленной замены трансформатора или прокладки дополнительной кабельной линии. Однако возможность такого решения должна подтверждаться расчетами.

Когда предприятию нужна компенсация реактивной мощности

Проверить необходимость установки УКРМ стоит, если на объекте:

• работает большое количество асинхронных двигателей;

• используются насосы, компрессоры и вентиляционные установки;

• установлены трансформаторы, сварочные аппараты или индукционное оборудование;

• наблюдается низкий коэффициент мощности;

• трансформатор или вводные линии работают близко к предельной нагрузке;

• возникают заметные падения напряжения;

• планируется подключение новых потребителей;

• зафиксировано превышение допустимого потребления реактивной мощности.

Ориентироваться только на показания счетчика или номинальную мощность трансформатора недостаточно. Для подбора оборудования необходимо измерить параметры сети в разных режимах работы.

Какие варианты компенсации применяются

По месту установки компенсация может быть:

• индивидуальной — конденсаторы подключаются непосредственно к отдельному двигателю или трансформатору;

• групповой — установка компенсирует несколько однотипных потребителей;

• централизованной — автоматическая УКРМ размещается на вводе или в главном распределительном устройстве.

Для стабильной нагрузки могут применяться нерегулируемые конденсаторные установки. Если мощность оборудования меняется в течение смены, используют автоматические ступенчатые УКРМ.

На объектах с быстро меняющейся нагрузкой могут потребоваться тиристорные установки или статические генераторы реактивной мощности. Они переключаются быстрее обычных контакторных систем.

Заключение

УКРМ помогает снизить токи и потери во внутренней сети предприятия, разгрузить трансформаторы и кабельные линии, стабилизировать напряжение и освободить резерв для подключения нового оборудования.

Эффективность установки зависит от точного расчета. Нельзя выбирать УКРМ только по мощности трансформатора или текущему значению cos φ — необходимо учитывать график нагрузки, гармоники и особенности электроснабжения объекта.

«АЛЬФА-ЭНЕРГО» выполняет обследование электроустановок, измерение параметров сети, проектирование, поставку, монтаж и пусконаладку систем компенсации реактивной мощности. Комплексный подход позволяет подобрать УКРМ под реальные режимы работы предприятия и безопасно интегрировать ее в существующую систему электроснабжения.