Коэффициент мощности симметричных трехфазных приемников и способы его повышения

В главе 2 было дано определение коэффициента мощности и показаны необходимость и возможность его повышения.

Как указывалось, значительную часть приемников электрической энергии составляют трехфазные асинхронные двигатели, обслуживающие силовые промышленные установки (компрессоры, насосы, вентиляторы) и производственные механизмы (в основном станки), установки электрического освещения, электрические печи, а также преобразовательные агрегаты, служащие для питания приемников постоянного тока. Все эти приемники, кроме установок электрического освещения, как правило, являются симметричными.

Большая часть промышленных приемников потребляет из сети помимо активной и реактивную энергию. Основными потребителями реактивной энергии являются асинхронные двигатели и трансформаторы, потребляющие соответственно 60—65% и 20—25% общего количества реактивной энергии.

При загрузке линий передач и трансформаторов значительными потоками реактивной энергии возникают дополнительные потери па нагрев, потери напряжения (особенно в сетях районного значения), уменьшается пропускная способность линий электропередачи и трансформаторов, возникает необходимость увеличения площадей сечений проводов воздушных и кабельных линий, а также мощности или количества трансформаторов. Поэтому в современных системах электроснабжения стремятся частично разгружать линии электропередачи и трансформаторы от реактивной энергии, приближая в соответствии с технико-экономическими возможностями источники реактивной энергии к местам ее потребления. Это приводит к увеличению коэффициента мощности установок.

Повышение коэффициента мощности имеет огромное технико-экономическое значение: так, его повышение на 0,01 только в одной крупной энергосистеме дает ежегодно экономию нескольких миллионов киловатт-часов.

Повышение коэффициента мощности промышленных предприятий должно осуществляться прежде всего за счет упорядочения энергетического режима оборудования, рационального использования установленных мощностей асинхронных двигателей и трансформаторов, замены мало загруженных двигателей двигателями меньших мощностей, ограничения режимов холостого хода трансформаторов и двигателей и др. В случае необходимости прибегают к искусственным мерам повышения коэффициента мощности с помощью компенсирующих устройств (источников реактивной энергии) — синхронных компенсаторов (мощных синхронных двигателей) и статических конденсаторов.

Коэффициент мощности трехфазных приемников.

где Ос — реактивная мощность компенсирующих устройств.

Лучше, когда требуемая реактивная энергия вырабатывается компенсирующими устройствами, установленными вблизи приемников, — тем выше коэффициент мощности.

Выбор компенсирующих устройств осуществляют на основе технико-экономических расчетов. Применение синхронных компенсаторов в маломощных установках нецелесообразно, поэтому на промышленных предприятиях при мощности компенсирующего устройства меньше 5 МВ Ар (11= 6 кВ) и 10 МВАр (11 — 10 кВ) экономически целесообразна установка конденсаторных батарей.

Реактивная мощность конденсаторов в одном элементе составляет 4—10 кВАр: из двух элементов собирают батареи требуемой мощности, соединяют их треугольником и включают в трехфазную сеть. В этом случае при заданном напряжении требуются конденсаторы меньшей емкости. Установки конденсаторов делятся на три вида: индивидуальные, групповые и централизованные (в последних мощность конденсаторов используется более эффективно).

В соответствии с указаниями по компенсации реактивной мощности в распределительных сетях каждому предприятию нормируется не коэффициент мощности, а непосредственное экономически обоснованное значение реактивной энергии, которую ему разрешается потреблять из сети. В соответствии со специальными договорами предприятиям устанавливается оптимальный tgф, определяемый по показаниям счетчиков реактивной и активной энергии ^(р = 0_<]У/Р_1]Х Если предприятие работает с tgф, близким к оптимальному, то оно получает скидку на оплату за электроэнергию (что дает общую экономию средств), если tg отличается от оптимального, то устанавливается надбавка к тарифу (до 30%).