Компенсация реактивной мощности приемников энергии

Активная мощность приемника P=UIcosj характеризует интенсив­ность потребле­ния им энергии и зависит от режима его работы.

Реактивная мощность приемника Q=UIsinj характеризует интенсив­ность обмена энергией между электромагнитным полем приемника и остальной цепью. Эта мощность по­ложительна при индуктивном характере приемника ( ) и отрицательна при емкостном характере ( ). В промышленных ус­ловиях преобладающее большинство приемников имеют активно-индуктивный характер ( ) и потребляют положительную реактивную мощность . Параллельное подключение к таким приемникам конденсаторов, по­треб­ляю­щих отрицательную реактивную мощность и, таким образом, являю­щихся гене­раторами реактивной мощности для приемников, позволяет умень­шить (компен­сировать) суммарную реактивную мощность: .

Компенсация реактивной мощности позволяет при неизменной активной мощности уменьшить потребляемый от сети ток:

.

Схема цепи в режиме компенсации реактивной мощности показана на рис. 56.

При увеличении емкости компенсирующего конденсатора С пропорцио­нально бу­дет увеличиваться потребляемый им ток . Ток линии, рав­ный геометрической сумме токов нагрузки и конденсатора ( ), вна­чале будет уменьшаться (при Q_L>Q_C), достигнет своего минимального значения при полной компенсации реактивной мощности , а затем начнет возрастать при Q_C > Q_L (рис. 57).

Из геометрии рис. 57 следует соотношение:

.

Тот же ток из закона Ома:

.

Из совместного решения этих двух уравнений вытекает формула для расчeта емко­сти компенсирующего устройства от первоначального значения tgj₂ до за­данного tg :

[мкФ].

Сопротивление воздушных ЛЭП носит активно-индуктивный характер с сущест­венным преобладанием реактивного сопротивления (X_Л >> R_Л), поэтому падение напряжения в ли­нии U_Л= I(R_Л+jX_Л) почти на 90^˚ опережает ток. На рис. 5 пока­зано семейство векторных диаграмм токов и напряжений для разных значений компенсирующей емкости С=var при постоянном значении напряже­ния в начале линии .

Из анализа семейства диаграмм следует, что увеличение степени ком­пенсации ре­активной мощности повышает напряжение U₂ на выводах нагрузки, таким образом, проис­ходит компенсация потери напряжения в линии DU = U₁ – U₂. На практике указанная функ­циональная зависимость U₂ = f(C) используется для поддержания заданного уровня напря­же­ния на выводах (шинах) нагрузки при изменении ее параметров.

Таким образом, посредством компенсации реактивной мощности на­грузки в энергосис­теме реша­ются две важные технико-экономические задачи. Во-первых, умень­шение тока линии элек­тропередачи позволяет снизить потери мощности в ней ( ) и повысить ее КПД. Во-вторых, с помощью ре­гулируемых компен­сирующих устройств можно управлять на­пряжением на вы­водах нагрузки, под­держивать его на заданном номинальном уровне при изме­нении потребляемой активной мощности P₂ в широком диапазоне.