Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Инвертор реактивной мощности для счетчика

Компенсация реактивной мощности в электроустановках с генераторами

1. Введение

До сих пор обсуждалась компенсация реактивной мощности в первом и втором квадрантах системы координат. В последнее время всё чаще промышленные предприятия, к примеру, на которых сжигается древесная пыль, используют генераторы с приводом от паровых машин, работающие параллельно сети.

В этой главе рассматриваются технические и экономические аспекты, относящиеся к требуемому коэффициенту мощности или величине реактивной энергии, которая должна оплачиваться. Если генераторы подают активную энергию обратно к поставщику, это означает, что речь идёт о 4-квадрантной работе. При этом возникают новые аспекты, относящиеся к тарификации потребления реактивной энергии. Как показано далее, тариф, требующий обеспечения среднего коэффициента мощности cosφ = 0,9 (отстающий) (см. главу 4), становится некорректным.

Также разъясняется, что понятия «коэффициент мощности» (cosφ) и «реактивная мощность» (Q) характеризуют совершенно разные электрофизические величины. Это можно выразить следующим неравенством:

То есть коэффициент мощности — это отнюдь не то же самое, что реактивная мощность и наоборот.

2. Общие понятия

О планах по вводу в действие генератора (генераторов) необходимо сообщать поставщику электроэнергии, при этом должен заключаться специальный договор. В нём должно быть указано, к какому входу электропитания (если их больше одного) подключается генератор. При этом необходимо строго соблюдать технические требования, предусмотренные национальными или международными регулирующими организациями [1, 2].

Прежде всего, необходимо отметить, что следует отличать постоянно работающие силовые генераторные устройства, подключенные параллельно сети, от аварийных генераторов, например в больницах, которые включаются в случае аварии в сети питания. Аварийные силовые генераторные установки используются в течение короткого времени, в основном до появления напряжения сети. Поэтому такую ситуацию можно исключить при рассмотрении 4-квадрантной работы.

Силовые генераторные установки могут питаться за счёт энергии воды или ветра, от солнечных батарей, ТЭЦ или топливных элементов.

Электрическая энергия может вырабатываться синхронными или асинхронными генераторами, а также генераторами постоянного тока с преобразователями постоянного тока в переменный.

При работе генератора параллельно с сетью имеют большое значение стабильность напряжения, качество напряжения и синхронизация по частоте. Следует принимать во внимание, планируется ли работа без обмена энергией с сетью. Это возможно в основном при использовании синхронных генераторов.

3. Автоматическое управление реактивной мощностью в 4 квадрантах

3.1 Техническая сторона вопроса

На рисунке 1 показаны 4 квадранта системы координат. При работе генераторов могут иметь место 4 режима нагрузки:

  • квадрант I — потребление (+) активной и реактивной энергии;
  • квадрант II — потребление (+) активной и отдача (-) реактивной энергии;
  • квадрант III — отдача (-) активной и реактивной энергии;
  • квадрант IV — отдача (-) активной энергии и потребление (+) реактивной энергии.

В квадрантах III и IV генераторы отдают в сеть поставщика активную энергию, которая должна измеряться отдельным киловаттметром. Наибольшее внимание уделяется ситуации в квадранте IV. Асинхронные генераторы могут отдавать активную энергию в сеть, но они потребляют реактивную энергию для намагничивания.

Ситуация в квадрантах I и II хорошо известна. Управление реактивной мощностью осуществляется с помощью автоматического контроллера. Диапазон нечувствительности ограничивается так называемыми пороговыми линиями C/k и вращением вокруг точки нуля системы координат в зависимости от заданного коэффициента мощности.

На рисунке 1 показаны два заданных коэффициента мощности: 0,85 (отстающий) и единичный. Для вектора нагрузки 3 для получения коэффициента мощности около 0,85 (отстающий) достаточно одной ступени батареи, при этом контроллер находится в режиме ожидания. Для получения коэффициента мощности cosφ = 1 контроллер реактивной мощности коммутирует ещё 3 конденсатора.

Если генератор, работающий параллельно, уменьшает потребление активной энергии из сети, векторы остаются в пределах первого или второго квадранта (см. рисунок 2b). Однако если генератор принимает на себя всю потребляемую мощность и даже отдаёт активную энергию в сеть поставщика, векторы переходят в третий или четвёртый квадрант (см. рисунок 2c). Большинство электронных контроллеров реактивной мощности имеют цифровой дисплей, показывающий текущее значение коэффициента мощности. При управлении реактивной мощностью во всех четырёх квадрантах при отдаче мощности генератором может индицироваться неправильное значение коэффициента мощности (см. рисунок 2c). При управлении во всех четырёх квадрантах может индицироваться значение коэффициента мощности от 0 до 1 в первом или третьем квадранте и от 1 до 0 во втором и четвёртом квадрантах. Таким образом, если контроллер пригоден для 4-квадрантной работы, он показывает любое возможное значение в пределах 360° системы координат.

Предполагается, что контроллер реактивной мощности пригоден для работы во всех 4 квадрантах. Необходимо ещё раз подчеркнуть, что текущее значение коэффициента мощности cosφа ничего не говорит о текущем значении реактивной мощности Q.

Рис. 1 Управление реактивной мощностью во всех 4 квадрантах

Вектор 4 в квадранте IV на рисунке 1 изображает ситуацию, когда генератор покрывает всё потребление активной мощности и, кроме того, отдаёт в сеть такую же величину. Если бы был задан коэффициент мощности 0,85 (отстающий), контроллер мог бы неожиданно компенсировать до коэффициента мощности 0,85 на опережающей стороне. Диапазон C/k распространяется от первого квадранта через ноль в третий квадрант. Это называется зеркальной характеристикой контроллера. При этом компенсационной батареи оказывается недостаточно для компенсации до 0,85 на опережающей стороне (вектор 6). Для получения заданного коэффициента мощности может понадобиться 7 конденсаторных ступеней. Как известно, при компенсации в емкостной области имеется недостаток, связанный с увеличением напряжения. Многие современные контроллеры реактивной мощности вырабатывают предупредительный сигнал, если имеющихся ступеней недостаточно для получения требуемого высокого значения коэффициента мощности. Получить надлежащее управление реактивной мощностью — не означает задать требуемое значение во втором квадранте, например, 0,9 на стороне опережения, чтобы получить 0,9 на стороне отставания при управлении в четвёртом квадранте (см. рисунок 1). Простейший способ решить эту проблему — задать требуемый коэффициент мощности равным единице (cosφ = 1). При задании такого коэффициента мощности обеспечивается симметричное управление реактивной мощностью во всех 4 квадрантах (векторы 5 и 2). Таким образом, если компенсация реактивной мощности работает во всех квадрантах, ёмкость конденсатора определяется исходя из необходимости получения среднего коэффициента мощности, равного 1 (cosφ = 1).

Читайте так же:
Подключение счетчика счетчик np523

Напомним, что полная компенсация реактивной мощности экономит активную энергию благодаря снижению потерь в проводниках. Такое решение незаменимо не только с технической точки зрения, но также с экономической. Об этом идёт речь в следующем разделе.

Рис. 2 Неправильные значения коэффициента мощности при 4-квадрантной работе
(трансформатор тока установлен в точке подвода питания)

3.2 Экономическая сторона вопроса

Как было сказано ранее, потребители, имеющие собственные генераторы, обязаны компенсировать реактивную мощность для обеспечения коэффициента мощности, максимально близкого к единице (cosφd = 1).

При этом любое стандартное тарифное соглашение по достижению, к примеру, среднего коэффициента мощности 0,9 становится недействительным. Такой стандартизированный контракт принимает, что количество реактивной энергии, равное 48,5% потребления активной энергии, не оплачивается. То есть если потребление активной энергии составляет, к примеру, 1000 кВт·ч в течение расчётного периода, то 485 квар·ч реактивной энергии являются бесплатными.

Естественным желанием потребителей, имеющих генераторы, является снижение потребления энергии до нуля. В результате в конце расчётного периода счёт за энергоснабжение может содержать 0 кВт·ч активной энергии и, к примеру, 17 000 квар·ч потребления реактивной энергии. Разумеется, энергоснабжающая компания не будет поставлять реактивную энергию без оплаты. Во многих электроустановках с генераторами используются асинхронные двигатели, работающие с так называемым отрицательным скольжением. Независимо от того, работает машина в режиме двигателя или генератора, она постоянно потребляет реактивную энергию для намагничивания магнитопровода.

Таким образом, каждый потребитель, намеревающийся снизить потребление активной энергии, особенно если он собирается это делать с помощью генератора (генераторов), обязан при этом полностью компенсировать реактивную энергию, за исключением случаев, когда он заключил специальный договор с энергоснабжающей компанией.

Вышесказанное можно проиллюстрировать на следующем примере.

Пример. Асинхронный двигатель с номинальной мощностью 100 кВА работает в режиме генератора. Его номинальный коэффициент мощности — 0,82 (инд.). Генератор отдаёт в сеть активную энергию, но при этом потребляет реактивную мощность, которую можно рассчитать следующим образом.

cosφ = 0,82, φ = 34,9º, sinφ = 0,572.

Q = 100 кВА · 0,572 = 57,2 квар.

За сутки или 24 часа варметр насчитает 1373 квар·ч или около 41 200 квар·ч за месяц при непрерывной работе генератора, к примеру, на гидроэлектростанции.

При работе с синхронными генераторами потребление реактивной энергии зависит от заданных параметров возбуждения. Они задаются таким образом, чтобы коэффициент мощности был всегда отстающим. При этом реактивная мощность генератора рассчитывается по методике, приведённой выше для асинхронного генератора.

4 Заключение и выводы

Компенсация реактивной мощности во всех 4 квадрантах системы координат в отличие от классической работы в 2 квадрантах из-за наличия параллельно работающих генераторов требует применения совершенно других методов рассмотрения технических и экономических аспектов.

Основной целью компенсации является получение коэффициента мощности, как можно более близкого к единице (cosφ = 1). Исходя из этого должна выбираться компенсационная батарея. Контроллер реактивной мощности должен быть пригоден для работы во всех четырёх квадрантах.

Разумеется, трансформатор тока контроллера должен быть рассчитан также и на реактивный ток генератора (генераторов). Точка подключения питания генератора (генераторов) всегда должна быть обращена к стороне L корпуса трансформатора тока.

Необходимо выполнять все требования местных, национальных и международных нормативных документов.

Коэффициент мощности частотника — качество электроэнергии

    0 commentsПринцип работы 22 ноября, 2016

Нет уже надобности лишний раз описывать, что такое экономия электроэнергии, да и энергии вообще, и насколько это плохо. Даже, если это не так плохо на самом деле, как расписывают политики или придворные ученые, в любом случае, зачем жечь лишние киловатты? Зачем пропадать добру? Повышать экономичность энергопотребляющих машин, устройств и приборов – это одна из обязанностей тех, кто их создает.

Электроэнергия неизбежно теряется в процессе передачи от источника к потребителю. это справедливо как для переменного тока, так и для постоянного. Часть активной мощности, на величину падения напряжения сети, бесполезно греет воздух и землю. Эта проблема, насколько возможно, решается оптимальным подбором сечения проводников линий электропередач и повышением напряжения, до тех пор, пока это возможно. На первый взгляд, на этом можно успокоиться. На самом деле не все так просто и вопрос упирается в деньги. Рассмотрим эту ситуацию на примере.

На предприятии нагревают воду и платят по счетчику активной энергии. Продавец, скажем, электростанция, с учетом точно рассчитанных потерь на передачу в линии, смотрит на свой счетчик и видит баланс. Затем предприятие покупает электромоторы и начинает интенсивно использовать их с насосами, что-то качать. Через некоторое время продавец электроэнергии начинает замечать, что ему приходится вырабатывать больше энергии чем он продает за деньги. У клиента все в порядке, пломбы на счетчиках целые. Убедившись, что никто не ворует, обращаются к электротехникам за консультацией.

Те объясняют, что за счет индуктивности электромоторов в цепи появляется реактивный ток (берущийся взаймы) и соответствующая ему мощность. Энергия, запасенная в магнитном поле моторов, по законам физики сохраняется, но не вся она переходит в механическую работу. Потому, что не успевает сделать это вовремя. И возвращается в цепь обратно. Этот бесполезный ток только зря нагревает провода, и совсем не учитывается счетчиками активной энергии. Что делать? Есть два выхода. Первый: это скомпенсировать реактивный ток, поставив на подстанции предприятия батареи конденсаторов; и второй: установить счетчик реактивной энергии и брать за нее деньги.

Читайте так же:
Тарифы при двухзонном счетчике

Продавец электроэнергии выбирает второй путь – брать деньги, а кто бы сделал не так? Тогда предприятие, узнав о конденсаторах, делает в них инвестицию и со временем они окупаются, поскольку реактивный счетчик крутит уже не так быстро. Примерно так и было в истории развития промышленной электроэнергетики. “Частный сектор” тогда пользовался еще спиральными электроплитками и лампочками накаливания и платил аккуратно.

Со временем, мощность бытовых приборов в развитых странах сильно выросла. Любой современный бытовой прибор может содержать электромоторы и трансформаторы: холодильник, стиральная машина. Даже блок питания компьютеров содержит элементы, искажающие форму потребляемого тока. А это означает появление реактивного тока и реактивную мощность. Продавцы энергии снова почувствовали убытки, да и экологи шумят. Но не ставить же в частном секторе и офисах счетчики реактивной энергии! Поэтому высокоразвитые страны, под давлением заинтересованных сторон, выработали обязательные стандарты для всех производителей современного энергопотребляющего оборудования. Сегодня даже маломощный компьютерный блок питания оснащен корректором коэффициента мощности и его к.п.д. перевалил за 99%.

Полная мощность цепи переменного тока складывается из суммы активной мощности и реактивной мощности. Коэффициент мощности равен отношению активной мощности к полной мощности, следовательно, чем меньше реактивная мощность, тем выше коэффициент мощности. В общем случае, для несинусоидальных токов и напряжений, их функции необходимо разложить в ряд Фурье и для каждой гармоники мы получим свой коэффициент мощности в виде тригонометрической функции ее фазового угла, а также и свои амплитуды тока и напряжения. Функция синус проще всего раскладывается в ряд Фурье – это и есть сам синус. Любое преобразование энергии по закону синуса аналогично равномерному круговому движению в механике с центром масс на оси вращения. Это самый экономичный режим.

Энергетиков на предприятиях, да и бытовых потребителей, волнует, главным образом, первая гармоника напряжения сети – 50 Гц, для которой коэффициент мощности с высокой точностью для практики равен cos φ. Энергетиков крупных энергетических компаний уже интересуют высшие гармоники, потому, что для их компаний это ощутимые рубли, которые проявляются не столько в потере энергии, сколько в помехах управляющей, сигнальной и связной аппаратуре. Обычно интересуются 5, 7 и 11-ми гармониками (это простые числа, осложняющие расчеты). Для их подавления у мощных потребителей используют контуры с последовательным резонансом.

Повышение коэффициента мощности

Кроме упомянутых уже конденсаторов (или дросселей для нагрузки с емкостным характером), коэффициент мощности можно повысить избегая работы мощных двигателей и трансформаторов с недостаточной нагрузкой. Это увеличит “косинус”. Отдельный вопрос – как повысить коэффициент для несинусоидальных токов, то есть, бороться с гармоническими искажениями переменного тока в линии, идущей к поставщику энергии. Особенно это актуально для небольших потребителей с импульсными источниками питания, а также любого прибора содержащего силовую электронику, например, для преобразователя частоты. Здесь либо можно использовать дроссели, либо активные корректоры мощности. По нынешним временам дроссель – слишком большая роскошь, это много стали и меди. Активный корректор – это управляемый силовым ключом дроссель, изготовленный из недорогого феррита с небольшим числом витков медного провода.

Электропривод переменного тока

Особенное значение в технике приобретают управляемые приводы переменного тока с использованием асинхронного электродвигателя. Если бы инженер тридцатых годов прошлого века увидел, что теперь вытворяют с помощью этих простых, дешевых и “к сожалению неуправляемых” двигателей, он бы лопнул от зависти. Единственный способ эффективно изменять скорость вращения такого двигателя – изменять частоту напряжения на нем. В тридцатые годы прошлого века изменять частоту можно было только на электростанции, глядя на язычковый частотомер, в пределах нескольких Гц. Все, что надо было тогда делать – это держать его на номинале, посередине шкалы. Все остальное было еще в теории.

Частотные преобразователи

Сегодня асинхронным двигателем управляют с помощью преобразователя частоты. Частотный преобразователь прошел определенную историю развития. Сначала использовались тиристорные схемы. Эти схемы имели множество недостатков, которые сдерживали развитие преобразователей, хотя довольно активно применялись, особенно для мощных двигателей. Когда появились MOSFET, а затем и IGBT транзисторы, рынок преобразователей, как принято говорить “взорвался”. Средняя стоимость преобразователя частоты начала падать и сегодня частотник можно купить даже для бытовых целей за несколько тысяч рублей.

К моменту появления IGBT было предложено и испытано множество топологий силовой части и способов управления для преобразователя частоты. Преобразователи делятся на прямые и двухзвенные ДПЧ. Прямые – непосредственно передают энергию к двигателю: например, циклоконвертор, матричный конвертор. Большим недостатком этих преобразователей является значительное число ключей и большая сложность управления ими. Они применялись, в основном, в тиристорную эпоху.

Двухзвенная схема преобразователя частоты содержит трехфазный инвертор, получающий питание от источника постоянного тока или напряжения. Следовательно, она требует выпрямитель, каковой и является еще одним звеном. Эти преобразователи более перспективные, так как позволяют осуществить рекуперацию на переменном токе, а это, пожалуй, было бы окончательным решением проблемы электропривода. Этот важный вопрос поясняет следующий рисунок:

На рисунке показан инвертор тока. Он питает двигатель и конденсаторы в его цепи. Дроссели в звене постоянного тока ограничивают помехи. Конденсаторы сглаживают пульсации тока ШИМ. Инвертору тока требуется управляемое выпрямляющее звено для регулирования напряжения и управления током в промежуточном звене. В выходном инверторе используются запираемые тиристоры IGCT (Integrated Gate-Commutated Thyristor). Это довольно новый вид приборов, промышленность еще не имеет большого опыта их применения, но разработчики интересуются их возможностями. IGCT – довольно сложная штука:

Читайте так же:
Синхронный реверсивный счетчик со сквозным переносом


так как содержит драйвер непосредственно рядом с прибором. На рисунке показан прижимной вариант. Можно заметить множество конденсаторов на плате – это требуется для повышения быстродействия управляющего электрода. Частота переключения – порядка единиц кГц. Это уже подходит для преобразователя частоты. Инвертор тока может не гасить энергию на тормозных резисторах, а возвращать ее в питающую сеть.

Но наиболее часто используются инверторы напряжения. Их выпрямляющее звено выполняется на диодах, а инвертор – на транзисторах IGBT, зашунтированными диодами, включенными в обратном направлении. Звено постоянного тока содержит конденсаторы и дроссель для сглаживания пульсаций. Инвертор напряжения имеет довольно много вариантов. Дело в том, что для эффективного регулирования мощных двигателей в звене постоянного тока преобразователя частоты приходится использовать высокое напряжение, а для этого приходится использовать многоуровневые схемы инверторов, чтобы поделить напряжение между приборами и избежать их пробоя. Существуют схемы: трехуровневая, с фиксированной средней точкой; каскадные с большим, чем три, числом уровней; схемы с плавающими конденсаторами. Большинство продаваемых преобразователей выпускают по простой схеме для трехфазных двигателей малой и средней мощности, работающих в сетях 50-60 Гц 0,4 кВ.

Схема частотного преобразователя помещается в небольшой коробке, размером с обувную, для преобразователей частоты небольшой мощности, а мощные высоковольтные преобразователи для больших двигателей могут занимать несколько металлических шкафов.

Экономия энергии с частотным преобразователем

Использование преобразователя частоты для питания и плавного пуска асинхронного электродвигателя позволяет экономить до от 30 до 60%. Это происходит за счет оптимизации режима работы двигателя с помощью частотного преобразователя. При малой нагрузке можно уменьшить напряжение на двигателе, а управляя частотой выходного напряжения, поддерживать требуемую скорость.

Фильтр в звене постоянного тока частотного преобразователя хорошо справляется с реактивным током на первой гармонике, а остальные могут успешно подавляться фильтрами, включаемыми как в цепи переменного напряжения преобразователя частоты со стороны сети, так и в цепи переменного напряжения после преобразователя, на стороне двигателя.

Способность преобразователя частоты заряжать конденсаторы звена постоянного тока до некоторой степени тоже экономит энергию. Если механизм движется по инерции непродолжительное время, то выходной инвертор может быть использован как выпрямитель и заряжать емкость звена постоянного тока. Длительно это происходить не может, так как заряд конденсатора ограничен его номинальным напряжением и это как раз величина выходного напряжения инвертора частотного преобразователя в режиме торможения. для этих целей в схему преобразователя частоты добавляют тормозной резистор, делается это внешним образом, так как этот резистор будет выделять много тепла и корпус преобразователя частоты может его не выдержать.

Использование преобразователя частоты “из коробки” никак не гарантирует беспроблемность с экономией энергии. Потребитель должен вникнуть в условия эксплуатации каждого экземпляра преобразователя частоты, который он приобрел и устанавливает на своем производстве. В цепи переменного тока для повышения кпд необходимо правильно подбирать мощности двигателя и преобразователя. Если нагрузка на двигатель не достигает его номинальной мощности, то можно использовать марку преобразователя частоты для двигателя меньшей мощности. Необходимая величина выходного напряжения будет при этом обеспечена, скорость вращения также. Но это не самый экономный вариант для частотного преобразователя. И частотник, и двигатель должны соответствовать по мощности друг другу. Можно подключать несколько двигателей параллельно, при условии, что они работают в одинаковых условиях и в сумме имеют номинальную мощность как у преобразователя. В этом случае не обязательно покупать преобразователи по отдельности для каждого двигателя.

Коэффициент мощности частотного преобразователя довольно близок к 1, не меньше 0,98 в худшем случае. Вся реактивная мощность двигателя поглощается в звене постоянного тока на любых режимах его работы. Все оставшееся, это только влияние нелинейности выпрямителя. Для мощных двигателей, а значит, и больших токов во входной сети преобразователя, будут заметны импульсные помехи. Так что коэффициент мощности частотника это вопрос не энергетический, а электромагнитной совместимости. чтобы избавиться от помех, может понадобиться экранирование кабелей или прокладка их в трубах, при заземлении экранов или труб. Важно не нарушать также и те правила заземления, которые указаны в инструкции на каждый преобразователь. Каждый преобразователь должен напрямую соединяться с шиной заземления и никак иначе. Иначе образуются контуры, которые будут создавать помехи чувствительному оборудованию.

§ 17 Генераторы реактивной мощности.

Рассмотрим также целую плеяду способов, под названием «Генератор реактивной мощности». Прежде чем рассматривать конкретные способы рассмотрим что же такое реактивная энергия в своей физической сути. Реактивная энергия — это энергия, которая идет на создание электрического (конденсатор) или магнитного (катушка индуктивности) поля, и которая полезной работы не производит. Проще говоря сначала конденсатор или катушка берут энергию из сети для создания поля, а потом после падения напряжения отдают эту энергию обратно с сеть. Рассказал конечно сильно упрощенно (да простят меня электрики), но в сути своей примерно правильно. Все катушки индуктивности являются потребителями реактивной мощности, а конденсаторы генераторами реактивной мощности.
Есть конечно и такие устройства, как синхронные двигатели, которые в зависимости от силы тока возбуждения могут являться как генераторами, так и потребителями реактивной мощности, однако в бытовых условиях они нигде не используются и поэтому их рассматривать не будем.
Поэтому сколько не обвешивай конденсатор активными элементами — транзисторами, тиристорами и т. п., больше энергии, чем запасает конденсатор он не отдаст.
Все индукционные счетчики ведут учет только активной энергии. Для этого внутри счетчика имеются настроечные элементы, подробное описание которых приведено в § 7. Если счетчик настроен правильно (правильно настроен его внутренний угол (см § 6,7), то подключение конденсаторов или катушек индуктивности никакого впечатления на счетчик не должно произвести. И только при нарушении этих настроек при подключении конденсатора (генератора реактивной мощности) возможно счетчик чуть-чуть тронется назад. Но чтобы сбить настройки счетчика нужно снять все его пломбы, снять его с щита, накрутить ему хвост и поставить все это хозяйство на место. Надежда на то, что настройки были сбиты до вас, по моему мнению достаточно маленькая. И не нужно покупать какие либо способы, чтобы проверить это. Нужно взять достаточно емкий неэлектролитический конденсатор (200-300 мкФ) и включить его в сеть при полном отсутствии нагрузки. Если счетчик хотя бы вздрогнул — хорошо. Хотя даже в самом удачном случае экономия вряд ли превысит 5 процентов. То есть экономии в сто рублей вы будете добиваться не меньше полугода.
Что касается электронных счетчиков, то они учитывают активную и реактивную энергию в обоих направлениях и подключение конденсаторов в сеть точно им по барабану.

Читайте так же:
Куда установить счетчик liveinternet

Итак рассмотрим конкретику:

Способ № 12 «конденсатор». (от Pozitrona)

Замедление оборотов трехфазного электросчетчика можно осуществить следующим способом: Берем не электролитический конденсатор 200 мкф, 630 V. Последовательно включаем конденсатор между фазами А-В, А-С, В-С наблюдая за диском электросчетчика. При этом электросчетчик должен быть разгружен. Там где диск начнеть крутится назад оставляем конденсатор.
Этим способом можем “сэкономить” до 5 % электроенергии безучетно. При том без необходимости доступа до электросчетчика.
Основой этого способа являются неодинаковые параметры измерительных элементов электросчетчика где разброс погрешности часто достигает от + 3% до – 3%.
Обычно класс точности точности измерительных трансформаторов 1,5 это значит, что колебания от нормативных могут отличаться ± 1,5%, но вероятность того , что на одном и том же счетчике один трансформатор тока будет +1,5%, а другой -1,5% настолько мала, что об этом даже говорить не приходится. Так что даже экономия в 1 % маловероятна. Экономия достигается и так за счет компенсации реактивной мощности и уменьшения потерь на циркуляцию реактивной мощности. Но этим и так занимаются энергетики промышленных предприятий. Как писали в советские времена « Повышение cos j -важная народно хозяйственная задача !» . Но потребление реактивной мощности в масштабах квартиры достаточно мало, так что оставьте народное хозяйство в покое. Реактивный ток конденсатора для элемента фазы А (пример) совпадает с вектором напряжения А-0, а для фазы – против вектор напряжения В-0.Всегда найдется пара фаз А-В, А-С, В-С которая удовлетворяет нашим желаниям.

В добавок скажу, что это можно сделать тоже с катушками индуктивности (дроссель), но проще посредством конденсатора. Чем больше емкость конденсатора, тем больше “экономия”.

Вывод: работать не будет

На днях прислали первую версию позитроновского прибора, с просьбой прокомментировать. Давайте ознакомимся с содержанием присланного описания, текст оригинального описания выделен курсивом, свои комментарии я буду выделять жирным шрифтом.
Принцип работы: В первую полуволну сетевого напряжения открыты ключи A и D, заряжается С1, потребляется реактивная мощность cos f=0 (если верить книгам, то реактивная мощность считается умножением на синус фи, а не на косинус), а значить и Р=0 т.к. P=U*I*cos f. Во вторую полуволну открыты ключи С и В, С1 разряжается. Т.к. напряжение на конденсаторе выше чем в сети, в начале второго полупериода энергия отдается в сеть , cos f?0, а значить и Р?0. Давайте посмотрим на временные диаграммы присланные позитроном.

Рис. 6. Временные диаграммы

Вроде диаграммы соответствуют описанному принципу, давайте думать дальше. Включим конденсатор напрямую в розетку . Что стоит счетчик? Конечно, он же реактивную мощность не считает скажете Вы . не совсем так, просто в первый и третий четверть-периоды конденсатор заряжается, синус фи имеет положительный знак, а вот во второй и четвертый четверть периоды конденсатор разряжается в сеть и синус фи приобретает отрицательный знак. Таким образом средняя потребляемая конденсатором мощность равна 0.

Есть еще целый класс устройств, которые почему то называются генераторами реактивной мощности. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что это все это реинкарнация способа «Электронный №13», о чем я очень подробно рассказал в параграфе

Генератор реактивной мощности 1 кВт .

Работа устройства основана на том, что датчики тока электросчетчиков, в том числе и электронных, содержат входной индукционный преобразователь, имеющий низкую чувствительность к токам высокой частоты. Этот факт позволяет внести значительную отрицательную погрешность в учет, если потребление осуществлять импульсами высокой частоты. Другая особенность – счетчик является реле направления мощности, т.е если с помощью какого-либо источника (например дизель-генератора) питать саму электрическую сеть, то счетчик вращается в обратную сторону. Вопрос только где взять этот дизель-генератор и особенно солярку к нему.

Перечисленные факторы позволяют создать имитатор генератора. Основным элементом такого устройства является конденсатор соответствующей емкости. Конденсатор в течение четверти периода сетевого напряжения заражают от сети импульсами высокой частоты. При определенном значении частоты (зависит от характеристик входного преобразователя счетчика), счетчик учитывает только четверть от фактически потребленной энергии. Во вторую четверть периода конденсатор разряжают обратно в сеть напрямую, без высокочастотной коммутации. Способ № 13 в чистом виде, о котором уже практически все сказано. Счетчик учитывает всю энергию, питающую сеть. Фактически энергия заряда и разряда конденсатора одинакова, но полностью учитывается только вторая, создавая имитацию генератора, питающего сеть. Счетчик при этом считает в обратную сторону со скоростью, пропорциональной разности в единицу времени энергии разряда и учтенной энергии заряда. Электронный счетчик будет полностью остановлен и позволит безучетно потреблять энергию, не более значения энергии разряда. Если мощность потребителя окажется большей, то счетчик будет вычитать из нее мощность устройства.

Читайте так же:
Устройство для считывания счетчиков се 901

Фактически устройство приводит к циркуляции реактивной мощности в двух направлениях через счетчик, в одном из которых осуществляется полный учет, а в другом – частичный. Самая бредовая фраза в описании. То есть мы хотим иметь недоучет активной мощности, но циркулирует в обратном направлении почему то реактивная мощность.

Еще раз повторюсь, что на электронные счетчики эти танцы с бубном не будут иметь никакого впечатления. Если вы хотите иметь именно генератор реактивной энергии, то это конденсаторная батарея и ничего более, Все, что предлагается за деньги это что то другое, но не генератор, а некие устройства непонятно для каких целей.

Технические средства компенсации неактивной мощности в возобновляемой энергетике

Публикация рассматривает ряд актуальных вопросов, таких как значение возобновляемых источников энергии для России, экономическая целесообразность внедрения в солнечные, ветровые электростанции технических средств компенсации неактивной мощности и особенности генерации, транспорта электроэнергии на солнечных/ветровых электростанциях.

Значение возобновляемой энергетики в мире в целом и у нас в том числе возрастает, и это в той или иной мере подтверждает:

  • усиление внимания к развитию возобновляемой энергетики в новой энергетической стратегии России;
  • поиск решений по увеличению экономической конкурентоспособности возобновляемых источников энергии на круглом столе VII федерального конгресса «Приоритеты-2030», состоявшегося 15 декабря и сегодня аккумулирующего предложения президенту и Правительству РФ по развитию экономики;
  • заявление президента России Владимира Путина на ежегодной пресс-конференции 17 декабря, что страна начинает «слезать с так называемой нефтегазовой иглы».

Безусловно, переход на возобновляемые источники энергии в нашем государстве не будет полным, во всяком случае в среднесрочной перспективе, сам процесс длительный, сложно прогнозируемый в текущих политических, экономических и социальных условиях, а главным сдерживающим фактором развития солнечной/ветровой энергетики пока остаётся высокая себестоимость электроэнергии из-за значительных стартовых капитальных вложений и потерь в оборудовании, кабельных коммутациях электростанций и в узлах коммутации с распределительными сетями.

Тем не менее, группы «Росатом», «Роснано», альянс «Энел Россия» и др. совместно с ПАО «Россети» достаточно успешно работают в направлении оптимизации потерь, повышения качества и автоматизации процессов генерации, трансфера и распределения электроэнергии, а старт цифровой трансформации электросетей, заданный новой энергетической стратегией России и введение в действие новых ГОСТ IEC/TR 61000-3-6-2020 и ГОСТ IEC/TR 61000-3-7-2020, нормирующих эмиссию гармоник, интер- и сверхгармоник между сетями разного напряжения должны ускорить этот процесс.

Экономическая целесообразность внедрения в солнечные, ветровые электростанции технических средств компенсации неактивной мощности

Экономическая целесообразность внедрения в солнечные, ветровые электростанции технических средств компенсации неактивной мощности — установок компенсации/декомпенсации реактивной мощности на фундаментальной частоте и активных фильтров гармоник (АФГ) на нефундаментальных частотах — в целом определяется снижением потерь активной энергии, но параллельно косвенно и выходом на оптимальный режим работы всего оборудования электростанций благодаря повышению качества электроэнергии.

Решения по интеграции тех или иных технических средств компенсации, декомпенсации неактивной мощности, в том числе локализации источников гармонических возмущений, зависят от особенности работы генерирующих станций, но могут и должны приниматься только после технико-экономического обоснования во время проектирования на базе полного энергоаудита сети с проведением пакетного анализа параметров качества электроэнергии в часы максимальной и минимальной нагрузок.

Особенности генерации, транспорта электроэнергии на солнечных и ветровых электростанциях

Мощность солнечных электростанций в целом зависит от суммарной площади аккумулирующих энергию панелей, а также их географического расположения, времени года и часов дневного времени, в совокупности определяющих уровень освещенности и, соответственно, интенсивность солнечного облучения.

Типовые характеристики генерации солнечной электростанции Крымской энергосистемы

Упрощенно энергия солнечного излучения трансформируется в электрическую в солнечных панелях, накапливается в блоках аккумуляторов, а затем, через инвертор, в роли которого выступает 6- или 12-импульсный ШИМ-преобразователь, подается в распределительную сеть. ШИМ-инверторы при низких показателях реактивной мощности на фундаментальной частоте генерируют в силовую сеть СЭС большой спектр гармоник, частоты и интенсивность которых зависят от импульсности конвертера, но в основном находятся в области частот 13-25-го порядка и приводят к потерям активной мощности из-за:

  • повышения импеданса кабельных линий, коммутаций, оборудования, что вызывает трансформацию электроэнергии в тепловую с перегревом и пробоем кабелей, выходом из оптимального режима работы и повышением износа, аварийности оборудования и пр.;
  • скин-эффекта (поверхностного), а также эффекта близости фазных проводников, вызывающих рост активного сопротивления кабелей и, соответственно, потери активной энергии на его преодоление.

В ветровых электростанциях к проблемам наброса токов высших гармоник преобразователями-инверторами добавляются перетоки реактивной энергии на фундаментальной частоте, обусловленные работой приводов ветрогенераторов. Причем для стабильности работы всей системы необходимо обеспечить нивелирование как дефицита, так и профицита реактивной мощности, возникающих при пере- или недокомпенсации типовыми конденсаторными установками, в том числе с коммутацией ступеней-батарей тиристорными ключами.

Оптимальным и финансово доступным решением проблемы наброса индуктивных или емкостных токов из-за (соответственно) недо- или перекомпенсации пока остаются сборки из коммутируемых тиристорами конденсаторных установок и управляемых тиристорами шунтирующих реакторов, но в ряде случаев для той же цели могут использоваться АФГ или их урезанные версии для фундаментальной частоты (генераторы реактивной энергии/мощности).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector