Компенсация реактивной мощности: где же экономия?

Все статьи от Мир Электро, ЧП – г.Кривой Рог (34)

Просмотреть информацию о предприятии Мир Электро, ЧП

Сейчас целесообразности внедрения автоматических установок компенсации реактивной мощности ни у кого не вызывает сомнений. Однако, всегда ли достаточно купить и ввести в эксплуатацию обычные установки, которые широко предлагают на рынке Украины, для обеспечения максимальной экономии?

Рассмотрим все аспекты этого вопроса с точки зрения минимизации затрат предприятия на «потребляемую» реактивную мощность.

За что Вы платите, или особенности коммерческих расчетов за перетiкання реактивной мощности

Согласно принятой в Украине «Методики исчисления платы за перетоки реактивной электроэнергии между электропередаточной организацией и ее потребителями», оплата за «потребленную» предприятием реактивную энергию в целом зависит от показаний счетчиков реактивной мощности (потребление и генерация) и тарифа на активную энергию.

Однако методика предусматривает два дополнительных коэффициенты, которые могут существенно увеличивать сумму оплат:

a) нормативный коэффициент за генерацию реактивной энергии в сети электропостачальнои организации зафиксирован как 3,0 - на него умножают показания счетчика генерации реактивной энергии;

б) коэффициент «за недостаточность оснащения потребителя средствами компенсации реактивной мощности» (при величине tg? от 0,25 до 2,0 он принимается от 1,0 до 2,0), на который умножают показания счетчика потребления реактивной энергии.

И это еще не все

Протекая кабелями и обмотками трансформаторов, реактивный ток снижает долю активного тока, вызывая при этом значительные дополнительные потери в проводниках на нагрев, то есть активные потери.

Итак, потребитель вынужден как минимум дважды платить за те же непродуктивные расходы: раз - непосредственно за потребленную из сети реактивную энергию (по счетчику реактивной энергии), а второй раз - за нее же, но косвенно, оплачивая активные потери от протекания реактивной энергии, которые учитывает счетчик активной энергии.

Неявные дополнительные расходы - где они?

А) Потери на нагревание в силовых линиях и трансформаторах

При протекании переменного тока потери на нагрев проводника предопределяют как протекания активной энергии по проводнику, так и протекание реактивной энергии. Вместе эти потери составляют непроизводительные затраты электроэнергии, которые учитываются счетчиком активной энергии и подлежат обязательной оплате.

Реактивная составляющая потерь определяется величиной cos? потребителей в системе электроснабжения предприятия - ее можно регулировать с помощью АККП. Отсюда следует, что с уменьшением доли реактивной энергии, которая протекает по проводнику, уменьшаются потери в проводнике при неизменном потребляемой активной энергии и, соответственно, плата за потребленную активную энергию.

В обмотках трансформаторов физика потерь имеет сходную природу - потери зависят от величины нагрузки трансформаторов и их мощности короткого замыкания.

Б) Реактивные потери трансформаторов

Оплата потребленной реактивной энергии по реактивные потери в трансформаторах ощутимо возрастает при размещении АККП на низкой стороне, а счетчиков коммерческого учета реактивной энергии на высокой стороне трансформаторов питания.

При загрузке трансформаторов на 30% и менее составляющая потерь холостого хода влияет на общий cos? нагрузки относительно высокой стороны трансформаторов питания, так как эта составляющая неизменна лишь при меньшей активной составляющей. Если, например, предприятие имеет односменный график работы, то постоянные (24 часа в сутки) потери холостого хода могут составлять 15-20% от всей суммы оплаты за потребленную реактивную мощность.

Из этого следует, что в системе с напряжением 0,4 кВ стандартная установка 0,4 кВ, может поддерживать оптимальный cos? на уровне 0,97 на низкой стороне вводного трансформатора, но из-за потери холостого хода трансформатора cos? на высокой стороне трансформатора составит 0,93 ... 0,94. А счетчик реактивной энергии, установленный на вводах 6 или 10 кВ, будет учитывать эту ничем нескомпенсированных реактивную энергию, вызывая существенные дополнительные ежемесячные расходы.

Если же загрузка трансформатора достигает 70 ... 100%, то величина реактивных потерь короткого замыкания трансформатора возрастает (квадратичная зависимость от нагрузки трансформатора) и начинает превосходить в 2-3 раза по величине потери холостого хода. Это, в свою очередь, дополнительно снижает cos? до 0,90 ... 0,91 (при тех же условиях) на его высокой стороне.

В) Недостаточная точность регулирования

Как правило, большинство производителей принимают минимальный ступень в среднем 15 ... 20% от полной мощности установки, однако это не всегда соответствует реальным условиям работы оборудования, поскольку даже при большом суммарном нагрузке на предприятии она в нормальном режиме может колебаться в небольших пределах. И если диапазон этих колебаний меньше на 70-80% от минимального ступени установки, то будет происходить постоянный недокомпенсации, равная 0,5 ... 1,0 минимального ступени. Поскольку счетчик реактивной энергии будет ее учитывать, то, например, за месяц эта величина может составлять от 5 до 12% в общей сумме оплаты за реактивную энергию.

Какие же методы устранения таких дополнительных расходов?

1) Внедрение АККП со встроенными блоками компенсации холостого хода БКХТ

Этот способ наиболее эффективен для предприятий с трансформаторами, загруженными в пределах 20 ... 40%. АККП со встроенным блоком компенсации холостого хода трансформатора, изготовленный с применением регуляторов типа НОВАРА и конденсаторов FRAKO, обеспечивает поддержку cos? = 0,95 ... 0,96 на высокой стороне трансформатора существенно снижая, таким образом коэффициент при расчетах за реактивную энергию в случае размещения учета на высокой стороне.

2) Внедрение отдельных блоков компенсации холостого хода

Способ эффективный для предприятий с трансформаторами, загруженными в пределах 3 ... 7% постоянно в "горячем" резерве. Внедрение АККП в таком случае становится экономически невыгодным, так как срок окупаемости превышает несколько лет. Внедрение блока компенсации холостого хода БКХД, что в 5-6 раз дешевле АККП, решает проблему непроизводительных расходов на нерабочий ход трансформатора и обеспечивает срок окупаемости 3-4 месяца.

Такой способ экономически эффективен и для асинхронных электродвигателей и, особенно для двигателей 6 или 10 кВ. Многополюсная двигатели имеют, как правило паспортный cos? = 0,8 ... 0,85 - это означает: если постоянно работают несколько таких двигателей, затраты предприятия на реактивную энергию могут составлять 50 ... 80% от затрат на активную. Поскольку внедрение регулируемого АККП на 6 (10) кВ может быть экономически нецелесообразным, то оптимальным решением является БКХД - блок компенсации холостого хода асинхронного электродвигателя на базе высоковольтных конденсаторов ISKRA.

3) Введение АККП с регулировкой на высокой стороне вводного трансформатора

Применение регуляторов типа НОВАРА дает также возможность реализовать работу низковольтного АККП по сигналу от трансформатора тока, установленного на стороне 6 (10) кВ трансформатора питания.

Способ оптимальный для предприятий с трансформаторами, загруженными в пределах 80 ... 100%, так как точно поддерживает cos? = 0,97 и выше на высокой стороне трансформатора и полностью устраняет применение увеличительного коэффициента при расчетах за реактивную энергию в случае размещения учета на высокой стороне .

Этот же регулятор дает также возможность реализовать регулируемый АККП 6 (10) кВ, внедрение которого выгоднее на предприятиях с большим количеством нагрузок 6 (10) кВ.

4) Внедрение АККП с повышенным быстродействием

Применение силовых полупроводниковых ключей вместо контакторов существенно повышает точность регулирования (а значит снижает оплату за реактивную энергию, обусловленную низкой реакцией на изменение нагрузки), поскольку быстродействие такого ступени - до 10 циклов «вкл.-выкл» на секунду, а эксплуатационный ресурс зависит только от температурного режима работы полупроводникового ключа.

Для получения высокого быстродействия АККП достаточно оснастить полупроводниковыми ключами только регулировочные ступени, то есть получить так называемую «смешанную» контакторная-полупроводниковую установку. Такая АККП с одной или двумя регулирующими ступенями на полупроводниковых ключах будет не более чем на 5-10% дороже обычной полностью контакторная установки.

Таким образом, при внедрении установок компенсации реактивной мощности необходимо учитывать индивидуальные условия внедрения и эксплуатации установки на каждом конкретном объекте - это устранит непроизводительные финансовые затраты, сопровождающие потребление реактивной мощности на предприятии.