Компенсация реактивной мощности.

[Spawn]

Коллеги, доброго всем времени суток. Может я и не по адресу, но может кто и подскажет ответы, на интересующие меня вопросы. :)
Интересуют любые мнения, советы, подсказки, рекомендации по вопросу компенсации индуктивной реактивной мощности на производстве.
Исследования качества электроэнергии на предприятии пока не проводил, но больше чем уверен, оно оставляет желать лучшего. Энергокомплекс у нас свой - ДГУ, расходы на топливо большие. Нагрузки в основном асинхронные электродвигатели. Часть из них работают от ПЧ, часть напрямую - через электромагнитные пускатели. По техническим мероприятиям (правильный выбор типа и мощности электродвигателей производственных механизмов, упорядочение технологического процесса, устранение холостых ходов и слабой загрузки асинхронных двигателей и трансформаторов, переключение обмотки слабо загруженных асинхронных двигателей с треугольника на звезду, применение синхронных двигателей вместо асинхронных той же мощности, где это возможно по условиям технологического процесса) вопрос отдельный и я им занимаюсь параллельно. Интересует конкретно вопрос использования конденсаторных установок. В приоритете групповая компенсация по низкой стороне. Пока уперся в проблему влияния высших гармоник (а с ПЧ они будут, и не только) - негативное их влияние на сами кондесаторные установки и большую вероятность появления резонанса в сети. Собственно вопросы:
1. Какова реальная эффективность (в экономическом плане, техническом и т.д.) использования компенсации индуктивной реактивной мощности на производстве с использованием конденсаторных установок, и есть ли она вообще?
2. Какие возникают издержки (обслуживание, замена конденсаторных батарей и т.д.) при использовании конденсаторных установок?
3. Для меня остался непонятен момент касательно использования активных фильтров высших гармоник. Он (фильтр) работает и как компенсатор индуктивной реактивной мощности и как фильтр высших гармоник? Или фильтры применяются совместно с конденсаторными установками?
4. В сторону какого производите "смотреть" при выборе оборудования?
5. Какие существуют "подводные камни" в вопросе компенсации индуктивной реактивной мощности?
Может еще кто что посоветует. В общем, буду рад любой помощи.:)

[ASo]

Скажем так, только компенсацией реактивной мощности и гармоник Вы не уменьшите потребление топлива которое ~= активная энергия. Только можете уменьшить мощность генераторов, которая измеряется в МВА, а не Мвт.
Переключение схемы соединения обмоток двигателей так же ничего в этом плане не даст.
Для начала прочитайте вложение.
Активный фильтр одновременно является компенсатором реактивной мощности.

[Woolfy]

Начать вам лучше всё-таки с обследования энергосистемы. Ставите анализатор качества э/энергии на запись на сутки (на ДГУ), рисуете топологическую схему потребления (ШР, ШС и т.п. с указанием примерных длин кабелей), выкладываете сюда - будем думать.

[Spawn]

Переключение схемы соединения обмоток двигателей так же ничего в этом плане не даст.
Ну тут я с Вами не совсем соглашусь, ведь переключение слабо загруженного электродвигителя с "треугольника" на "звезду", при одном и том же линейном напряжении, позволит снизить пусковую и рабочую мощности. Другое дело, что таких двигателей относительно небольшое количество. Но, как говорится, "С миру по нитке - голому рубаха". Подход, ведь, должен быть комплексным.

[ASo]

Можно вопрос - а во что превратиться потребленная электрическая мощность недогруженного двигателя? По сути - только в тепло. А его много?

[Spawn]

ASo, спасибо за интересный мануал.

Можно вопрос - а во что превратиться потребленная электрическая мощность недогруженного двигателя? По сути - только в тепло. А его много?
Согласен. Понесло меня не в то русло.
Хочу еще поинтересоваться - а есть ли у кого практических опыт использования УКРМ индуктивностей?
Вот тут, в последнем посте обнаружил весьма интересный момент с катушкой http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=21&t=4840&start=60.
Не поймите меня неправильно, я всего-навсего пытаюсь "разложить по полкам" в голове информацию о "работе" тока.
Я тоже проводил некоторый эксперимент с подключением конденсаторов к трехфазному асинхроннику. Замеры токов производились клещами FLUKE 321 и осциллографом FLUKE 123. Результаты эксперимента:
1. Клещи показывают снижение токов на входе в цепь;
2. Осциллограф показывает, снятое с трансформатора, снижение напряжения на входе в цепь.
То, что конденсаторы накапливают некий заряд в один момент времени, и отдают его обратно в цепь в другой, это более-менее понятно. У меня сложилось мнение, что имеющие место высказывания, о том, что "реактивная" составляющая тока не делает ничего, кроме "беготни" по проводам источник-потребитель-источник и грея эти самые провода, ошибочно. Ошибочно оно, на мой взгляд, как минимум, в плане затрат источника (берем конкретно ДГУ) на обеспечение того самого необходимого количества "полного" тока. Количество и характер тока в цепи обуславливает, ведь, потребитель, а не источник. Количество "полного" тока в цепи состоящего из "активной" и "реактивной" составляющих обусловлено наличием в цепи "реактивного" потребителя. И то, что из обеспеченного источником "полного" тока, на выполнение потребителем полезной работы, этот самый потребитель, использует лишь часть, обусловлено "природой" потребителя (ну работает он так и не умеет по другому, что же поделаешь?)
И если рассмотреть работу источника (ДГУ) с "реактивным" потребителем (асинхронным электродвигателем) получается следующая картина:
1. В первый интервал времени ("N"), ДГУ обеспечивает наличие в цепи "полного" тока;
2. В этот же интервал времени "реактивный" потребитель (асинхронный электродвигатель), из обеспеченного источником (ДГУ) "полного" тока в цепи, часть ("активную" составляющую) использовал на выполнение определенного количества полезной работы (провернул свой собственный вал), часть он (даже не знаю как правильно выразиться) отдал (пролетела мимо) обратно в источник (ДГУ).
3. Во второй интервал времени ("M" равный по длительности "N") источнику (ДГУ), для обеспечения выполнения того же количества полезной работы "реактивным" потребителем (асинхронным электродвигателем), что и в первом интервале, необходимо обеспечить ровно такое же количество "полного" тока в цепи, из которого опять же, часть уйдет на полезную работу, часть "пролетит мимо" и вернется обратно в источник. И так по кругу.
Из всего этого у меня возникает вопрос: а зачем нужна эта "реактивная" составляющая "полного" тока, кроме как для "беготни" источник-потребитель-источник? И возникает логический ответ - не нужна вовсе - избавляться от нее нужно. И избавлять источник (ДГУ) от ненужных затрат на обеспечение "реактивной" составляющей.
Именно эту "функцию" и выполняют правильно подобранные и подключенные параллельно тому же асинхронному электродвигателю конденсаторы - избавляют источник от необходимости каждый раз обеспечивать в цепи "реактивную" оставляющую "полного" тока, аккумулируя и отдавая, при наступлении необходимости, потребителю, чтобы в каждый последующий интервал не нагружать источник (ДГУ) "псевдо"-работой. И при отсутствии необходимости обеспечения определенного количества ("реактивной" составляющей) тока, снижается необходимость в определенном количестве затрат источника (конкретно в топливе). Поправьте, если я не прав.
Это все мое ИМХО, основанное в бОльшей части на полученной информации из "мат. части" и на некоторой части личного опыта. Количество теоритических вопросов и рассуждений много - количество практических ответов стремится к нулю. Именно по этой причине я в самом начале интересовался наличием практического опыта пользования средствами УРКМ.
Если честно, то поиски ответов на свои вопросы довели аж до "ЭФИРНАЯ ТЕОРИЯ ПРОВОДИМОСТИ" (http://bourabai.kz/conductivity.htm). Много интересных формул, предположений и высказываний, но я пока в этот "темный лес" идти не готов...по разным причинам.

[Eugene.A]

А что делает реактивная составляющая тока, "возвращающаяся" в генератор? Она его "подкручивает" в направлении вращения, облегчая работу дизеля. Зря тратится только на нагрев проводов и обмоток. Они у вас сильно греются?
Это уменьшение тока при компенсации создает иллюзию экономии.

[Pioner-KU]

А что делает реактивная составляющая тока, "возвращающаяся" в генератор? Она его "подкручивает" в направлении вращения, облегчая работу дизеля. Зря тратится только на нагрев проводов и обмоток. Они у вас сильно греются?
Это уменьшение тока при компенсации создает иллюзию экономии.

Мы видим рождение вечного двигателя!

[Eugene.A]

Мы видим рождение вечного двигателя!
Для лучшего понимания работы генератора на реактивную нагрузку можно привести механическую аналогию. Вот вы качаетесь на качелях. Энергия ваших мышц уходит только на компенсацию потерь на трение и т.п. в устоявшемся режиме. А в системе циркулирует из потенциальной в кинетическую и обратно.
Если это наводит вас на идею вечного двигателя - рожайте.

[ASo]

Я тоже проводил некоторый эксперимент с подключением конденсаторов к трехфазному асинхроннику. Замеры токов производились клещами FLUKE 321 и осциллографом FLUKE 123. Результаты эксперимента:
1. Клещи показывают снижение токов на входе в цепь;
2. Осциллограф показывает, снятое с трансформатора, снижение напряжения на входе в цепь.
То, что конденсаторы накапливают некий заряд в один момент времени, и отдают его обратно в цепь в другой, это более-менее понятно. У меня сложилось мнение, что имеющие место высказывания, о том, что "реактивная" составляющая тока не делает ничего, кроме "беготни" по проводам источник-потребитель-источник и грея эти самые провода, ошибочно. Ошибочно оно, на мой взгляд, как минимум, в плане затрат источника (берем конкретно ДГУ) на обеспечение того самого необходимого количества "полного" тока. Количество и характер тока в цепи обуславливает, ведь, потребитель, а не источник. Количество "полного" тока в цепи состоящего из "активной" и "реактивной" составляющих обусловлено наличием в цепи "реактивного" потребителя. И то, что из обеспеченного источником "полного" тока, на выполнение потребителем полезной работы, этот самый потребитель, использует лишь часть, обусловлено "природой" потребителя (ну работает он так и не умеет по другому, что же поделаешь?)Купите токовые клещи-ваттметр, из нынешних моделей предлагаю APPA-115, если не нужно измерять высшие гармоники, поиграйтесь с двигателем при переключении обмоток. Заметите много интересного.
Собственно, с этого и надо начинать, раз Вы занялись этим необходимым делом. Без измерений на конечном потребители Вы "слепы"!

[ASo]

Это уменьшение тока при компенсации создает иллюзию экономии.Оно не создает иллюзию.
Повторюсь, что мощности генераторов, трансформаторов... измеряются в ВА (полная мощность) Ибо перегрев, насышение - это ток, а напряжение=const.
Но бороться за совсем % - спорный вопрос, надо считать отдельно для конкретного случая.
Понятно, что если брать люминисцентные светильники с лампой 1*18Вт и ЭмПРА, cos = 0,3 - это необходимость.

[Eugene.A]

Оно создает иллюзию. Подключите реактивную нагрузку к бытовому электросчетчику через амперметр. В мозге мгновенно происходит умножение тока на 220, и - о ужас! Мы платим за воздух! Это ж сколько мы можем сэкономить! А счетчик тем временем стоит.
Я как-то развлекался с насосом, пытаясь по току отловить сухой ход, и понял, что способ в корне порочен. Ток зависит от нагрузки слишком слабо. Но ведь вхолостую движок потребляет существенно меньше. И тут нашлось решение - ловить надо не ток, а косинус. Нашлось и промышленное реле косинуса, и все наладилось. Ловит не только холостой ход, но и перегрузку.

[ASo]

И что?
А сердечник трансформатора насыщяется, обмотки и проводка - греются.

[Eugene.A]

Если у вашего трансформатора насыщается сердечник на холостом ходу - выбросьте его на помойку. И вообще избегайте использования подобных устройств вхолостую.
Речь ведь изначально шла об экономии топлива борьбой с реактивкой? Так ведь меры по борьбе скорее всего никогда не окупятся. Они лишь несколько снизят потери на проводах, обмотках трансформаторов, двигателей и генератора. Это лишь позволит чуток повысить резерв мощности генератора. А если его и так достаточно?
Тем более, как я понял, часть движков с частотниками, и для них компенсация - пустое дело.

[ASo]

Экономии топлива не будет, я про это говорил в 1-ом своём сообщении.
Для трансформатора критична полная мощность, ему все равно, активная она или реактивная.

[Spawn]

Я как-то развлекался с насосом, пытаясь по току отловить сухой ход, и понял, что способ в корне порочен. Ток зависит от нагрузки слишком слабо. Но ведь вхолостую движок потребляет существенно меньше. И тут нашлось решение - ловить надо не ток, а косинус. Нашлось и промышленное реле косинуса, и все наладилось. Ловит не только холостой ход, но и перегрузку.

Подобный момент описан в "Конденсаторные установки Л.В. Седакова", где сказано, что при использовании асинхронного электродвигателя на ХХ, косинус фи может снижаться до значений 0,1 - 0,25, т.е. меняется соотношение "активного" тока к "реактивному", в то время как "полный" ток остается (приблизительно) на том же уровне, что и подтверждает Ваш пример.


Так ведь меры по борьбе скорее всего никогда не окупятся Не скорее всего, а окупятся, вопрос только за какой срок, а он может быть не маленьким.
Экономии топлива не будет, я про это говорил в 1-ом своём сообщении. Будет, но вопрос, опять же, какая?...ну это все мои придирки...:p...но мелочи всегда нужно учитывать, потому как в них кроется кто?:)

Еще интересный момент с теми же токовыми клещами получается, по факту ими можно констатировать только перегруз, если таковой имеет место быть. В остальных же случаях, когда асинхронник работает в номинале или ниже, клещи будут показывать значения "полного" тока, которые отражают не совсем ту, которую необходимо, картину.

[Pioner-KU]

Напишу свое ИМХО

Сделать суточный замер мощности (активная + реактивная), и просчитать необходимую конденсаторную установку.
По поводу косинуса и мощности вот пара картинок на реальное оборудование
Гомогенизатор, мощность двигателя 37кВт
1. Холостой ход
33218
2. Рабочий режим
33219

На холостом полную мощность (ВА) можно снизить в 2 раза. В принципе понятно, что у недогруженного двигателя косинус низкий.
На рабочем режиме полную мощность можно снизить всего на 5 ВА. Емкость конденсатора видна из расчета.
То есть на данный двигатель можно смело подключить конденсатор на 10кВАр. Так обычно не делается, обычно ставятся общая компенсирующая установка на предприятие, цех, группу потребителей.
Отдельные установки ставится на индукционные печи.

компенсация реактивной мощности это как параллельный колебательный контур в котором нужно добиться резонанса с промышленной частоты (50Гц)

[ASo]

Какова при этом экономия активеюной энергии?

[Pioner-KU]

Какова при этом экономия активеюной энергии?

Активная энергия экономится только приуменьшении нагрузки

[ASo]

Ну вот и ответили. Практически мало полезные мероприятия.

[Pioner-KU]

А какую мощность выдает генератор?

[ASo]

Полную. Но топливо расходует на активную.
А по поводу снижения cos(ф) https://www.softstarter.ru/plavnij-pusk/energysaver/otzyvy/ Результаты крайне не значительные.

[Pioner-KU]

То есть от генератора идет ток 44А а кушает он топлива на 25А?
Не забыть с утра сказать знакомому энергетику чтоб выключил все свои конденсаторы нафиг.
Что-то в данной ссылке первый конвейер не загружен нифига

[ASo]

Примерно так и есть.
Если при отсутствии компенсации реактивной мощности не превысистся ток и полная мощность - топливо будет потребляться неизменное количество, разница незначительна.
Поможет переход на движки с более высоким КПД, уровня IE3 или даже синхронные на редких землях IE4. Вот только вопрос в их окупаемости. При питании от сети она есть, но длительна, а если двигатель куплен на кредит - то вообще отсутствует - экономию съедает кредитный %. Вот на дизелях интересно самому. Поэтому я и пишу в этой теме.
Сколько стОит кВт*ч от ДЭС с учетом всех аммортизаций?

[Pioner-KU]

Сколько стоит нужно спрашивать у топистартера
Есть пример у знакомого энергетика:
В работе 2 газовых генератора + ввод на 80КВА, до ввода компенсации не хватало мощностей, после стало хватать.
причем на вводе 80КВА бывало выбивало автомат

[sea]

Тут некоторое недопонимание есть. Для работы асинхронных двигателей (ДА) необходима реактивная энергия. Для самого ДА все равно от куда она берется, от генератора или конденсаторной установки.
Полезны будут графики изменения энергетических показателей ДА от его загрузки:

33220

33221

33222

Расчетные графики представлены для электродвигателя 4А112M4У3 мощностью 5,5 кВт.

Так вот, если говорить о компенсации реактивной мощности, то она позволяет сократить потери активной мощности (на которую тратится топливо ДГУ) за счет:
1. Перетока реактивной мощности от генератора к электродвигателю (потери в линии);
2. Протекания реактивной составляющей тока (в составе полного тока) нагрузки в генераторе (потери в генераторе).

Для того, чтобы свести к минимуму потери в линии конденсаторные установки (КУ) необходимо ставить непосредственно у каждого потребителя. На практике (по ряду причин) обычно КУ ставят на группу электродвигателей (технологический процесс, цех и др.). Тогда уменьшаются потери в линии от ДГУ до КУ, потери в линии от КУ до электродвигателей остаются прежними. Такие КУ целесообразно ставить при относительно длинных загруженных линиях.
Соотношение потерь в линии при передачи одинаковой активной мощности при разных cos(w): Pл1/Pл2=[cos(w2)/cos(w1)]^2, т.е. при cos(w1)=0,8 и cos(w2)=1 (в идеале) получим снижение потерь в 1,56 раза. Вроде как существенно, только если потери в линии будут 10% от мощности передаваемой нагрузки, то +/-(5...6)% нагрузки для генератора "погоды не сделают".

Установка КУ рядом с генератором позволяет загрузить его только полезной активной мощностью нагрузки (с учетом активных потерь в линии) и снизить потери в самом генераторе (в основном электрические потери в обмотках). Так, при cos(w)=0,8 он может быть загружен Pнагр=80% от Sн, а при cos(w)=1 - Pнагр=100% от Sн.

Экономическая целесообразность КУ зависит от конкретного случая. В итоге при эксплуатации КУ можно и в минус уйти.

Если график КПД посмотреть, то в пределах загрузки 40...110% КПД вполне на уровне (для других ДА может конечно похуже быть). Поэтому переключения звезда/треугольник или наоборот (обычно это используется для пуска, для снижения пусковых токов или увеличения пускового момента) особого результата экономии электроэнергии не даст, а на одном cos(w) можно и не вытянуть.

Есть возможность - бери приборы и вперед. Лишь бы потом правильные выводы были сделаны.

[ASo]

В работе 2 газовых генератора + ввод на 80КВА, до ввода компенсации не хватало мощностей, после стало хватать.
причем на вводе 80КВА бывало выбивало автоматВы сами ответили 1.КВА 2.Выбивало автомат.

[Ryzhij]

Тут некоторое недопонимание есть. Для работы асинхронных двигателей (ДА) необходима реактивная энергия.Да... уж!
А ветер дует от того, что деревья качаются? ;)
"Реактивная энергия" - условный и чисто теоретический термин, помогающий представить математическую модель процессов в сети переменного тока.
Во втором своём значении это один из показателей для расчётов с поставщиками электроэнергии.
Плата за "реактивную энергию" по сути своей это пеня, штраф, за индуктивную, несогласованую с питающей сетью, нагрузку. Штраф взимается, поскольку такая нагрузка создаёт определённые технические проблемы энергосбытовым и генерирующим компаниям.

[Spawn]

Сколько стоит нужно спрашивать у топистартера
Узнать сколько стоит у нас на производстве КВт/ч мне труда не составит. Но цифра эта будет коммерческой тайной.
По-поводу вырабатываемых мощностей: в среднем, по высокой, в течении года 7 МВт/ч. Нужно еще будет уточнить по показаниям реактивной мощности.
С анализатором качества электроэнергии у меня проблема возникла связанная с его отсутствием. Поэтому из инструмента имею следующее: осциллограф, токовые клещи, калькулятор, паспорта оборудования, чертежи основных ВЛ с указанием длин, сечений и т.д. Поэтому свои все значения придется рассчитывать, а не измерять фактические. Как я не люблю теорию без практики...:mad: От количества прочтенного материала и увиденных формул, голова в скором времени станет размером с десятикилограммовый арбуз.

А какую мощность выдает генератор?
Генератор, как таковой, выдает, не "полную", не "реактивную", не "активную", а я бы сказал, просто мощность. А вот дальше, все зависит от характера нагрузки, которая, в случае, если она носит реактивный характер, так сказать, "нарушает гармонию" между напряжением и током.

Лишь бы потом правильные выводы были сделаны.
Самым главным, на мой взгляд, будет правильный результат, с учетом ранее сделанных правильных, и не только, выводов.:)

[Woolfy]

Spawn, разговоров уже на три страницы, а вы так и не выложили ни мощности дизель-генератора, ни схемы разводки кабелей с ориентировочными мощностями. Установку АКРМ можно рассчитать только на мощность ДГУ при типовом косинусе 0,7 (умеренное количество ПЧВ, часть электродвигателей коммутируется пускателями, нет сварочных трансформаторов значительной мощности). Подавление гармоник - только после их измерения (до 5 % - не заморачиваемся).

[sea]

Да... уж!
А ветер дует от того, что деревья качаются? ;)
"Реактивная энергия" - условный и чисто теоретический термин, помогающий представить математическую модель процессов в сети переменного тока.
И что? Причем здесь ветер с деревьями. Суть в том, что за счет перетока реактивной мощности создаются активные (реальные) потери в линии и генераторе.