¿Cuando se trata de "compensación de Potencia reactiva", primero debemos entender el concepto de Potencia reactiva, ¿ qué es la Potencia reactiva?

La gente entiende relativamente fácilmente la Potencia activa, porque puede hacer trabajo, generar calor, conducir el motor a girar, etc. Por ejemplo, cuando la corriente alterna pasa por la resistencia pura, la corriente eléctrica puede calentar la resistencia, es decir, la energía eléctrica se convierte en energía térmica, que es la energía que realmente se puede sentir. Sin embargo, la "potencia reactiva" es generalmente difícil de entender, solo existe en la corriente alterna, y la corriente continua no tiene el problema de la Potencia reactiva. Por ejemplo, cuando la corriente de CA pasa por un capacitor puro o una carga de inducción pura, no se hace trabajo, es decir, el capacitor puro o la carga de inducción pura no consumen potencia activa, pero la corriente que fluye en ellos y el voltaje correspondiente forman una potencia de ca, que se llama Potencia reactiva. En teoría, la potencia reactiva no está hecha, por supuesto, no debe producir luz y calor, y mucho menos conducir la rotación del motor.

A menudo, las cargas que encontramos rara vez tienen sensibilidad pura o capacidad pura, generalmente son cargas híbridas, por lo que cuando las corrientes pasan por ellas, algunas Potencias pueden hacer trabajo, algunas Potencias no pueden hacer trabajo, y las Potencias que no pueden hacer trabajo son las Potencias reactivas. para reflejar intuitivamente la relación entre las Potencias reactivas y las Potencias activas, las personas utilizan el concepto de factor de potencia para expresar la utilización de la energía eléctrica. Cuanto más cercano sea el factor de potencia a 1, mayor será la proporción de potencia activa y mayor será la tasa de utilización de la energía eléctrica; Por el contrario, cuanto más cercano sea el factor de potencia a 0, menor será la proporción de potencia activa y menor será la tasa de utilización de la energía eléctrica. Con el fin de mejorar la tasa de utilización de la energía eléctrica, se propone el concepto de "compensación de energía reactiva".

Se conocen los conceptos de Potencia reactiva, potencia activa y factor de potencia, y también se sabe que el propósito fundamental de la compensación de potencia reactiva es mejorar la tasa de utilización de la energía eléctrica. A continuación, analizamos específicamente: ¿ por qué se debe llevar a cabo la compensación de energía reactiva, cuáles son los principios de la compensación de energía reactiva, cuáles son las formas de compensación y el análisis de la economía de la compensación.

¿I. ¿ por qué se debe realizar una compensación de Potencia reactiva?

La potencia reactiva no es una Potencia inútil. en el sistema de suministro de energía de ca, tanto la inducción como el capacitor son cargas esenciales, como motores eléctricos, transformadores y otras cargas ferromagnéticas. sin la excitación de la potencia reactiva inductiva, el equipo no puede funcionar correctamente. por ejemplo, la línea de transmisión de energía a distancia fija en sí es una carga capacitiva, siempre que se trate de una transmisión de energía, equivale a un capacitor en funcionamiento. Entonces, es decir, en el sistema de suministro de energía de ca, la existencia de energía reactiva es de gran importancia para la transmisión e intercambio de energía, es indispensable, o el sistema de intercambio sin energía reactiva no puede funcionar correctamente.

¿Entonces, ¿ de dónde viene una gran cantidad de energía reactiva? Muchas cargas reactivas en el sistema, especialmente las cargas reactivas inductivas, normalmente, la potencia reactiva absorbida por estas cargas es proporcionada por la central eléctrica, es decir, el generador libera energía activa al sistema cuando funciona, al tiempo que proporciona la energía reactiva correspondiente a las cargas inductivas. El generador debe mantener una salida de potencia reactiva adecuada cuando está en funcionamiento, y si no hay salida de Potencia reactiva, tendrá un impacto devastador en el sistema de generación de energía, es decir, el equilibrio de potencia reactiva del sistema de protección es crucial.

Cuando la demanda de potencia reactiva aumenta en el sistema, si no se instala artificialmente un dispositivo de compensación de potencia reactiva en el sistema, la central eléctrica debe aumentar la salida de potencia reactiva ajustando la fase. debido a que la capacidad del generador es limitada, es necesario reducir la salida de Potencia activa, es decir, reducir la capacidad de salida del generador. Para cumplir con los requisitos de consumo de electricidad, la capacidad del generador, la línea de suministro y el transformador debe aumentar, lo que no solo aumentará la inversión en suministro de energía y reducirá la utilización del equipo, sino que también aumentará la pérdida de la línea.

Con el fin de reducir la presión de suministro de energía reactiva de la central eléctrica, invertimos los condensadores correspondientes en los puntos donde la carga inductiva consume más en el sistema de suministro de energía para proporcionar energía reactiva a la carga inductiva, lo que reduce en gran medida la presión de suministro de energía reactiva de la central eléctrica. Sobre la base de mejorar el factor de potencia natural del consumo de electricidad, los usuarios deben diseñar e instalar dispositivos de compensación de energía reactiva, y lograr que se pongan o eliminen a tiempo con sus cambios de carga y tensión para evitar la devolución de energía reactiva. Al mismo tiempo, el factor de potencia del usuario se ajusta a los estándares correspondientes para evitar que el Departamento de suministro de energía aumente la tarifa de electricidad. Por lo tanto, tanto para el Departamento de suministro de energía como para el Departamento de consumo de electricidad, la compensación automática de la potencia reactiva para mejorar el factor de potencia y evitar la devolución de la potencia reactiva es de gran importancia para ahorrar energía eléctrica y mejorar la calidad de funcionamiento.

¿2. ¿ cuál es el principio de la compensación de Potencia reactiva?

1. análisis desde el punto de vista de la absorción y liberación de energía

En general, la mayoría de las cargas reactivas mencionadas en el sistema son cargas reactivas inductivas, que conectan el dispositivo con cargas de Potencia capacitivas con cargas de potencia inductiva en el mismo circuito. cuando las cargas reactivas inductivas absorben energía, las cargas capacitivas liberan energía, mientras que las cargas inductivas liberan energía, las cargas capacitivas absorben energía y la energía se intercambia entre Las cargas capacitivas y las cargas inductivas. de esta manera, la potencia reactiva absorbida por las cargas capacitivas se puede compensar en la potencia reactiva emitida por el dispositivo de carga tranquila, y la potencia reactiva se equilibra in situ para reducir la pérdida de línea, mejorar la capacidad de carga, reducir la pérdida de voltaje y aliviar la presión de suministro de energía de la central eléctrica. este es el principio básico de la compensación de Potencia reactiva.

2. análisis desde la perspectiva de la fase (perceptiva / capacitiva)

El voltaje de retraso de la corriente il en la carga de inducción pura es de 90 °, y su potencia se llama potencia reactiva inductiva; Por su parte, el IC de corriente en la carga del capacitor puro tiene un voltaje avanzado de 90 °, y su potencia se llama potencia reactiva capacitiva.

La diferencia de fase entre la corriente en el capacitor y la corriente en el inductor es de 180 °, que se puede compensar entre sí. La mayor parte de la carga en el sistema eléctrico es una carga inductiva, por lo que la corriente total I retrasará el voltaje en un ángulo de 0,1. si el capacitor paralelo se conecta en paralelo con la carga, en este momento I '= I + ic, la corriente del capacitor compensará una parte de la corriente inductiva, reduciendo así la corriente total de I a 1' y el ángulo de fase de 0,1 a 0,2, lo que puede aumentar el factor de potencia y la potencia reactiva se controlará in situ.

¿3. ¿ cuáles son las formas de compensación de Potencia reactiva?

En términos generales, hay muchos tipos de formas de compensación de energía reactiva, como:

De acuerdo con el nivel de tensión del punto PCC de compensación y punto de venta, se puede dividir en compensación de alta tensión, compensación de media tensión y compensación de baja tensión;

De acuerdo con la ubicación del punto de compensación en el sistema de transmisión y distribución, se puede dividir en compensación local en el lado del equipo, compensación local regional y compensación centralizada en la subestación;

Según el tipo de equipo de compensación, se puede dividir en compensación de condensadores de conmutación (compensación fc), compensación de rotación mecánica (por ejemplo: cámara reguladora síncrona, generador síncrona, motor síncrono), compensación de potencia reactiva estática (compensación de potencia reactiva estática: condensadores de conmutación de tirón tsc, reactor de control de tirón tcr, reactor de control de control de tirón mcr; compensación síncrona estática statcom; generador de potencia reactiva estática svg), compensación de potencia reactiva compuesta (fc + tcr, fc + mcr, fc + statcom), etc.

3.1 formas de compensación diferenciadas por ubicación de compensación

A continuación, haremos una breve introducción a la forma de compensación de potencia reactiva debido a las diferentes posiciones de los puntos de compensación del sistema de baja tensión 0,4kv.

1. compensación in situ en el lado del equipo

La compensación in situ en el lado del equipo es el método de compensación cercana de la potencia reactiva necesaria para un solo equipo eléctrico, conectando el capacitor directamente al mismo Circuito eléctrico de un solo equipo eléctrico, controlándolo con el mismo interruptor y operando o desconectando al mismo tiempo. Este método de compensación tiene un mejor efecto, los condensadores están cerca de los equipos eléctricos y equilibran la corriente reactiva en el lugar, lo que puede evitar la compensación excesiva cuando no hay carga y garantizar la calidad del suministro de energía. Este método de compensación se utiliza comúnmente en equipos eléctricos como motores eléctricos de alta y baja tensión. Sin embargo, este método de compensación tiene una baja tasa de utilización de condensadores cuando el equipo del usuario no funciona continuamente y no puede dar pleno juego a sus beneficios de compensación.

2. compensación local regional

La compensación local regional es la instalación de grupos de condensadores en la Sala de distribución del taller o en la salida de cada rama de la subestación, que puede invertir o eliminar grupos de condensadores de acuerdo con los cambios en la carga del sistema, y el efecto de compensación también es mejor, pero el costo es relativamente alto.

3. compensación centralizada de la subestación

La compensación centralizada de la subestación es que todos los bancos de condensadores se instalan centralmente en el bus del lado primario o secundario de la subestación. Este método de compensación tiene una instalación simple y un funcionamiento confiable, y puede compensar centralmente la potencia reactiva del sistema de baja tensión de 0,4 kv. tiene un efecto más directo en la mejora del factor de potencia del lado original del transformador (generalmente el punto de medición de 10 kv). este tipo de método de compensación es un esquema más amplio y relativamente rentable en la actualidad.

3.2 formas de compensación diferenciadas por tipo de equipo de compensación

Hay muchos equipos subdivididos de acuerdo con el tipo de equipo de compensación, generalmente de acuerdo con el tipo de equipo de operación real en el sitio, cada equipo de compensación tiene sus propias ventajas y desventajas. en este artículo, nos centramos principalmente en dos tipos de productos más utilizados en el sistema de distribución de 0,4 Kv en el mercado: compensación de condensadores de conmutación (compensación fc) y compensación de var estática (compensación svg), que les dan una breve introducción.

1. compensación de condensadores de conmutación (compensación fc)

La compensación de condensadores de conmutación, es decir, el método tradicional de compensación de condensadores paralelos, su principio es mejorar la estabilidad del voltaje de carga y el factor de potencia aumentando la demanda de potencia reactiva inducida de la carga de compensación de potencia reactiva capacitiva.

Debido a que la puesta en marcha temprana de los condensadores paralelos se realiza a través de los contactores, el tiempo de Acción de los contactores es de segundos, por lo que su desventaja fatal es que el aumento de corriente de cierre es grande, en casos graves puede alcanzar 50 - 100 veces la corriente nominal de los condensadores de compensación, producirá un Gran arco, causando daños a los condensadores y contactores. De acuerdo con el funcionamiento real de la carga en el sitio, los interruptores simultáneos, los interruptores compuestos, los interruptores de tirón y otros esquemas alternativos de contactores aparecen gradualmente en el mercado, lo que ha mejorado mucho en el cierre del punto cero de voltaje y el corte del punto cero de corriente, lo que ha reducido en gran medida los daños causados por el equipo causado por las corrientes de conmutación.

Con el fin de hacer que el control de conmutación sea inteligente, diversificar los datos del sistema de adquisición, diversificar las funciones de protección y simplificar la instalación y el mantenimiento, en los últimos años se ha derivado otro tipo de compensación de condensadores de conmutación, los condensadores inteligentes, que tienen muchas funciones técnicas que los condensadores tradicionales no pueden lograr. ¿Además, con la electrónica de potencia de los equipos de carga, el impacto de los armónicos en el sistema de distribución no puede ser ignorado, especialmente en los condensadores, por lo que para el impacto de los armónicos, la compensación FC también ha hecho muchas mejoras relacionadas, como proponer el concepto de resistencia a la serie, ¿ en qué caso se utiliza una resistencia a la serie del 6% y el 7%? ¿¿ en qué caso se utiliza una tasa de resistencia a la cadena del 13% y el 14%? Esta parte del contenido se explicará más a fondo en el período posterior.

2. generador de potencia reactiva estático (compensación svg)

El generador de potencia reactiva estática es un nuevo dispositivo electrónico de potencia utilizado para compensar la Potencia reactiva. puede compensar la potencia reactiva y la secuencia negativa de cambios de tamaño de manera rápida y continua. su aplicación puede superar las deficiencias de los compensar tradicionales como el compensar fc, como la lenta velocidad de respuesta, el efecto de compensación no se puede controlar con precisión, la fácil resonancia paralela con la red eléctrica y los choques de conmutación.

Las tres ventajas sobre la compensación FC son:

① la potencia reactiva de compensación lineal, la escalera de compensación es inferior a 1kvar;

② la compensación polar no sólo puede exportar potencia reactiva capacitiva, sino también potencia reactiva perceptiva;

③ el tiempo de respuesta es rápido y el tiempo de respuesta total es inferior a 5 ms.

IV. beneficios económicos de la compensación de la potencia reactiva

1. compensar la potencia reactiva y mejorar el factor de potencia

De acuerdo con el contenido de la notificación de las "medidas para el ajuste de la tarifa eléctrica con factor de potencia", no es difícil encontrar que el ajuste de la tasa de potencia con factor de potencia de 0,9 como valor estándar estipula que aumentar el factor de potencia puede reducir el pago de la tarifa eléctrica total, e incluso los usuarios de Distribución con factor de potencia superior a 0,9 pueden obtener tarifas de recompensa para el ajuste de la tasa de potencia de la compañía eléctrica.

A través de una compensación razonable, el factor de potencia del punto de medición cumple con los requisitos de las normas nacionales, lo que puede eliminar la factura de electricidad de la tasa de potencia, reduciendo así considerablemente el gasto de electricidad de los usuarios de electricidad.

El ahorro de energía activo del dispositivo de compensación de potencia reactiva dinámica solo reduce la pérdida de suministro y distribución entre el punto de compensación y el generador. Por lo tanto, la compensación de potencia reactiva en el lado de la red de alta tensión no puede reducir la pérdida en el lado de la válvula de baja tensión, ni mejorar la tasa de utilización de los transformadores de suministro de energía de baja tensión. según la teoría de la compensación, el efecto de ahorro de energía de la compensación de potencia reactiva dinámica local es más obvio.

Además, muchos equipos de compensación en el mercado promueven conceptos como "ahorro de energía" y "ahorro de energía", que básicamente comienzan con la compensación de Potencia reactiva, aumentan el factor de potencia, reducen las multas de potencia o transforman las multas de potencia en recompensas de potencia, logrando finalmente el objetivo de ahorrar dinero para los usuarios de distribución. Por lo tanto, en cuanto a la compensación de energía reactiva, desde la perspectiva de la transmisión de energía en la naturaleza, estrictamente hablando, no pertenece a la categoría de "ahorro de energía" y "ahorro de energía", pero en realidad puede ahorrar dinero a los usuarios de distribución.

2. reducir las pérdidas de líneas de transmisión y transformadores

Una compensación razonable puede reducir efectivamente la corriente del sistema, tomando como ejemplo la Potencia natural del sistema de 0,7. si el factor de potencia del sistema se eleva a un nivel cercano a 1 a través de un dispositivo de compensación, la corriente del sistema disminuirá en aproximadamente un 30%, es decir, la pérdida de líneas y transformadores se puede reducir a P = i2r = (1 - 30%) 2r = 0,49r, es decir, la pérdida de líneas y transformadores se puede reducir en un 51%. El factor de potencia natural de las empresas de consumo de electricidad es generalmente de alrededor de 0,7, y el factor de potencia aumenta de 0,7 a más de 0,95. la tasa de reducción de la pérdida de línea y la tasa de reducción de la pérdida de cobre del transformador se muestran en la siguiente tabla:

Reducir las pérdidas de líneas y transformadores y ahorrar electricidad activa son medidas importantes de ahorro de energía. Por ejemplo, en la industria petrolera, las líneas son relativamente largas y complejas, por lo que se puede reducir la corriente de funcionamiento aumentando los equipos de compensación de energía reactiva, reduciendo así la pérdida de líneas, ahorrando energía activa y ahorrando resultados obvios de ahorro de energía.

3. aumentar la capacidad de transmisión de la red eléctrica y mejorar la tasa de utilización del equipo

Debido a que el dispositivo de compensación puede reducir efectivamente la corriente del sistema y la Potencia aparente, puede reducir efectivamente la capacidad de todos los equipos relacionados en la construcción de la red eléctrica, reduciendo así la inversión en la construcción de la red eléctrica. Los sistemas con un factor de potencia de alrededor de 0,7 pueden reducir la corriente del sistema en un 30% debido a una compensación efectiva, es decir, mejorar la capacidad de carga de las centrales eléctricas, las instalaciones de transformación y distribución en un 30%.

Si la pequeña capacidad de los transformadores y líneas es insuficiente, se puede resolver mediante la instalación de dispositivos de compensación de Potencia reactiva. La instalación de un dispositivo de compensación de potencia reactiva puede equilibrar la potencia reactiva en el lugar, reduciendo así la corriente que fluye a través de la línea y el transformador, ralentizando la velocidad de envejecimiento del aislamiento de los cables y transformadores y ampliando la vida útil. Al mismo tiempo, se puede liberar la capacidad de los transformadores y líneas, aumentando la capacidad de carga de los transformadores y líneas. Por ejemplo, hay un transformador de 100 kva, que actualmente tiene una tasa de carga del 85%, COSΦ=0.7。 Si se instala un equipo de compensación de Potencia reactiva, el transformador puede liberar el 30% de la carga, y el usuario puede aumentar la carga y ampliar la reproducción sin aumentar la capacidad del transformador.

4. mejorar la calidad del voltaje

Debido a que la gran cantidad de carga perceptiva existente en el sistema causará una caída de tensión en la línea de suministro de energía, especialmente al final de la línea de suministro de energía, la caída de tensión de la línea se puede aliviar efectivamente y mejorar la calidad de la energía a través de una compensación razonable.

La fórmula de cálculo de la pérdida de tensión en la línea es la siguiente:

En la fórmula:

P - Potencia activa, kW

U - tensión nominal, kV

R - resistencia total de la línea, Omega

P - Potencia reactiva, kVar

XL - resistencia inductiva de la línea, Omega

Debido a que la resistencia inductiva del sistema es mucho mayor que la resistencia, se puede ver en la fórmula anterior que los cambios en la potencia reactiva pueden causar grandes cambios en el voltaje. Cuando la potencia reactiva q se reduce en la línea, la pérdida de voltaje se reduce.

Para el voltaje final de la línea de suministro de energía generalmente es bajo, se puede aumentar el voltaje final de la línea aumentando el dispositivo de compensación de Potencia reactiva, y el equipo de registro funciona de manera segura y confiable.

Por otro lado, con el desarrollo de la industria, el uso de un gran número de equipos de autocontrol y cargas no lineales hace que un gran número de armónicos fluyan en la red de suministro y distribución, contaminando la red eléctrica. La supresión o reducción sustancial del impacto de los armónicos en el sistema de suministro de energía y el equipo eléctrico a través de una configuración razonable del equipo de filtrado de compensación es uno de los principales medios para mejorar la calidad de la energía.

Por último, con el auge de nuevos sistemas eléctricos, los problemas de calidad de la energía deben enfrentar muchos problemas relacionados con la calidad de la energía eléctrica. los siguientes tipos de problemas merecen una mayor comprensión, familiaridad y exploración:

¿① análisis del problema de resonancia, ¿ qué es la resonancia?

¿② en qué sitio a menudo hay daños en el filtro?

¿③ la diferencia entre la compensación local del filtro y la compensación centralizada?

¿④ se requiere que los armónicos se controlen hasta el 5%, ¿ cómo entenderlo?

¿⑤ ¿ puede la instalación de filtros desempeñar un papel de "ahorro de energía"?

¿¿ cuál es el impacto de la conexión a la red de dispositivos electrónicos de energía eléctrica, como almacenamiento de energía, fotovoltaica y eólica, en la calidad de la energía eléctrica?

¿¿ es importante la demanda de calidad de energía del sistema de microred?