2.2. Негативні наслідки передачі реактивної потужності

За наявності реактивної потужності

• вибір потужності трансформаторів, перерізів проводів та кабелів необхідно виконувати за повною потужністю;

• збільшуються втрати напруги на відповідну реактивній потужності складову;

• збільшуються також втрати активної та реактивної потужності в генераторах, лініях, трансформаторах.

Все це призводить до погіршення технічних та економічних показників електропостачальної системи.

Основним способом покращення ситуації є компенсація реактивної потужності, тобто генерування її в безпосередньо в місцях споживання.

За умов майже повної компенсації вибір обладнання та перерізів струмовідних частин можна виконувати тільки за активною потужністю. Це дає основний економічний ефект від компенсації реактивної потужності.

Втрати напруги в елементі електричної мережі з параметрами R та X, навантаженням P+jQ і потужністю компенсувальної установки Q_ку можна визначити як повздовжню складову спаду напруги за формулою

. (14)

Відносний вплив реактивної потужності на втрати напруги буде тим більший, чим більше співвідношення X/R. В повітряних лініях електропередачі, а особливо в трансформаторах і реакторах, це співвідношення велике, вплив реактивної потужності на втрати напруги значно більший, ніж активної.

Наприклад, якщо зобразити спрощену схему електропостачання споживача (рис.1),то векторна діаграма для даної схеми виглядатиме наступним чином (рис.2).

Рис. 1. Схема електропостачання споживача з навантаженням S_нав

Рис. 2. Векторна діаграма струмів і напруг

На векторній діаграмі U_К і U_п – напруга в кінці і на початку лінії без компенсаційного пристрою, U₁ і U₂, І₁ і І₂ – відповідно напруга і струм в кінці лінії з увімкненими компенсувальними пристроями різної потужності (Q_ку.1<Q_ку.2).

Напруга на початку лінії U_п в усіх випадках підтримується незмінною.

Вплив компенсації реактивної потужності на поточны втрати активної потужності а енергії за рік видно з формул

(15)

(16)

де P, Q – поточні значення активного і реактивного навантаження; Р_р, Q_р – максимальні розрахункові активне та реактивне навантаження.  – час найбільших втрат;

2.3. Споживання і генерування реактивної потужності в промисловості

Промислові підприємства, транспорт, сільськогосподарські та комунально – побутові споживачі отримують енергію від електроенергетичних систем. Основними електроспоживачами в народному господарстві є асинхронні електродвигуни, перетворювачі, дугові та індукційні електричні печі, зварювальні агрегати та інші, які споживають з мережі активну та реактивну потужності. Відносне значення реактивної потужності tg змінюється в широких межах і залежить від конструкції ЕП, її потужності, режиму роботи, напруги мережі та інших факторів. Наприклад при коефіцієнті завантаження К_з=0.5 для асинхронного двигуна потужністю 2000 кВт tg=0.85, а для асинхронного двигуна потужністю 1кВт tg=2.5. Для перетворювачів коефіцієнт потужності залежить від кутів генерування і комутації, а також від споживаної реактивної потужності анодним трансформатором і змінюється в широких межах. В залежності від конструкції та режиму роботи зварювальних апаратів коефіцієнт їх потужності рівний cosφ=0.2...0.30.4...0.5 . В цілому для промисловості природній коефіцієнт потужності не перевищує 0.6 (tg=1.33).

Реактивне навантаження забезпечують генераторами електростанцій, повітряними і кабельними лініями електропередач, які генерують ємнісну потужність, а також спеціальними компенсувальними пристроями. До них відносяться: синхронні компенсатори(СК); синхронні двигуни (CД); статичні регульовані та нерегульовані компенсувальні пристрої(СТК).

Найчастіше в промислових електромережах застосовують батареї статичних конденсаторів (БСК) і синхронні двигуни.

Сумарна потужність компенсувальних пристроїв, які слід встановити в мережі підприємства, визначається за формулою

(17)

де Q_м – реактивне навантаження підприємства в режимі найбільших навантажень енергосистеми; Q_с – найбільша реактивна потужність, що передається з енергосистеми підприємству в цьому режимі, визначена за умов її балансу в системі.

Пристрої, призначені для компенсації реактивної потужності, називаються також установками поперечної компенсації.

Для оптимізації режимів роботи джерел реактивної потужності на підприємствах і визначення умов регулювання їх потужності електропостачальною організацією, крім значення Q_с в режимі найбільшого реактивного навантаження, задаються також допустимі за технічних умов значення реактивної потужності в режимі найменшого активного навантаження енергосистеми (нічний мінімум) та в після аварійному режимі.

На чинних підприємствах встановлення компенсувальних пристроїв може проводитись тільки з дозволу електропостачальної організації, яка також задає добові режими їх роботи. У випадку порушення цього порядку і самовільного приєднання компенсувальних пристроїв знижки за компенсацію реактивної потужності не надаються.