ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

http://www.s-o-s.com.ua/enavto/opisanie/opisanie1.htm

         В последнее десятилетие отмечается ухудшение состояния всего энергетического оборудования на предприятиях Украины. Это является следствием финансовой ситуации и отсутствия у государства возможности оказывать помощь, как целым отраслям, так и отдельным предприятиям. Одновременно финансовый кризис отразился и на самих предприятиях, которые не в состоянии проводить модернизацию производства собственными силами. Особенно это коснулось проблемы энергосбережения, в частности в вопросах компенсации реактивной составляющей мощности, что еще больше усугубило ситуацию в энергетике, связанную с финансовым и материально-техническим состоянием энергогенерирующих и поставляющих предприятий. На большинстве предприятий (потребителях) оборудование по компенсации реактивной мощности либо отсутствует, либо морально и физически устарело (выпущено 25-30 лет назад), что в данной ситуации делает это оборудование не подлежащим восстановлению.
         На обследованных нами предприятиях с постоянным циклом работы, на которых отсутствует или находится в нерабочем состоянии оборудование по компенсации реактивной мощности, реактивная мощность составляет около 60% от потребляемой активной мощности, что соответствует и электротехническим расчетам.
         Однако мы неоднократно встречались с тем, что на работающих в непостоянном цикле нагрузок предприятиях (карьеры, щебзаводы, гранитные заводы) реактивная мощность может в три раза превышать потребляемую активную мощность. Наличие автоматизированного оборудования для компенсации реактивной мощности позволило бы исключить подобную ситуацию, независимо от режимов работы предприятия.
         На ряде предприятий, которые самостоятельно пытаются бороться с реактивной мощностью, путем установки емкостной компенсации без использования отслеживающей cos j автоматики, возникают проблемы с перекомпенсацией (генерацией), т.е. емкостной составляющей реактивной мощности.
         Даже в отраслях, традиционно считающихся потребителями, в основном активной мощности(жилищный фонд), и на подстанциях которых вообще не предусмотрена компенсация реактивной мощности, последняя может достигать значительных величин, ввиду наличия бытовых приборов с индуктивной нагрузкой и неравномерной (в течение суток) загрузкой самих подстанций.
         Невозможно обойти вниманием последствия, к которым приводит наличие реактивной составляющей мощности.
          1) Так как полная мощность вырабатываемая на энергогенерирующих предприятиях определяется как

где Ракт -- активная мощность, а Рреакт - реактивная мощность, то из этого соотношения мы можем приблизительно определить уровень потерь.
         Рассмотрим случай предприятия, на котором не установлено оборудование для компенсации реактивной мощности и реактивная мощность составляет около 60% от активной (Рреакт=0,6 Ракт ), тогда

         Таким образом, наличие реактивной мощности может приводить к потерям полной мощности (энергоносителей) до 17%.
         2) Кроме того реактивная мощность перегружает линии электропередач реактивными токами, что приводит к увеличению активных потерь при передаче электроэнергии к потребителям. По оценке специалистов Украина теряет при передаче электроэнергии минимум в два раза больше чем, к примеру, Германия.
         3) Реактивная мощность также является дополнительным источником перегрузки электростанций, что приводит к уменьшению сетевой частоты. В свою очередь уменьшение сетевой частоты может приводить (и приводит) к аварийному отключению потребителей, а также делает производимую Украиной электроэнергию неконкурентоспособной на внешнем рынке.
         4) По нашим данным перегрузка внутренних кабельных сетей потребителей реактивными токами является причиной увеличения потерь активной мощности на 5-7%, если учесть падение полного тока, что приводит к перегреву, преждевременному износу и внеплановому выходу со строя кабельных сетей, в результате чего возникают аварийные ситуации или происходит остановка предприятия.
.          В наше время существуют следующие методы снижения реактивной составляющей мощности и повышения тем самым cos j:
         - правильный подбор двигателей по мощности (при проектировании оборудования), так как необоснованное завышение мощности приводит к работе в недогруженном режиме;
         - на существующем оборудовании замена недогруженных двигателей двигателями меньшей мощности (не всегда оправдано, так как в основном требует переделки кинематических схем и конструктивно cosj асинхронных электродвигателей составляет 0,7-0,85);
         - сокращение работы вхолостую двигателей и трансформаторов (на большинстве предприятий требует установки дополнительных трансформаторов меньшей мощности для питания оборудования, работающего круглосуточно (освещение, вентиляция и т.д.);
         - установка синхронных электродвигателей;
         - емкостная компенсация.
         Существенной особенностью синхронных двигателей является то, что они, работая с механической нагрузкой, позволяют в широких пределах изменять потребляемый из сети реактивный ток и реактивную мощность. Осуществляется это путем изменения тока возбуждения. Свойство перевозбужденного синхронного двигателя потреблять, кроме активной составляющей тока и активной мощности, реактивную составляющую тока и реактивную мощность используют для повышения (компенсации) коэффициента мощности других потребителей, создающих активно-индуктивную нагрузку системы. Это свойство в используется синхронных компенсаторах, которые по существу являются синхромашинами, расчитанными на работу без механической нагрузки и предназначенными для улучшения коэффициента мощности.
         Однако использование синхромашин имеет ряд недостатков:
         - для питания обмотки возбуждения синхронного двигателя требуется источник электрической энергии постоянного тока, правда, относительно небольшой мощности (до 3-5% мощности самой синхромашины);
- в ряде случаев технологически невозможно применение синхронных электродвигателей так, как запуск синхронных двигателей значительно затруднен по сравнению с асинхронными. Основные участки применения синхромашин - технологические установки средней и большой мощности при редких пусках и стабильной нагрузке;
         - для компенсации реактивной мощности других потребителей, в основном, требуется установка отдельной синхромашины (синхронного компенсатора);
         - замена всего парка асинхронных электродвигателей на синхронные является невозможной, в т.ч. из-за высокой стоимости последних.
         Метод емкостной компенсации с автоматическим отслеживанием cos j можно применять практически на любом объекте. Он заключается в установке на подстанциях емкостных сборок с автоматическим управлением в зависимости от возрастания (уменьшения) нагрузки (автоматизированных установок компенсации реактивной мощности), а также установку нерегулируемых емкостных сборок (рассчитанных исходя из профиля нагрузок, технических характеристик) на мощных высоковольтных потребителях (электродвигателях) внутри самого предприятия, что также позволяет снизить нагрузку на внутренние кабельные сети предприятия, уменьшить пусковые токи и тем самым повысить безотказность и увеличить срок службы оборудования.
         Наше предприятие производит расчет и установку автоматизированных систем компенсации реактивной мощности, основанных на методе емкостной компенсации, с автоматическим отслеживанием cos j, а также индивидуальной компенсации, что также исключает возникновение перекомпенсации (генерации).
         Одновременно на ряде предприятий, в основном горнодобывающей и металлургической промышленности возникают технические сложности с применением метода емкостной компенсации. Это связано с технологической необходимостью регулировать частоту вращения электродвигателей и применения для этого тиристорных переключателей, что приводит к возникновению гармоник и появлению, в результате, запредельных нагрузок по напряжению для емкостных сборок. Одновременно применение синхронных электродвигателей не всегда возможно в технологических схемах данных предприятий. Так как емкостная компенсация является оптимальной для устранения реактивной мощности, наше предприятие разрабатывает методы борьбы с гармониками и применения емкостной компенсации.
         В настоящее время наше предприятие проводит эти работы, в основном на предприятиях с непрерывным производственным циклом, в связи с тем, что на таких объектах окупаемость системы составляет 6-12 месяцев, за счет снижения до минимума реактивной мощности и снижения на 5-7% потребления активной мощности. Внедрение предлагаемой нашим предприятием энергосберегающего комплекса существенно снижает оплату за потребляемую электроэнергию, реактивную мощность и генерацию и, в конечном счете, снижает энергоемкость единицы продукции, что является актуальным, т.к. по последним данным, в настоящее время Украина на единицу продукции потребляет электроэнергии в 2,5 раза больше, чем Германия и в 6 раз больше, чем Япония.
         Предлагаемый НПП «Энергоавтоматика» энергосберегающий комплекс включает в себя:
         1. Применение индуктивно-емкостных резонансных компенсаторов (ИЕРК).ИЕРК предназначен для оптимизации потребления электроэнергии асинхронным электродвигателем(АД), а именно:
                   - в случае фиксированной нагрузки на валу АД -- снижается потребление активной мощности на 5-10%, частично компенсируется реактивная мощность (50-80%), снижается рабочий ток АД на 20-40%;
                   - в случае не фиксированной нагрузки на валу АД - возрастает производительность на 10-20% при одновременном снижении рабочего тока АД на 15-20% и частичном снижении реактивной мощности(50-80%).Применение ИЕРК приводит к снижению пусковых токов и облегчению пуска АД, улучшению теплового режима работы АД и значительному продлению срока службы.
         2. Применение компенсирующих устройств мощных высоковольтных потребителей.
         Расчет индивидуальных компенсирующих устройств для мощных высоковольтных потребителей проводится основываясь на профилях нагрузки, технических характеристиках двигателей и приводов, с последующими поставкой, монтажом и пуско-наладочными работами.
         Внедрение вышеуказанного оборудования приводит как к снижению потребления реактивной, активной, снижению рабочих токов и улучшению теплового режима электродвигателя.
         На АО «Гостомельский стеклозавод», в результате применения индивидуальных компенсирующих устройств на турбокомпрессорах (10 кВ) экономия составила 26 тыс. грн. ежемесячно.
         3. Применение автоматизированных установок компенсации реактивной мощности (АУКРМ).
         АУКРМ устанавливаются непосредственно на подстанциях, предназначены для автоматического поддержания cos j в пределах 0,98-1,0 в зависимости от ступени регулирования (по желанию заказчика), что приводит не только к полной компенсации реактивной мощности, но и к снижению потерь активной энергии, а также к разгрузке трансформаторных подстанций. Возможна реконструкция ранее установленных и вышедших со строя установок (по желанию заказчика).
         Внедрение на производстве «Анид» «Черниговского предприятия «Химволокно» АУКРМ привело к экономии 50 тыс. грн. ежемесячно.
         В наших установках применяются конденсаторы, произведенные в Зап. Европе (преимущественно Iskra, ZEZ Silko) -- сухие, с экологически чистым диэлектриком, со встроенной защитой от внутреннего короткого замыкания.
         Мы используем комплектующие ведущих мировых и отечественных производителей систем компенсации реактивной мощности, коммутирующей аппаратуры, контрольно-измерительных приборов (Lovato electric, Schneider electric, Nokian capacitors, Iskra, ZEZ Silko, Federal, Electronicon, ИЭК, Этал, Таврида электро).
         Энергосберегающий комплекс внедрен на АО «Песковский стекольный завод»(1997г.), АО «Быковский стеклозавод»(1998г.), АО «Марьяновский стеклозавод» (1998 г.), АО «Биомедстекло» (г.Житомир) (1998г.), ОАО «Рокитновский завод стеклоизделий»(1998-1999г.), АО«Химволокно» (г.Чернигов) (2000-2002г.г.) , АО «Гостомельский стеклозавод» (2003г.), АО «Стройматериалы» (2003г.), ГАК «Титан» (г.Армянск) (начат в 2003г.) и других предприятиях.
         На объектах внедрения системы получено сокращение расхода реактивной мощности до 10 раз и на 5-7% активной мощности, что позволяет говорить об окупаемости системы в течение 6-12 месяцев при постоянной работе предприятия.

         Для получения дополнительной информации: тел./факс (044) 5251693, Е-mail: enavto@i.com.ua