Reaktif güç nedir?
"Reaktif telafi " söz konusu olduğunda, öncelikle reaktif güç kavramını anlamamız gerekir. Reaktif güç, iş yapabilir, ısı üretebilir ve motor dönüşünü sürükleyebilir, vb. Örneğin, AC akımı saf bir dirençten geçtiğinde, akım, direncin ısı üretmesine neden olabilir, bu da elektrik enerjisinin termal enerjiye dönüştürüldüğü anlamına gelir. Ancak, reaktif gücü anlamak daha zordur. Sadece AC güçte vardır ve DC güçte reaktif güç problemi yoktur.Örneğin, AC akımı saf kapasitans veya saf indüktansiyon yükünden geçtiğinde, çalışmaz. Başka bir deyişle, saf kapasitans veya saf indüktansiyon yükü aktif güç tüketmez, ancak akım ve bunlardan geçen karşılık gelen gerilim, reaktif güç denilen AC gücü oluşturur. Teorik olarak, reaktif güç çalışmaz, bu nedenle ışık ve ısı üretmemelidir, motor rotasyonunu da tahrik edemez.Sık sık karşılaştığımız yükler nadiren saf indüktif veya saf kapasitatif, ancak karışık yüklerdir. Akım onlardan geçtiğinde, bazı güçler iş yapabilirken bazıları yapamaz.İş yapamayan güç, reaktif güçtür. Reaktif güç ve aktif güç arasındaki ilişkiyi sezgisel olarak göstermek için insanlar elektrik enerjisinin kullanım oranını tanımlamak için güç faktörü kavramını kullanırlar. Güç faktörü 1'e ne kadar yakınsa, aktif güç oranı o kadar yüksek ve elektrik enerjisinin kullanım oranı o kadar yüksek; tersine, güç faktörü 0'a ne kadar yakınsa, aktif güç oranı o kadar düşük ve elektrik enerjisinin kullanım oranı o kadar düşüktür. Elektrik enerjisinin kullanım oranını artırmak için, "reaktif telafi" kavramı önerilir.
Reaktif güç, aktif güç ve güç faktörü kavramlarının yanı sıra elektrik enerjisi kullanımını iyileştirmek için reaktif dengelemenin temel amacını anladıktan sonra, şimdi ayrıntılı bir analiz inceleyeceğiz. Reaktif tazminat neden gerekli? Reaktif tazminatın arkasındaki prensip nedir? Tazminat biçimleri nelerdir? Peki, ekonomisi nasıl gidiyor?
Bölüm 02: Reaktif Tazminat Neden Gerekli
Reaktif güç, hiçbir şekilde işe yaramaz güç değildir. AC güç kaynağı sistemlerinde, indüktörler ve kapasitörler, motorların ve transformatörlerin demir manyetik yükleri gibi vazgeçilmez yüklerdir. Indüktif reaktif uyarım olmadan, ekipman düzgün çalışamaz.Örneğin, sabit mesafeli bir güç iletim hattının kendisi, güç verirken kapasitif bir yükdür. AC güç kaynağı sistemlerinde, reaktif gücün varlığı enerji iletiminde ve değişiminde önemli bir rol oynar ve vazgeçilmezdir. Aslında sistem reaktif güç değişimi olmadan düzgün çalışamaz.
Büyük miktarda reaktif güç nereden geliyor? Sistemde, çok sayıda reaktif yük, özellikle indüktif reaktif yükler, tipik olarak enerji santrallerinden reaktif güç çekmektedir. Bir jeneratör çalıştırıldığında, sadece sisteme aktif elektrik enerjisini salmaz, aynı zamanda endüktif yüklere karşılık gelen reaktif enerji sağlar. Jeneratör, çalışma sırasında uygun reaktif çıkışını korumalıdır. Bunu yapmamak, enerji üretim sistemi üzerinde zararlı bir etkiye sahip olabilir ve sistemdeki reaktif güç dengesinin korunmasının önemini vurgulayabilir.
Sistemdeki reaktif güç talebi arttığında, sistemde yapay reaktif dengeleme cihazları kurulmadığında, santralin reaktif güç çıkışını faz modülasyonu yoluyla artırması gerekir. Bununla birlikte, jeneratörün sınırlı kapasitesi nedeniyle, bu, aktif güç çıkışını azaltarak genel çıkış kapasitesini etkin bir şekilde azaltır. Elektrik talebini karşılamak için, jeneratörlerin, elektrik hatlarının ve transformatörlerin kapasitesinin arttırılması gerekir. Bu, sadece güç kaynağına yapılan yatırımı artırmakla kalmayacak, aynı zamanda ekipman kullanım oranlarını da düşürür ve hat kayıplarını da artıracaktır.
Elektrik santrallerinin reaktif güç kaynağı basıncını azaltmak için, endüktif yüklerin büyük miktarda güç tükettiği güç kaynağı sistemindeki noktalara karşılık gelen kapasitörleri yatırım yaparız. Bu, enerji santrallerindeki reaktif güç kaynağı basıncını önemli ölçüde azaltır. Doğal güç faktörünün iyileştirilmesine dayalı olarak, kullanıcılar reaktif dengeleme cihazlarını tasarlayıp kurmalı ve reaktif gücün ters teslimini önlemek için yük ve voltaj dalgalanmalarına göre zamanında etkinleştirmeli veya devre dışı bırakmalıdır. Aynı zamanda, kullanıcının güç faktörü, güç kaynağı departmanından ek elektrik fiyatlarından kaçınmak için ilgili standardı karşılamalıdır. Bu nedenle, hem güç kaynağı departmanları hem de elektrik kullanıcıları için, güç faktörünü iyileştirmek ve reaktif gücün ters teslimini önlemek için reaktif gücün otomatik telafi edilmesi, enerji tasarrufu ve operasyonel kalitesini iyileştirmede büyük önem taşır.
Bölüm 03: Reaktif Tazminat Prensibi Nedir?
● Enerji emilim ve salınım perspektifinden analiz edilmiştir
Sistemde belirtilen reaktif yüklerin çoğu genelde indüktif reaktif yüklerdir. Kapasitif güç yüklerine sahip cihazlar aynı devreye indüktif güç yükleriyle paralel olarak bağlandığında, indüktif reaktif yük enerjiyi emilirken kapasitif yük enerji serbest bırakır ve tersi de. Enerji kapasitif ve endüktif yükler arasında değişir. Kapasitif yük tarafından emilen reaktif güç, kapasitif yük cihazından reaktif güç çıkışı ile telafi edilebilir ve reaktif güç, hat kayıplarını azaltmak, yük taşıma kapasitesini geliştirmek, voltaj kayıplarını azaltmak ve santralin güç kaynağı basıncını hafifletmek için yerel olarak dengelenir. Bu, reaktif tazminatın temel ilkesidir.
● Faz (Induktif / Kapasitif) Perspektifinden analiz edilmiştir
Saf bir indüktif yükde, akım IL voltajı 90 ° geride bırakır ve gücü indüktif reaktif güç olarak adlandırılır. Tam tersine, saf kapasitif bir yükde, akım Ic voltajın 90 ° önündedir ve gücü kapasitif reaktif güç olarak bilinir.
Kapasitördeki akım ile indüktördeki akım arasındaki faz farkı 180 °'dir ve bu da birbirini iptal edebilir. Bir güç sistemindeki yüklerin çoğu indüktiftir, bu nedenle toplam akım I bir açı Φ1 ile gerilimi geride bırakacaktır. Paralel bir kapasitör yükle paralel olarak bağlanırsa, o zaman I′=I IC. Kondensatörün akımı, indüktif akımın bir kısmını dengeleyecek ve toplam akımın I 'den I' ye düşmesine neden olur ve faz açısı Φ1' den Φ2 'ye düşer. Bu, güç faktörünü iyileştirir ve reaktif gücü yerel olarak yönetir.
04 Reaktif güç dengeleme biçimleri nelerdir?
Genel olarak söylemek gerekirse, reaktif güç dengeleme birçok biçimi vardır, dahil olmak üzere:
Düzeltmenin uygulandığı ortak bağlantı noktasının (PCC) gerilim seviyesine dayanarak, yüksek gerilim dengeleme, orta gerilim dengeleme ve düşük gerilim dengeleme olarak ayrılabilir.
Güç iletim ve dağıtım sistemindeki dengeleme noktasının konumuna dayanarak, ekipman tarafındaki yerinde dengeleme, bölgedeki yerel kısmi dengeleme ve alt istasyondaki merkezi dengeleme şeklinde bölünür.
Düzeleme ekipmanının türüne bağlı olarak, anahtarlama kapasitör dengeleme bölümüne bölünebilir. FC (Mekanik Dönme Düzeleştirmesi)(örneğin senkronizkompensatörler, senkroniz jeneratörler ve senkroniz motorlar), statik reaktif güç telafi (statik var dengeleyici: tiristör-switched kapasitörler TSC, tiristör kontrollü reaktörler TCR, manyetik kontrollü reaktörler MCR; statik senkroni dengeleyici STATCOM; statik var jeneratörleri SVG), ve kompozit reaktif güç dengeleme (FC TCR, FC MCR, FC STATCOM).
● Tazminat mekânına dayanan tazminat formları
Daha sonra, farklı telafi konumlarına dayalı düşük voltajlı 0.4KV sistemler için reaktif güç telafi biçimlerini kısaca tanıtacağız.
On-site ekipman tarafı telafi On-site ekipman tarafı telafi, bireysel elektrikli ekipmanlara reaktif güç telafi sağlamanın bir yöntemidir. Bu, kapasitörleri doğrudan bireysel ekipmanla aynı elektrik devresine bağlamayı ve kontrol için aynı anahtarı kullanmayı, aynı anda çalıştırmayı ya da onları kesmeyi içerir. Bu dengeleme yöntemi, kapasitörlerin reaktif akımı yerel olarak dengelemek için elektrikli ekipmanlara yakın olduğu için en iyi etkiye sahiptir, yüksiz koşullarda aşırı dengelemeyi önler ve güç kalitesini sağlar. Bu telafi yöntemi genellikle yüksek ve düşük voltajlı motorlar ve diğer elektrikli ekipmanlar için kullanılır. Bununla birlikte, kullanıcı ekipmanı sürekli olarak çalışmadığında, kapasitörlerin kullanım oranı düşüktür ve telafi faydaları tam olarak gerçekleştirilemez.
Bölgedeki yerel kısmi telafi bölgedeki yerel kısmi telafi, atölyede dağıtım odalarında veya alt istasyon şube hatlarında gruplar halinde kondansatörlerin kurulmasını içerir. Bu kapasitörler sistem yük değişikliklerine bağlı olarak eklenebilir veya çıkarılabilir. Temizleme etkisi de iyidir, ancak maliyet nispeten yüksektir.
Alt istasyondaki merkezi dengeleme Alt istasyondaki merkezi dengeleme, alt istasyondaki birincil veya ikincil otobüs çubuklarına tüm kapasitör gruplarının kurulmasını içerir. Bu dengeleme yöntemi kurulması kolaydır, çalışmada güvenilirdir ve düşük voltajlı 0.4KV sisteminin reaktif gücünü toplu olarak telafi edebilir. Transformatörün birincil tarafındaki güç faktörünün iyileştirilmesinde doğrudan etkisi vardır (genellikle 10KV ölçüm noktası). Bu tür bir telafi yöntemi şu anda en yaygın kullanılan ve nispeten uygun maliyetli çözümdür.
● Tazminat ekipman türlerine dayalı tazminat formları
Birçok tazminat ekipman türü vardır ve seçim genellikle sitedeki gerçek işletme ekipmanına dayanır. Her telafi cihazının kendi avantajları ve dezavantajları vardır. Bu makalede, piyasadaki 0.4KV dağıtım sisteminde en çok kullanılan iki ürünü kısaca tanıtacağız: anahtarlama kapasitör telafi (FC telafi) ve statik var jeneratörü (SVG telafi).
Switching Capacitor Compensation (FC Compensation)
Anahtar kapasitör dengeleme, paralel kapasitör dengeleme yöntemidir. Prensi, yük voltajının istikrarını arttırmak ve güç faktörünü iyileştirmek için kapasitif reaktif dengeleme yükünün indüktif reaktif talebini arttırmaktır.
Önceki zamanlarda paralel kapasitörlerin geçişinin ikinci seviye ölçekte yanıt süresi olan kontaktorlar aracılığıyla sağlandığından dolayı, ölümcül dezavantajı geçiş sırasında büyük akım akımıydı.Şiddetli durumlarda, dengeleme kapasitörünün 50-100 katına ulaşabilir, bu da önemli bir ark ışığı ile sonuçlanabilir ve kapasitörlere ve kontaktactorlara zarar verebilir. Sahada yüklerin gerçek çalışmasına dayanarak, senkroni anahtarlar, hibrit anahtarlar ve tiristor anahtarları gibi kontaktactorlara alternatifler pazarda yavaş yavaş ortaya çıkmıştır. Bu alternatifler sıfır voltajda ve sıfır akımda kesintide büyük ölçüde iyileştirilmiştir, değişme akımının neden olduğu ekipmanın hasarını önemli ölçüde azaltmıştır.
Akıllı anahtarlama kontrolü, çeşitli veri edinme sistemi, çeşitli koruma fonksiyonları ve basitleştirilmiş montaj ve bakım elde etmek için, son yıllarda başka bir anahtarlama kapasitör telafi türü geliştirilmiştir - akıllı kapasitör. Geleneksel kapasitans dengeleme ile karşılaştırıldığında, geleneksel kapasitörlerin elde edemediği çok sayıda teknolojik fonksiyona sahiptir. Ek olarak, yük ekipmanlarının elektronikleştirilmesiyle birlikte, özellikle kapasitörler üzerindeki dağıtım sistemi üzerindeki harmoniklerin etkisi göz ardı edilemez. Bu nedenle, harmonik etkilere yanıt olarak, FC telafi de birçok ilgili iyileştirme geçirdi.Örneğin, seri reaktans oranı kavramı tanıtıldı. %6 veya %7 seri reaktans oranı ne zaman kullanılır? Ne zaman% 13 veya% 14 seri reaktans oranı kullanılır? Bu kısım daha sonraki bir konumda açıklanacak.
Statik Var Jeneratörü (SVG)
Bir statik var jeneratörü, reaktif güç dengeleme için kullanılan yeni bir güç elektronik cihazıdır.Çeşitli miktarlarda reaktif güç ve negatif dizileri hızla ve sürekli olarak telafi edebilir. Uygulama, yavaş yanıt hızı, hatalı dengeleme kontrolü ve FC dengeleştiricileri gibi geleneksel reaktif güç dengeleştiricilerinde paralel rezonans ve anahtarlama salınımına neden olma eğiliminin üstesinden gelebilir.
FC tazminatına kıyasla, üç ana avantajı şunlardır::
1 1KVar'dan daha küçük bir telafi adımıyla reaktif gücün doğrusal telafi; 2 Polaritasız telafi, hem kapasitif hem de indüktif reaktif güç çıkarabilir; 3 Hızlı yanıt süresi, toplam yanıt süresi 5ms'den az.
Reaktif Güç Tazminatı Ekonomisi Tsai Ing-wen
● Güç faktörünü geliştirmek için reaktif gücü telafi edin.
"Güç Faktörüne Tabanlı Elektrik Ücretlerini Düzenleme Yöntemine " konulu bildirime göre, güç faktörü ayarlama kurallarının standart değeri olarak 0,9 ' u aldığını bulmak zor değildir. Güç faktörünü arttırarak, kullanıcılar toplam elektrik ücretlerini azaltabilirler. Ek olarak, güç faktörünün 0.9 ' dan yüksek olduğu dağıtım kullanıcıları, güç faktörünün ayarlanması için elektrik şirketinden ödül alabilirler. Makul bir telafi ile ölçüm noktasındaki güç faktörü ulusal standartları karşılayacak şekilde ayarlanabilir, bu da güç faktörü ücretlerini ortadan kaldırabilir ve güç kullanıcıları için elektrik maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir.
Dinamik reaktif güç dengeleme cihazlarının aktif enerji tasarrufu, dengeleme noktasından jeneratöre olan güç kaynağı ve dağıtımındaki kaybı azaltır. Bu nedenle, yüksek voltajlı şebeke tarafındaki reaktif güç dengelemesi, düşük voltajlı tarafındaki kayıpları azaltamaz veya düşük voltajlı güç transformatörlerinin kullanım oranını artıramaz. Optimum telafi teorisine göre, yerel dinamik reaktif güç telafi en önemli enerji tasarrufu etkisine sahiptir.
Ek olarak, piyasadaki birçok telafi cihazı "enerji tasarrufu " ve" güç tasarrufu " gibi kavramları teşvik eder.Çoğu reaktif güç dengeleme ile başlar, güç faktörü geliştirir, güç faktörü cezalarını azaltır veya güç faktörü cezalarını güç faktörü ödülleri haline getirir ve nihayetinde dağıtım kullanıcıları için para tasarrufu hedefine ulaşır. Bu nedenle, doğadaki doğal enerji transferi perspektifinden bakıldığında, reaktif güç dengelemesi kesinlikle "enerji tasarrufu" veya "güç tasarrufu" kategorisine aittir. "Ancak, dağıtım kullanıcıları için gerçekten para tasarrufu yapabilir.
● İletme hatları ve transformatörlerdeki kayıpları azaltmak Makul tazminat sistem akımını etkili bir şekilde azaltabilir.Örneğin, 0.7 olan bir sistem doğal gücünü ele alırsak, sistemin güç faktörü dengeleme cihazları aracılığıyla 1'e yakın hale gelirse, sistem akımı yaklaşık% 30 oranında düşer. Bu, hatlar ve transformatörlerdeki kayıpların P = I2R = (%1-30) 2R = 0.49R'ye indirildiği anlamına gelir, bu da hat ve transformatör kayıplarında% 51'lik bir azalma anlamına gelir. Bir elektrik işletmesinin doğal güç faktörü genellikle 0,7 civarındadır. Güç faktörünün 0.7 'den 0.95' in üzerine yükselmesiyle transformatörlerde hat kaybı ve bakır kaybının azalması aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Hat ve transformatör kayıplarını azaltmak ve aktif gücün tasarrufu önemli enerji tasarrufu önlemleri. Hatların uzun ve karmaşık olduğu petrol endüstrisinde, reaktif güç dengeleme ekipmanının arttırılması, çalışma akımını azaltabilir, böylece hat kayıplarını azaltabilir ve aktif güç tasarrufu sağlayabilir.
● Güç şebekesi iletim kapasitesini artırmak ve ekipman kullanımını iyileştirmek
Temizleme cihazları, sistem akımı ve görünen gücünü etkili bir şekilde azaltabilir, böylece elektrik şebekesi inşaatında ilgili tüm ekipmanların kapasitesini etkili bir şekilde azaltabilir ve elektrik şebekesi inşaatındaki yatırımı azaltır. Güç faktörü yaklaşık 0,7 olan bir sistem için, etkili telafi sistem akımını% 30 oranında azaltabilir, bu da enerji santrallerinin ve enerji dönüştürme ve dağıtım tesislerinin yük taşıma kapasitesini% 30 oranında arttırmak anlamına gelir.
Transformatörlerde ve hatlarda yetersiz kapasite varsa, reaktif güç dengeleme cihazlarının kurulması yöntemi kullanılabilir. Reaktif güç dengeleme cihazlarının kurulması, reaktif gücü yerel olarak dengeleyebilir, hatlar ve transformatörlerden geçen akımı azaltır, tel ve transformatör izolasyonunun yaşlanma hızını yavaşlatabilir ve hizmet ömrünü uzatabilir. Aynı zamanda, transformatörlerin ve hatların kapasitesini serbest bırakarak yük taşıma yeteneklerini artırabilir.Örneğin, şu anda% 85 yükde çalışan bir 100KVA transformatörü ile 0.7 COSΦ, reaktif güç dengeleme ekipmanı kurmak transformatörün yük taşıma kapasitesini% 30 oranında artırabilir. Kullanıcılar, daha fazla üretim genişlemesini kolaylaştırmak için kapasitesini genişletmeden yüklerini artırabilirler.
● Voltaj kalitesini artırmak
Sistemdeki büyük miktarda indüktif yük, özellikle güç hatlarının sonunda güç hatlarında gerilim düşmesine neden olacaktır. Makul bir telafi hat voltaj düşüşünü etkili bir şekilde hafifletebilir ve güç kalitesini artırabilir.
Hattaki voltaj kaybını hesaplamak için formül aşağıdaki gibidir::
Formülde ise:
P - Aktif güç, kW
U - Rated Voltaj, kV
Ω R - hattın toplam direnci,
Reaktif güç, kVar
Xl - Hatın indüktif reaktansı, Ω
Sistem olarak' Indüktif reaktans, empedansından çok daha büyüktür, reaktif gücün değişimlerinin voltaj değişimlerini önemli ölçüde etkileyebileceği formülden görülebilir. Hattaki reaktif güç Q azalırsa, gerilim kaybı da azalır.
Güç kaynağı hattının sonunda voltaj genellikle düşüktür. Reaktif dengeleme cihazlarının arttırılması hattındaki gerilimi artırabilir' Ekipmanın güvenli ve güvenilir çalışmasını sağlamak için son.
Öte yandan, endüstri gelişimi ile birlikte, çok sayıda otomatik kontrol ekipmanının ve doğrusal olmayan yüklerin kullanılması, güç dağıtım ağındaki önemli bir harmonik akışı ile sonuçlandı ve şebekeleri kirletti. Güç kalitesini iyileştirmenin ana yollarından biri, dengeleme filtreleme ekipmanlarının makul tahsis edilmesi yoluyla güç tedarik sistemi ve elektrik ekipmanları üzerindeki harmoniklerin etkisini azaltmak veya önemli ölçüde azaltmaktır.
Son olarak, yeni güç sistemlerinin yükselişiyle birlikte, güç kalitesi sorunları birçok güç kalitesi ile ilgili sorunlarla karşı karşıya kalmaya bağlıdır, aşağıdaki konular daha fazla anlaşılmaya, aşina olmaya ve keşif etmeye değer::
1. Rezonans problemlerinin analizi, Rezonans nedir?
2. Filtrelerin sıklıkla hasar gördüğü genel senaryolar nelerdir?
3. Yerel tazminat ve filtrelerin merkezi tazminatı arasındaki fark nedir?
4. Armonikleri% 5'e düşürme gereksinimini nasıl anlarız?
5. Filtreler kurmak gerçekten "enerji tasarrufu" sağlayabilir mi?
6. Enerji depolama, fotovoltaik ve rüzgar enerjisi gibi güç elektronik cihazlarının entegre edilmesi güç kalitesini nasıl etkiler?
7. Mikrogrid sistemlerinde güç kalitesine olan talep önemli mi?
8.... (and bu şekilde)
