Компенсация реактивной мощности

11. Компенсация реактивной мощности приемников энергии

Активная мощность приемника P=UIcosф  характеризует интенсивность потребле­ния им энергии и зависит от режима его работы.
Реактивная мощность приемника Q=UIsinф   характеризует интенсивность обмена энергией между электромагнитным полем приемника и остальной цепью. Эта мощность положительна при индуктивном характере приемника () и отрицательна при емкостном характере (). В промышленных условиях преобладающее большинство приемников имеют активно - индуктивный характер () и потребляют положительную реактивную мощность. Параллельное подключение к таким приемникам конденсаторов, потребляющих отрицательную реактивную мощность  и, таким образом, являющихся генераторами реактивной мощности для приемников, позволяет уменьшить (компен­сировать) суммарную реактивную мощность: .
Компенсация реактивной мощности позволяет при неизменной активной мощности уменьшить потребляемый от сети ток:
.
Схема цепи в режиме компенсации реактивной мощности показана на рис. 56.

При увеличении емкости компенсирующего конденсатора С пропорцио­нально будет увеличиваться потребляемый им ток . Ток линии, равный геометрической сумме токов нагрузки и конденсатора (), в начале будет уменьшаться (при QL>QC), достигнет своего минимального значения при полной компенсации реактивной мощности , а затем начнет  возрастать при QC > QL (рис. 57).

Из геометрии рис. 57 следует соотношение:
.
Тот же ток из закона Ома:
.
Из совместного решения этих двух уравнений вытекает  формула для расчeта емкости компенсирующего устройства от первоначального значения  tgф2  до за­данного tg:
 [мкФ].

Сопротивление воздушных ЛЭП носит активно-индуктивный характер с существенным преобладанием реактивного сопротивления (XЛ >> RЛ), поэтому падение напряжения в линии UЛ= I(RЛ+jXЛ) почти на 90? опережает ток. На рис. 58 пока­зано семейство векторных диаграмм токов и напряжений для разных значений компенсирующей емкости С=var при постоянном значении напряжения в начале линии .
Из анализа семейства векторных диаграмм рис. 58 следует, что увеличение степени компенсации реактивной мощности повышает напряжение на выводах нагрузки (U2¢¢¢>U2¢¢>U2¢), при этом потеря напряжения в линии   DU = U1 – U2 уменьшается. На практике указанная функциональная зависимость U2 = f(C) используется для поддержания заданного уровня напряжения на выводах (шинах) нагрузки U2=const при изменении ее параметров.

Таким образом, посредством компенсации реактивной мощности нагрузки в энергосистеме решаются две важные технико-экономические задачи. Во-первых,  это уменьшение потерь мощности в линии элек­тропередачи () и повышение ее КПД вследствие уменьшения тока. Во-вторых, с помощью регулируемых компенсирующих устройств осуществляется управление на­пряжением в конце линии на вы­водах нагрузки, под­держание его на заданном номинальном уровне при изме­нении потребляемой мощности в широком диапазоне.