Руководство по устройству электроустановок - Зачем повышать коэффициент мощности?

2 Зачем повышать коэффициент мощности?

Повышение коэффициента мощности обеспечивает несколько технических и экономических преимуществ, особенно снижение счетов за электроэнергию
Повышение коэффициента мощности позволяет уменьшить номинальные значения мощности трансформаторов, распределительных устройств, кабелей и т.д., а также сократить потери мощности и ограничить падения напряжения
Оптимальное регулирование потребления реактивной мощности дает следующие экономические преимущества.
Приводимая информация основана на фактической структуре тарифных ставок, общепринятой в Европе и направленной на стимулирование потребителей минимизировать потребление реактивной энергии.
Установка конденсаторов для повышения коэффициента мощности позволяет потребителям снижать затраты на электроэнергию за счет поддержания уровня потребления реактивной мощности ниже значения, согласованного (по договору) с поставщиком электроэнергии. В рамках рассматриваемой тарифной структуры счет за потребленную реактивную энергию выставляется по критерию tg ф. Как указано выше:
С точки зрения поставки электроэнергии, поставщик электроэнергии поставляет реактивную энергию бесплатно:
До точки, при которой ее потребление составляет менее 40% от потребления активной энергии (tg ф = 0,4) в течение максимального периода 16 часов в день (с 06-00 ч до 22-00 ч) в период наибольшей нагрузки (часто зимой)
Без ограничения в течение периодов низкой нагрузки зимой, весной и летом.
В течение периодов ограничения счет за реактивную энергию, потребленную свыше 40% активной энергии (tg ф > 0,4), выставляются ежемесячно по текущим ставкам. Таким образом, количество реактивной энергии Р, оплачиваемой потребителем в такие периоды, составляет: кварч (к оплате) = Р кВтч (tg ф - 0,4), где Р кВтч - активная энергия, потребленная в течение периодов ограничения, кВтч tg ф - общая реактивная энергия за период ограничения и 0,4Р кВтч - количество реактивной энергии, поставленной бесплатно за период ограничения. Tg ф = 0,4 соответствует коэффициенту мощности 0,93. Таким образом, если принимаются i меры по обеспечению того, что в течение периодов ограничения коэффициент мощности никогда не упадет ниже 0,93, потребитель ничего не будет платить за потребленную реактивную мощность.
Однако, получая такие преимущества пониженных затрат на электроэнергию, потребитель должен учитывать стоимость приобретения, установки и обслуживания конденсаторов для повышения коэффициента мощности и регулирования распределительных устройств, автоматических устройств (в случае ступенчатой компенсации) вместе с дополнительными кВтч, потребляемыми диэлектриками.
Учитывая такие затраты на конденсаторы и т.д., может оказаться более экономически выгодным обеспечивать только частичную компенсацию, т.е., оплата некоторой потребляемой реактивной энергии может обходиться дешевле, чем 100% компенсация.
Вопрос повышения коэффициента мощности - это, прежде всего, вопрос оптимизации (за исключением очень простых случаев).
2.2 Техническая/экономическая оптимизация
Высокий коэффициент мощности позволяет оптимизировать все компоненты системы. Следует избегать завышения номиналов определенного оборудования. Для получения оптимальных результатов необходимо устанавливать компенсирующие устройства как можно ближе к потребителю реактивной (индуктивной) энергии.
Уменьшения сечений кабелей
2.1 Снижение стоимости электроэнергии

Рис. K7 требуемое увеличение сечений кабелей при снижении коэффициента мощности с единицы до 0,4.

Рис. К : Множитель для сечения кабеля в зависимости от cos ф

Снижение потерь (P, кВт) в кабелях
Потери в кабелях пропорциональны квадрату тока и измеряются счетчиком киловатт-часов установки. Например, снижение общего тока в проводнике на 10% приводит к снижению потерь почти на 20%.
Снижение падений напряжения
Конденсаторы для повышения коэффициента мощности снижают или даже полностью устраняют (индуктивный) реактивный ток в вышележащих проводниках, тем самым, снижая или устраняя падения напряжения.
Примечание: Избыточная компенсация приводит к повышению напряжения на конденсаторах.
Повышение располагаемой мощности
Повышение коэффициента мощности нагрузки, питаемой от трансформатора, приводит к снижению тока через трансформатор, что позволяет добавлять нагрузку. На практике может оказаться дешевле повысить коэффициент мощности (1), чем заменить трансформатор на больший номинал.
(1) В силу других преимуществ высокого значения коэффициента мощности, указанных выше.
Этот вопрос рассматривается в разделе 6.