Что входит в состав укрм
Что такое УКРМ и какие проблемы решает устройство?
Как часто российские пользователи (домовладельцы и производственные предприятия) получают некачественную электроэнергию и переплачивают за энергоресурсы по причине неэффективности систем энергообеспечения? Практически всегда. И это несмотря на постановления Правительства РФ и приказы Минэнерго, которые вступили в силу более 10 лет назад. А проблема малой эффективности и повышения качества решается – достаточно установить устройство компенсации реактивной мощности с подходящими в конкретной ситуации характеристиками.
Что такое УКРМ
Устройство компенсации реактивной мощности – устройство, поглощающее «лишнее» электричество, не приносящее пользы.
Поток электричества с УКРМ и без установки
Чем мощнее энергопоток по кабелям, тем больше излишков остается из-за колебаний потоков. Результат: износ и перегрев проводов, нецелевые расходы электроэнергии (переплаты), при использовании мощного оборудования повышен риск поломки техники.
Группа «РУСЭЛТ» выпускает приборы для использования в промышленности. В зависимости от условий эксплуатации мы предлагаем различные модели устройств:
Конструкция и принцип действия
Агрегат состоит из пяти функциональных блоков:
Компенсация реактивной мощности происходит по следующей схеме:
Измерительная система в электронном формате выполняет контроль реактивной и активной энергии (измеряет напряжение токов в сети).
Контроллер (регулятор) проводит замеры мощности, подключая или отключая конденсаторы по мере необходимости. На основании замеров и измерений показания сравниваются с эталонной величиной, при наличии отклонений от заданных параметров устройство переключает аппарат для обеспечения необходимого значения. Проще говоря, УКРМ обеспечивает снижение реактивной энергии при минимальном цикле переключений, чем повышает КПД энергоносителей и снижает риск неисправностей комплектующих электросетей.
Прибор регулярно измеряет расхождение фаз тока и напряжения и меняет свою емкость в зависимости от потребительской необходимости
Как установка помогает экономить деньги?
Установка КРМ, используется в промышленности, при эксплуатации в тандеме
с электродвигателями, которые и являются основными потребителями реактивной мощности. Если «полезная» энергия тратиться на работу мотора, то реактивная приводит к снижению его эксплуатационных преимуществ. например, увеличивается риск преждевременной поломки, чаще нужны остановки оборудования для охлаждения, что отражается на производительности предприятия.
Без УКРМ пользователь платит и за бесполезную энергию
Реактивная доля электричества «гоняется» по проводам, не принося пользы, а из-за ее избытка возникает перегрев, обеспечивается дополнительная нагрузка на сеть и оборудование. Итог: у пользователя двойная потеря – переплата за нецелевую электроэнергию и повышенный риск поломок электрооснащения. А потери и риски сводятся к минимуму без значительных трат – покупкой и установкой УКРМ, И чем больше мощность потребляемой энергии, тем больше выгод от использования компенсатора.
Выгоды использования
Повысить энергоэффективность энергоносителей, свести к нулю вероятность поломок промышленного оборудования помогает установка УКРМ. Причем этот вид компенсации экологичен, ни окружающей среде, ни здоровью человека не наносится какого-либо вреда. К преимуществам использования приборов потребители и специалисты относят:
Использование УКРМ в производстве позволяет избежать и таких расходов как штрафы со стороны органов госконтроля.
Компания «РУСЭЛТ» специализируется на производстве современной техники, которая помогает сократить энергетические затраты. Наша задача – удовлетворить запросы потребителей и предоставить устройства, на 100% соответствующие поставленным задачам. В ассортименте УКРМ различной функциональности, конструкции, типа работы, поэтому мы уверены – выбрать прибор с оптимальными характеристиками сможет каждый потребитель.
Компенсация реактивной мощности «Три — в одном» или панацея от всех бед?
Предисловие
Сразу оговорюсь, что данная статья имеет обзорный характер и не претендует на научный труд. Поэтому ряд вопросов автор рассматривает поверхностно. Почему «три в одном»? По нашему мнению существуют следующие аспекты компенсации реактивной мощности (РМ):
Мы намеренно опускаем все три аспекта. Это отдельная тема. Написание этой статьи ставило своей целью собрать воедино разрозненную общую информацию о компенсации РМ из различных источников, проанализировать ее и представить на суд читателей ее различные аспекты для более полного понимания сути этого процесса.
Как известно, электроэнергия — это товар, который имеет свое качество. Качество электроэнергии должно соответствовать требованиям ГОСТ 13109-97.
Сегодня потребителя интересуют три вопроса:
Ремарка
По давно проверенной статистике, как только потребитель получает достоверную информацию о том, куда и сколько он тратит киловатт-часов, его суммарное потребление снижается на 10-15%. Это только «сливки» потенциала энергосбережения, которые можно снять без больших затрат на модернизацию электросети и оборудования.
Справка
Проведенные в Московском энергетическом институте под руководством д. т. н., проф. Абрамовича Б. Н. исследования влияния качества электроэнергии на работу электрооборудования показали, что при нарушении нормативных показателей качества электроэнергии (КЭ) происходит сокращение срока службы:
Например, стоимость ущерба от плохого качества электрической энергии в экономике США оценивается более чем в 150 миллиардов долларов в год (данные 2005 г.).
А как оценивается ущерб от плохого качества электроэнергии в экономике России?
Официальная статистика по степени серьезности и распределению падений напряжения отсутствует, но в настоящее время проводятся некоторые измерения регионального масштаба, которые могут дать информацию к размышлению. Например, в исследовании, проводимом одним из основных производителей электроэнергии, замерялись перепады напряжения на 12 участках мощностью от 5 до 30 МВА. За 10 месяцев было зафиксировано 858 перепадов, 42 из которых привели к сбоям и финансовым потерям. Хотя на всех этих 12 участках потребителями были производители с несложной технологией, финансовые потери составили 600 тыс. евро, а максимальная сумма убытков на один участок составила 165 тыс. евро.
Немного теории
Электрической сети в целом требуется равенство генерации и потребления активной и реактивной мощности. Основным нормативным показателем поддержания баланса активной мощности в каждый момент времени является частота переменного тока, которая служит общесистемным критерием. А основным нормативным показателем поддержания баланса реактивной мощности в каждый момент времени является уровень напряжения — местный критерий, который для каждого узла нагрузки и каждой ступени номинального напряжения существенно отличается. Поэтому в отличие от баланса активной мощности необходимо обеспечить баланс реактивной мощности не только в целом в энергосистеме, но и в узлах нагрузки. И оттого, где и как «гуляет» реактивная мощность (РМ) по сети, зависит многое, если не все.
Наглядным примером серьезности проблемы компенсации РМ является отчет Рабочей группы Госдумы РФ по расследованию причин московской аварии, произошедшей 25 мая 2005 г. В нем сделан вывод о том, что одной из главных причин аварии на подстанции «Чагино» явился дефицит источников реактивной мощности в электрической сети Москвы и Подмосковья. В отчете также указано, что такой дефицит создает угрозу повторения системных аварий.
Вот почему существует необходимость самого серьезного отношения к проблеме компенсации реактивной мощности.
Сегодня, когда строительство новых генерирующих мощностей очень дорого и невозможно в короткий срок, актуальным становится максимальное использование действующих ЛЭП и трансформаторов, повышая их пропускную способность за счет применения различных устройств управляемой компенсации реактивной мощности.
Как известно, полная мощность сети состоит из активной мощности Р, передаваемой в нагрузку, и реактивной Q, которая используется на нагрев обмоток электродвигателей и трансформаторов. Q отрицательно влияет на режимы работы электрической сети и показатели качества электроэнергии. Но без нее процесс получения полезной работы был бы невозможен. Рисунок 1.
Но отрицательное влияние РМ на сеть несоизмеримо больше, чем положительное. Недаром еще во времена заката СССР в конце 80-х директивно на всех промышленных предприятиях были установлены конденсаторные батареи. Знали, что делали.
Реактивный ток дополнительно загружает высоковольтные линии и трансформаторы, приводит к увеличению потерь активной (АМ) и реактивной мощности (РМ), влияет на уровень напряжения у потребителя. Большая величина РМ в сети приводит к несинусоидальности напряжения, появляются дополнительные потери в сети, электрических машинах и трансформаторах, сокращается срок службы изоляции кабелей и другого оборудования, появляются помехи и сбои в работе компьютеров, устройств автоматики, телемеханики и связи, возникают резонансные перенапряжения в электрических сетях.
При компенсации РМ происходит уменьшение потребления РМ и возврат ее в сеть (см. график 1). Вследствие этого полная мощность S, потребляемая из сети практически вся используется на полезную работу. Q1 уменьшается до значения Q2.
Использование установок компенсации реактивной мощности (УКРМ) позволяет
Характерные отраслевые коэффициенты мощности приведены в Таблице 1.
| Тип нагрузки | Примерный коэффициент мощности |
|---|---|
| Мукомольные и крупозаводы | 0,6-0,7 |
| Мясоперерабатывающие предприятия | 0,6-0,7 |
| Мебельные предприятия | 0,6-0,7 |
| Деревообрабатывающие предприятия | 0,55-0,65 |
| Молокоперерабатывающие предприятия | 0,6-0,8 |
| Машиностроительные предприятия | 0,5-0,6 |
| Авторемонтные предприятия | 0,7-0,8 |
Когда мы 7 лет назад начали заниматься проблемой повышения качества и надежности электроснабжения предприятий и снижения энергопотребления при помощи компенсации реактивной мощности, у нас появились вопросы:
Пришлось взяться за учебники, пройти техническое обучение, перелопатить кучу литературы и Интернет в поисках расчетов, методик выбора, характеристик процессов протекающих в электросетях при работе УКМ.
Мы пришли к выводу, чтобы понять суть процессов, протекающих в конкретной электросети, нужна достоверная техническая информация. Для этого мы начали проводить мониторинг параметров электросети. Были закуплены специальные приборы, позволяющие снимать одновременно несколько десятков характеристик электросети с интервалом в доли секунды. (Токи, напряжения, активные, реактивные и полные мощности по каждой фазе, Cos F, гармонический состав сети и т.д.). Полученная информация оказалась очень интересна (см. графики 1, 2).
Как видно из графиков, при выключенной конденсаторной установке Cos F «плавает» от 0,3 до 0,5. При включенной он фактически стабилен на уровне 0,75-0,8. Также при включенной УКРМ сглаживаются пульсации тока и напряжения, характер потребления становится более равномерным и исключает преждевременный выход оборудования из строя. И наконец, уровень нелинейных искажений (гармоник) в сети THDI находится в пределах нормы (не более 5-7%).
За 7 лет нами проведен мониторинг параметров электрических сетей более 30 промышленных предприятий Алтая различного профиля, проанализированы полученные данные, выяснены некоторые закономерности процесса потребления реактивной мощности (РМ).
Анализ результатов измерений в разных участках системы электроснабжения предприятия позволяет определить оборудование, влияющее на качество электроэнергии, генерирующее помехи, которые могут выводить из строя компьютеры и другое электронное оборудование. Такой анализ необходимо производить на объектах, где используются частотные электроприводы или имеют место частые коммутации мощных электроприемников (например сварочное производство).
Технический эффект, ожидаемый в результате применения УКРМ, представлен в Таблице 2.
| Cos φ1, без компенсации | Cos φ2, с компенсацией | Снижение величины тока и полной мощности, % | Снижение величины тепловых потерь, % |
|---|---|---|---|
| 0,5 | 0,9 | 44 | 69 |
| 0,5 | 1 | 50 | 75 |
| 0,6 | 0,9 | 33 | 55 |
| 0,6 | 1 | 40 | 64 |
| 0,7 | 0,9 | 22 | 39 |
| 0,7 | 1 | 30 | 51 |
| 0,8 | 1 | 20 | 36 |
Экономический эффект от использования УКРМ выражается в значительной экономии энергоресурсов предприятиями, снижением расходов на ремонты и аварии, а также прямой выгодой в виде снижения платы за потребляемую электроэнергию.
Заключение
Для энергосистем, промышленных предприятий реактивная мощность всегда была и остается неизбежным атрибутом технологического оборота электроэнергии, влияющим на его экономическую эффективность. И поэтому использование такого мощного рычага воздействия как управление реактивной мощностью — один из наиболее эффективных и малозатратных способов энергосбережения как в энергосистемах, так и в сетях предприятий и ЖКХ. И оттого, как технически грамотно будет решаться этот вопрос потребителями с одной стороны, и энергоснабжающими организациями с другой, будет зависеть надежность всей системы электроснабжения страны.
В данной статье мы рассмотрели только общие аспекты компенсации РМ. Намеренно не были затронуты вопросы воздействия компенсации РМ на энергосбережение, качество электроэнергии, и экономическую эффективность деятельности предприятий. Все эти вопросы могут быть рассмотрены нами позже в случае заинтересованности читательской аудитории.
А. В. СИНЕЕВ,
член правления МОСЭП,
г. Барнаул.
Материалы
УКРМ. Что это такое и для чего они нужны?
УКРМ. Что это такое и для чего они нужны?
В своей основной массе электрические сети содержат комбинированную нагрузку, чаще всего активно-индуктивную. из-за этого может происходить колебание мощности: при положительном напряжении и отрицательном токе она не потребляется и подается обратно по цепи к генератору (становится реактивной). При этом электроэнергия продолжает распространяться по сети, не рассеиваясь в активных элементах. Чтобы прекратить это и обеспечить рациональное потребление электрической энергии используют установки компенсации реактивной мощности (УКРМ). В них размещают специальные конденсаторы, которые компенсируют индуктивную составляющую реактивной силы за счет емкостной части.
Устройства устанавливают в закрытых производственных помещениях с наличием отопления и искусственной вентиляции. Важно, чтобы в выбранном месте не было резких перепадов температур и высокой концентрации пыли. Они позволяют снизить расходы на электроэнергию, повысить ее качество в рабочих сетях, уменьшить загрузку других элементов распределительной цепи и вместе с тем увеличить срок их службы. Управление может осуществляться как в автоматическом, так и в ручном режиме.
Преимущества конденсаторной установки
Сборка установок реактивной мощности
Для производства оборудования используют нержавеющую сталь или листы черного металла толщиной от 1 до 3 мм. Оба этих материала обладают высокими показателями прочности и способны выдержать натиск вандалов или хулиганов. Они надежно защищают внутренние компоненты изделия от повреждений, попадания пыли и влаги.
Корпус УКРМ собирают в виде шкафа. При этом его размеры определяются требованиями заказчика, количеством внутренней аппаратуры и условиями эксплуатации. Для начала, выслушав пожелания клиента, готовят схему будущей установки. После ее одобрения приступают к сборке.
Посредством лазерных станков на листе металла раскраивают необходимые детали. Затем все заготовки отправляют на гибку. Здесь с помощью соответствующего оборудования всем элементам придают нужную форму, которую впоследствии сваривают в единую конструкцию. Если корпус собирают из обычных металлических профилей, то в завершении его поверхность покрывают порошковой краской. Она должна повысить его устойчивость к воздействию окружающей среды.
Наполнение модуля меняется в зависимости от назначения и может быть различным. В стандартных моделях обязательно имеются:
Шкафы конденсаторных установок имеют односторонний тип обслуживания и собираются в напольной модификации. Внутри них может располагаться одна или две монтажные панели со всем необходимым оборудованием. Для удобства эксплуатации к стандартной комплектации можно добавить измерительные приспособления. Конструкцию закрывают дверцей, на поверхности которой размещают контроллер, ручку выключателя и амперметр. Питающие кабельные линии могут располагаться как снизу, так и сверху щита.
иногда для функционирования устройства могут понадобиться внешние трансформаторы. их параметры выбираются индивидуально, исходя из значений максимального тока в точке измерения.
Условия эксплуатации
Несмотря на то, что конструкции предназначены для использования в промышленных предприятиях, их можно размещать как внутри помещения, так и снаружи. Они способны функционировать при температуре воздуха от +1 до +35 градусов, при этом влажность воздуха не должна превышать 75%.
Модули нельзя монтировать в условиях взрывоопасной окружающей среды, концентрации соответствующей пыли, агрессивных паров и газов, способных негативно влиять на металлы и изоляцию и способствовать их разрушению. Допустимая высота над уровнем моря — 1000 метров.
Ттраспортировка УКРМ
Чтобы доставить устройство к месту монтажа, его упаковывают в специальную транспортную тару из гофрированного картона, предварительно поместив его в воздушно-пузырчатую пленку. Для защиты органов управления и других выступающих приборов от повреждений внутрь вкладывают пенопластовые распорки. Они принимают на себя все внешние силовые воздействия и обеспечивают сохранность оборудования.
Эксплуатационную документацию помещают в пакет и вкладывают внутрь упаковочного ящика. Затем для надежности все его швы закрепляют клейкой лентой или металлическими скрепками. После этого изделие можно поставлять заказчику. Важно помнить, что транспортировка осуществляется в вертикальном положении, отдельными шкафами, их складирование друг на друга не допускается. Перевозка блоков может производиться автомобильным, железнодорожным или речным транспортом.
Монтаж конденсаторных установок
Для проведения установочных работ необходимо разработать рабочий проект и согласовать его с соответствующими организациями. Не стоит приступать к монтажу самостоятельно, лучше обратиться в электромонтажные компании и воспользоваться услугами квалифицированного специалиста. Так как от правильной установки устройства зависит жизнь людей и сохранность имущества, следует проверить у мастера наличие лицензии на данный вид деятельности.
Шкаф в вертикальном положении размещают на бетонном фундаменте (он может быть из свай или железобетонных блоков) с кабельным каналом. Это делают для удобства подключения силового кабеля. Отклонение от необходимого положения допускается только на 5 градусов.
Для комфортного функционирования важно следовать допустимым нормам расстояний по коммуникации сетей внутри площадки. Силовые и контрольные кабели прокладывают снаружи блока в закрытых каналах. При этом их сечение обязательно должно соответствовать расчетной токовой нагрузке.
Перемещение модуля к месту монтажа и дальнейшее размещение на выбранной поверхности должно происходить с помощью грузоподъемного оборудования. Это необходимо, чтобы исключить нарушение целостности изделия, его теплоизоляции и других повреждений поверхности: появление царапин, вмятин.
Для безопасности использования модуль должен быть заземлен в соответствии с надлежащими правилами и нормами. Обычно для внутреннего контура заземления прибегают к стальному силовому каркасу блок-контейнера. Также устанавливают скобы со шпильками. При этом все места подключения заземляющих проводников обозначают соответствующей маркировкой.
После размещения щита на выбранном месте к нему необходимо подвести кабели. Это можно сделать как сверху, так и снизу, в зависимости от конструкции. На этом этапе важно не допустить скрещивания проводов. Чтобы этого избежать используют специальные пластины.
При завершении работы еще раз проверяют реактивный компенсатор. Его внимательно осматривают и удостоверяются в соответствии всех комплектующих проектной документации. При отсутствии несоответствий монтаж считают завершенным.
УКРМ — установка компенсации реактивной мощности
Нагрузка предприятий подразделяется на активную, индуктивную и емкостную, все эти виды мощностей зависят от типа работающего оборудования.
Существование реактивной энергии несет отрицательное воздействие на электрические сети, создает электромагнитные поля в электрических устройствах.
Существование реактивного тока создает дополнительную нагрузку, приводящую к снижению качества электроэнергии, влекущую увеличение сечений токовых проводников.
Назначение устройства компенсации реактивной мощности
Рис. Внешний вид УКРМ 6(10) кВ
Основным предназначением устройства является снижение действия реактивной мощности, служит для увеличения и поддержания на определенном нормативном уровне величины коэффициента мощности в трехфазных распределительных сетях. Главное предназначение УКРМ, является аккумуляция в конденсаторах реактивной мощности. Это действие помогает разгрузить электрическую сеть от перетоков реактивной мощности, происходит стабилизация напряжения, увеличивается доля активной мощности.
Основные функции УКРМ
Установка компенсации реактивной мощности УКРМ отличается рядом преимуществ, обусловленных применением конденсаторов, дополненных третьим уровнем безопасности в виде полипропиленовой сегментируемой пленки пропитанной специальной жидкостью, обеспечивающих надежное использование, долговечность, невысокую стоимость при выполнении работ по техническому обслуживанию и ремонту.
Наличие в конденсаторной установке УКРМ специализированных тиристорных быстродействующих пускателей, работающих с опережением по времени для коммутации фазовых конденсаторов, срабатывающих при изменении cosφ, продляет время их безотказной работы.
Рис. Внешний вид тиристора для коммутации конденсаторных установок.
Для обеспечения регулирования cosj в автоматическом режиме с передачей информации на PC с контролем в сети высших гармоник тока и напряжения, применяются контроллеры с контакторным переключением.
Для повышения качества работы УКРМ в установке присутствует фильтр нечетных гармоник и устройства терморегуляции, для обнаружения неисправностей продумана система индикации.
Модульный тип построения, способствует поэтапному наращиванию мощности УКРМ.
Защита конденсаторных установок
Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты:
Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ
Типы УКРМ
Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это:
Таблица №1 Типы конденсаторных установок с указанием мощности ступеней.
В модульных установках КРМ ступени конструктивно объединены в модуль
Особенности подключения УКРМ
Самым оптимальным подключением устройства компенсации реактивной мощности, является установка устройства в непосредственной близости к потребителю (индивидуальная компенсация). В этом случае, стоимость установки компенсации реактивной мощности, состоящая из суммы стоимости внедрения и дальнейшего обслуживания составляет значительную величину.
При объединении нагрузок в единый комплекс по потреблению реактивной мощности, целесообразно применять групповую компенсацию. В этом случае применение цена устройства реактивной мощности становится наиболее приемлемой при внедрении в работу, но менее выгодной для пользователей из-за понижения активных потерь, в электрической сети оказывающих влияние на экономию средств.
Возможно, подключение устройства КРМ в виде отдельного оборудования с индивидуальным кабельным вводом, так и в составе НКУ, к примеру, в составе главного распределительного щита.
Расчет УКРМ
Для выбора УКРМ производится подсчет полной суммарной мощности конденсаторных батарей электроустановки, по формуле:
Формула мощности приобретает такой вид:
k- табличный коэффициент, соответствующий значениям коэффициента мощности cos(ф2)
Мощность УКРМ определяется конкретно для всех участков электрической сети в зависимости от характера нагрузки и способа компенсации.
Только после проведенного в полной мере анализа показателей, полученных при диагностике данных, появляется возможность выбора регулируемых или нерегулируемых УКРМ.
Обозначается степень дробления мощности по ступеням, время и скорость повторного срабатывания ступеней, выявляется необходимость использования в конденсаторной установке компенсации реактивной мощности для снижения коэффициента несинусоидальности в питающей сети, фильтрации нечетных гармоник, а также отсутствие эффекта резонанса. Это обеспечивает качество электроэнергии.
Таблица№2 Расчет мощности конденсаторов для УКРМ
Необходимо знать, что нельзя производить полную компенсацию реактивной мощности до единицы, это приводит к перекомпенсации, которая может произойти в результате непостоянного значения активной мощности потребителя, а также в результате случайных факторов. Желательное значение cosф2 от 0,90 до 0,95.