Реактивная мощность в электроустановках появляется от действия намагничивающего тока асинхронных двигателей (60—65 % общей реактивной мощности), трансформаторов (20—25 %), индуктивности воздушных ЛЭП, реакторов, вентильных преобразователей и других устройств (10 %). В зависимости от характера применяемого электрооборудования реактивная мощность может быть значительной и составлять до 130 % активной полезной мощности. Прохождение значительной индуктивной составляющей тока
по питающим и распределительным сетям и через трансформаторы приводит к возникновению дополнительных потерь энергии во всех элементах системы внешнего и внутреннего электроснабжения предприятия (в активных сопротивлениях генератора и ЛЭП). Так, для элемента с сопротивлением R мощность потерь в нем составит
Таким образом, дополнительные потери на нагрев, обусловленные реактивной мощностью Q, пропорциональны квадрату ее значения. Чтобы уменьшить дополнительные потери АРр, необходимо увеличить сечение проводов, т. е. повысить затраты или принять другие технически и экономически оправданные меры (например, установка конденсаторов) от реактивного тока возникает дополнительное падение напряжения в проводах ЛЭП и трансформаторах, которое снижает напряжение на электроприемнике, что особенно существенно для протяженных промышленных сетей и питающих линий передачи. При питании активно-индуктивной нагрузки через элемент сети с активным сопротивлением R и реактивным впадения напряжения составят
где AUa — падения напряжения, обусловленные соответственно активной и реактивной мощностью.
Дополнительное падение напряжения A f/p увеличивает отклонение напряжения на зажимах приемника от номинального при изменениях нагрузок и режимов электрической сети, что приводит к понижению вращающих моментов двигателей, уменьшению светоотдачи осветительными приборами и к другим нежелательным последствиям. Все это требует увеличения мощности или применения средств регулирования напряжения с помощью комплектных конденсаторных установок.
Конденсаторной установкой (КУ) называют электроустановку, состоящую из конденсаторов и относящегося к ней вспомогательного электрооборудования (выключателей, разъединителей, разрядных сопротивлений и т.п.).
Конденсаторная установка состоит из одной или нескольких конденсаторных батарей или из одного или нескольких отдельно установленных конденсаторов, присоединенных к сборным шинам через отдельные коммутационные аппараты.
Конденсаторной батареей называют совокупность двух или более конденсаторов, соединенных электрически между собой.
Рис. 1. Схема конденсаторных установок
Секцией конденсаторной батареи называют часть батареи, снабженную выключателем или разъединителем, служащим для отключения только одной этой секции от остальной части батареи (под напряжением или после отключения всей батареи в целом).
Конденсаторные установки присоединяют к сети через отдельный аппарат управления, предназначенный для включения и отключения только конденсаторов, или через общий аппарат управления с силовым трансформатором, асинхронным электродвигателем или другим электроприемником. Обе эти схемы могут применяться при любом напряжении конденсаторной установки.
В трехфазных батареях однофазные конденсаторы соединяют в треугольник или звезду. Применяется также последовательное или параллельно-последовательное соединение однофазных конденсаторов в каждой фазе трехфазной батареи.
Если конденсаторные батареи включают параллельно нагрузке — это поперечная компенсация, а при последовательном включении — продольная компенсация.
При отключении конденсаторы сохраняют напряжение остаточного заряда, представляющее опасность для персонала и затрудняющее работу выключателей. По условиям безопасности требуется применение разрядных устройств. В качестве разрядных устройств применяют два однофазных трансформатора напряжения типа НОМ по схеме, показанной на рис. 1, а. Для батарей 380—660 В вместо НОМ по той же схеме включают сопротивления или лампы накаливания (две лампы и более — последовательно в каждой разрядной ветви). В новых конденсаторах применяются встроенные разрядные сопротивления R внутри или снаружи бака конденсатора, которые располагают параллельно емкости конденсаторов (рис. 1, б).
Рис. 2. Схема установки продольной емкостной компенсации (УПК)
Поперечную емкостную компенсацию выполняют комплектными конде- насаторными установками (КУ), которые устанавливают в цехе рядом с комплектными трансформаторными подстанциями или около крупных электроприемников. Комплектную конденсаторную установку собирают в шкафах с аппаратурой защиты, измерения, управления и с разрядным устройством. На рис. 1 показаны две схемы КУ: высокого (6—10 кВ) и низкого (380—660 В) напряжения.
Установки продольной компенсации УПК практически не являются источниками мощности. Шунтирующее сопротивление Rm (см. рис. 2), превышающее сопротивление конденсаторов примерно в 10 раз, устраняет резонансные явления в УПК. Главное назначение продольной компенсации — частичная компенсация индуктивного сопротивления участков электрической сети для уменьшения потери напряжения в них.
