Измерения реактивной мощности в электроустановках при использовании активных фильтров
Active filters & Reactive power measurements
Применение активных фильтров для компенсации реактивной мощности связано с их особыми свойствами, в том числе:
-
возможностью компенсировать реактивную мощность индуктивного характера и ёмкостного характера одним и тем же изделием;
-
высоким быстродействием, соизмеримым с длительностью переходных процессов прямого пуска двигателей, намагничивания трансформаторов и др.;
-
способностью компенсировать реактивную мощность в цепях со значительными искажениями напряжения и др.
Просто спросить...?
Разработка системы компенсации реактивной мощности на базе активных фильтров требует ответа на ряд вопросов.
Какой характер реактивной мощности преобладает на данном участке электроустановки (индуктивный или ёмкостный)?
Пример. На нефтегазовом месторождении в РП 10 кВ выполнены измерения при включенной и отключенной установке электрообогрева. Электрообогрев выполняется греющим кабелем со скин-эффектом.
Измерения на Вводе РП-10 кВ. При отключении установки электрообогрева ток снижается со 190 А до 160 А
Реактивная мощность на Вводе РП-10 кВ изначально имеет ёмкостный характер и составляет (-) 120 квар. После отключения отходящей линии на установку электрообогрева реактивная мощность на Вводе РП-10 кВ принимает индуктивный характер и составляет (+) 300 квар.
Измерения на Вводе РП-10 кВ. Реактивная мощность от установки электрообогрева имеет ёмкостный характер и достигает (-) 430 квар; ёмкостная нагрузка по фазам существенно различается
Вывод: установки электрообогрева на базе скин-эффекта создают значительную реактивную мощность ёмкостного характера, несимметричную по фазам. Это надо учитывать при работе в системах автономного электроснабжения для избежания отключения генераторов защитой.
Как быстро изменяется реактивная мощность и какие её предельные значения необходимо учитывать?
Пример. На буровой установке выполнены измерения нагрузок Главных электроприводов в процессе бурения. Отмечено, что реактивная мощность кратно превышает активную мощность и резко изменяется.
Измерения на Вводе питания бурового комплекса. Активная мощность изменяется от 100 кВт до 700 кВт. Реактивная мощность изменяется от нуля до 1400 квар
Изменения выполнены с периодом усреднения 0,25 секунды. При масштабировании графиков ясно, что реактивной мощность изменяется на 500 – 1000 квар с периодом около 5 секунд.
Вывод: применение конденсаторных установок при таком характере нагрузок неэффективно. Нужны активные фильтры.
Как влияет реактивная мощность на напряжение в контролируемой точке?
Пример. На металлургическом предприятии выполнены измерения в РП 6 кВ во время плавки металла. Отмечено, что реактивная мощность сопоставима с активной мощностью и резко изменяется.
Измерения в РП 6 кВ во время плавки металла. Активная мощность (черная линия) и реактивная мощность (красная линия) резко изменяются
Сопоставление графиков нагрузки с графиком напряжения на сборных шинах показывает, что максимальные провалы напряжения совпадают с максимльными значениями реактивной мощности.
Измерения в РП 6 кВ во время плавки металла. Напряжение на сборных шинах изменяются от 6,4 кВ до 5,6 кВ
Вывод: провалы напряжения могут быть уменьшены при условии компенсации реактивной мощности индуктивного характера; поскольку нагрузки резко переменные, нужны активные фильтры.
Какова связь между реактивной мощностью и высшими гармониками, возникающими в электроустановке?
Пример. В БКТП промышленного предприятия выполнены измерения на вторичной обмотке трансформатора 0,4 кВ при включении конденсаторной УКРМ (установки компенсации реактивной мощности). УКРМ подключалась в ручном режиме посекционно (10 секций с номиналом по 50 квар)
При стабильной активной мощности (360 кВт) реактивная мощность изменялась от (+) 270 квар (индуктивная) до (-) 130 квар (ёмкостная).
Измерения в БКТП. Активная мощность (черная линия) и реактивная мощность (красная линия)
При этом суммарный кф. нелинейных искажений напряжения (THDu) вырос с 2,5 % до 7,5 %.
Измерения в БКТП при подключении секций УКРМ. Суммарный кф. нелинейных искажений напряжения (черная линия), гармоники 5-го порядка (красная линия) и 7-го порядка (зеленая линия)
Вывод: включение конденсаторных установок существенно влияет на искажения напряжения в данной электроустановке. Надо искать причину.
Измерения реактивной мощности в электроустановках полезны для обоснования выбора:
-
типа активных фильтров;
-
количества и номинальной мощности активных фильтров;
-
места установки и подключения активных фильтров;
-
количества и места установки трансформаторов тока;
-
структуры локальной САУ активными фильтрами и др.
Измерения при наладке активных фильтров
Измерения также необходимы при пусконаладке системы компенсации и проведении опытной эксплуатации.
Предложения Инженерного центра «АРТ»
Полный комплекс работ по созданию систем компенсации высших гармоник и реактивной мощности в электроустановках до 1000 В и выше 1000 В (низкого и среднего напряжения).
