Por que é necessária a compensação de energia reativa e como é implementada

Definição

A energia elétrica total consiste em energia ativa e reativa:

S = Q + P

Aqui Q é reativo, P está ativo.

A energia reativa ocorre em sistemas magnéticos e campos elétricoscaracterísticos de cargas indutivas e capacitivas ao trabalhar em circuitos CA. Durante a operação de carga ativa, as fases de tensão e corrente são iguais e coincidem. Ao conectar uma carga indutiva, a tensão fica atrás da corrente e, quando capacitiva, está à frente.

O cosseno do ângulo de cisalhamento entre essas fases é chamado de fator de potência.

cos Φ = P / S

P = S * cos Φ

O cosseno do ângulo é sempre menor que a unidade, respectivamente, a potência ativa é sempre menor que o total. A corrente reativa flui na direção oposta em relação à ativa e impede sua passagem. Como uma corrente de carga completa flui através dos fios:

S = U * I

Mesmo no desenvolvimento de projetos de linhas de energia, é necessário levar em consideração o consumo de energia ativa e reativa. Se o último for demais, você terá que aumentar a seção transversal das linhas, o que gera custos adicionais. Portanto, eles estão lutando com isso. A compensação da energia reativa reduz a carga na rede e economiza a energia das empresas industriais.

Onde é importante considerar o cosseno phi

Vamos ver onde e quando é necessária a compensação de energia reativa. Para fazer isso, você precisa analisar suas fontes.

Um exemplo de uma carga reativa primária é:

• motores elétricos colecionador e assíncrono, especialmente se no modo de operação, sua carga é pequena para um motor específico;
• atuadores eletromecânicos (solenóides, válvulas, eletroímãs);
• dispositivos de comutação eletromagnética;
• transformadores, especialmente em marcha lenta.

O gráfico mostra a mudança de cos Φ do motor elétrico quando a carga muda.

A base das instalações elétricas da maioria das empresas industriais é uma unidade elétrica. Daí o alto consumo de energia reativa. Consumidores privados não pagam pelo seu consumo e empresas pagam. Isso causa custos adicionais, de 10 a 30% ou mais do valor total das contas de energia elétrica.

Tipos de compensadores e seu princípio de operação

Para reduzir o reagente, são utilizados dispositivos de compensação de potência reativa, os chamados UKRM. Como compensador de potência, na prática, eles costumam usar:

• bancos de capacitores;
• motores síncronos.

Como a quantidade de energia reativa pode mudar com o tempo, isso significa que os compensadores podem ser:

1. Não regulado - geralmente um banco de capacitores sem a capacidade de desconectar capacitores individuais para alterar a capacitância.
2. Automático - os níveis de compensação variam dependendo do status da rede.
3. Dinâmico - compense quando a carga muda rapidamente sua natureza.

O circuito utiliza, dependendo da quantidade de energia reativa, de um a uma bateria inteira de capacitores que podem ser inseridos e removidos do circuito. Então, o gerenciamento pode ser:

• manual (disjuntores);
• semi-automático (postes de botão com contatores);
• incontroláveis, eles são conectados diretamente à carga, ligados e desligados com ela.

As baterias do condensador podem ser instaladas nas subestações e diretamente perto dos consumidores, e o dispositivo é conectado aos seus cabos ou barramentos de energia. Neste último caso, eles geralmente são calculados com base na compensação individual do reagente de um motor ou outro dispositivo em particular - geralmente é encontrado em equipamentos em redes elétricas de 0,4 kV.

A compensação centralizada é realizada no limite da seção de balanço das redes ou em uma subestação e pode ser feita em redes de alta tensão de 110 kV. O bom é que ele descarrega as linhas de alta tensão, mas o ruim é que as linhas de 0,4 kV e o próprio transformador não são descarregados. Este método é mais barato que o resto. Ao mesmo tempo, o lado baixo de 0,4 kV também pode ser descarregado centralmente, então o UKRM é conectado aos barramentos aos quais o enrolamento secundário do transformador está conectado e, consequentemente, é descarregado.

Também pode haver uma opção de compensação de grupo. Esta é uma forma intermediária entre centralizado e individual.

Outra maneira é a compensação por motores síncronos, que podem compensar a potência reativa. Aparece quando o motor está no modo de excitação excessiva. Essa solução é usada em redes de 6 kV e 10 kV, e também ocorre até 1000V. A vantagem desse método antes da instalação dos bancos de capacitores é a capacidade de usar um compensador para realizar trabalhos úteis (rotação de compressores e bombas potentes, por exemplo).

O gráfico mostra uma característica em forma de U de um motor síncrono, que reflete a dependência da corrente do estator na corrente de excitação. Abaixo dele, você vê a que é igual o cosseno phi. Quando é maior que zero, o motor possui natureza capacitiva e quando o cosseno é menor que zero, a carga é capacitiva e compensa a potência reativa do restante dos consumidores indutivos.

Conclusão

Para resumir, listando os principais pontos sobre a compensação de energia reativa:

• Objetivo - descarregar linhas de energia e redes elétricas de empresas. O dispositivo pode incluir bobinas anti-ressonantes para reduzir o nível harmônicos de rede.
• Indivíduos particulares não pagam contas, mas as empresas pagam.
• O compensador inclui bancos de capacitores ou máquinas síncronas são usadas para a mesma finalidade.

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