Для чего нужна компенсация реактивной мощности: Компенсация реактивной мощности: способы и средства — Мир Антенн

Содержание

Устройство компенсации реактивной мощности УКРМ с описанием и фото | ENARGYS.RU

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

Понижение потребляемого нагрузочного тока на 30-50%.
Снижение составляющих элементов распределительной сети, увеличение их срока службы.
Повышение надежности и пропускной способности электрической сети.
Понижение тепловых потерь электрического тока.
Снижение воздействия высших гармоник.
Понижение несимметричности фаз, сглаживание сетевых помех.
Снижение до минимума стоимости индуктивной мощности.

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.

Все оборудование помещается в блок-контейнер, снабженный вентиляцией и обогревом с автоматическим управлением. Устройства обеспечивают комфортное и удобное обслуживание при низких температурах до -60^о

С.

Модульный тип построения, способствует поэтапному наращиванию мощности УКРМ.

Защита конденсаторных установок

Для безопасной работы устройства предусмотрены защиты:

Блокировки, обеспечивающие защиту от прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
Защита, предохраняющая установку от короткого замыкания конденсатора.
От превышения нормы электрического тока.
От перенапряжения.
От перекоса токов по фазам устройства.
Электромагнитное блокирование, предохраняющее от ошибочного включения коммутационных аппаратов УКРМ.
Механическое блокирование включения заземляющих ножей в работающей установке.
Наличие контактного выключателя, отключающего установку при открывании дверей при включенном оборудовании.
Тепловая защита, включающая принудительное охлаждение при повышении температуры конденсаторных батарей.
Термодатчик включающий обогрев в установке при понижении температуры.

Достоинства устройства конденсаторной установки УКРМ

Наличие трехфазных пожарозащищенных экологических конденсаторов.
Применение в устройстве специальных предохранителей и разрядников сопротивления с обкладками из полимерной металлизированной пленки с минеральной пропиткой.
Регуляторы реактивной мощности и цифровые анализаторы с дистанционным управлением.
Для повышения сейсмоустойчивости и вибрационной стойкости применяются специальные полимерные изоляторы.

Типы УКРМ

Существуют несколько типов установок УКРМ, применяемых в сетях 6-10 кВ, это:

Нерегулируемые установки, выполненные в модульном построении, состоящем из нескольких фиксированных ступеней,коммутация происходит в ручном режиме при отсутствии токов нагрузки.
Автоматические или регулируемые, базовое устройство предназначено для автоматического регулирования ступеней, каждая из которых состоит из трех конденсаторов, соединенных в звезду, операции по осуществлению коммутационных действий производят автоматически с использованием электронного блока, определяющего мощность и время включения.

Полуавтоматические установки применяются для снижения стоимости устройства компенсации реактивной мощности, цена становится доступной с одновременным сохранением качества работы устройства. Для этого в устройстве применяются, как регулированные ступени, так и фиксированные.
Высоковольтные установки с фильтрами, применяемыми для защиты от нелинейных гармонических искажений защитных антирезонансных дросселей. Применяются такие установки совместно с устройствами, генерирующими явление в сети высших гармоник, это: устройства, обеспечивающие плавный пуск и частотные преобразователи.

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:

Qc = Px (tg(1)-tg(ф2)).

Где Р – активная мощность электроустановки
Показания (tg(ф1) -tg(ф2)) находятся по данным cos(ф1) и cos(ф2)
Значение cos(ф1) коэффициента мощности до установки УКРМ
Значение cos(ф2) коэффициента мощности после установки УКРМ, задается электроснабжающим предприятием.

Формула мощности приобретает такой вид:

Qc = P x k,

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.

Для чего нужна компенсация реактивной мощности?

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных специалистов, доля энергоресурсов, и в частности электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский аргумент, чтобы руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности — вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Основные потребители реактивной мощности:

— асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами;

— электрические печи 8 %; преобразователи 10 %;

— трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %;

— линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э. д. с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности.

Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции. Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок). Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

• разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

• снизить расходы на оплату электроэнергии

• при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

• подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

• сделать распределительные сети более надежными и экономичными.

Компенсация реактивных мощностей

Параметры режимов электрических систем

Режим работы электрической системы характеризуется значениями показателей ее состояния, называемых параметрами режимов. Все процессы в электрических системах можно охарактеризовать тремя параметрами: напряжением, током и активной мощностью. Но для удобства расчетов режимов применяются и другие параметры, в частности, реактивная и полная мощность. Произведение показаний вольтметра и амперметра в цепи переменного тока называется полной мощностью. Для трехфазной цепи она выражается формулой:
(1)
где
I — ток в одной фазе;
U — линейное напряжение.
Активная мощность трехфазного переменного тока определяется по формуле:
(2)
Множитель cosφ называется коэффициентом мощности. Угол ф указывает сдвиг по фазе тока и напряжения.
На основании этих выражений полная мощность S представляется гипотенузой прямоугольного треугольника, один катет которого представляет активную мощность Р = S cosφ, а другой — реактивную Q = S sinφ.
Реактивная мощность находится также из выражения:
(3)
где
tgφ — коэффициент реактивной мощности.
Следует помнить об условности толкования Q как мощности. Только активная мощность и энергия могут совершать работу и преобразовываться в механическую, тепловую, световую и химическую энергию. Активная мощность обусловлена преобразованием энергии первичного двигателя, полученной от природного источника, в электроэнергию. Реактивная мощность не преобразуется в другие виды мощности, не совершает работу, и поэтому называется мощностью условно. Реактивная мощность идет на создание магнитного и электрических полей. Для анализа режимов в цепях синусоидального тока реактивная мощность является очень удобной характеристикой, широко используемой на практике.
Особенностью производства и потребления электроэнергии является равенство выработанной и израсходованной в единицу времени электроэнергии (мощности). Следовательно, в электрической системе должно выполняться равенство (баланс) для активных мощностей:

(4)
где
Рг — суммарная активная мощность, отдаваемая в сеть генераторами электростанций, входящих в систему;
РПОтр — суммарная совмещенная активная нагрузка потребителей системы;
АРпер — суммарные потери активной мощности во всех элементах передачи электроэнергии (линиях, трансформаторах) по электрическим сетям;
Рсн — суммарная активная нагрузка собственных нужд всех электростанций системы при наибольшей нагрузке потребителя.
Основная доля выработанной мощности идет на покрытие нагрузки потребителей. Суммарные потери на передачу зависят от протяженности линий электрических сетей, их сечений и числа трансформаций и находятся в пределах 5…15% от суммарной нагрузки. Нагрузка собственных нужд электростанций зависит от их типа, рода топлива и типа оборудования; она составляет для тепловых электростанций

.12%, для гидростанций — 0,5… 1 % от мощности электростанции.

Равенство (4) позволяет определить рабочую активную мощность системы. Располагаемая мощность генераторов Рг.расп системы несколько больше, чем рабочая мощность в режиме максимальных нагрузок Pr.max; требуется учитывать необходимость резервирования при аварийных и плановых (ремонтных) отключениях части основного оборудования электроэнергетической системы:

(5)
где
Рг рез — мощность резерва системы, который должен быть не меньше 10% ее рабочей мощности.
При нарушении баланса активных мощностей, например, если

(6)
происходит снижение частоты в системе.

Баланс реактивных мощностей

В электрической системе суммарная генерируемая реактивная мощность должна быть равна потреб- мощности, источниками которой являются только генераторы электростанций, реактивная мощность генерируется как ими, так и другими источниками, к которым относятся воздушные и кабельные линии разных напряжений (Эл, а также установленные в сетях источники реактивной мощности (ИРМ) (компенсирующие устройства — КУ) мощностью Q
Поэтому баланс реактивной мощности в электрической системе представляется уравнением:

(7)
Следует отметить, что уравнение баланса реактивных мощностей связано с уравнением баланса активных мощностей, так как:

(8)
Генерация реактивной мощности на электростанциях зависит от числа и активной мощности работающих агрегатов, а потребление реактивной мощности — от состава электроприемников. При номинальном коэффициенте мощности генераторов cosφr= 0,85 коэффициент реактивной мощности tgφr = 0,6. Для потребителей коэффициент реактивной мощности tgφn0Tp = 0,3.
Потери реактивной мощности на передачу в основном определяются потерями реактивной мощности в трансформаторах, при трех-четырех трансформациях суммарные потери мощности в трансформаторах могут достигать 40% от передаваемой полной мощности.
В линиях напряжением 110 кВ и выше генерация реактивной мощности (зарядная мощность) компенсирует реактивные потери в линиях и может превысить их.
Таким образом, при выборе активной мощности генераторов энергосистемы по условию баланса активных мощностей и при работе генераторов с номинальным коэффициентом мощности генерируемая суммарная реактивная мощность без дополнительно используемых ИРМ может оказаться меньше требуемой по условию баланса реактивных мощностей:
(9)
В этом случае образуется дефицит реактивной мощности, который приводит к следующему:
• большая загрузка реактивной мощностью генераторов электростанций приводит к перегрузке по току генераторов;
ности от генераторов по элементам сети приводит к повышенным токовым нагрузкам и, как следствие, к увеличению затрат на сооружение сети, повышенным потерям активной мощности;

недостаток реактивной мощности в системе влечет за собой снижение напряжения в узлах электрических сетей и у потребителей.

Для получения баланса реактивных мощностей вблизи основных потребителей реактивной мощности устанавливают дополнительные источники с выдаваемой реактивной мощностью QKy.
При избытке реактивной мощности в системе, т.е.
при
(10)
в элементах электрической сети возникают перетоки реактивной мощности, встречные направлению потоков активной мощности, что приводит к повышению напряжений в узлах и увеличению потерь мощности. Данный режим характерен для периода минимальных нагрузок в системе.
Отсюда возникает задача оптимизации режима реактивной мощности в системе электроснабжения промышленного предприятия, выбора типа и мощности, а также места установки компенсирующих устройств.
В системах электроснабжения городов с коммунально-бытовой нагрузкой компенсирующие устройства обычно не устанавливаются.
В качестве средств компенсации реактивной мощности используются статические конденсаторы напряжением до и выше 1 кВ и синхронные двигатели.

Исходные положения по компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий

При выборе средств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий необходимо различать две группы промышленных сетей в зависимости от состава их нагрузок:

сети общего назначения с режимом прямой последовательности основной частоты 50 Гц;
сети со специфическими нелинейными, несимметричными и резкопеременными нагрузками.

В данном разделе рассматриваются вопросы компенсации реактивной мощности в промышленных сетях общего назначения.
На начальной стадии проектирования определяются наибольшие суммарные расчетные нагрузки
КУ) коэффициенте реактивной мощности Ррасчпп, QP
расчпп
Наибольшая суммарная нагрузка предприятия, принимаемая для определения мощности компенсирующих устройств,
(11)
где
1_0 тах — коэффициент, учитывающий несовпадение по времени наибольшей активной нагрузки системы и реактивной мощности промышленного предприятия. Значения для разных отраслей промышленности Lomax= 0,75…0,95.
Значения наибольших реактивной и активной нагрузок предприятия сообщаются в энергосистему для определения значения экономически оптимальной реактивной мощности, которая может быть передана предприятию в режимах наибольшей и наименьшей активных нагрузок энергосистемы, соответственно Оэ1 и Оэ2.
По реактивной мощности Оэ1 определяется суммарная мощность компенсирующих устройств предприятия, а в соответствии с заданным значением Оэ2 — регулируемая часть компенсирующих устройств.
Суммарная мощность компенсирующих устройств:
(12)
В период минимальных активных нагрузок системы входная реактивная мощность предприятия должна быть равна Оэ2, для чего требуется отключение части установленной на предприятии мощности КУ.

Основные потребители реактивной мощности на промышленных предприятиях

Рассмотрим основные виды электроприемников различного технологического назначения, электропотребителей разных отраслей промышленности, характер их нагрузок и особенности режимов работы.
Электродвигатели применяются в приводах различных производственных механизмов на всех промышленных предприятиях. Электропривод представляет собой комплекс электрических машин, аппаратов и систем управления, в котором электродвигатели конструктивно связаны с исполнительным механизмом и преобразуют электрическую энергию в механическую работу. В установках, не требующих регулирования скорости в процессе работы, применяются исключительно электроприводы переменного тока (асинхронные и синхронные двигатели).
го тока — основной вид электроприемников в промышленности, на долю которого приходится около 2/3 суммарной мощности. Доля электропотребления асинхронными двигателями напряжением 0,38 кВ составляет 52% в машиностроении.
Электротермия, электросварка, электролиз и прочие потребители составляют около 1/3 суммарной промышленной нагрузки.
Электротермические приемники в соответствии с методами нагрева делятся на следующие группы: дуговые электропечи для плавки черных и цветных металлов, установки индукционного нагрева, для плавки и термообработки металлов и сплавов, электрические печи сопротивления, электросварочные установки, термические коммунально-бытовые приборы.
Наибольшее распространение в цеховых электрических сетях напряжением 0,38 кВ имеют печи сопротивления и установки индукционного нагрева. Печи сопротивления прямого и косвенного действия имеют мощность до 2000 кВт и подключаются к сети напряжением: 0,38 кВ, коэффициент мощности близок к 1,0.
Индукционные плавильные печи промышленной и повышенной частоты представляют собой трехфазную электрическую нагрузку «спокойного» режима работы. Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5.
Электросварочные установки переменного тока дуговой и контактной сварки представляют собой однофазную неравномерную и несинусоидальную нагрузку с низким коэффициентом мощности: 0,3 — для дуговой сварки и 0,7 — для контактной.

Электрохимические и электролизные установки работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Коэффициент мощности установок — 0,8.. .0,9.
Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми лампами применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения. В производственных цехах в настоящее время применяются преимущественно дуговые ртутные лампы высокого давления типов ДРЛ и ДРИ 220 В.Аварийное освещение, составляющее 10% общего, выполняется лампами накаливания. Лишь лампы накаливания имеют коэффициент мощности 1,0.

Потребление реактивной мощности асинхронными двигателями

В настоящее время наиболее распространенное выражение реактивной нагрузки асинхронного двигателя (АД) имеет вид:
(13)
где
qH0M — номинальная реактивная мощность АД, которая может быть определена по паспортным данным двигателя.

(14)
После некоторых преобразований получим выражение полной реактивной нагрузки:
(15)
где
Ри„„. — номинальная полезная активная мощность на валу, указываемая на заводском щитке;
1Н0М — номинальное фазное значение тока статора;
lx х — ток холостого хода электродвигателя; т|ном — коэффициент полезного действия;
К3 = р/рном — коэффициент загрузки АД по активной мощности;
tgφnoM — коэффициент реактивной мощности, соответствующий номинальному коэффициенту мощности cosφHOM, указанному на щитке.
Для удобства расчетов преобразуем формулу

в следующую:

(16)
где
(17)
Здесь UH0M — номинальное напряжение двигателя, 1х х — относительный ток холостого хода АД.
На рис. 1 и 2 приведены зависимости коэффициентов а1 и Р1 от активной номинальной мощности Рно„ при числе пар полюсов п = 1, 2, 3, 4 для короткозамкнутых АД серии 4А.

сит от К3 АД и определяется следующим выражением:

Рис. 1. Г рафик зависимостей коэффициента а1 от активной номинальной мощности АД
tgφ = аКз + р/К3, (18)
На рис. 3 представлены графики зависимостей tgφAfl = /(К3) для АД различных групп мощностей.

7. Источники реактивной мощности (компенсирующие устройства)

На промышленных предприятиях применяют следующие компенсирующие устройства:

Рис. 2. График зависимостей коэффициента от активной номинальной мощности и числа пар полюсов п АД

для компенсации реактивной мощности — синхронные двигатели и параллельно включаемые батареи силовых конденсаторов;
для компенсации реактивных параметров передачи — батареи силовых конденсаторов последовательного включения.

Рис. 3. График зависимостей коэффициента реактивной мощности от коэффициента загрузки для АД различных групп мощностей
Синхронные двигатели как источник реактивной мощности. Основное назначение синхронных двигателей — выполнение механической работы, следовательно, он является потребителем активной мощности. При перевозбуждении СД его Э. Д. С. больше напряжения сети, в результате вектор тока статора опережает вектор напряжения, т.е. имеет емкостной характер, а СД выдают реактивную мощность. При не до возбужден ии СД является потребителем реактивной мощности. При некотором режиме возбуждения СД его коэффициент мощности равен единице. Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую СД реактивную мощность. Затраты на генерацию двигателями реактивной мощности определяются в основном стоимостью связанных с этим потерь активной мощности в самом двигателе. Потери активной мощности в СД зависят от генерируемой ими реактивной мощности, причем, чем меньше номинальная мощность СД и его частота вращения, тем больше эти потери. Для быстроходных СД удельный расход активной мощности составляет около 10 Вт/квар; для СД с частотой вращения 300… 500 об/мин — около 20… 30 Вт/квар; для СД с частотой вращения 50… 100 об/мин — около 60.. .85 Вт/квар. Следовательно, маломощные двигатели с малой частотой вращения неэкономичны в качестве ИРМ. В качестве ИРМ обычно используют СД на номинальное напряжение 6 или 10 кВ, недогруженные по активной мощности.
Значения реактивной мощности, которую можно получить от СД, зависят от его загрузки активной мощностью и относительного напряжения на зажимах двигателя;
Силовые конденсаторы. Силовые конденсаторы — специальные однофазные или трехфазные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности.

Рис. 4. Схемы присоединения конденсаторных батарей:
а) через выключатель на напряжении 6…10 кВ;
б) через рубильник и предохранитель на напряжении до 1 кВ
Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 5… 100 квар, номинальное напряжение — от 220 В до 10 кВ. Реактивная мощность, вырабатываемая конденсатором:
(19)
где
U — напряжение на зажимах конденсатора;
ш — угловая частота переменного тока;
Ск — емкость конденсатора, которая определяется, в основном, площадью обкладок.
В установках с большей мощностью и на большее напряжение применяют батареи конденсаторов с параллельным и последовательно-параллельным включением элементов. Увеличение номинального напряжения конденсаторной батареи достигается последовательным включением элементов, а для увеличения мощности применяют параллельное соединение элементов.
Обычно конденсаторы включаются в сеть по схеме треугольника (рис. 4). При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянный трансформатор напряжения).
Конденсаторы по сравнению с СД обладают следующими преимуществами: простотой эксплуатации вследствие отсутствия вращающихся частей; простотой монтажных работ вследствие малой массы; малыми потерями активной мощности на выработку реактивной (2,5. ..5 Вт/квар).
К недостаткам конденсаторов относят зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения, недостаточную стойкость к токам КЗ и перенапряжениям, чувствительность к искажениям формы кривой подводимого напряжения, невозможность плавного изменения мощности конденсаторной установки.

Размещение компенсирующих устройств в системах электроснабжения промышленных предприятий

После определения суммарной мощности компенсирующих устройств Оку, требуемых к установке в системе электроснабжения промышленного предприятия по условиям питающей энергосистемы, необходимо решить задачу размещения и выбора типа КУ в сетях промышленного предприятия.
Суммарная мощность КУ обеспечивается возможным использованием располагаемой реактивной мощности синхронных двигателей Осд и установкой в сетях батарей конденсаторов напряжением до и выше 1 кВ, т.е. соответственно QBH и Обв:
(20)
Реактивная мощность £NtQt, передаваемая со стороны высокого напряжения через цеховые трансформаторы (6. ..10/0,4…0,6 кВ) по условию баланса мощностей на шинах напряжением до 1 кВ трансформаторов, выражается формулой:
(21)
Величина £NtQt определяется номинальной мощностью цеховых трансформаторов SH0M т при их числе NT, коэффициенте загрузки трансформатора Кзт и расчетной активной нагрузки до 1 кВ Ppac4vH:
(22)
при условии
Необходимо определить оптимальное соотношение мощности источников реактивной мощности, устанавливаемых на стороне ниже 1 кВ Обн, и передачи
потери на генерацию реактивной мощности источниками напряжением до и выше 1 кВ, потери на £NtQt от сети напряжением выше 1 кВ в сеть напряжением ниже 1 кВ и, главное, увеличение мощности цеховых трансформаторов при увеличении £NtQt.
Реактивная мощность QT, протекающая через один трансформатор цеховой ТП, определяется по условию минимума потерь активной мощности без учета активных сопротивлений кабельных линий сети напряжением 10 кВ для группы из NT трансформаторов с одинаковой номинальной мощностью:
(23)
Мощность батареи конденсаторов, устанавливаемых в сети напряжением до 1 кВ, питающейся от конкретного j-ro трансформатора, определяется исходя из величины QT и реактивной нагрузки Qpac4j приемников электроэнергии этой сети:

По полученному значению QgHj следует определить стандартное значение мощности конденсаторной установки QKyj.
Расчеты показали, что передача реактивной мощности в сеть напряжением до 1 кВ оказывается невыгодной, если это вызывает увеличение числа трансформаторов сверх необходимого числа вследствие большой стоимости комплектных трансформаторных подстанций.
Мощность компенсирующих устройств в сети напряжением выше 1 кВ определяется по условию баланса реактивной мощности на шинах вторичного напряжения главной понижающей подстанции. Если в системе электроснабжения имеются высоковольтные СД, которые могут быть использованы как ИРМ, то определяется их располагаемая реактивная мощность, и если их мощность С) недостаточна для соблюдения условий баланса, то определяется мощность батарей конденсаторов высокого напряжения:
(25)
Если цеховые трансформаторы имеют низкий коэффициент загрузки и коэффициент реактивной мощности нагрузки сетей напряжением до 1 кВ не превышает единицы, то предпочтительнее установка батарей конденсаторов в сети напряжением выше 1 кВ вследствие их более низкой удельной стоимости 1 квар, чем у низковольтных конденсаторов.
1 кВ целесообразно устанавливать на вторичном напряжении главной понижающей подстанции или распределительной подстанции, а также на РП в системе электроснабжения предприятия. Не рекомендуется устанавливать конденсаторы напряжением выше 1 кВ на бесшинных цеховых подстанциях, на которых трансформаторы присоединены наглухо или через разъединитель, выключатель нагрузки и предохранитель, так как присоединение конденсаторных установок к этим подстанциям вызовет их усложнение и удорожание.
Нерегулируемые конденсаторные установки на напряжение до 1 кВ обычно присоединяются к цеховым распределительным пунктам, магистральным шинопроводам, если этому не препятствует окружающая среда. Место установки регулируемых конденсаторных установок напряжением до 1 кВ выбирается с учетом требований регулирования напряжения или реактивной мощности.
Точка присоединения БН одной батареи конденсаторов к магистральному шинопроводу ШМА определяется ориентировочно:
(26)
где
L0-6; L0и — длины магистрального шинопровода ШМА от начальной точки «О» до точек присоединения «Б» и «1» — первого распределительного ШРА, м;
Ц к — длина распределительной части ШМА от точки «1» до конечной точки магистрального шинопровода «К», м;
Отах — максимальная реактивная нагрузка ветви «0-1» шинопровода ШМА.
Окончательно конденсаторы устанавливаются в точке присоединения ШРА, ближайшего к расчетной точке «К» в сторону цеховой трансформаторной подстанции.
Не рекомендуется чрезмерное дробление мощности конденсаторных установок в сетях напряжением до и выше 1 кВ, так как это приводит к значительному увеличению удельных затрат на отключающую аппаратуру, измерительные приборы, конструкции и прочее на 1 квар установленной мощности батареи. Единичная мощность БК на напряжении выше 1 кВ принимается не менее 400 квар, если присоединение выполняется с помощью отдельного выключателя. В сетях низшего напряжения не рекомендуется применять БК мощностью менее 30 квар.
Если расчетная мощность БК на отдельных участках получается менее указанных значений, то БК на них не устанавливается.

Регулирование мощности компенсирующих устройств

Задание питающей энергосистемой двух значений входной реактивной мощности, которые могут быть переданы предприятию в режимах наибольшей и наименьшей активных нагрузок системы, соответственно Qs1 и Оэ2 (причем Оэ2 = 0 практически во всех случаях), предопределяет необходимость регулирования потребления реактивной мощности предприятием в течение суток.
Для регулирования потребления реактивной мощности используется автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин и регулирование батарей конденсаторов.
Регулирование конденсаторами реактивной мощности может вестись только ступенями путем деления батарей на части. Чем больше число таких ступеней, тем совершеннее регулирование, но тем больше затраты на установку переключателей и защитной аппаратуры. Обычно мощность батарей конденсаторов разделяется на две ступени:

базовую QK 6аз, равную реактивной нагрузке предприятия в часы минимума активных нагрузок энергосистемы, включенную постоянно;
регулируемую QK per = QKy — QK 6аз, включаемую в часы максимальных активных нагрузок энергосистемы.

Ступенчатое регулирование батарей конденсаторов может производиться как вручную, так и автоматически. Автоматическое регулирование конденсаторных батарей может производиться в функции:

напряжения;
тока нагрузки;
направления реактивной мощности относительно направления активной мощности;
по времени суток.

Рис. 5. Схема влияния установки компенсирующих устройств на параметры режимов электрической сети

Поэтому на напряжении до 1 кВ для коммутации БК обычно применяют контакторы, на напряжении выше 1 кВ — воздушные, элегазовые или вакуумные выключатели. Для устранения переходных процессов при коммутации БК вместо выключателей можно использовать тиристорные ключи, которые позволяют включать конденсаторы в тот момент, когда мгновенное напряжение на конденсаторах равно напряжению сети, и отключать их, когда мгновенное значение тока в конденсаторах равно нулю.

Установка компенсирующих устройств влияет на параметры режимов электрической сети, изменяя токи в ветвях и напряжения в узлах.
Рассмотрим влияние компенсации реактивной мощности на примере одной ветви схемы (рис. 5).
Уменьшение полных мощностей и токов. При наличии в конце ветви КУ мощностью QK полная мощность, протекающая в ветви при номинальном напряжении UH0M:
(27)
где
tgφ — коэффициент реактивной мощности нагрузки;
Cq — степень компенсации реактивной мощности, равная отношению реактивной мощности КУ при номинальном напряжении к реактивной нагрузке электропотребителя ЭП Qn ном при номинальном напряжении:
(28)
Поскольку площади сечений линий и мощности трансформаторов выбирают по полной мощности (или току), ее уменьшение при Cq < 1 позволяет в ряде случаев применять оборудование меньших номиналов, т. е. снизить капитальные затраты, если же сеть уже эксплуатируется, то компенсация реактивной мощности позволяет повысить ее пропускную способность по активной мощности и, следовательно, при увеличении нагрузки потребителя не менять электрооборудование.
При полной компенсации реактивной нагрузки, т.е. при Cq= 1, мощность ветви имеет минимальное значение:

когда Cq > Qn ном, полная мощность становится больше минимальной Sc=1.
Снижение нагрузочных потерь мощности. Для каждой ветви с активным R и реактивным X сопротивлением потери полной мощности определяются как:
(30)
Потери полной мощности в сети при протекании только активной мощности потребителя при номинальном напряжении UH0M, т.е. минимально возможные потери активной мощности при прочих равных условиях:
(31)
Отношение
(32)
позволяет проанализировать влияние степени компенсации реактивной мощности Cq при разных значениях коэффициента реактивной мощности нагрузки tgφ на нагрузочные потери мощности. Отметим, что d0 = I2, если напряжение равно номинальному значению UH0M.
На рис. 6 показаны зависимости I2 = AS/ASp при разных значениях коэффициента реактивной мощности tgφ = 0,4; 1; 1,5 и номинальном напряжении U ном, из которых можно сделать вывод об эффективности степени компенсации реактивной мощности.
Как видно из этих зависимостей, уровень соотношения I2 в первую очередь определяется степенью компенсации реактивной мощности и коэффициентом реактивной мощности.
Например, без компенсации при Cq = 0 и tgφ = 1: I2 = 2, т.е. реальные потери мощности больше минимальных в два раза; а при полной компенсации Cq = 1 и любом значении коэффициента реактивной мощности I2 = 1.
Отметим, что при перекомпенсации Cq > 1 и нагрузочные потери мощности становятся больше минимальных ASp.
Снижение потерь напряжения. Потери напряжения при номинальном напряжении на потребителе:
где
£ — отношение реактивных и активных сопротивлений элемента сети: е = X/R. Очевидно, что компенсация реактивной мощности оказывает наибольшее влияние на потери напряжения в элементах с большим значением е, т. е. в элементах с преобладанием реактивного сопротивления, каковыми являются трансформаторы и воздушные линии.

Рис. 6. Зависимости I2 = AS/ASp = fCq; tg<p при номинальном напряжении
Напряжение на приемном конце линии UK равно разности напряжения начала Un и потерь напряжения AUnK, т.е.:
(34)
Следовательно, при установке КУ напряжение в конце линии повышается. При перекомпенсации (Cq > 1) потери напряжения могут принять отрицательное значение AUnK < О, напряжение в конце линии может стать больше напряжения в начале, т.е. U > U .

Батареи конденсаторов в сетях с резкопеременной и вентильной нагрузкой

Характерными резкопеременными нагрузками являются сварочные нагрузки на машиностроительных предприятиях, дуговые печи, прокатные станы и др. Главные приводы прокатных станов оснащаются регулируемыми вентильными преобразователями.
Нагрузки с регулируемыми вентильными преобразователями характеризуются большим потреблением реактивной мощности. Резкопеременный характер потребления реактивной мощности вызывает колебания напряжения в сети.

а)
Рис. 7. Однолинейная схема питающей сети с конденсаторными батареями и фильтрами высших гармоник (а) и схема замещения (б)

Управляемые вентильные преобразователи, кроме того, значительно искажают форму кривой питающего напряжения. Нагрузки дуговых печей ввиду неравномерности потребления тока по фазам могут вызывать значительную несимметрию напряжения.
Все изложенное обусловливает принципы компенсации реактивной мощности, существенно отличающиеся от общепринятых в сетях с так называемой спокойной нагрузкой.
Особенности компенсации реактивной мощности в сетях с резкопеременной и вентильной нагрузкой заключаются в следующем:

ввиду низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера нагрузки необходимо осуществить компенсацию как постоянной и переменной составляющей реактивной мощности. Компенсация постоянной составляющей реактивной мощности необходима для уменьшения потребления реактивной мощности от энергосистемы. Компенсация переменной составляющей реактивной мощности преследует цель уменьшения колебаний напряжения в питающей сети;
ввиду быстрых изменений потребляемой реактивной мощности необходимо применение быстродействующих компенсирующих устройств, способных изменять регулируемую реактивную мощность со скоростью, соответствующей скорости наброса и сброса потребляемой реактивной мощности;
ограничивается применение батарей конденсаторов для компенсации постоянной составляющей реактивной мощности в сети с резкопеременной вентильной нагрузкой. Это обусловлено наличием в сети высших гармоник тока и напряжения при работе вентильных преобразователей, которые приводят к значительным перегрузкам батарей конденсаторов;
при наличии в сети высших гармоник тока и напряжения включение конденсаторов приводит к резонансным явлениям на частотах высших гармоник, что ведет к нарушению нормальной работы БК.

Сущность явлений резонанса удобно рассмотреть на примере простой схемы электроснабжения промышленного предприятия, показанной на рис. 7. На схеме показаны три основных элемента, участвующих в резонансном процессе:

питающая сеть, упрощенно представленная в схеме замещения индуктивным Хс и активным Rc сопротивлениями;

Рис. 8. Однолинейная схема защиты конденсаторной батареи от высших гармоник

вентильный преобразователь как источник высших гармоник с сопротивлениями Хпр и Rnp — индуктивно-активная цепь в схеме замещения;
батарея конденсаторов С и RK — емкостно-активная цепь в схеме замещения.

При отсутствии емкостных элементов (при отключении БК) частотные характеристики Хс линейны. Включение БК резко изменяет линейный характер частотной характеристики питающей сети, причем нелинейность частотной характеристики в значительной степени зависит от добротности контура, т.е. от соотношения X/R. Нелинейность частотной характеристики питающей сети объясняется тем, что при включении БК образуется параллельный LC-контур, состоящий из индуктивного сопротивления питающей сети и емкостного сопротивления конденсатора. Таким образом, изменяются частотные характеристики систем и возникают условия для возникновения резонанса на частотах, превышающих промышленную частоту 50 Гц. Вентильные преобразователи генерируют в сеть спектр гармоник, начиная с пятой, поэтому в каждом конкретном случае необходим расчет токовой нагрузки БК резонансной группой гармоник (вплоть до 59, 61, 71 гармоник).
Батареи конденсаторов, предназначенные для компенсации реактивной мощности в сетях, питающих нелинейную нагрузку, для их нормальной работы необходимо защищать реакторами, устанавливаемыми последовательно с конденсаторами (рис. 8

Для чего нужна компенсация реактивной мощности — Финансовая жизнь

энергия и Реактивная мощность, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

энергия и Реактивная мощность ухудшают показатели работы энергосистемы. другими словами загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход горючего; возрастают утраты в подводящих приёмниках и сетях, возрастает падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает электролинии. что ведет к повышению кабелей и сечений проводов и соответственно к повышению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности. на данный момент, есть важным причиной разрешающим решить вопрос энергосбережения фактически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных экспертов, часть энергоносителей, и в частности электричества занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский довод, дабы начальнику с максимальной серьезностью подойти к анализу и выработке методики и аудиту энергопотребления компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Потребители реактивной мощности

Главные потребители реактивной мощности — асинхронные электродвигатели. каковые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными потребностями; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней изменения 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических автомобилях переменный магнитный поток связан с обмотками. Благодаря этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между током и напряжением. Данный сдвиг по фазе в большинстве случаев возрастает, а косинус фи значительно уменьшается при малой нагрузке. К примеру, в случае если косинус фи двигателей переменного тока при

полной нагрузке образовывает 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

Малонагруженные трансформаторы кроме этого имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Исходя из этого, использовать компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической совокупности будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет возрастать при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети понижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно значительно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Также, реактивная мощность наровне с активной мощностью учитывается поставщиком электричества. а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, исходя из этого образовывает большую часть счета за электричество.

Методы понижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

самый действенным и действенным методом понижения потребляемой из сети реактивной мощности есть использование установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).

Применение конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности разрешает:

разгрузить питающие электролинии, распределительные устройства и трансформаторы;

снизить затраты на оплату электричества

при применении определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

Виды компенсации реактивной мощности

Интересные записи

Компенсация реактивной мощности — Что такое Компенсация реактивной мощности?

21 июля 2014 в 09:39

6752

Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии.

Осуществляется с использованием компенсирующих устройств.

Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва.

Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприемниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7-0,75.

Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют:

уменьшить нагрузку на трансформаторы,
увеличить срок их службы,
использовать провода, кабели меньшего сечения за счет уменьшения нагрузки на них,
улучшить качество электроэнергии у электроприемников (за счет уменьшения искажения формы напряжения),
уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях,
избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности,
снизить расходы на электроэнергию.

Компенсация реактивной мощности ёмкостного характера

Capacitive reactive power compensation.

Компенсация реактивной мощности активными фильтрами.

Реактивная мощность ёмкостного характера образуется при подключении конденсаторов, протяжённых кабельных линий, при работе перевозбуждённых синхронных машин и др.

Реактивной мощности ёмкостного характера соответствует реактивный ток, который геометрически складывается с активной составляющей тока и повышает полный ток в электроустановке. Дополнительный ток вызывает дополнительные потери, загружает источники и линии электропередачи и др.

Реактивная мощность ёмкостного характера может представлять большую опасность в системах автономного электроснабжения. Это связано с тем, что генератор автономного источника способен обеспечивать вполне определенную ёмкостную нагрузку. Обычно это 12–15 % от величины полной мощности. Превышение этого предела вызывает срабатывание защиты и отключение генератора.

Реактивная мощность ёмкостного характера на присоединениях вдольтрассовых кабельных линий трубопровода перекачки углеводородов.

Для страховки от подобных ситуаций на электростанции приходится запускать дополнительные источники (дизель-генераторы, ГПА и др.). Это приводит к перерасходу топлива, расходных материалов, ресурса первичных двигателей и др.

Другой пример генерации реактивной мощности ёмкостного характера – работа пассивных фильтров ЭМС (Tuned filters).


Пассивный фильтр ЭМС (справа)	Конденсаторы пассивного фильтра ЭМС

При работе преобразователей частоты на долевых нагрузках конденсаторы пассивных фильтров ЭМС генерируют в сеть значительную реактивную мощность ёмкостного характера.

Активный фильтр решает задачи компенсации реактивной мощности ёмкостного и индуктивного характера сходным образом.

При работе в режиме динамической компенсации реактивной мощности требуется указать величину «целевого» коэффициента мощности. Высокое быстродействие активного фильтра позволяет устранить влияние источника реактивной мощности ёмкостного характера на коэффициент мощности всей электроустановки. В момент подачи питающего напряжения на конденсаторную батарею/кабельную линию/другой источник ёмкостной реактивной мощности активный фильтр мгновенно начинает генерировать реактивную мощность индуктивного характера для обеспечения постоянства коэффициента мощности в сети.

Предложения Инженерного центра «АРТ».

Полный комплекс работ по созданию систем динамической компенсации реактивной мощности до 9000 квар на базе активных фильтров.

Отправить запрос.

Рейс W222 — Авторевю

Все самые сладкие грезы заканчиваются одинаково.

— Переведите спинки кресел в вертикальное положение, сложите столики и поднимите шторки на иллюминаторах.

Кресло в салоне бизнес-класса — лучшее средство для безмятежного сна. На высоте десять тысяч метров, вдалеке от сотовой связи и электронной почты. Ах, как жаль, что трансатлантические перелеты стали такими быстрыми: шесть часов — и мы уже снижаемся над Торонто.

Но мне повезло. В Канаду я прилетел для знакомства с новым Мерседесом S-класса, а значит, у меня вновь появится возможность хоть ненадолго, но опустить голову на мягкую подушку заднего сиденья и с наслаждением вытянуть ноги.

Наверное, это снова сон. Сервопривод утянул защелкнутый замок ремня безопасности куда-то в недра заднего дивана. Я утопаю в кресле из шелковистой, как на девичьем предплечье, кремовой кожи. В поворотах меня нежно приобнимают пневмокамеры боковой поддержки, надувающиеся вслед движениям руля. В салоне так тихо, что, кажется, я могу услышать, как под пористой обивкой сиденья шелестят лопастями шесть вентиляторов и всасываемый ими воздух проходит под моей одеждой прохладными струйками.

До уха изредка доносятся приглушенные шлепки шин по трещинам белесого канадского асфальта. Поэтому я, пожалуй, перемещу сценический фокус аудиосистемы Burmester вправо и назад, чтобы кристальный звук из перфорированного лазером потолочного динамика смыл, как из душа, и эти свидетельства мира по ту сторону сетчатых шторок. Пусть останутся только проплывающие в окнах изумрудные ели провинции Онтарио, которая здесь так похожа на карельскую глубинку.

Теперь можно и прилечь.

На двери — самолетная кнопка с изображением человечка на «раскладушке». Сиденье переднего пассажира, прижав подголовник к груди, уплывает от меня вперед и вверх, а из его основания откидывается уступ под пятки. Следом, подхватив голени мягким пуфиком, разъезжается и мое кресло. Спинка отклоняется от вертикали на недоступные ни одному другому представительскому седану 43,5° — еще не самолетное бизнес-ложе, но и при своих 185 см я полулежу, полностью вытянув ноги.

А если на время сдвинуться влево, загодя снять подголовник переднего кресла и опустить его спинку до упора назад, то получится самая настоящая кушетка. Нужно только не забыть пристегнуться перед сном. Не зря же мерседесовцы вмонтировали в ремень подушку безопасности, и еще одну — в подушку заднего дивана, чтобы пассажир не выскользнул из-под лямки в случае аварии.

Чтобы пассажир мог усесться в новом S-классе так же, как я, инженерам пришлось полностью менять кинематику заднего дивана. Прежде верхняя часть его спинки была зафиксирована на задней панели салона, а нижняя соединена с подушкой — для изменения угла наклона электроприводы сдвигали вперед именно подушку, которая тащила за собой спинку, но одновременно сокращалось и место для ног. Теперь в перегородке за диваном отформованы две большие подштамповки, куда откидываются половинки спинок в «самолетном» исполнении. Подушка при этом регулируется независимо. Вдобавок места крепления кресла переднего пассажира немного смещены вперед. К вопросу о приоритетах: подголовник переднего сиденья в таком «спальном» варианте полностью перекрывает водителю правое зеркало

Скачиваешь через App Store бесплатное приложение MB Touch — и управляешь массажером и стереосистемой прямо с айфона. Вопрос, возможно ли такое с телефонами Vertu, застал мерседесовских инженеров врасплох: «А что такое Vertu?»

Навигационная система сообщает маршрутную сводку: «полет» проходит на максимально разрешенных в Онтарио 100 км/ч, через час мы будем на месте. Причем время в салоне нового Мерседеса S 500 измеряется иначе: один час — это четыре сеанса массажа!

В спинке каждого кресла теперь не семь, а четырнадцать массажных пневмокамер. Алгоритмов массажа — шесть вместо четырех, а длительность каждого сеанса увеличена втрое.

Пусть сначала будет классический массаж. По спине идут руки невидимого массажиста, причем именно ладони, а не перекатывающиеся валики, как прежде. Теперь — расслабляющий горячий массаж плеч. «Ладони» кресла превратились в разогретые до 55°С «камни»: как на сеансе стоун-терапии. Потом — то же самое для спины. И напоследок — сеанс энергичного мобилизующего массажа.

Причем для смены программ не нужно даже поднимать голову: всеми функциями сиденья я управляю через специальное приложение на айфоне.

Блаженство.

Можно усилить эффект, включив ароматизатор, который подает в дефлекторы климатической системы благовония из разработанного мерседесовскими парфюмерами набора ароматов. Или, наоборот, отключить массажер, достать из центрального подлокотника раскладной столик — и взяться за работу.

Но все это — только если у вас длиннобазный седан с самым дорогим из четырех опционных вариантов салона. Поэтому меня удивляет, что мерседесовцы усиленно пропагандируют новый седан серии W222 как первый в истории Mercedes S-класса, спроектированный сначала в длиннобазном варианте и сфокусированный на удобстве задних пассажиров. Потому что в стандартном оснащении здесь как был, так и остался обычный трехместный диван без электрорегулировок. В версиях чуть подороже — отформованные под двоих мультиконтурные сиденья: почти как у предшественника. Разве велика будет разница среднестатистического «двести двадцать второго» с машинами серии W221, от которых он унаследовал и колесную базу, и компоновку салона?

И разве не был спроектирован под нужды пассажиров Mercedes W220 с передовым для своего времени вентилируемым задним диваном и трехзонным климат-контролем? Или «сто сороковой» — с доводчиками дверей и двойным остеклением?

Зато совершенно точно, что это первый S-класс, настолько сфокусированный на драйверских впечатлениях.

— Конечно, мы хотели превзойти «семерку» BMW! — признается координатор разработки проекта W222 Оливер Лехер. — По жесткости кузова она была для нас эталоном. А российские клиенты, кстати, особенно настаивали, чтобы S-класс стал азартнее и точнее в реакциях.

Квинтэссенция комфорта — мягчайшие подушечки, которые предлагается пристегивать поверх штатных подголовников. Обратите внимание — сами подголовники больше не откидываются назад для улучшения обзора

Панорамная крыша — опция, так же как и стереосистема Burmester c 24 стильными динамиками, один из которых расположен над головами задних седоков

Прежний S-класс предлагал править собой как изящной лодкой-«ранэбаутом» — вальяжно покачивая легким штурвалом, чуть ли не по грудь возвышаясь при этом над остовом передней панели — и заодно над окружающим миром. Теперь же я погружен в капитанскую рубку скоростного катера: подоконная линия выше, руль меньше и хватче.

Но здорово, что Mercedes все еще можно вести, едва придерживая баранку, хотя при этом пустота в околонулевой зоне исчезла, а сам руль стал «короче». Но если перевести шасси и силовой агрегат в режим Sport, то реактивное усилие обретет стальную тяжесть!

Выбранную траекторию седан держит железно, особенно если это Mercedes с активной гидропружинной подвеской Magic Body Control. Но о ней — отдельный рассказ. А обычный «пневматический» автомобиль за дорогу тоже цепляется на удивление крепко и в итоге деликатно соскальзывает всеми четырьмя колесами. Как прежний S-класс, и это хорошо.

Драйверские перемены дались мерседесовцам на редкость малыми усилиями. Да, кузов почти целиком перекроен и теперь наполовину состоит из алюминиевых деталей, а гидроусилитель руля сменился электрическим. Однако задняя алюминиевая многорычажная подвеска осталась прежней, передняя двухрычажка тоже сохранила свою архитектуру, хотя теперь и она выполнена из крылатого металла.

Mercedes — один из немногих автопроизводителей, кто самостоятельно делает кресла для своих машин. Сиденья S-класса разработаны практически заново и выпускаются на заводе в Беблингене. Передние кресла весят меньше 20 кг (на 20% легче, чем у конкурентов), кроме 14 отдельных массажных пневмокамер в них появилась система вентиляции с «реверсом». Сначала вентиляторы засасывают через обивку прохладный салонный воздух, а когда температура внутри кресла упадет, меняют направление вращения и обдувают седока воздухом из подушки

Пневмостойки Airmatic подверглись лишь небольшой модернизации. Двигатели в тандеме с проверенным «автоматом» 7G-Tronic — с минимальными изменениями: действительно новые моторы должны появиться через три-четыре года в ходе рестайлинга.

Никакого принципиально нового «железа» — только настройки! В прежнем трио алгоритмов С-S-M режим Comfort заменен на экономичный, под литерой «E» — в этом случае «автомат», как и раньше, переключается вверх споро и абсолютно незаметно. Подрулевые «лепестки» есть, но позиция Manual исчезла за ненадобностью — режим Sport больше не дает повода вмешиваться в переключения: на разгоне, а главное — и при торможении 7G-Tronic молниеносно и точно выбирает передачи.

Отчасти благодаря этому самым оптимальным S-классом пока что выглядит дизельный S 350 Bluetec — его трехлитровый 258-сильный дизель тих, сбалансирован и не дает ощущения дефицита динамики. Но к нам дизельные машины пока поставляться не будут. Базовый для России Mercedes S 400 («битурбошестерка» 3.0, 333 л.с.) выйдет на рынок позже, а бензоэлектрический S 400 Hybrid мне в Канаде, увы, достался всего на несколько минут. Поэтому в моем распоряжении «топовый» на сегодня Mercedes S 500. Его «восьмерка» — тоже хорошо знакомый по «двести двадцать первому» мотор 4.6 с двумя турбокомпрессорами, хотя и форсированный с 435 до 455 л.с. Под ее утробный рык новый «пятисотый» ускоряется лишь на толику медленнее, чем прежний 517-сильный Mercedes S 600: сотня — за 4,8 с!

Мерседесовцы говорят, что специально добивались впечатления, будто под козырек панели приборов вставлены два айпада в лаковых пластиковых корпусах. Эффект достигнут. Графика хороша, но изображение двух лаконичных шкал — самая спорная деталь нового интерьера. Видоизменить циферблаты нельзя, они немного разъезжаются в стороны только при включении камеры ночного видения (картинка с нее возникает в центре дисплея). Уровень топлива отражается в процентах от емкости 70-литрового бака. Интересно, что водительский дисплей поставляет фирма Continental, а центральный, с возможностью вывода двух картинок, видимых под разными углами, — Bosch. Сама новая система Comand Online разработана на основе операционки QNX Neutrino от фирмы RIM, которая выпускает смартфоны Blackberry. В европейской и американской версиях навигация S-класса выдает трехмерную картинку городов, но какой она будет в России, станет ясно в октябре, после завершения работ компанией Navteq, которая поставляет картографию

Кстати, и у нового «шестисотого» двигатель по экономическим соображениям тоже решено оставить прежним — с одновальными головками и тремя клапанами на цилиндр. И прогрессивный девятиступенчатый «автомат» 9G-Tronic мерседесовцы начнут применять не на своем флагмане, а на семействе «ешек».

Это странно. Ведь S-класс всегда славился своими инновациями, а на этот раз по конструкторским новшествам он оказался самым консервативным за пару последних десятилетий.

Не только сами кресла, но и пульты управления ими — настоящие произведения искусства

Контроллер системы Comand оформлен изящнее, чем раньше, но логика управления и набор «горячих» кнопок почти не изменились. У задних пассажиров вместо шайбы — пульты дистанционного управления

Конечно, уникальная подвеска Magic Body Control и всеобъемлющий комплекс Pre-Safe Plus остаются хоругвями мерседесовских ноу-хау. Но ведь для большинства модификаций активная подвеска теперь недоступна, а все элементы из арсенала активной безопасности — это плод совершенствования систем, уже знакомых по машине прежнего поколения.

Радарное и оптическое вооружение S-класса осталось таким же, каким было с 2009 года на обновленных машинах серии W221: локаторы трех степеней дальнобойности просматривают расстояние от 20 см до 200 м перед носом машины и на 80 м позади кормы. А впередсмотрящая стереокамера «видит» аж на 500 метров. Но теперь умный круиз-контроль Distronic Plus позволяет убрать не только ноги с педалей, но и руки с руля. Правда, ненадолго.

Видеокомплекс слежения за разметкой «завязан» на электроусилитель руля — автомобиль удерживает себя в полосе, подруливая без моего участия. Хотя когда водитель совсем не держится за руль, электроника протестует — и отключается. Ладони должны быть на ободе.

А если Mercedes упирается в хвост тихоходу и Distronic Plus начинает осаживать, достаточно включить левый поворотник — и S-класс (не выходя из автопилотного режима!) включит передачу пониже, прибавит газ и слегка потянет автомобиль влево, выходя на обгон. Или не потянет, если радары нащупают на соседней полосе помеху. Фантастика!

Доля алюминия в конструкции нового S-класса доведена до 50% — в основном за счет того, что теперь из крылатого металла полностью выполнена подвеска и почти полностью передок. Впервые на S-классах применена алюминиевая крыша. Между опорами передней подвески и моторным щитом появились дополнительные элементы, жесткость кузова на кручение увеличилась в полтора раза — с 27500 до 40500 Нм/град

И все же на волнах канадского шоссе я не могу полностью расслабиться: из-за неровностей автомобиль то и дело начинает плавать, упираясь в линии разметки и подруливая с нарастающей частотой. И уж совсем не по себе становится на изгибе шоссе, когда в последний момент машина шарахается от наплывшего слева отбойника.

В России Мерседесы с круиз-контролем Distronic Plus недавно получили разрешение на частоту 24 ГГц (она нужна для работы радаров «ближнего боя») и теперь могут автоматически тормозить вплоть до экстренной остановки. Мало того, S-класс уже научен осаживать не только перед остановившимися попутными машинами, но и перед помехами, движущимися поперек потока. Даже перед пешеходами! Причем как днем, так и ночью: усовершенствована и система ночного видения. Помимо того чтобы на экране помечать фигурки живых существ маркерами, отныне Mercedes направляет на людей мерцающий луч своих полностью светодиодных фар. Правда, дети и животные не подсвечиваются — из-за непредсказуемой реакции на вспышки.

И вообще, «взгляд» у S-класса очень умный. Дальний свет включен всегда, но Mercedes не отводит «глаза» от встречной машины, а «наводит» на нее тень с помощью специальной заслонки в прожекторах, которая перемещается, сопровождая автомобиль-визави по мере приближения. Потрясающая предусмотрительность!

В точности как у Мерседеса E-класса, на котором все это впервые и появилось. По всему выходит, что пионер мерседесовского прогресса — именно «ешка».

Одновременно с обычными S-классами появился седан S 63 AMG c 585-сильной «битурбовосьмеркой» 5.5. Автомобиль стал легче предшественника на 100 кг, заднеприводный Mercedes разгоняется до 100 км/ч за 4,4 с, полноприводный — за 4,0с. В России доступны только длиннобазные S 63 AMG 4Matic — минимум за 6,9 млн рублей. Обычный Mercedes S 400 стоит от 3 млн 990 тысяч, S 500 — на миллион дороже

Дело, видимо, в том, что начало работ по проекту «двести двадцать второго» пришлись на кризис пятилетней давности, когда финансовые результаты концерна Daimler упали с четырех миллиардов евро прибыли в 2007 году до 2,6 млрд убытков в 2009 году, а расходы на научно-исследовательские работы достигли десятилетнего минимума. Но ведь и дизайн, не требующий фундаментальных вложений, оказался безмятежным. Mercedes S-класса впервые не производит впечатления нового эстетического ориентира — ни культа силы, ни поклонения изяществу. Длинный обтекаемый автомобиль. С очень большими фарами.

Пожалуй, и правда, что вся дизайнерская энергетика S-класса теперь обращена вовнутрь, как и конструкторская мысль. В реинжиниринг задних сидений, в комфорт тех, кто постоянно совершает перелеты бизнес-классом. Неспроста же самые престижные авиакомпании в какой-то момент стали рекламировать не свои лайнеры или красавиц-стюардесс, а кресла. Неважно, широкофюзеляжный это корабль или не очень, двухмоторный или четырехмоторный, выпущен ли он в Европе или в Америке… А для Мерседеса важно, что такое спальное кресло может предложить только он. И… Кто сказал «удлиненный Hyundai Equus»? Встать и выйти из класса!

Аттракцион с автоматическим торможением перед пешеходом. Система увидит человека и заставит автомобиль остановиться перед ним, покуда скорость не превышает 50 км/ч. Однако если водитель в последний момент нажмет на газ, чтобы, например, уйти от более тяжелой аварии вследствие удара сзади, Mercedes послушно собьет бедолагу. «Оценивать риски и решать, чем жертвовать в каждой конкретной ситуации, имеет право только человек», — напоминают разработчики системы

А Mercedes — в своем классе! Даже на новых рынках Азии. Из 65128 седанов S-класса, которые были проданы по миру в 2012 году, почти 51% — 33140 машин — отправились в Китай! В США было куплено 11974 автомобиля, в Европе — 7439, а в России — всего 1626…

Не этим ли и объясняется самосозерцательная философия нового S-класса, все эти восточные техники массажа и эзотеричность новых мерседесовских терминологий — Magic Body Contol, Magic Vision Control…

Или дело не в экономии, не в китайцах — а в Дитере Цетше? Говорят, именно он, глава концерна Daimler, настоял, чтобы сиденья в новом S-классе стали так похожи на самолетные. И я его понимаю. Если бы я также мотался по работе между всеми континентами, если бы, как он, вытащил компанию из пике к 6,5 млрд евро прибыли за прошлый год и если бы после этого выбирал служебный автомобиль для себя самого (а разве можно сыскать более типичного клиента?), то наверняка тоже отмел бы всяческие революции. От S-класса мне в первую очередь были бы нужны удобное кресло, мягкая подушка и, конечно, возможность с наслаждением вытянуть ноги.

Паспортные данные
Автомобиль		Mercedes-Benz S 350 Bluetec	Mercedes-Benz S 400 Hybrid	Mercedes-Benz S 500
Тип кузова		седан	седан	седан
Число мест		5**	5**	5**
Размеры, мм	длина	5246	5246	5246
	ширина	1899	1899	1899
	высота	1149	1149	1149
	колесная база	3165	3165	3165
	колея спереди/сзади	1624/1637	1624/1637	1624/1637
Объем багажника, л		510	510	510
Снаряженная масса, кг		1975	1945	2015
Полная масса, кг		2690	2630	2730
Двигатель		турбодизель	бензиновый, с непосредственным впрыском и соосным электромотором	бензиновый, с непосредственным впрыском и турбонаддувом
Расположение		спереди, продольно	спереди, продольно	спереди, продольно
Число и расположение цилиндров		6, V-образно	6, V-образно	8, V-образно
Рабочий объем, см3		2987	3498	4663
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм		83,0/92,0	92,9/86,0	92,9/86,0
Степень сжатия		15,5:1	12,0:1	10,5:1
Число клапанов		24	24	32
Макс. мощность, л.с./кВт/об/мин		258/190/3600	306/225/6500	455/335/5250-5500
Макс. крутящий момент, Нм/об/мин		620/1600-2400	370/3500-5250	700/1800-3500
Макс. мощность электромотора, кВт		—	20	—
Макс. крутящий момент электромотора, Нм		—	250	—
Коробка передач		семиступенчатая, автоматическая	семиступенчатая, автоматическая	семиступенчатая, автоматическая
Привод		задний	задний	задний
Передняя подвеска		независимая, пневматическая, на двойных поперечных рычагах	независимая, пневматическая, на двойных поперечных рычагах	независимая, пневматическая, на двойных поперечных рычагах***
Задняя подвеска		независимая, пневматическая, многорычажная	независимая, пневматическая, многорычажная	независимая, пневматическая, многорычажная***
Передние тормоза		дисковые, вентилируемые	дисковые, вентилируемые	дисковые, вентилируемые
Задние тормоза		дисковые, вентилируемые	дисковые, вентилируемые	дисковые, вентилируемые
Шины		245/55 R17	245/55 R17	245/50 R18
Максимальная скорость, км/ч		250	250	250
Время разгона 0-100 км/ч, с		6,8	6,8	4,8
Расход топлива, л/100 км	городской цикл	7,4	7,4	12,8
	загородный цикл	5,2	6,5	7,1
	смешанный цикл	6,0	6,8	9,1
Выбросы CO₂, г/км		158	159	213
Емкость топливного бака, л		70	70	70
Топливо		дизельное топливо	бензин АИ-95	бензин АИ-95
* Со сложенными сиденьями второго и третьего рядов

Такие чудеса

— Видишь впереди «лежачего полицейского»? Не сбавляй ход!

Мерседесовцы специально уложили поперек дорожки искусственные неровности полицейско-генеральского сложения. Даже на скорости 40 км/ч эти горбы кажутся трамплинами. Но я направляю на них седан S 500 — и надеюсь на чудо. Неспроста же новая активная подвеска S-класса называется Magic Body Control?

Настоящим волшебством мне до сих пор кажется работа гидропружинной подвески Active Body Control (ABC), которую Mercedes внедрил в 1999 году. Гидроцилиндры, вмонтированные в опоры каждой из пружин, по командам бортового компьютера могут в режиме реального времени приподнимать или опускать кузов над каждым колесом. Система противостоит кренам, клевкам при торможении или «задиранию носа» на разгоне, колебаниям кузова от порывов бокового ветра, а главное — ABC способна компенсировать крупные неровности дорожного полотна.

Машинам с подвеской Magic Body Control (на схеме) не нужны традиционные стабилизаторы поперечной устойчивости. Электронноуправляемые амортизаторы для MBC — серии CDCi от фирмы Sachs, тогда как амортизаторы для стандартной пневмоподвески поставляет Bilstein (серия ADS Plus). Для работы «волшебной подвески» электроника должна быстро обрабатывать большое количество информации, поэтому седан W222 стал первым S-классом, на котором обычная CAN-шина была заменена на шину FlexRay. Хотя у «семерки» BMW такая перемена произошла еще в 2008 году

Оснащенные такой подвеской большие Мерседесы — седаны S-класса, родстеры SL или купе CL — будто бы неподвластны законам физики: стелются над дорогой без кренов, клевков и раскачки. И новый Mercedes S 500 — тоже!

Ведь Magic Body Control — это усовершенствованная версия ABC. Ее «железо» принципиально не изменилось — те же гидроцилиндры, гидроаккумуляторы, магистрали и клапаны. Пока под колесами гладкая дорога, седан серии W222 с MBC фантастически мягок, точен и непоколебим. Переключение из режима Comfort в режим Sport заметно обостряет реакции и утяжеляет руль, но на комфорте это почти не сказывается. Однако когда идеальный асфальт заканчивается…

Увы, «поженить» гидроопоры c пневмобаллонами невозможно — упругими элементами и у ABC, и у MBC остаются обычные стальные пружины. Интегрировать в чудо-подвеску современные электронноуправляемые амортизаторы мерседесовцам тоже долго не удавалось — гидропружинные автомобили серии W221 обходились обычными «пассивными» амортизаторами с постоянными характеристиками.

И на S-классе прежнего поколения, и на концепт-каре Mercedes F 700 c системой Pre-Scan, и на «двести двадцать втором» конструкция гидроопор ABC одинакова. Для системы MBC ощутимо модернизированы лишь блоки клапанов, направляющие масло в гидроцилиндры

Поэтому в борьбе за комфорт своих активных подвескок Mercedes еще в середине прошлого десятилетия выбрал иное направление — не смягчать уже пропущенные удары, а превентивно готовить подвеску к каждой новой неровности. У концептуального седана Mercedes F700, показанного в 2007 году, активная подвеска работала вместе с парой лазерных сканеров, вмонтированных в головную оптику. Получая от них данные о профиле дорожного полотна, компьютер ABC загодя менял положение каждой из гидроопор.

Правда, лазерное «вооружение» даже для Мерседеса выходило уж слишком дорогим — только сами сканеры стоили 2000 евро, поэтому в 2009 году их заменили обычными видеокамерами.

«Глаза» системы Magic Body Control — два объектива фирмы Continental, смонтированные в верхней части лобового стекла. Стереоэффект позволяет рассчитать расстояние до неровностей, а программы распознавания изображений — их размер и характер. Но MBC просматривает не всю ширину дороги, а лишь колею, по которой пройдут колеса, — две узкие полосы длиной 12 м перед носом машины. В каждой полосе — 73 виртуальных сектора, внутри которых электроника теоретически способна распознать даже шероховатости размером чуть больше сантиметра. А уж приближающийся горб «лежачего полицейского» она видит не хуже меня.

Даже в режиме Sport «пятисотый» переваливает через него, лишь слегка качнувшись, а после переключения в Comfort… Покуда ты в салоне, это действительно похоже на чудо — под колесами будто обычная ровная дорога. Но со стороны видно, что, подъезжая к волне, автомобиль словно чуть привстает на цыпочки, затем облизывает ее передними колесами, позволяя выбрать почти весь запас хода передней подвески — и одновременно чуть приподнимает корму. А когда препятствие проходят задние колеса, Mercedes снова немного задирает нос.

Кузов таким образом всегда остается в горизонтальном положении. В салоне — ни малейшего колебания! Разве не волшебство?

Но на втором «горбу», уложенном через пятьдесят метров, я уже почувствовал легкое колыхание кормы.

На этой фотографии 2010 года прототип S-класса с подвеской MBC, смонтированной в кузове машины серии W221. В фарах видны лазерные сканеры (от них Mercedes отказался в 2009 году), а под лобовым стеклом скотчем закреплены видеообъективы. Хорошо заметно, что кузов остался в горизонтальном положении благодаря поджатому переднему колесу и чуть приподнятой корме

Увы, чудес не бывает. Рабочее тело системы ABC — это масло под давлением 200 атмосфер. Клапаны, регулируя его подачу в цилиндры, могут срабатывать до 10 раз за секунду, но запас жидкости под давлением находится в двух гидроаккумуляторах по 600 мл. Этого объема вполне хватает, чтобы каждая из активных опор несколько раз отработала полный цикл хода вверх-вниз. Однако если под колесами целая серия крупных неровностей, ограничением становится производительность насоса, который поддерживает давление в гидросистеме.

— Конечно, с несколькими «полицейскими» подряд MBC на скорости так хорошо уже не справится, — говорит Саймон Керн из команды разработчиков подвески. — Эффективность сглаживания уменьшится. Но ведь наша подвеска создавалась не для того, чтобы гонять вдоль школьных зон!

Я и не гоню — спокойно веду Mercedes по разбитой улице канадского поселка, но намеренно цепляя все колдобины. И волшебство MBC почти улетучивается — S-класс с обычной пневмоподвеской тут проедет ощутимо мягче.

А если в сумерках? Как оптика реагирует на тени? А на лужи?

— К сожалению, камеры оптимизированы вовсе не под нашу систему, — вздыхает все тот же Саймон.

Два объектива по краям — «глаза» стереокамеры Continental. Внизу — объектив камеры ночного видения

MBC — это лишь опция для топ-версий, а на обычных S-классах тот же видеокомплекс должен следить и за линиями дорожной разметки, и считывать знаки, и даже распознавать фигуры пешеходов. В кадре, который захватывают стереобъективы, кроме дороги — еще и обочины, и часть неба. Контрастность картинки — компромисс не в пользу чудо-подвески.

Поэтому ночью MBC не работает, а если на дороге глубокие тени или лужи, то «проморгать» неровность она может и днем. А ведь есть еще и ограничение по скорости.

Рабочая частота камеры — 16,7 Гц (ее картинка обновляется каждые 60 миллисекунд, почти 17 раз за секунду). Значит, на скорости 45 км/ч Mercedes S 500 делает минимум 16 кадров каждой неровности на просматриваемом двенадцатиметровом лоскуте. Но чем выше ход, тем меньше кадров приходится на каждый пройденный метр.

«Слепые пятна», как признаются мерседесовцы, могут появляться уже после 100 км/ч. А на 130 км/ч система Magic Body Control отключается, превращая Mercedes S 500… Нет, не в тыкву, а просто в S-класс с «обычной» подвеской АВС.

Поэтому неудивительно, если активную подвеску покупатели теперь будут выбирать еще реже, чем прежде, ведь ABC была доступна для всех седанов серии W221, а MBC пока можно заказать только на модификацию S 500. В Америке, например, это обойдется в 4450 долларов.

И совместить активную подвеску с полным приводом по-прежнему никак нельзя. Такие чудеса.

Шестидесятник

Дороги в Онтарио — ни к черту. Зимой — морозы и соль, которой для борьбы со льдом пользуются и в Канаде. Летом — жара за тридцать градусов. Поэтому на центральных улицах Торонто — то яма, то заплатка. Только если у вас не Mercedes 420 SEL серии W126 c изумительным задним диваном…

Вместе с новейшим S-классом в Канаде меня ждал и небольшой кортеж из нескольких его предшественников. Правда, кроме ключей в замках зажигания к каждому автомобилю прилагался еще и шофер — он будет за рулем, а мне предложено устроиться сзади. Да и сам выбор машин невелик — пара Мерседесов W126, «чемодан» W140 и «двести двадцатый». Но разве это повод отказываться?

Формально первым автомобилем, который получил получил обозначение S-klasse — то есть Sonderklasse, «специальный класс», — стал седан с кузовом W116 образца 1972 года. Но на парадном «семейном портрете» в кадре еле уместились пятднадцать машин, которые в Штутгарте считаются прямыми предками «двести двадцать второго». Это не только флагманские модели своих времен — например, Mercedes Simplex 60 (1903—1905 гг.), официальный экипаж Третьего рейха Mercedes 770 серии W07 или седан Mercedes 300, который использовал лидер уже послевоенной Германии Конрад Адэнауэр. Вполне легитимно в эту компанию попали и представительские машины рангом поменьше. Например, довоенный седан Nurburg серии W08 (1928—1933 гг.) — первый восьмицилиндровый Mercedes, который выпускался параллельно с «семисот семидесятым». А также Мерседесы моделей 220 сразу двух поколений — W187 и сменивший его W180/128 (знаменитый Ponton) — они существовали в модельной линейке с 1951 по 1959 год, пока на вершине находился величественный аденауэровский «трехсотый».

Кстати, литера «S» впервые появилась именно на Мерседесе 220 S в ходе модернизации 1956 года — так решили обозначать «топовые» Понтоны с рядной «шестеркой». Но привычные нам стандарты «S-классовости» задали все же машины серии W116 — c горизонтальными блок-фарами, центральной консолью в салоне, каскадом круглых шкал на приборной панели, четырехспицевым рулем, АБС и круиз-контролем. В рекламе того времени мерседесовцы использовали слоган «Это не покупка, а инвестиция», который вполне оправдался со временем — «сто шестнадцатые» славились долговечностью и мало теряли в цене при перепродаже.

Но пришедший ему на смену в 1979 году Mercedes W126 был еще лучше!

Сейчас, опускаясь на его задний диван, понимаешь, что для представительского седана он все же тесноват — в первую очередь по ширине и простору над головой. Да и некоторые конструктивные решения удивляют: например, руль смещенный вправо от центра водительского кресла и при этом чуть развернутый вбок.

А каков стиль!

Удивительно, что флагманский Mercedes 560 SEL 1989 года с раздельной регулировкой задних сидений воспринимается жестковатым автомобилем, зато версия 420 SEL с простым кожаным диваном дарит воистину султанский комфорт — все возмущения, с которыми не справляется подвеска, тонут в мягчайшей перине стеганой кожаной софы!

При этом «сто двадцать шестой» стал первым в мире автомобилем, спроектированным в расчете на кософронтальный удар — и первым, оснащенным подушками безопасности для водителя (с 1981 года) и переднего пассажира (с 1988 года).

Сменивший его в 1991 году Mercedes серии W140 — легендарный «шестисотый» — по сей день внушает трепет. Размерами, простором, гробовой тишиной в салоне и плавностью хода. В длиннобазной машине и без всяких самолетных кресел можно сидеть закинув ногу на ногу. Возможно, это действительно был самый «законструированный» Mercedes с обилием чрезмерно усложненных систем: например, с пневмоприводом дверных замков и доводчиков, механическими «антеннами» (указателями габаритов), поднимающимися из задних крыльев для лучшего «прицеливания» во время парковки, или ремнями безопасности с автоматической регулировкой по высоте. Но даже спустя два десятилетия у «сто сорокового» не скрипит ни одна из деталей салона, исправно открываются бардачки и пепельницы, поднимается сложная этажерка подстаканников.

Mercedes W220, наоборот, полная противоположность. И снаружи, и внутри он по сей день выглядит современно, а на улицах Торонто его пневмоподвеска почти творит чудеса. Но тот восьмилетний седан, в котором мне удалось прокатиться в Канаде, оказался единственным из «винтажных» Мерседесов с протертыми до пластика и люфтящими кнопками на руле…

А новый S-класс больше похож на Мерседесы 50—60-х годов. Ниспадающая линия багажника — почти как у «адэнауэра» или «понтона». И хотя с парадигмой вертикальной центральной консоли мерседесовские дизайнеры решительно расстались еще в 2005 году, на предыдущем S-классе, но только у «двести двадцать второго» и руль стал двухспицевым, и на панели приборов остались всего два крупных циферблата — почти в точности как у «шестисотого» серии W100 и седанов серии W108/109 второй половины шестидесятых. Круглые дефлекторы вентиляции, кстати, родом оттуда же!

Более того, у нового Мерседеса скоро появится и топ-иcполнение Pullman c еще более длинной колесной базой — замена автомобилям Maybach и прямой наследник того самого «шестисотого» из шестидесятых! Интересно, какое место займут в истории эти машины из семейства с «красивой» комбинацией цифр в индексе?

Der Grosser Mercedes, «Большой» Mercedes 770 серии W07 (1930-1937 гг.) первым получил рядную «восьмерку», которая при объеме 7,7 л с помощью компрессора могла развивать до 200 л.с. В ходе модернизации 1938 года флагман обрел пружинную подвеску, пятиступенчатую трансмиссию, индекс W150 — и выпускался до 1943 года

После войны адэнауэровский Mercedes 300 (W186/189, 1951—1962 гг.) больше чем на десятилетие задал планку автомобильного престижа. В 1957 году у трехлитровой рядной «шестерки» появился распределенный (во впускной коллектор) впрыск, а с 1958 года на седаны устанавливали кондиционер и гидроусилитель руля. И при этом у «адэнауэра» была патентованная задняя подвеска с электромеханическим управлением. Основными упругими элементами была пара обычных винтовых пружин, а дополнительными — два продольных торсиона. Закрепленный на подрамнике электромотор с редуктором, через ходовой винт, перемещал два вертикальных рычага и с их помощью закручивал или «распускал» торсионы. Это позволяло поддерживать постоянный дорожный просвет при изменении нагрузки и даже менять его во время проезда неровностей. Управлял механизмом водитель — переключатель находился на панели приборов

Из-за того что Mercedes 220 W180/128 (1954—1959 гг.) c несущим «понтонным» кузовом считался «младшим» представительским седаном, его иногда считают прародителем и машин Е-класса. Вместо полноценного «автомата» с 1957 года предлагалось автоматизированное сцепление Hydrak

Похожий на американские седаны своими хвостовыми «плавниками», Mercedes 200—300 W111/112 (1959—1965 гг.) был первым автомобилем со специальными сминаемыми при аварии зонами. А с 1961 года на нем появились четырехступенчатый «автомат» и пневмоподвеска

Оснащение «шестисотого» Мерседеса серии W100 (1963—1981 гг.) и сегодня поражает роскошью — уже в середине шестидесятых у него в салоне могли быть и телефон, и телевизор, стандартно устанавливались кондиционер с автоматическим управлением и единая гидросистема, которая отвечала за регулировки кресел, доводчики дверей и крышки багажника. Атмосферная «восьмерка» 6.3 мощностью 250 л.с. могла разгонять Mercedes до 205 км/ч

Стилистическое сходство с «шестисотым» было дополнительным преимуществом Мерседесов серии W108/109 (1965—1972 гг.), а в 1968 году в числе модификаций появился суперседан 300 SEL 6.3 с 250-сильной «восьмеркой»

Уже с машин серии W116 (1972—1980 гг.) отличительной чертой S-классов, кроме пассивной безопасности и богатого оснащения, стал широкий выбор модификаций. Можно было купить и Mercedes 450 SEL c исполинским мотором 6.9 (286 л.с.), и экономичный Mercedes 300 SD c трехлитровой дизельной «пятеркой»

Неповторимый Mercedes W126 по праву стал самым успешным S-классом в истории. С 1979 по 1991 год было продано почти 900 тысяч машин, а на заводе в Южной Африке его продолжали делать вплоть до 1994 года

Mercedes W140 (1991—1998 гг.) — и классик, и современник. Под конец конвейерной жизни у него в качестве дорогих опций стало появляться оснащение, которое очень быстро вошло в привычный мерседесовский обиход: ESP, боковые подушки безопасности, парктроник, система голосового управления

Важность реактивной мощности для системы

Введение:

Мы всегда на практике снижаем реактивную мощность для повышения эффективности системы. Это приемлемо на определенном уровне. Если система чисто резистивная или емкостная, это может вызвать проблемы в электрической системе. Системы переменного тока питают или потребляют два вида мощности: активную и реактивную.
Реальная мощность выполняет полезную работу, а реактивная мощность поддерживает напряжение, которое необходимо контролировать для обеспечения надежности системы.Реактивная мощность оказывает сильное влияние на безопасность энергосистем, поскольку влияет на напряжения во всей системе.
Найдите важные обсуждения, касающиеся важности реактивной мощности и того, как полезно поддерживать напряжение в системе в нормальном состоянии

Важность реактивной мощности:

Регулировка напряжения в системе электроснабжения важна для правильной работы электроэнергетического оборудования, чтобы предотвратить такие повреждения, как перегрев генераторов и двигателей, уменьшить потери при передаче и поддерживать способность системы выдерживать и предотвращать падение напряжения.
Уменьшение реактивной мощности вызывает падение напряжения, а увеличение вызывает повышение напряжения. Падение напряжения может произойти, когда система пытается обслуживать гораздо большую нагрузку, чем может выдержать напряжение.
При понижении напряжения источника реактивной мощности при падении напряжения ток должен увеличиваться для поддержания подаваемой мощности, в результате чего система потребляет больше реактивной мощности, и напряжение падает дальше. Если ток увеличивается слишком сильно, линии передачи отключаются, вызывая перегрузку других линий и потенциально вызывая каскадные отказы.
Если напряжение падает слишком низко, некоторые генераторы автоматически отключаются для защиты. Коллапс напряжения происходит, когда увеличение нагрузки или уменьшение мощности генерирующих или передающих мощностей вызывает падение напряжения, которое вызывает дальнейшее снижение реактивной мощности от заряда конденсаторов и линии, и, тем не менее, дальнейшее снижение напряжения. Если снижение напряжения продолжается, это вызовет срабатывание дополнительных элементов, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и потере нагрузки. Результатом всего этого постепенного и неконтролируемого падения напряжения является то, что система не может обеспечить реактивную мощность, необходимую для обеспечения потребности в реактивной мощности

Для контроля напряжения и реактивной мощности:

Управление напряжением и управление реактивной мощностью — это два аспекта одной деятельности, которые поддерживают надежность и облегчают коммерческие транзакции в сетях передачи.
В системе переменного тока (AC) напряжение контролируется путем управления производством и потреблением реактивной мощности.
Существует три причины, по которым необходимо управлять реактивной мощностью и управляющим напряжением.
Во-первых, оборудование потребителя и энергосистемы рассчитано на работу в диапазоне напряжений, обычно в пределах ± 5% от номинального напряжения. При низком напряжении многие типы оборудования плохо работают, лампочки дают меньше света, асинхронные двигатели могут перегреться и выйти из строя, а некоторое электронное оборудование не будет работать.Высокое напряжение может повредить оборудование и сократить срок его службы.
Во-вторых, реактивная мощность потребляет ресурсы передачи и генерации. Чтобы максимизировать количество реальной мощности, которая может быть передана через перегруженный интерфейс передачи, потоки реактивной мощности должны быть минимизированы. Точно так же выработка реактивной мощности может ограничивать реальную мощность генератора.
В-третьих, перемещение реактивной мощности в системе передачи приводит к потерям реальной мощности. Чтобы восполнить эти потери, необходимо обеспечить как мощность, так и энергию.
Контроль напряжения усложняется двумя дополнительными факторами.
Во-первых, сама система передачи является нелинейным потребителем реактивной мощности в зависимости от загрузки системы. При очень небольшой нагрузке система генерирует реактивную мощность, которую необходимо поглотить, тогда как при большой нагрузке система потребляет большое количество реактивной мощности, которую необходимо заменить. Требования к реактивной мощности системы также зависят от конфигурации генерации и передачи.
Следовательно, требования к реактивности системы меняются во времени по мере изменения уровней нагрузки и моделей нагрузки и генерации.Основная система энергоснабжения состоит из множества единиц оборудования, любое из которых может выйти из строя в любой момент. Таким образом, система спроектирована таким образом, чтобы выдерживать потерю любого отдельного оборудования и продолжать работу, не затрагивая клиентов. То есть система рассчитана на то, чтобы противостоять единственному непредвиденному обстоятельству. Потеря генератора или основной линии электропередачи может иметь комбинированный эффект, заключающийся в снижении реактивной мощности и, в то же время, перенастройке потоков, так что система потребляет дополнительную реактивную мощность.
По крайней мере, часть реактивного источника питания должна быть способна быстро реагировать на изменение потребности в реактивной мощности и поддерживать приемлемые напряжения во всей системе. Таким образом, как электрическая система требует реальных резервов мощности для реагирования на непредвиденные обстоятельства, так и она должна поддерживать резервы реактивной мощности.
Нагрузки также могут быть как реальными, так и реактивными. Реактивная часть нагрузки может обслуживаться от системы передачи. Реактивные нагрузки вызывают большее падение напряжения и реактивные потери в системе передачи, чем реальные нагрузки аналогичного размера (MVA).
При управлении реактивной мощностью и напряжением работа системы преследует три цели.
Во-первых, он должен поддерживать адекватное напряжение по всей системе передачи и распределения как для текущих, так и для непредвиденных условий.
Во-вторых, он стремится минимизировать перегрузку потоков реальной мощности.
В-третьих, он стремится минимизировать потери реальной мощности.

Базовая концепция реактивной мощности

1) Зачем нам реактивная мощность:

Активная мощность — это энергия, необходимая для запуска двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки.Реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения.
Если напряжение в системе недостаточно высокое, активная мощность не может быть подана.
Реактивная мощность используется для обеспечения уровней напряжения, необходимых для выполнения активной работы активной мощности.
Реактивная мощность необходима для передачи активной мощности по системе передачи и распределения к потребителю. Реактивная мощность требуется для поддержания напряжения для передачи активной мощности (ватт) по линиям передачи.
Двигательные нагрузки и другие нагрузки требуют реактивной мощности для преобразования потока электронов в полезную работу.
Когда реактивной мощности недостаточно, напряжение падает, и невозможно передать мощность, требуемую нагрузкой, по линиям ».

2) Реактивная мощность является побочным продуктом систем переменного тока

Трансформаторам, линиям электропередачи и двигателям требуется реактивная мощность. Электродвигатели нуждаются в реактивной мощности для создания магнитных полей для своей работы.
Трансформаторы и линии передачи обладают как индуктивностью, так и сопротивлением

Оба противостоят течению тока
Необходимо поднять напряжение выше, чтобы пропустить мощность через индуктивность линий
Если не вводится емкость для индуктивности смещения

3) Как напряжения регулируются реактивной мощностью:

Напряжения контролируются путем обеспечения достаточного запаса регулирования реактивной мощности для нужд питания через

Компенсация шунтирующего конденсатора и реактора
Динамическая компенсация
Правильный график напряжения генерации.

Напряжения контролируются путем прогнозирования и корректировки запроса реактивной мощности от нагрузок

4) Реактивная мощность и коэффициент мощности

Реактивная мощность присутствует, когда напряжение и ток не совпадают по фазе

Один сигнал опережает другой
Фазовый угол не равен 0 °
Коэффициент мощности меньше единицы

Измерено в вольт-амперных реактивных (VAR)
Производится, когда форма волны тока опережает форму волны напряжения (опережающий коэффициент мощности)
И наоборот, потребляется, когда форма волны тока отстает от напряжения (отстающий коэффициент мощности)

5) Ограничения реактивной мощности:

Реактивная мощность не распространяется очень далеко.
Обычно необходимо производить рядом с местом, где это необходимо
Поставщик / источник, расположенный близко к месту потребности, находится в гораздо лучшем положении для обеспечения реактивной мощности по сравнению с источником, расположенным далеко от места потребности
Источники реактивной мощности тесно связаны с возможностью выдавать реальную или активную мощность.

Реактивная мощность, вызванная отсутствием электричества — отключение электроэнергии

Качество подачи электроэнергии можно оценить по ряду параметров.Однако самым важным всегда будет наличие электрической энергии, а также количество и продолжительность прерываний.
При высоком потреблении электроэнергии потребность в индуктивной реактивной мощности увеличивается в той же пропорции. В этот момент линии передачи (которые хорошо загружены) вносят дополнительную индуктивную реактивную мощность. Местных источников емкостной реактивной мощности становится недостаточно. Необходимо отдавать больше реактивной мощности от генераторов электростанций.
Может случиться так, что они уже полностью загружены, и реактивную мощность придется подавать из более отдаленных мест. Передача реактивной мощности приведет к большей нагрузке на линии, что, в свою очередь, приведет к увеличению реактивной мощности. Напряжение на стороне потребителя будет снижаться дальше. Местное управление напряжением с помощью автотрансформаторов приведет к увеличению тока (для получения той же мощности), что, в свою очередь, увеличит падение напряжения в линиях. В один момент этот процесс может пойти лавинообразно, сведя напряжение к нулю.Между тем, большинство генераторов на электростанциях отключатся из-за недопустимо низкого напряжения, что, конечно, ухудшит ситуацию.
Недостаточная реактивная мощность, приводящая к падению напряжения, была причиной крупных отключений электроэнергии во всем мире. Обвал напряжения произошел в США во время отключения электроэнергии 2 июля 1996 г. и 10 августа 1996 г. на западном побережье
Хотя 14 августа 2003 г. отключение электроэнергии в США и Канаде не было связано с падением напряжения, как этот термин традиционно используется инженерами энергосистем, в итоговом отчете целевой группы говорится, что «Недостаточная реактивная мощность была проблемой при отключении электроэнергии. и отчет также «переоценка динамики реактивного выхода системной генерации» как общий фактор среди крупных отключений в Соединенных Штатах.
Спрос на реактивную мощность был необычно высоким из-за большого объема потоковых передач на большие расстояния, передаваемых через Огайо в районы, включая Канаду, чем было необходимо для импорта энергии для удовлетворения местного спроса. Но подача реактивной мощности была низкой, потому что некоторые станции не работали и, возможно, потому, что другие станции не производили ее в достаточном количестве ».

Проблема реактивной мощности:

Хотя для работы многих электрических устройств требуется реактивная мощность, она может оказывать вредное воздействие на бытовые приборы и другие моторизованные нагрузки, а также на электрическую инфраструктуру.Поскольку ток, протекающий через электрическую систему, превышает ток, необходимый для выполнения требуемой работы, избыточная мощность рассеивается в виде тепла, поскольку реактивный ток течет через резистивные компоненты, такие как провода, переключатели и трансформаторы. Имейте в виду, что всякий раз, когда расходуется энергия, вы платите. Не имеет значения, в виде тепла или полезной работы расходуется энергия.
Мы можем определить, сколько реактивной мощности потребляют электрические устройства, измерив их коэффициент мощности, соотношение между реальной мощностью и реальной мощностью.Коэффициент мощности 1 (т.е. 100%) в идеале означает, что вся электрическая мощность используется для реальной работы. Дома обычно имеют общий коэффициент мощности в диапазоне от 70% до 85%, в зависимости от того, какие приборы могут работать. В новых домах с новейшими энергоэффективными приборами общий коэффициент мощности может составлять 90%.
Электрические компании корректируют коэффициент мощности вокруг промышленных комплексов, или они потребуют этого от нарушителя, или они будут взимать плату за реактивную мощность.Электрокомпании не беспокоят бытовые услуги, потому что влияние на их распределительную сеть не такое серьезное, как в промышленно развитых регионах. Однако верно то, что коррекция коэффициента мощности помогает электроэнергетической компании за счет снижения спроса на электроэнергию, тем самым позволяя им удовлетворять потребности в услугах в других местах.
Коррекция коэффициента мощности не приведет к увеличению счета за электроэнергию и не нанесет вреда вашим электрическим устройствам. Эта технология уже много лет успешно применяется в промышленности.При правильном размере коррекция коэффициента мощности повысит электрический КПД и долговечность индуктивных нагрузок. Коррекция коэффициента мощности может иметь неблагоприятные побочные эффекты (например, гармоники) на чувствительном промышленном оборудовании, если с ней не будут работать знающие и опытные специалисты. Коррекция коэффициента мощности в жилых домах ограничена мощностью электрической панели (макс. 200 А) и не чрезмерно компенсирует индуктивные нагрузки в домах. За счет повышения эффективности электрических систем снижается потребность в энергии и ее воздействие на окружающую среду

Влияние реактивной мощности в различных элементах энергосистемы:

1) Поколение:

Основная функция генератора электроэнергии заключается в преобразовании топлива в электроэнергию.Почти все генераторы также имеют значительный контроль над напряжением на клеммах и выходной реактивной мощностью.
Способность генератора обеспечивать реактивную поддержку зависит от его реальной выработки электроэнергии. Как и у большинства электрического оборудования, генераторы ограничены своей пропускной способностью по току. При напряжении, близком к номинальному, эта способность становится пределом в МВА для якоря генератора, а не ограничением в МВт.
Производство реактивной мощности включает увеличение магнитного поля для повышения напряжения на клеммах генератора.Увеличение магнитного поля требует увеличения тока во вращающейся обмотке возбуждения. Поглощение реактивной мощности ограничивается структурой магнитного потока в статоре, что приводит к чрезмерному нагреву железа на конце статора, что является пределом нагрева сердечника.
Синхронизирующий момент также уменьшается при поглощении большого количества реактивной мощности, что также может ограничивать возможности генератора, чтобы снизить вероятность потери синхронизации с системой.
Первичный двигатель генератора (например,g., паровая турбина) обычно проектируется с меньшей мощностью, чем у электрического генератора, что приводит к ограничению первичного двигателя. Разработчики понимают, что генератор будет вырабатывать реактивную мощность и поддерживать напряжение системы большую часть времени . Наличие первичного двигателя, способного выдавать всю механическую мощность, которую генератор может преобразовывать в электричество, когда он не производит и не поглощает реактивную мощность, приведет к недостаточному использованию первичного двигателя.
Для производства или поглощения дополнительных VAR сверх этих пределов потребуется снижение реальной выходной мощности устройства.Управление реактивным выходом и напряжением на клеммах генератора обеспечивается регулировкой постоянного тока во вращающемся поле генератора. Управление может быть автоматическим, непрерывным и быстрым.
Характеристики, присущие генератору, помогают поддерживать напряжение в системе. При любой данной настройке поля генератор имеет определенное напряжение на клеммах, которое он пытается удерживать. Если напряжение в системе падает, генератор подает в энергосистему реактивную мощность, стремясь повысить напряжение в системе.Если напряжение в системе возрастает, реактивная мощность генератора упадет, и в конечном итоге реактивная мощность будет поступать в генератор, стремясь к снижению напряжения в системе. Регулятор напряжения усиливает это поведение, направляя ток возбуждения в нужном направлении для получения желаемого напряжения системы.

2) Синхронные конденсаторы:

Каждая синхронная машина (двигатель или генератор) с управляемым полем имеет характеристики реактивной мощности, описанные выше.
Синхронные двигатели иногда используются для обеспечения динамической поддержки напряжения в энергосистеме, поскольку они обеспечивают механическую мощность для своей нагрузки. Некоторые турбины внутреннего сгорания и гидроагрегаты спроектированы таким образом, чтобы генератор мог работать без механического источника энергии просто для обеспечения реактивной мощности энергосистемы, когда реальная выработка электроэнергии недоступна или не требуется. Синхронные машины, которые предназначены исключительно для обеспечения реактивной поддержки, называются синхронными конденсаторами.
обладают всеми преимуществами генераторов по быстродействию и управляемости без необходимости строительства остальной части электростанции (например, оборудования для перекачки топлива и котлов). Поскольку это вращающиеся машины с движущимися частями и вспомогательными системами, они могут потребовать значительно большего обслуживания, чем статические альтернативы. Они также потребляют активную мощность, равную примерно 3% от номинальной реактивной мощности машины.

3) Конденсаторы и индукторы:

Конденсаторы и катушки индуктивности (иногда называемые реакторами) — это пассивные устройства, которые генерируют или поглощают реактивную мощность.Они достигают этого без значительных потерь реальной мощности или эксплуатационных расходов.
Мощность конденсаторов и катушек индуктивности пропорциональна квадрату напряжения . Таким образом, конденсаторная батарея (или катушка индуктивности) на 100 МВАр будет производить (или поглощать) только 90 МВАр, когда напряжение падает до 0,95 о.е., но она будет производить (или поглощать) 110 МВАр, когда напряжение повышается до 1,05 о.е. Это соотношение полезно, когда для удержания напряжения используются катушки индуктивности.
Катушка индуктивности поглощает больше при самых высоких напряжениях и при наибольшей потребности в устройстве.Эта взаимосвязь неудачна для более распространенного случая, когда конденсаторы используются для поддержания напряжения. В крайнем случае напряжение падает, и конденсаторы вносят меньший вклад, что приводит к дальнейшему снижению напряжения и еще меньшей поддержке со стороны конденсаторов; в конечном итоге происходит коллапс напряжения и перебои в работе.
— это дискретные устройства, предназначенные для поглощения определенного количества реактивной мощности при определенном напряжении. Они могут быть включены или выключены, но не имеют возможности регулировки.
Конденсаторные батареи состоят из отдельных емкостей конденсаторов, обычно на 200 кВАр или меньше каждая.Банки подключаются последовательно и параллельно, чтобы получить желаемое напряжение конденсаторной батареи и номинальную емкость. Как и катушки индуктивности, конденсаторные батареи представляют собой дискретные устройства, но они часто имеют несколько ступеней для обеспечения ограниченного количества регулируемых параметров, что делает их недостатком по сравнению с синхронным двигателем.

4) Статические компенсаторы VAR: (SVC)

SVC сочетает в себе обычные конденсаторы и катушки индуктивности с возможностью быстрого переключения.Переключение происходит во временном интервале подцикла (т.е. менее чем за 1/60 секунды), обеспечивая непрерывный диапазон управления. Диапазон может быть изменен от поглощения до выработки реактивной мощности. Следовательно, элементы управления могут быть спроектированы так, чтобы обеспечивать очень быструю и эффективную реактивную поддержку и управление напряжением.
Поскольку в SVC используются конденсаторы, их реактивная способность снижается так же, как и падение напряжения. Они также не способны выдерживать кратковременную перегрузку генераторов и синхронных конденсаторов.Для приложений SVC обычно требуются фильтры гармоник, чтобы уменьшить количество гармоник, вводимых в энергосистему.

5) Статические синхронные компенсаторы: (STATCOM)

STATCOM — это твердотельное шунтирующее устройство, которое генерирует или поглощает реактивную мощность и является одним из членов семейства устройств, известных как гибкая система передачи переменного тока.
СТАТКОМ похож на SVC по скорости отклика, возможностям управления и использованию силовой электроники.Однако вместо использования обычных конденсаторов и катушек индуктивности в сочетании с быстродействующими переключателями, STATCOM использует силовую электронику для синтеза выходной реактивной мощности. Следовательно, производительность обычно симметрична, обеспечивая столько же возможностей для производства, сколько и для поглощения.
Твердотельный характер STATCOM означает, что, как и в SVC, элементы управления могут быть спроектированы для обеспечения очень быстрого и эффективного управления напряжением. Несмотря на отсутствие способности генераторов и синхронных конденсаторов к кратковременной перегрузке, емкость STATCOM не страдает так серьезно, как SVC и конденсаторы, от пониженного напряжения.
имеют ограничение по току, поэтому их способность MVAR линейно реагирует на напряжение, в отличие от отношения квадрата напряжения SVC и конденсаторов. Этот атрибут значительно увеличивает полезность СТАТКОМов для предотвращения падения напряжения.

6) Распределенная генерация:

Распределение ресурсов генерации по энергосистеме может иметь положительный эффект, если генерация имеет возможность поставлять реактивную мощность.Без этой возможности управления выходной реактивной мощностью производительность системы передачи и распределения может ухудшиться.
были привлекательным выбором для небольших генерирующих компаний, подключенных к сети, прежде всего потому, что они относительно недороги. Они не требуют синхронизации и обладают механическими характеристиками, которые подходят для некоторых приложений (например, ветра). Они также поглощают реактивную мощность, а не генерируют ее, и не поддаются контролю. Если мощность генератора колеблется (как ветер), реактивная нагрузка генератора также колеблется, что усугубляет проблемы управления напряжением для системы передачи.
Индукционные генераторы можно компенсировать статическими конденсаторами, но эта стратегия не решает проблему флуктуаций и не обеспечивает контролируемое поддержание напряжения. Многие ресурсы распределенной генерации теперь подключаются к сети через твердотельную силовую электронику, что позволяет изменять скорость первичного двигателя независимо от частоты энергосистемы. Что касается ветра, то использование твердотельной электроники может улучшить захват энергии.
Для газовых микротурбин оборудование силовой электроники позволяет им работать на очень высоких скоростях.Фотоэлектрические установки генерируют постоянный ток и требуют инверторов для подключения к энергосистеме. Устройства накопления энергии (например, батареи, маховики и сверхпроводящие магнитные накопители энергии) также часто распространяются и требуют твердотельных инверторов для взаимодействия с сетью. Это более широкое использование твердотельного интерфейса между устройствами и энергосистемой дает дополнительное преимущество, обеспечивая полный контроль реактивной мощности, аналогичный таковому у STATCOM.
Фактически, большинству устройств не обязательно обеспечивать активную мощность, чтобы был доступен полный диапазон реактивного управления.Первичный двигатель поколения, например турбина, может выйти из строя, пока реактивный компонент полностью исправен. Это технологическое развитие (твердотельная силовая электроника) превратило потенциальную проблему в преимущество, позволив распределенным ресурсам внести свой вклад в управление напряжением.

7) Сторона передачи:

Неизбежным следствием работы нагрузок является наличие реактивной мощности, связанной с фазовым сдвигом между напряжением и током.
Некоторая часть этой мощности компенсируется на стороне клиента, а остальная часть загружает сеть. Контракты на поставку не требуют, чтобы cosφ был равен единице. Реактивная мощность также используется владельцем линии электропередачи для управления напряжением.
Реактивная составляющая тока добавляет к току нагрузки и увеличивает падение напряжения на полном сопротивлении сети . Регулируя поток реактивной мощности, оператор изменяет падения напряжения в линиях и, таким образом, напряжение в точке подключения потребителя.
Напряжение на стороне потребителя зависит от всего, что происходит на пути от генератора к нагрузке потребителя. Все узлы, точки подключения других линий электропередачи, распределительные станции и другое оборудование участвуют в перетоке реактивной мощности.
Сама линия передачи также является источником реактивной мощности. Открытая на другом конце линия (без нагрузки) похожа на конденсатор и является источником емкостной (опережающей) реактивной мощности. Продольные индуктивности без тока не намагничиваются и не вносят никаких реактивных составляющих.С другой стороны, когда линия проводит большой ток, преобладает вклад продольных индуктивностей, и сама линия становится источником индуктивной (запаздывающей) реактивной мощности. Для каждой линии может быть вычислено характерное значение потока мощности.
Если передаваемая мощность превышает предварительно определенное значение, линия будет вводить дополнительную индуктивную реактивную мощность, а если она ниже предварительно определенного значения, линия будет вводить емкостную реактивную мощность. Предварительно определенное значение зависит от напряжения: для линии 400 кВ составляет около 32% от номинальной мощности передачи, для линии 220 кВ — около 28%, а для линии 110 кВ — около 22%.Процент будет меняться в зависимости от параметров строительства.
Реактивная мощность, вносимая самими линиями, действительно мешает оператору системы передачи. Ночью, когда спрос невелик, необходимо подключать параллельные реакторы для потребления дополнительной емкостной реактивной мощности линий. Иногда возникает необходимость отключить малонагруженную линию (что однозначно сказывается на надежности системы). В часы пик не только нагрузки потребителей вызывают большие падения напряжения, но и индуктивная реактивная мощность линий увеличивает общий поток мощности и вызывает дальнейшие падения напряжения.
Регулирование напряжения и реактивной мощности имеет некоторые ограничения. Большая часть реактивной мощности вырабатывается в агрегатах электростанции. Генераторы могут обеспечивать плавно регулируемую опережающую и запаздывающую реактивную мощность без каких-либо затрат на топливо.
Однако реактивная мощность занимает генерирующую мощность и снижает выработку активной мощности. Кроме того, не стоит передавать реактивную мощность на большие расстояния (из-за потерь активной мощности). Контроль, обеспечиваемый «в пути» в линии передачи, узлах связи, распределительной станции и других точках, требует установки конденсаторов или \ и реакторов.
Часто используются с системой переключения ответвлений трансформатора. Диапазон регулирования напряжения зависит от их размера. Контроль может состоять, например, в повышении напряжения трансформатора и последующем его снижении за счет протекания реактивных токов.
Если напряжение трансформатора достигает максимального значения и все конденсаторы находятся в рабочем состоянии, то дальнейшее повышение напряжения на стороне потребителя невозможно. С другой стороны, когда требуется снижение, предел устанавливается максимальной реактивной мощностью реакторов и самым низким ответвлением трансформатора.

Методы оценки для управления напряжением и реактивной мощностью:

Планировщики передачи и распределения должны заранее определить требуемый тип и место реактивной коррекции.

1) Поддержка статического и динамического напряжения

Требуемый тип компенсации реактивной мощности зависит от времени, необходимого для восстановления напряжения.
Static Compensation идеально подходит для секундных и минутных ответов.(Конденсаторы, реакторы, переключатели).
Dynamic Compensation идеально подходит для мгновенных откликов. (конденсаторы, генераторы)
Для поддержания уровней напряжения в приемлемом диапазоне необходим правильный баланс статического и динамического напряжения.

2) Реактивные запасы при различных условиях эксплуатации

Конденсаторы, реакторы и конденсаторы системы должны работать на нормальную реактивную нагрузку.По мере увеличения нагрузки или после возникновения непредвиденных обстоятельств следует включать дополнительные конденсаторы или снимать реакторы для поддержания приемлемого напряжения в системе.
Реактивная способность генераторов должна быть в основном зарезервирована на случай непредвиденных обстоятельств в системе сверхвысокого напряжения или для поддержки напряжений в экстремальных условиях эксплуатации системы.
Схемы сброса нагрузки должны быть реализованы, если желаемое напряжение недостижимо, брошенные резервы реактивной мощности

3) Координация напряжения

Реактивные источники должны быть скоординированы, чтобы гарантировать, что адекватные напряжения поддерживаются повсюду в соединенной системе во всех возможных состояниях системы.Поддержание приемлемого напряжения в системе включает координацию источников и приемников, в том числе:

График напряжения завода
Настройки отводов трансформатора
Настройки реактивного устройства
Схемы отключения нагрузки.

Последствия несогласованной из вышеперечисленных операций будут включать:

Повышенные потери реактивной мощности
Снижение реактивного запаса доступно для непредвиденных обстоятельств и условий экстремальной легкой нагрузки
Чрезмерное переключение шунтирующих конденсаторов или реакторов
Повышенная вероятность условий падения напряжения.

График напряжения установки: Каждой электростанции требуется поддерживать определенное напряжение на системной шине, к которой она подключена. Назначенный график позволит энергоблоку работать в обычном режиме:

В середине диапазона реактивной способности при нормальных условиях
На верхнем пределе диапазона своей реактивной способности при непредвиденных обстоятельствах
«Недостаточно возбужден» или поглощает реактивную мощность в условиях экстремально легкой нагрузки.

Настройки ответвлений трансформатора: Ответвления трансформатора должны быть согласованы друг с другом и с графиками напряжения ближайшей генерирующей станции.
Отводы трансформатора следует выбирать таким образом, чтобы вторичные напряжения оставались ниже пределов оборудования в условиях небольшой нагрузки.
Настройки реактивного устройства: Конденсаторы в сетях низкого напряжения должны быть настроены на включение, чтобы поддерживать напряжение во время пикового и аварийного состояния. И «Выкл.», Когда больше не требуются поддерживающие уровни напряжения.
Схемы отключения нагрузки: Схемы отключения нагрузки должны быть реализованы как «последнее средство» для поддержания приемлемого напряжения.

4) Контроль напряжения и реактивной мощности

Требует координации работы по всем направлениям передачи и распределения.
Требуется передача до:

Прогноз реактивного спроса и требуемой резервной маржи
Спроектировать, спроектировать и установить требуемый тип и место реактивной коррекции
Поддержание реактивных устройств для надлежащей компенсации
Обслуживание счетчиков для обеспечения точности данных
При необходимости порекомендуйте правильную схему сброса нагрузки.

Полная компенсация распределительных нагрузок до того, как будет учтена компенсация реактивной мощности передачи
Поддержание реактивных устройств для надлежащей компенсации
Обслуживание счетчиков для обеспечения точности данных
Установить и испытать схемы автоматического отключения нагрузки при пониженном напряжении

Каталожные номера:

Samir Aganoviş,
Зоран Гаджиш,
Grzegorz Blajszczak- Варшава, Польша,
Джанфранко Chicco
Роберт П.O’Connell-Williams Power Company
Гарри Л. Терхьюн — Американская передающая компания,
Авраам Ломи, Фернандо Альварадо, Благой Борисов, Лоуренс Д. Кирш
Роберт Томас,
НАЦИОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ НА ДУБОВОМ РИДЖЕ

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

О Джигнеш.Пармар (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Номер участника: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения краж электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение). В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия.Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Индустриал Электрикс» (австралийские энергетические публикации). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить свои знания по различным инженерным темам.

Компенсация реактивной мощности

: Практическое руководство

Предисловие и благодарности xiii

1 Основы реактивной мощности 1

1.1 Обзор главы 1

1.2 Фазоры и векторные диаграммы 1

1.3 Определение различных типов мощности 4

1.4 Определение мощности для несинусоидальных токов и напряжения 6

1.5 Эквивалентная механическая модель для индуктивности 9

1.6 Эквивалентная механическая модель емкости 11

1,7 Ом и реактивный ток 12

1,8 Сводка 13

Ссылки 13

2 Потребители реактивной мощности 15

2.1 Обзор главы 15

2.2 Потребление реактивной энергии 15

2.3 Упрощенное Модель: последовательный потребитель реактивной мощности 16

2,4 Реалистичная модель: смешанная параллельная и последовательная реактивная мощность 16

2,5 Потребительская реактивная мощность 17

2.5.1 Асинхронные двигатели 17

2.5.2 Трансформаторы 18

2.5.3 ПРА (балласт) для газоразрядных ламп 18

2.6 Резюме 21

3 Влияние реактивной мощности на производство, передачу и распределение электроэнергии 23

3.1 Обзор главы 23

3.2 Загрузка генераторов и оборудования 23

3.3 Потери в энергосистеме 24

3.4 Генераторы 27

3.5 Падение напряжения 28

3.5.1 Общие положения 28

3.5.2 Передаваемая мощность линий и падение напряжения 29

3.5.3 Падение напряжения на трансформаторе 32

3.6 Доступная мощность трансформаторов 34

3.7 Резюме 35

4 Реактивная мощность в стандартных энергетических контрактах 37

4.1 Обзор главы 37

4.2 Введение 37

4.3 Реактивная энергия, которую следует учитывать в стандартизированных контрактах с поставщиками 38

4.3.1 Ценообразование в зависимости от потребляемой реактивной энергии (кварч) 38

4.3.2 Ценообразование в зависимости от потребляемой полной энергии (кВА · ч) 40

4.4 Важность реактивной мощности при определении затрат на подключение 42

4.5 Резюме 42

Ссылка 42

5 Методы определения реактивной мощности и коэффициента мощности 43

5.1 Обзор главы 43

5.2 Методы 43

5.2.1 Определение коэффициента мощности в однофазных сетях 43

5.2.2 Прямая индикация коэффициента мощности с помощью устройства Брюгера 44

5.2.3 Определение коэффициента мощности в трехфазной системе 44

5.2.4 Определение коэффициента мощности с помощью портативного измерительного оборудования 46

5.2.5 Определение мощности (коэффициента) по записанным данным 48

5.2.6 Определение коэффициента мощности с помощью Средства счетчика активной энергии 48

5.2.7 Определение коэффициента мощности с помощью счетчика активной и реактивной энергии 49

5.2.8 Определение коэффициента мощности по счету за электроэнергию 50

5.3 Резюме 51

6 Повышение коэффициента мощности 53

6.1 Обзор главы 53

6.2 Основы компенсации реактивной мощности 53

6.3 Ограничение реактивной мощности без сдвига фазы 55

6.4 Компенсация реактивной мощности фазой вращения- Переключатели 55

6.5 Компенсация реактивной мощности конденсаторами 56

6.6 Резюме 58

7 Конструкция, устройство и мощность конденсаторов 61

7.1 Обзор главы 61

7.2 Основы конденсаторов 61

7.3 Реактивная мощность конденсаторов 64

7.4 Различные технологии производства конденсаторов 65

7.4.1 Конденсаторы с бумажной изоляцией 65

7.4.2 Конденсаторы с металлизированной бумагой (конденсатор MP ) 65

7.4.3 Конденсаторы с металлизированной пластиковой пленкой 66

7.5 Расположение и реактивная мощность конденсаторов 66

7.5.1 Конденсаторы, подключенные параллельно 67

7.5.2 Конденсаторы, соединенные последовательно 67

7.5.3 Соединение силовых конденсаторов звездой и треугольником 68

7.6 Конструкция конденсаторов среднего напряжения 69

7.7 Долговременная стабильность и старение конденсаторных установок 69

7.7.1 Общие положения 69

7.7 .2 Влияние рабочего напряжения 70

7.7.3 Старение в случае расстроенных конденсаторов 72

7.7.4 Старение из-за операций переключения 73

7.8 Резюме 73

Ссылки 73

8 Определение необходимой мощности конденсаторов 75

8.1 Обзор главы 75

8.2 Основы расчета 75

8.3 Определение компенсации на новых проектируемых предприятиях 79

8.4 Резюме 85

Ссылка 85

9 Типы компенсации реактивной мощности 87

9.1 Обзор главы 87

9.2 Компенсация одиночного типа 87

9.2.1 Компенсация одиночного типа в асинхронных двигателях 88

9.2.2 Компенсация одиночного типа трансформаторов 97

9.2.3 Однотипная компенсация реактивной мощности для сварочных трансформаторов 99

9.2.4 Однотипная компенсация люминесцентных ламп 103

9.3 Компенсация объемного типа 108

9.4 Компенсация центрального типа 111

9,5 Смешанная компенсация 112

9,6 Преимущества и недостатки различных видов компенсаций 113

9.7 Резюме 115

Ссылка 115

10 Компенсация существующим установкам 117

10.1 Обзор главы 117

10.2 Методы определения реактивной мощности для добавочного номера 117

10.3 Расчет модуля расширения с помощью счетов-фактур 118

10.4 Сводка 121

11 Управление реактивной мощностью 123

11.1 Обзор главы 123

11.2 Общие сведения 123

11.2.1 Блоки компенсации реактивной мощности 124

11.3 Управление реактивной мощностью с помощью автоматических регуляторов реактивной мощности 124

11.3.1 Общие сведения 124

11.3.2 Число ступеней и реактивная мощность ступеней конденсатора 125

11.3.3 Пороговое значение C / k 131

11.3.4 Схема обратного управления (линия cos ϕd) 133

11.3.5 Автоматический контроль реактивной мощности 135

11.3.6 Функция отключения без напряжения 137

11.4 Как подключить реле коэффициента мощности 137

11.5 Регулирование реактивной мощности с помощью «смешанного измерения» 138

11.6 Регулирование реактивной мощности с несколькими вводами 140

11.6.1 Измерение с помощью суммирующего трансформатора тока 140

11.6.2 Параллельная работа компенсационных банков для каждого входящего источника питания 142

11.7 Характеристики автоматических компенсационных банков 144

11.8 Резюме 146

12 Разрядные устройства для силовых конденсаторов 147

12.1 Обзор главы 147

12.2 Основа для низковольтных приложений 147

12.2.1 Быстрая разрядка с включением дополнительных сопротивлений 150

12.2.2 Разрядка конденсаторов с помощью реакторов 150

12.3 Разрядные устройства в конденсаторах среднего напряжения 152

12.3.1 Конденсаторы среднего напряжения, разряжаемые через сопротивления 152

12.3.2 Конденсаторы среднего напряжения, разряжаемые реакторами 154

12.4 Расчет электрического Заряд, сохраняемый на конденсаторе среднего напряжения 154

12.5 Резюме 156

13 Защита конденсаторов и компенсации 157

13.1 Обзор главы 157

13.2 Защита от перегрузки по току и короткого замыкания 157

13.3 Защита от перенапряжения 158

13.4 Защита от перегрева 158

13.5 Защита от внутренних неисправностей 158

13.5.1 Защита от пробоя напряжения 159

13.5.2 Технология самовосстановления 159

13.5.3 Защита от перегрева и внутреннего избыточного давления 159

13.6 Защита путем наблюдения за балансом на однофазных конденсаторах среднего напряжения 162

13.7 Сводка 163

Ссылка 163

14 Переключение конденсаторов 165

14.1 Обзор главы 165

14.2 Общие 165

14.3 Выбор распределительного устройства 167

14.3.1 Воздушные контакторы 168

14.3.2 Автоматические выключатели 169

14.3.3 Переключение предохранителей и магнитное срабатывание 169

14.4 Переключение полупроводников (тиристорные модули) 169

14.4.1 Общие сведения 169

14.4.2 Статические контакторы для коммутирующих конденсаторов до 415 В 171

14.4.3 Статические контакторы для коммутации конденсаторов с номинальным напряжением выше 500 В 173

14.4.4 Реле коэффициента мощности для статических контакторов 173

14.4.5 Динамическая компенсация реактивной мощности (готовая к установке) 174

14,5 Резюме 175

Справочная информация 175

15 Установка, нарушения и техническое обслуживание 177

15.1 Обзор главы 177

15.2 Установка автоматически контролируемых компенсационных банков 177

15.3 банка автоматической компенсации: ввод в действие 178

15.3.1 Выбор трансформатора тока (ТТ) и определение кабеля ТТ 178

15.3.2 Предустановленное время задержки переключения на ступень конденсатора 183

15.4 Помехи и способы их устранения 184

15.5 Работа и техническое обслуживание 185

15,6 Резюме 187

Ссылки 187

16 Компенсация реактивной мощности в электрических установках с генераторами 189

16.1 Обзор главы 189

16.2 Общие сведения 189

16.3 Автоматический контроль реактивной мощности в четырех квадрантах 190

16.3.1 Технические аспекты 190

16.3.2 Вопросы переговоров 192

16.4 Резюме 193

Ссылки 194

17 Влияние возмущений, особенно с учетом влияния гармоник на конденсаторы коррекции коэффициента мощности 195

17.1 Обзор главы 195

17.2 Возмущения и улучшенное качество электроэнергии для бизнес-клиентов 196

17.3 Измерение и анализ 198

17.4 Резюме 203

Ссылки 204

18 Резонансы в электроэнергетических системах 205

18.1 Обзор главы 205

18.2 Параллельная резонансная цепь 205

18.3 Последовательная резонансная цепь 208

18.4 Типичные резонансы в энергосистемах 208

18.4.1 Резонанс из-за компенсации реактивной мощности в системе 6 кВ 208

18.4.2 Параллельный резонанс в промышленной системе 30 кВ 210

18.4.3 Импеданс в городской системе 10 кВ 212

18.5 Резюме 212

Ссылка 212

19 Конденсаторы с реакторной защитой и схемы фильтров 213

19.1 Обзор главы 213

19.2 Влияние систем с реакторной защитой и конфигурации системы 214

19.2.1 Влияние систем с реакторной защитой 214

19.2.2 Конфигурация системы конденсаторных батарей с реакторной защитой 217

19.3 Примечания по выбору реакторов 220

19.4 Влияние скорости реактора на срок службы конденсатора 222

19.5 Эффект фильтра с расстроенными фильтрами 223

19.6 Схемы фильтров 225

19.6.1 Общие положения 225

19.6.2 Активные фильтры 227

19.6.3 Пассивные фильтры 229

19.6.4 Сравнение активных и пассивных фильтров 233

19.7 Фильтрация гармоник нейтральной линии 233

19.7.1 Общие 233

19.7.2 Особенности третьей гармоники 234

19.7.3 Разгрузка сети фильтром гармоник нейтральной линии 235

19.8 Резюме 238

Ссылки 239

20 Системы динамической компенсации реактивной мощности 241

20.1 Обзор главы 241

20.1.1 Повышение качества электроэнергии с помощью систем динамической компенсации реактивной мощности 242

20.2 Компенсация запуска двигателя 245

20.3 Компенсация мерцания 245

20.4 Оценка решений по коррекции коэффициента мощности с точки зрения оператора распределительной системы (энергосистема) 251

20.5 Резюме 252

Ссылки 252

21 Влияние компенсации на выпрямители 253

21.1 Обзор главы 253

21.1.1 Общие положения 253

21.2 Компенсационный банк на шестипульсном выпрямителе 254

21.2.1 Временные зависимости напряжения и тока на трехфазном мостовом выпрямителе 256

21.2.2 Как компенсационные банки влияют на трехфазные мостовые выпрямители 257

21.3 Характерное поведение контроллеров реактивной мощности на выпрямителях 260

21.4 Резюме 261

Ссылки 261

22 Защита окружающей среды и климата с помощью конденсаторов Глава 263

22.1 Обзор 263

22,2 Конденсаторы с заполнением на печатной плате 263

22.3 Изменение климата и энергоэффективность за счет коррекции коэффициента мощности 264

22.4 Резюме 267

Список литературы 267

Символы и сокращения 269

Указатель 273

Теория компенсации реактивной мощности MECC PHAYSE

Теория компенсации реактивной мощности

источники реактивной мощности

Реактивная мощность — это незаменимый обмен мощности, характерный для системы переменного тока, чья распределение и поток в энергосистеме имеет большое влияние на качество электроэнергии, напряжение уровни и линейные потери.

Большинство электрооборудования работает по принципу электромагнитной индукции, генераторы, трансформаторы, двигатели и т. д. Они преобразуют и передают электрические мощность путем установления переменного электромагнитного поля, где генератор и двигатели могут преобразовывать механическую энергию в электромагнитную энергию.

Энергия, установленная для переменного электромагнитного поля и магнитного потока, равна называется реактивной мощностью, которая представляет собой измерение обмена энергией между нагрузка и мощность, если есть какие-то запоминающие устройства.Поэтому в дополнение к потребность в активной мощности, реактивная мощность также необходима при передаче электроэнергии система, оба незаменимы.

Определение коэффициента мощности

В треугольнике мощности основной коэффициент мощности PF рассчитывается как:

, S — полная мощность, P — активная мощность.

Традиционно реактивная мощность индуктивной нагрузки определяется как положительная, емкостная. нагрузка отрицательная.

Пропускная способность сетевых энергосистем и трансформаторов измеряется кажущейся мощность, поэтому коэффициент мощности может отражать мощность сети и трансформатора. эффективно используется. Поэтому мы надеемся на более высокий коэффициент мощности, то есть на реактивный мощность может быть минимизирована, а полная мощность предназначена для обеспечения активной мощности, тем самым увеличивая пропускную способность передачи активной мощности.

Основные факторы, влияющие на коэффициент мощности

1, индуктивное устройство.

Асинхронный двигатель, индукционная печь, сварочные аппараты переменного тока и другое оборудование. основной потребитель реактивной мощности. По статистике, в промышленных и на горнодобывающих предприятиях из всей необходимой реактивной мощности Асинхронный двигатель забирает от 60% до 70%; из всей реактивной мощности всех двигателей, асинхронный двигатель принимает от 60% до 70% без нагрузки.Но асинхронный двигатель нуждается в реактивном мощность коррелирует с размером нагрузки, как правило, при полной нагрузке его коэффициент мощности может достигать 0,7–0,9, при небольшой нагрузке коэффициент мощности будет ниже.

2, трансформатор.

Импеданс силового трансформатора (сопротивление утечки) составляет от 8% до 11% от его базы. значение, полное сопротивление распределительного трансформатора составляет от 2% до 4% от его базового значения.Большинство распределительных трансформаторов работают близко к насыщению, что делает его очень чувствителен к напряжению. Реактивная мощность трансформатора обычно составляет от 10% до 15%. его номинальной мощности и на холостом ходу около 33%. Поэтому, чтобы улучшить коэффициент мощности, следует избегать работы с малой нагрузкой и отключать трансформатор холостого хода своевременно.

3, дефлектор.

Дефлектор с тиристорным управлением, такой как преобразовательная подстанция HVDC, выпрямитель из алюминия и другие крупные промышленные предприятия нуждаются в большом количестве реактивной мощности при коммутации процесс. Обычно выпрямителю требуется от 30% до 40% мощности постоянного тока в виде реактивной мощности. Инвертор стоит от 40% до 60%.

4, колебания напряжения.

Если напряжение в электросети повышается более чем на 10%, индуктивная нагрузка поток насыщается, увеличивая, таким образом, почти 35% реактивной мощности. Итак, меры должны принимать так, чтобы напряжение источника питания оставалось стабильным.

Сложность передачи реактивной мощности

Реактивная мощность, отличная от условий передачи активной мощности, не может передаваться на большие расстояния.Когда расстояние достигнет предела, это будет невозможно для передачи реактивной мощности. Сложности:

1. Передача реактивной мощности требует значительного градиента амплитуды напряжения, потому что реактивная мощность может течь только от конца высокого напряжения к концу низкого напряжения. Но требования, чтобы амплитуда линейного напряжения по всей распределительной сети поддерживалась в пределах (1 ± 5%) о.е. ограничивают возможность передачи.

2, передача реактивной мощности вызовет падение напряжения, что противоречит требования, чтобы напряжение сети на каждом узле поддерживалось в пределах нормы.

3, реактивная мощность вызовет потери линии в сети передачи, поэтому, чтобы минимизировать потери, необходимо минимизировать реактивную мощность. Особенно при передаче большого активная мощность затрудняет ограничение реактивной мощности.Так по сравнению с трансмиссией активной мощности, передача реактивной мощности на большие расстояния затруднена техника и необоснованна в хозяйстве.

4, передача реактивной мощности может привести к «отклонению нагрузки», в результате чего при переходном перенапряжении на нагрузке, серьезность которого определяется реактивным передаваемая мощность.

5, мощность трансформаторов и кабелей должна быть увеличена соответственно с передача реактивной мощности.

Таким образом, компенсация реактивной мощности на каждом конце пользователя осуществляется государством. В то же время, поскольку трансформаторы и ЛЭП в современное время требуется гораздо большая реактивная мощность, чем то, сколько могут генерировать электрические генераторы, Компенсация реактивной мощности на стороне пользователя незаменима.

Влияние реактивной мощности Балансировка

1, для поддержания качества напряжения питания, включая напряжения и формы сигналов.

Китайские городские сети и сельские электросети имеют разный уровень качества электроэнергии. проблемы, например, некоторые нагрузки имеют серьезные гармоники напряжения и мерцание Проблема в городе, где в сельской местности напряжение обычно ниже нормативного.

Повреждение может быть нанесено, если отклонение напряжения превышает допустимый предел. Когда напряжение упала на 10%, крутящий момент двигателя снизился примерно на 19%, поэтому, если двигатель нагрузка останется прежней, тогда коэффициент скольжения увеличится, что приведет к перегреву обмотки. и ускоренное старение изоляции, значительно влияющее на срок ее службы.Когда напряжение слишком сильно упадет, мотор заглохнет, и свет в домах будет сильно тускнеть, что повлияет на видение людей и эффективность работы.

Кроме того, слишком большое отклонение напряжения отрицательно скажется на энергосистеме. Если напряжение падает слишком сильно, реактивная мощность и потери в сети увеличиваются и может поставить под угрозу стабильность энергосистемы. Если напряжение повышается слишком сильно, электрическая изоляция оборудования может быть повреждена.

2, для уменьшения потерь в линии ..

Потери линий в Китае в целом по-прежнему высоки, до 2005 г. потери линий в Китае составляют около 7,18%, хотя и ниже, чем 8,93% в 1980 году, но на несколько процентов хуже, чем международный продвинутый уровень. В сельской низковольтной распределительной сети потеря линии достигает от 12% до 20%.

Значение компенсации реактивной мощности

Оборудование для компенсации реактивной мощности — это устройство, которое поглощает или отдает соответствующее реактивная мощность для компенсации потребности в реактивной мощности в сети.Цель Это необходимо для того, чтобы сбалансировать реактивную мощность на каждом уровне иерархии. В основные требования: Реактивная мощность оборудования должна быть незначительной. больше или как минимум равняется требуемой реактивной мощности от нагрузки. Чтобы чтобы гарантировать надежность системы и возможное увеличение нагрузки в будущем, умеренное рекомендуется резервирование реактивной мощности.

Достигните следующих результатов:

1, для улучшения коэффициента мощности.

2, для поддержания уровня напряжения.

3, для улучшения качества электроэнергии.

4, для улучшения статической и динамической стабильности энергосистемы.

наверх

Компенсация реактивной мощности

— Learnchannel-TV.com

Компенсация трехфазных асинхронных двигателей

Зачем компенсировать?

Поскольку большие индуктивные нагрузки создают нагрузку на систему электропитания, не рекомендуется компенсировать большие индукционные двигатели.
Поэтому конденсаторы добавляются для улучшения коэффициента мощности PF или cos φ.

В качестве контрольного значения двигатели мощностью более 5 квар должны быть скомпенсированы. Вычислите потребляемую реактивную мощность при номинальном режиме работы для двигателя, показанного ниже, и решите, нужно ли для этого двигателя компенсировать или нет.

Пластина двигателя 3-фазный асинхронный двигатель

Q _l = √3 U * I * sin φ | вспомогательный расчет: PF = cos φ = 0,85 => φ ≈ 31,7888 => sin φ ≈ 0,52678

Q _l = √3 * 400V * 24A * 0,52678 = 8,763 квар => Двигатель должен быть компенсирован.

На практике вы не будете компенсировать всю реактивную мощность, возникающую при номинальной нагрузке. Причина в следующем: при низкой нагрузке (крайний случай — без нагрузки) будут протекать более низкие реактивные токи, и вы перекомпенсируете двигатель, что нежелательно.
Указывается целевой коэффициент мощности или мощность конденсатора может быть взята из таблицы.

Согласно спецификации двигатель должен быть скомпенсирован при cos φ ₂ = 0,98. Треугольник мощности с компенсацией и без нее вы можете взять из следующего эскиза:

Векторная диаграмма мощности
Примечание:
активная мощность P, кВт
полная мощность S, кВА
реактивная мощность, квар

Определите требуемую емкостную реактивную мощность Q _bc, чтобы получить новый коэффициент активной мощности:

Q _{c ges} = P _zu (tan φ ₁ — tan φ ₂) | φ ₁ до компенсации; φ ₂ после компенсации

В нашем случае:
P = √3 U * I * cos φ = √3 * 400V * 24A * 0,85 = 14,133 кВт

До компенсации: cos φ ₁ = 0,85 => φ ₁ ≈ 31,79 °
После компенсации: cos φ ₂ = 0,98 => φ ₂ ≈ 11,48 °
= > Q _{c всего} = 14,133 кВт (тангенс 31,79 ° — тангенс 11,48 °) = 5,889 квар

Определите емкость каждого конденсатора:
Прежде всего, можно подключить конденсаторы звездой или треугольником:

Конденсаторы компенсационные

Суммарная реактивная мощность нашего двигателя Qbc total = 5.889 квар. Будь то звезда или треугольник, 1/3 реактивной мощности теперь занимает один конденсатор:
Qbc = 1/3 Qbc total = 1/3 * 5,889 квар = 1,963 квар
Чтобы показать, как емкостное реактивное сопротивление связано с реактивным мощность, делаем «мостик» на омическое сопротивление:

P = U ² по сравнению с Q _C = U ² … Ур. (1)
. R X _C

и X _C = 1 / 2π f C… Ур.(2)

… Уравнение (2) в… уравнении (1) дает: Q _C = U ² = U ² 2π f C
. 1 / 2π f C

=> C = Q _C = Q _C … Уравнение (3) | ω = 2π f
U ² 2π f U ² ω

Из уравнения… (3) видно, что для определения размера конденсатора важно знать, подключены ли они по схеме звезды или треугольника. Почему? Если конденсаторы соединены звездой, напряжение конденсатора (фазное напряжение) уменьшается в √3 раз до 230 В (линейное напряжение 400 В), то есть емкость конденсаторов увеличивается в три раза.
Проверяем это утверждение:
Конденсаторы подключены треугольником:

C = Q _C = 1963 var = 3,905 * 10 ^-5 F ≈ 39 мкФ
.U ² 2π f (400 В) ² 2π50s ^-1

Kondensatoren in Stern geschaltet:

C = Q _C = 1963 var = 1,181 * 10 ^-4 F ≈ 118 мкФ
. U ² 2π f (230 В) ² 2π50s ^-1

Какую роль играет реактивная мощность в дизельном генераторе | от Starlight Generator

Реактивная мощность более абстрактна.Он используется для электрического поля и магнитного поля в цепи, а также для установления и поддержания электрической мощности магнитного поля в электрическом оборудовании. Для электрооборудования с электромагнитными катушками необходимо потреблять реактивную мощность для создания магнитного поля. Индуктивные или емкостные компоненты являются потребителями и поставщиками реактивной мощности.

Во-вторых, обычно кто-то думает о реактивной мощности, может, думает, что это бесполезно, конечно, есть и вред от реактивной мощности.

1. Уменьшите выходную активную мощность генератора, причина в том, что общая мощность генератора (полная мощность) постоянна. Если реактивная мощность слишком велика, активная мощность будет соответственно уменьшена, иначе генератор будет перегружен.

2. Снижение мощности электроснабжения передающего и подстанционного оборудования, как и дизельного электрогенератора.

3. Из-за увеличения потерь напряжения в сети реактивная составляющая тока в цепи увеличивается, а общий ток увеличивается.Падение напряжения: δU = IZ, падение напряжения пропорционально току, а падение напряжения в сети увеличивается. Соответственно, необходимо увеличить участок линии, что приведет к увеличению инвестиций.

А вот и вред от реактивной мощности. Как бы то ни было, всегда будет и плохое, и хорошее. Таким образом, мы по-прежнему можем получать выгоду от реактивной мощности дизель-генератора.

1. Многие электрооборудование, такое как распределительный трансформатор, двигатель и т. Д., Работает по принципу электромагнитной индукции.Двигатель должен создавать и поддерживать вращающееся магнитное поле, чтобы ротор вращался, тем самым приводя в движение механическое движение. Магнитное поле ротора двигателя создается за счет получения реактивной мощности от источника питания.

2. Трансформаторам также требуется реактивная мощность, чтобы первичная обмотка трансформатора создавала магнитное поле и наводила напряжение во вторичной обмотке.

Следовательно, без реактивной мощности двигатель не будет вращаться, трансформатор не изменит напряжение, а контактор переменного тока не будет всасывать.Видно, что реактивная мощность играет вспомогательную роль в процессе преобразования энергии и преобразования напряжения. Без реактивной мощности невозможно создать магнитное поле и преобразовать электрическую энергию в механическую.

Ротор и двигатель являются одними из запасных частей в дизель-генераторной установке, поэтому реактивная мощность играет важную роль для дизель-генераторной установки.

Наконец, мы уже получили пользу от реактивной мощности. Без реактивной мощности в большинстве наших известных электрических машин не было бы активной мощности.

Реактивная мощность фактически открывает путь к передаче активной мощности. Реактивная мощность отвечает за создание магнитного потока в генераторах переменного тока (также называемых генераторами переменного тока), который, в свою очередь, устанавливает выходное напряжение на желаемый уровень.

Асинхронные двигатели передают активную мощность на ротор посредством реактивной мощности, «потребляемой» (передаваемой между статором и сетью) статором. Реактивная мощность создает вращающееся магнитное поле, которое тянет за собой ротор, тем самым преобразуя активную мощность в вращательную механическую энергию.

Антенны, индукционные печи, двигатели, трансформаторы, микроволновые печи, мобильные телефоны, радиоприемники, телевизоры и все виды коммуникационных устройств используют реактивную мощность, чтобы прокладывать путь к передаче активной мощности в виде механической мощности, электроэнергии, тепла и т. Д. информация и т. д.

Точно так же конденсаторы могут обмениваться реактивной мощностью, создавая электрическое поле. Конденсаторы и индукторы имеют очень важные правила в электрических и электронных схемах.

В общем, вы можете думать о реактивной мощности по аналогии с сиденьями в самолете.Места не приносят авиакомпании денег, в отличие от пассажиров. Пассажиры — это активная сила для перевозки, но им нужны сиденья.

Самолет может летать пустым с самым низким коэффициентом полезного действия, но он также может летать и полным с максимальным коэффициентом полезного действия. Это просто арифметический расчет в процентах.

Аналогичным образом, с фундаментальной математической разницей, электрические цепи могут работать с желаемым коэффициентом мощности, который является векторным соотношением между активной и реактивной мощностью.

Следует помнить, что реактивная мощность — это не бесполезная мощность, реактивная мощность полезна и вредна. Когда мы его проектируем, мы стараемся устранить его вред. Это связано с проблемой компенсации реактивной мощности. Надеюсь, в следующий раз мы сможем поделиться, как сделать компенсацию реактивной мощности.

Starlight Power — очень профессиональный поставщик и производитель дизельных генераторов r , независимо от технической поддержки или послепродажного обслуживания, они очень профессиональны. Что еще более важно, с точки зрения качества продукции, они также очень популярны на зарубежных рынках.Если возможно, свяжитесь с нами, мы уверены, что вы останетесь довольны.

Управление реактивной мощностью и контроль напряжения во избежание отключения электроэнергии

Что такое реактивная мощность?

В системе переменного тока (AC) мощность состоит из двух компонентов: активной и реактивной мощности. Полезная работа выполняется за счет активной мощности, в то время как реактивная мощность улучшает стабильность напряжения и предотвращает падение напряжения. Явление реактивной мощности можно объяснить с помощью приведенного ниже «треугольника мощности».

Предположим, что полная мощность S, передаваемая фидером, имеет разность фаз Ф между формами волны напряжения и тока. Если он разделен на две взаимно перпендикулярные составляющие, то его горизонтальная составляющая вдоль основания треугольника мощности называется активной мощностью, P (= S CosФ), а его вертикальная составляющая вдоль перпендикуляра называется реактивной мощностью, Q (= S SinФ). Где, Ф = tan- | (Q / P).

Следующие отношения могут быть показаны с помощью «Треугольника мощности».

S = P + j Q = √ (P ² + Q ²) X e ^jФ

Обычно сеть энергосистемы имеет широкий спектр активных и реактивных нагрузок.Следовательно, его комбинированный коэффициент мощности варьируется от запаздывающего до опережающего на единицу. Таким образом, производство и потребление активной и реактивной составляющих полной мощности зависят от характера нагрузки.

Индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность, в то время как емкостная нагрузка генерирует ее с их запаздывающим и опережающим коэффициентами мощности соответственно.

Количество реактивной мощности зависит от сдвига фаз между волной напряжения и волны тока. Резистивная нагрузка потребляет только активную мощность при единичном коэффициенте мощности.

Сценарий активной и реактивной мощности в чистой резистивной, индуктивной и емкостной нагрузке сведен в Таблицу 1.

Физическая аналогия для реактивной мощности

Достаточно точная аналогия для реактивной мощности — это процесс заполнения водой бак башни с водой — по ведру за раз.

Эта аналогия основана на том факте, что «полезная работа в энергосистеме осуществляется за счет активной мощности, в то время как реактивная мощность поддерживает напряжение».

Когда вы несете ведро с водой вверх по лестнице, у вас есть ведро и вода, а когда вы спускаетесь вниз, после того, как вы выливаете воду наверх, ведро пустое.В этом случае пустое ведро — это помощник в работе, а перенос воды — желаемая работа. При подъеме по лестнице вам понадобится пустое ведро (реактивная мощность) и вода (активная мощность), а при спуске — пустое ведро (реактивная мощность). Здесь роль реактивной мощности (помощника) выполняет пустое ведро, а роль активной мощности — вода.

Другая аналогия с реактивной мощностью говорит о том, что «Реактивная мощность — это пена на пиве» здесь достаточно хороша, потому что место в стакане занято бесполезной пеной, оставляя меньше места для настоящего пива.

Источники реактивной мощности

Источники компенсации реактивной мощности классифицируются как,

Статическая компенсация идеально подходит для срабатывания в течение секунд и минут, например, шунтирующего конденсатора, шунтирующего реактора и переключателя ответвлений.
• Динамическая компенсация идеально подходит для мгновенного отклика, например, синхронный конденсатор, генераторы и РПН.
Он далее классифицируется как
• Динамическая компенсация шунта
• Динамическая последовательная компенсация

Резерв реактивной мощности (RPR)

RPR — это резервная реактивная способность, доступная в системе для помощи в регулировании напряжения.

Во время непредвиденных обстоятельств, таких как отключение линии электропередачи или внезапное изменение спроса на реактивную мощность, эта возможность уравновесит предложение и спрос на реактивную мощность.

Помогает поддерживать стабильное напряжение, обеспечивать безопасность основной энергосистемы, надежную работу системы от кратковременной и долговременной нестабильности и падения напряжения.

Оборудование, которое может поддерживать RPR, — это синхронные конденсаторы, «запасные шунтирующие конденсаторы», «запасные шунтирующие реакторы» и статические компенсаторы переменного тока.

Реактивная мощность, подаваемая генератором, является эффективным источником RPR по следующим причинам:

Его превосходные характеристики при низком напряжении по сравнению со статическими реактивными устройствами
• Быстрый отклик системы возбуждения
• Большой реактивный диапазон.

Важность реактивной мощности

Регулируя реактивную мощность, можно управлять следующими параметрами энергосистемы:

Использование активной мощности
• Стабильность напряжения
• Коэффициент мощности
• Эффективность системы
• Стоимость энергии
• Качество электроэнергии

Использование реактивной мощности при работе

При передаче электроэнергии на большие расстояния возникают дополнительные потери реактивной мощности из-за большого реактивного сопротивления системы передачи высокого напряжения.Чтобы избежать чрезмерной передачи реактивной мощности, генерация и потребление реактивной мощности должны быть как можно ближе друг к другу, иначе это приведет к неправильному профилю напряжения.
Линии электропередачи, трансформаторы, асинхронные двигатели, печи, реакторы, дроссели, пускорегулирующие аппараты потребляют реактивную мощность, и ее передача сильно локализована, поэтому реактивная мощность обеспечивается некоторыми локализованными источниками. Для нагрузок LT им можно управлять с помощью «интеллектуального реле контроля коэффициента мощности» (IPFC).

Система возбуждения синхронного генератора позволяет регулировать подачу и спрос реактивной мощности на желаемый уровень напряжения. У генераторов также есть кривые мощности, которые определяют комбинацию выходной активной и реактивной мощности.

Снижение потерь мощности за счет регулирования реактивной мощности

Вместо изменения уровня напряжения можно уменьшить потери мощности и энергии за счет регулирования реактивной мощности.

Активные потери мощности ΔP и падение напряжения ΔV могут быть получены из следующих уравнений:

ΔP = (P ² + Q ²) x R / V ² ΔV = √ [3x (P2 + Q2 )] x R / V
Где: V — напряжение системы,
R — сопротивление цепи

Приведенные выше соотношения указывают на потери активной мощности ΔP и падение напряжения ΔV в зависимости от передачи реактивной мощности Q.Следовательно, для снижения потерь мощности можно использовать распределенные / местные источники реактивной мощности, такие как шунтирующие конденсаторы для индуктивной нагрузки или шунтирующие реакторы для емкостной нагрузки.

Пределы передачи мощности

Импедансная нагрузка или SIL линии передачи — это нагрузка линии передачи в МВт, при которой возникает естественный баланс реактивной мощности.

Линия с нагрузкой 1.0SIL будет иметь ровный профиль напряжения (одинаковое напряжение от отправляющего до принимающего конца), с одинаковым током в фазе с напряжением вдоль линии.Реактивная мощность в линии из-за заряда шунтирующей емкости будет точно равна активной мощности, потребляемой последовательными потерями индуктивности. Приблизительные значения SIL 1,0 приведены в соседней таблице.

Факторы ограничения передачи мощности

Есть три важных фактора, которые ограничивают передачу энергии.

Температурный предел
• Предел напряжения
• Предел стабильности

Явление нестабильности напряжения, падения напряжения и отключения электроэнергии

Нестабильность напряжения

Система переходит в состояние нестабильности напряжения, когда потребность в реактивной мощности становится больше, чем предложение.Это может произойти из-за —

Увеличение нагрузки / спроса,
• Постепенное и неконтролируемое падение напряжения.
• Дефицит реактивной мощности из-за перетока активной и реактивной мощности из индуктивного сопротивления системы передачи.

Явление коллапса напряжения

Процесс, при котором последовательность событий, связанных с нестабильностью напряжения, приводит к потере напряжения в значительной части системы, называется коллапсом напряжения.

Явление падения напряжения возникает, когда потребность в реактивной мощности увеличивается пропорционально активной мощности.В этот момент полностью загруженная линия передачи генерирует дополнительную индуктивную реактивную мощность. Таким образом, емкостной реактивной мощности от местных источников становится недостаточно. Следовательно, реактивная мощность должна быть доставлена из более отдаленных мест, как следствие, передача большей реактивной мощности по линиям будет еще больше увеличивать падение напряжения на стороне потребителя. Местное регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов обеспечивает большую реактивную мощность, а это, в свою очередь, увеличивает дальнейшие падения напряжения в линиях.В один момент этот процесс может пойти лавинообразно, тем самым снизив напряжение до нуля.

Тем временем большинство генераторов на электростанциях отключатся из-за недопустимо низкого напряжения, что, конечно, ухудшит ситуацию.

Возможный сценарий падения напряжения

Возможный сценарий падения напряжения приведен ниже.

Энергоблоки возле центров нагрузки не работают.
• Сильно нагруженные линии с низкими запасами реактивной мощности (RPR).
• Отключение сильно нагруженной линии вызывает увеличение нагрузки по другим линиям и потерю реактивной мощности и напряжения.
• Потребление нагрузки временно снизится для стабилизации. Регуляторы напряжения будут восстанавливать напряжения генератора, но увеличение потока реактивной мощности снизит напряжения на стороне потребителя или где-либо еще.
• Под кривой мощности генераторы будут достигать пределов Var.

Отключения в энергосистеме

В энергосистеме происходит коллапс напряжения, если равновесные напряжения после возмущений ниже допустимых пределов.Это падение напряжения может быть преобразовано в полное или частичное отключение электроэнергии. Отключение электроэнергии в электрической системе означает, что вся система выходит из строя. Это происходит по нескольким причинам.

Перегрузка генераторов и линий электропередачи создает дефицит реактивной мощности, что приводит к падению напряжения, а результирующее каскадное отключение может вызвать отключение электроэнергии.

Одним из таких примеров является потеря генерации, например отключение электростанции приводит к перегрузке и понижению частоты по сравнению с другой электростанцией.Это может привести к дальнейшей потере других генераторов.

Другой пример, узкие места в линиях электропередачи, отключение других перегруженных линий электропередачи, приводящее к каскадным отключениям. Наконец, в энергосистеме происходит коллапс напряжения из-за высокого импеданса в ослабленной сети.

В общем, одно начальное незначительное событие приводит ко второму событию, третьему и так далее. Из-за повышенных нагрузок на систему она окончательно разрушается и приводит к отключению электроэнергии.

Компенсация реактивной мощности

Гибкая система передачи переменного тока (FACTS) используется для компенсации реактивной мощности.Он классифицируется как динамическая компенсация шунта и последовательная компенсация.

Динамическая компенсация шунта

Динамическая компенсация шунта позволяет автоматически поддерживать уровень напряжения в определенной области энергосистемы. Уровень напряжения является непосредственным отображением баланса реактивной мощности — слишком высокое напряжение означает избыток реактивной мощности и наоборот. Динамический шунтирующий компенсатор автоматически и мгновенно регулирует выходную реактивную мощность плавно по сравнению с опорным уровнем напряжения.

Повышает устойчивость к переходным процессам за счет быстрого обнаружения и автоматической настройки выходного сигнала в ответ на системные события.

В настоящее время на рынке коммерчески доступны два типа технологий динамической компенсации шунта: статический (невращающийся) компенсатор реактивной мощности (SVC) и статический (невращающийся) компенсатор (STATCOM).

SVC состоит из реакторов и конденсаторов и управляется тиристорами. Для автоматического обеспечения стабильности напряжения и переходных процессов он измеряет фактическое напряжение и автоматически подает реактивную мощность в систему через конденсатор и реактор.Эта технология была принята на более чем 800 установках по всему миру.

STATCOM основан на технологии преобразователя напряжения (VSC). Сравнение с SVC показывает, что конденсаторы и реакторы заменяются силовыми транзисторами IGBT для интеллектуального переключения полупроводников. БТИЗ работают на частоте в диапазоне кГц. Подключив конденсаторы постоянного тока на одной стороне преобразователя, STATCOM может изменять свой выходной сигнал по величине, частоте и фазовому углу, чтобы обеспечить стабильность напряжения и переходных процессов.Эта технология была принята примерно на 20 установках по всему миру.

Компенсация серии

увеличивает пропускную способность и улучшает стабильность энергосистемы. Поскольку сама линия передачи потребляет реактивную мощность, поскольку она передает активную мощность. Это означает, что система трансмиссии не работает оптимальным образом. За счет добавления в систему передачи технологии последовательной компенсации пропускная способность резко увеличивается, поскольку конденсаторы будут вырабатывать (емкостную) реактивную мощность.Более того, это саморегулирующийся феномен; по мере передачи большего тока энергосистема будет потреблять больше реактивной мощности, а конденсаторы также автоматически будут производить больше реактивной мощности. В результате линия передачи используется более эффективно, и более активная мощность может достигать потребителей существующей инфраструктуры. Последовательная компенсация поддерживает напряжение, так как в противном случае длинные линии видят спадающий профиль напряжения вдоль линии.

Проблемы управления напряжением и связанной с ним безопасности

Было проведено много исследований для повышения надежности системы, но все же некоторые проблемы рассматриваются как предмет исследований и разработок, чтобы избежать отключений, например, Глобальная стратегия для уставки АРН , лучшие места для устройств управления Var, определение «приемлемого» запаса Var, быстрый анализ непредвиденных обстоятельств для вычисления Var.

Несмотря на то, что были разработаны «реле минимального напряжения», в системе нет реле, позволяющих непосредственно определять проблему, заключающуюся в том, что напряжение вот-вот упадет.

Если вы хотите поделиться мыслями или отзывами, пожалуйста, оставьте комментарий ниже.

Система компенсации реактивной мощности на экспериментальной ветряной электростанции Сотавенто — Сотавенто

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Большое количество электроприемников потребляют реактивную мощность, т.е.е. при подключении к сети переменного тока они создают задержку между напряжением и током, протекающим через нее. Это несоответствие приводит к увеличению интенсивности, необходимой для работы, и, следовательно, к большим потерям при транспортировке этого количества энергии по сети, что также увеличивает работу линий электропередач и трансформаторов.

Коэффициент мощности — это параметр, показывающий долю потребляемой или генерируемой реактивной мощности. Центры выработки электроэнергии должны помочь избежать этой ситуации, устраняя этот разрыв от своих установок, т.е.е. они должны потреблять или генерировать реактивную мощность, необходимую для системы. Таким образом, ветряные электростанции должны работать вместе над коррекцией коэффициента мощности.

Значительное количество ветряных турбин, установленных по всей стране, построено по технологии асинхронной беличьей клетки, в Сотавенто имеется 19 ветряных турбин этого типа. Эта технология требует наличия системы компенсации реактивной мощности (конденсаторов) для коррекции коэффициента мощности.

Как правило, внедрение этих систем компенсировалось производителем и использовалось индивидуально для каждой турбины.Это было разумно для RD 2818, который не требовал точной настройки коэффициента мощности, поскольку допускал бонусы или штрафы, которые зависели от степени удаленности от единичного коэффициента мощности, с той особенностью, что он рассчитывался на основе ежемесячных производственных данных. . То есть ветряная электростанция, которая выработала определенное количество реактивной мощности в течение первой половины месяца и потратила такую же сумму во второй половине месяца, получит такую же компенсацию, как и другая, которая поддерживала единый коэффициент мощности в течение месяца.Это явно не выглядит справедливым, потому что первое вызвало неблагоприятную ситуацию для сети.

Но после введения в действие RD 436 появилась возможность получать бонусы за конкретное использование или выработку реактивной мощности, рассчитанную на основе данных за квартал, возможность, которая осталась с более поздними RD 661.

ОБЪЕМ:

Внедрение инновационной, надежной и универсальной системы управления коэффициентом мощности на ветряной электростанции Сотавенто с целью максимального увеличения добавок реактивной энергии, перечисленных в нормативных документах на момент разработки проекта.

ЗАДАЧИ:

Создание централизованной системы управления коэффициентом мощности, предотвращающей индивидуальную работу каждой турбины
Пригодность системы как для приема внешних уставок коэффициента мощности, так и для программирования временных интервалов
Предоставление точного и немедленного значения коэффициента мощности, назначенного каждый раз.
Разработка системы, не зависящей от производителя оборудования, для обеспечения применимости к любой ветровой ферме ветряных турбин с короткозамкнутым ротором
Минимизация износа электрических элементов, связанных с системами компенсации

В соответствии с этими основными целями система смогла оптимизировать бонус реактивной мощности, максимизируя имеющееся оборудование и сокращая количество операций с конденсатором.

НАЧАЛЬНАЯ СИТУАЦИЯ:

В ветряной электростанции с короткозамкнутыми машинами реактивная мощность компенсируется конденсаторами, уровнем низковольтной ветряной турбины и подстанцией среднего напряжения. В частности, ветряная электростанция Сотавенто имела 4,630 МВАр на уровне ветряной турбины и две реактивные ступени по 1,215 МВАр на подстанции. Обычно эта модель компенсации не предназначена и не может работать в соответствии с данными инструкциями по коэффициенту мощности. Основными проблемами, представляемыми этой моделью управления реактивной мощностью, были:

Иногда турбины работали с ограниченным количеством конденсаторов, чтобы получить единый коэффициент мощности от определенных уровней выработки активной мощности.Этот недостаток пришлось устранять независимо от подстанции с помощью конденсатора среднего напряжения
Шаги регулирования при среднем напряжении были слишком большими для точной настройки, и именно они выполняли окончательную настройку
Подключение конденсатора турбин производилось исключительно силовыми сегментами. Каждый транш электроэнергии, производимой каждой турбиной, был связан с определенным количеством конденсаторов, подключенных к сети. Активнее задействовано более реактивно
Неисправностей на конденсаторах не обнаружено.Машина может работать с конденсатором, не зная о его состоянии
Произведено поэтапное отключение без учета времен безопасности
Тиристорные системы, отвечающие за подключение конденсаторов, слишком часто выходили из строя, вызывая асимметричные потоки из-за неисправностей в разных фазах
Отсутствовала информация об отказах в этапах реального времени

ПРЕДЛАГАЕМОЕ РЕШЕНИЕ:

Предложенная для достижения целей и описанная как решение возникших проблем была конструкция центрального контроллера, который должен управлять набором локальных регуляторов, допускающих внешние реактивные уставки, где центральный контроллер разработал следующие задачи:

Сбор данных с помощью анализаторов, установленных на каждой из турбин и подстанции
На основе этих данных было рассчитано количество реактивной мощности, необходимое в глобальном масштабе для достижения желаемого коэффициента мощности в точке эвакуации.
Анализ и идентификация количества подключенных конденсаторов на основе уменьшения количества операций с ними, особенно со средним напряжением, чтобы иметь более длительную загрузку.Этот шаг не должен исключать работу конденсаторов либо потому, что они повреждены, либо потому, что они принадлежат ветряной турбине, которая не подключена
Отправка команды водителям для каждой машины и подстанции, чтобы они воздействовали на соответствующие конденсаторы

МЕТОДОЛОГИЯ / ЭТАП ПРОЕКТА:

Исследование начальных состояний систем компенсации реактивной мощности каждой из турбин и подстанции
Разработка схемы регулирования с максимальным использованием существующего оборудования с целью минимального вмешательства
Разработка и моделирование универсального алгоритма управления в сотрудничестве с Университетом Виго, позволяющего достичь оптимального баланса между максимальным бонусом и количеством операций, выполняемых с конденсаторами
Изменения в системе оплаты труда
Подбор и установка оборудования
Проектирование и монтаж сети связи

ТЕКУЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ:

Выполнено.