Компенсация реактивной мощности в сетях коммунально-бытовых потребителей

Среди многочисленных факторов, оказывающих влияние на эффективность работы системы электроснабжения (СЭС), одно из приоритетных мест занимает вопрос компенсации реактивной мощности (КРМ). Однако, в распределительных сетях коммунально-бытовых потребителей, содержащих преимущественно однофазную, изменяющуюся по индивидуальному режиму нагрузку, устройства КРМ применяются еще недостаточно. Многие специалисты считают, что из-за относительно коротких фидеров городских распределительных сетей, небольшой присоединенной мощности и рассосредоточенности нагрузки, проблемы КРМ для них не существует. Принимая во внимание, что за последнее десятилетие расход электроэнергии на 1м² городского жилищного сектора увеличился втрое, средняя статистическая мощность силовых трансформаторов сетей городской инфраструктуры достигла 325 кВА, а зона использования их трансформаторной мощности сместилась в сторону увеличения и находится в пределах 250-400 кВА, это утверждение вызывает сомнение. Как видно из графиков нагрузки (рис.1-3), снятых на вводе многоквартирного жилого дома, средние значения коэффициента мощности в течение суток менялись от 0,88 до 0,97, а пофазные - от 0,84 до 0,99. При этом разность загрузки отдельных фаз изменялась до 2,5 кратного значения. Таким образом, учитывая высокую плотность (кВА/км²) коммунально-бытовых нагрузок, наличие в перетоках мощности СЭС реактивной составляющей (рис.3), приводит к значительным потерям электроэнергии в распределительных сетях крупных городов и необходимости их восполнения за счет дополнительной генерации.

(нажмите, чтобы увеличить)

Рис.1. Суточный график потребления полной (кВА) мощности многоквартирного жилого дома. Приведены значения по отдельным фазам - L1, L2, L3 и суммарное - sum.

(нажмите, чтобы увеличить)

Рис.2. Суточный график потребления активной (кВт) мощности многоквартирного жилого дома. Приведены значения по отдельным фазам - L1, L2, L3 и суммарное - sum.

(нажмите, чтобы увеличить)

Рис.3. Суточный график потребления реактивной (квар) мощности многоквартирного жилого дома. Приведены значения по отдельным фазам - L1, L2, L3 и суммарное - sum.

В качестве примера повышения резерва (снижения электропотребления) СЭС представляет интерес опыт КРМ в низковольтных городских распределительных сетях при минимальном удалении от потребителей [1], входящей в группу Endesa (Испания), специализирующейся на генерации, передачи и распределения электроэнергии в Чили, Аргентине, Бразилии, Колумбии и Перу, дистрибьюторской электроэнергетической компании Edeinor S.A.A. (Перу). По заказу Edeinor S.A.A., один из лидеров производства (по итогам 2006 года - 24 % мирового объема) низковольтных (от 127 до 800 В) косинусных конденсаторов - компания Epcos AG AG выпустила новую серию однофазных конденсаторов "HomeCap" для КРМ коммунально-бытовых потребителей небольшой (единицы кВА) присоединенной мощности [2]. Номинальная емкость конденсаторов "HomeCap" варьируется от 5 до 33 мкФ, (соответственно, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 33 мкФ), что позволяет компенсировать индуктивную составляющую реактивной мощности от 0,25 до 1,66 квар (при различном напряжении сети 50 Гц в диапазоне 127-380 В). В качестве диэлектрика используется усиленная полипропиленовая пленка, электроды выполнены металлическим напылением, внутренний объем заполнен нетоксичным полиуретановым компаундом. Как и все косинусные конденсаторы компании Epcos AG AG, конденсаторы серии "HomeCap" обладают свойством "самовосстановления" при локальном пробое обкладок. Цилиндрический алюминиевый корпус конденсаторов изолирован с помощью термоусадочной поливиниловой трубки (см.,рис.4), а сдвоенные ножевые выводы электродов закрыты пластиковым диэлектрическим колпаком (степень защиты IP53), тем самым, обеспечивая полную безопасность при эксплуатации в бытовых условиях, подтвержденную сертификатом стандарта UL. Встроенное устройство отключения при превышении избыточного давления внутри корпуса автоматически выключает конденсатор при его перегреве или лавинном пробое. Диаметр конденсаторов "HomeCap" - 40 мм, а высота от 70 до 105 мм, в зависимости от величины номинальной емкости. Вертикальное удлинение корпуса конденсатора, в случае срабатывания защиты от превышения внутреннего давления не более 13 мм. Подключение и заземление конденсатора осуществляется кабелем с тремя гибкими выводами сечением 1,5 мм² и длиной 300 или 500 мм. Допустимый нагрев изоляции кабеля до 105°С. Температура окружающей среды от -25° до +55°С. Отклонение номинальной емкости -5/+10%. Потери активной мощности в конденсаторах не превышают 5-ти Вт на квар. Гарантийный срок службы до 100000 ч. Крепление конденсаторов "HomeCap" к монтажной поверхности осуществляется хомутом или присоединенным к днищу болтовым соединением. Конденсаторы "HomeCap" выполнены в полном соответствии с требованиями стандарта IEC 60831-1/2. Пример установки конденсатора "HomeCap" в ящике учета административного здания показан на рис.4. Монтажное положение конденсатора - строго вертикальное.

(нажмите, чтобы увеличить)

Рис.4. Пример монтажа конденсатора "HomeCap". Конденсатор (в правом нижнем углу рисунка) подключен к клеммам электрического счетчика.

По данным Edeinor S.A.A. [1], установка конденсаторов "HomeCap" суммарной мощностью 37 000 квар в 114 000 домовладений района Инфантас северной части Лимы, повысила средневзвешенный коэффициент мощности распределительной сети с 0,84 до 0,93, что позволило ежегодно экономить примерно 280 кВт·ч на каждый установленный квар реактивной мощности или всего около 19 300 МВт·ч в год. Руководством компании Edeinor S.A.A. проект был оценен как быстроокупаемый. Более подробная информация о конденсаторах "HomeCap" (включая коды заказа) представлена на http: www.epcos.com/pfc.

Литература

1. Коррекция коэффициента мощности в электросетях Перу // КОМПОНЕНТЫ Epcos AG, №1. 2006.
2. HomeCap capacitors for Power Factor Correction // http: www.epcos.com/pfc.