Измерване на активна, реактивна и пълна мощност

Силата е важен фактор за оценка на ефективността на електрическото оборудване в мрежова система. Използването на граничните им стойности може да доведе до претоварване на мрежата, аварийни ситуации и неизправност на оборудването. За да се предпазят от тези негативни последици, е необходимо да разберем коя е активната реактивна и пълна сила.

Определяне на мощността

Мощността, която всъщност се консумира или използва в електрическата верига, се нарича активна в kW или MW. Силата, която непрекъснато променя посоката и се движи както в посоката на веригата, и реагира на себе си, наречена реактивен, в киловолта (kVAR) или MVAR.

Очевидно, властта се консумира само със съпротива. Един чист индуктор и чист кондензатор не го консумират.

Чистата резистивен текущата схема е във фаза с приложеното напрежение, а в чисто индуктивен контур и с капацитивен ток е изместен на 90 градуса: Ако индуктивен товар е свързан към мрежата, тя губи своята напрежение при 90 градуса. При свързване на капацитивно натоварване токът се премества на 90 градуса в обратна посока.

В първия случай се генерира активна мощност, а във втория - реактивна мощност.

Мощен триъгълник

Общата мощност е векторната сума на активната и реактивната мощност. Елементи с пълна мощност:

• Активен, П.
• Реактивно, Q.
• Пълна, S.

Реактивната мощност не работи, тя се представя като въображаема ос на векторната диаграма. Активното захранване работи и е истинската страна на триъгълника. От този принцип на разсейване на властта става ясно, че се измерва активната мощност. Устройството за всички видове мощност е watt (W), но това обозначение обикновено се приписва на активния компонент. Общата мощност условно се изразява в VA.

Устройството за компонента Q е изразено като var, което съответства на реактивния волта-ампер. Той не предава чиста енергия на товара, но изпълнява важна функция в електрическите мрежи. Математическите отношения между тях могат да бъдат представени чрез вектори или експресирани с помощта на сложни числа, S = P + j Q (където j е въображаемата единица).

Изчисляване на енергията и мощността

Средната мощност P във ватове (W) е равна на енергията, изразходвана от Е в джаули (J), разделена на период t в секунди (секунди): P (W) = E (J) / т (S).

Когато тока и напрежението са на 180 градуса извън фаза, PF отрицателен товар представя източник на електроенергия (например, една къща може да послужи като слънчеви панели на покрива, които захранват мрежата). например:

• P е 700 W, а фазовият ъгъл е 45,6;
• PF е равен на cos (45, 6) = 0, 700. Тогава S = 700 W / cos (45, 6) = 1000 VАА.

Съотношението активна към пълната мощност се нарича фактор на мощността (PF). За две системи, които предават същото количество активно натоварване, една система с по-ниско PF ще има големи токови течения, поради връщането на електроенергия. Тези големи токове създават големи загуби и намаляват общата ефективност на предаване. Верига с по-ниска честотна лента ще има по-голямо натоварване и по-големи загуби за същото количество активно натоварване. PF = 1, 0, когато има фазов ток. То е нула, когато токът води или пада зад напрежението с 90 градуса.

Например, PF = 0.68 и означава, че само 68% от общия обем на доставения ток действително изпълняват работата, а останалите 32% са реактивни. Производителите на обществени услуги не налагат на потребителите разходи за реактивни загуби. Въпреки това, ако натоварването на източник клиент има неефективност, което води до факта, че ПФ падне под определено ниво, комунални услуги могат да начисляват такса за клиенти, за да покрие увеличението на използването на гориво в електроцентралите и влошаването на линеен функционирането на мрежата.

Характеристики на цялостната S

Формата на пълната мощност зависи от активната и реактивната мощност и се представя като енергиен триъгълник (теорема на Питагор). S = (Q2 + P2) 1/2, където:

• S = пълен (измерване в киловолта-ампер, кВА);
• Q = реактивен (реактивност на киловолтите, kVAR);
• P = активен (киловат, kW).

Измерва се във волта ампери (VAA) и зависи от напрежението, умножено по целия входящ ток. Това е векторна сума от компонентите P и Q, която показва как да се намери общата мощност. Еднофазна мрежа: V (V) = аз (А) х R (Ω).

P (W) = V (V) х аз (А) = V 2 (V) / R (Ω) = аз 2 (А) х R (Ω).

Трифазна мрежа:

Напрежението V във волта (V) е еквивалентно на тока I в ампери (А), умножен по импеданс Z в ома (Ω):

V (V) = аз (А) х Z (Ω) = (| аз | х | Z |) ∠ ( θ аз + θ Z ).

S (VA) = V (V) х аз (А) = (| V | х | аз |) ∠ ( θ V - θ аз ).

Активен P

Това е силата, която се използва за работа, неговата активна част, измерена в W и е силата, консумирана от електрическото съпротивление на системата. P (W) = V (V) х аз (A) x cos φ

Реактивна Q

Той не се използва за работа в мрежа. Q се измерва във волта ампери (VAR). Увеличаването на тези показатели води до намаляване на фактора на мощността (PF). Q (VAR) = V (V) х аз (A) x sin φ.

Коефициент на ефективност на мрежата

PF се определя от размерите на P и S, то се изчислява от питагорейската теорема. Ние разглеждаме косинуса на ъгъла между напрежение и ток (не-синусоидален ъгъл), фазовата диаграма на напрежението или тока от енергийния триъгълник. Коефициентът PF е равен на абсолютната стойност на косинуса на сложния ъгъл на фазовата енергия (φ): PF = косинусφ | Ефективността на електроенергийната система зависи от коефициента PF и за да се увеличи ефективността на използване в електроенергийната система, е необходимо тя да се увеличи.

Капацитивни и индуктивни товари

Съхранената енергия в електрическо и магнитно поле при условия на натоварване, например от двигател или кондензатор, предизвиква отклонение между напрежението и тока. Тъй като токът преминава през кондензатора, акумулирането на заряда предизвиква противоположно напрежение върху него. Това напрежение се увеличава до определен максимум, продиктуван от структурата на кондензатора. В мрежа с променлив ток на кондензатора напрежението постоянно се променя. Кондензаторите се наричат ​​източник на реактивни загуби и по този начин причиняват водещите ПФ.

Индукционните машини са един от най-често срещаните видове товари в електроенергийната система. Тези машини използват индуктори или големи телени бобини за съхраняване на енергия под формата на магнитно поле. Когато напрежението първо преминава през серпентината, индукторът силно се противопоставя на това изменение на тока и магнитното поле, което създава забавяне на времето с максимална стойност. Това причинява ток да изостава от фазовото напрежение.

Проводниците поглъщат Q и следователно причиняват забавено PF. Индукционните генератори могат да захранват или да абсорбират Q и да осигурят мярка за контрол на системните оператори над Q и напрежението на напрежението. Тъй като тези устройства имат противоположен ефект върху фазовия ъгъл между напрежение и ток, те могат да се използват за отменяне на ефектите на другия. Обикновено това се извършва под формата на кондензаторни банки, използвани за противодействие на забавеното PF, причинено от асинхронни двигатели.

Пожарогасителна реактивна мощност в електрически мрежи

Активната реактивна и пълна мощност определя основния фактор на ПФ за оценка на ефективността на използването на електроенергия в мрежата. Ако PF е висока, тогава може да се каже, че електричеството е по-ефективно използвано в електроенергийната система. Тъй като PF е лошо или намалява, ефективността на използването на електроенергия в електроенергийната система е намалена. Ниското PF или намаляването му се дължи на различни причини. За да увеличите PF, има специални начини за корекция.

Използването на кондензатори е най-добрият и ефективен начин за повишаване на ефективността на мрежата. Метод, известен като реактивно компенсиране, се използва за намаляване на привидния поток на мощност към товара чрез намаляване на реактивните загуби. Например, за компенсиране на индуктивен товар, шунт кондензатор е инсталиран близо до самия товар. Това позволява на кондензатора да консумира всички Q и да не ги предава през предавателните линии.

Тази практика спестява енергия, защото намалява количеството енергия, което е необходимо за извършване на същото количество работа. В допълнение, той позволява използването на по-ефективни конструкции на електропроводи с помощта на по-малки проводници или по-малко проводници с конектори и оптимизиране на конструкцията на предавателните кули.

За да се поддържа напрежението в оптималния обхват и да се предотвратят нестабилността, различни устройства за фазово регулиране се инсталират на оптимални места в мрежата на електроенергийната система и се използват различни методи за реактивно управление.

Предложената система разделя традиционния метод за управление на напрежението и Q:

• регулиране на напрежението за регулиране на напрежението на вторичната шина на подстанциите;
• регулиране Q за регулиране на напрежението на първичната шина.

В тази система в подстанциите са инсталирани два вида устройства за взаимодействие на мониторинг на напрежението и Q мониторинг.

Контрол на напрежението и реактивната мощност

Това са два аспекта на едно въздействие, които поддържат надеждността и улесняват търговските транзакции в преносните мрежи. При захранващата система с променлив ток напрежението се контролира чрез контролиране на производството и абсорбцията на Q. Има три причини, поради които този тип контрол е необходим:

1. Енергийната система е проектирана да работи в диапазона на напрежението, обикновено в рамките на ± 5% от номиналното напрежение. При ниско напрежение оборудването не работи добре, крушките осигуряват по-малко осветление, асинхронните двигатели могат да се прегряват и да се повредят, а някои електронни устройства няма да работят изобщо. Високото напрежение може да повреди оборудването и да скъси живота му.
2. Q консумира ресурси за предаване и генериране. За да се увеличи максимално реалната мощност, която може да се предава през претоварения интерфейс на предаване, потоците Q трябва да бъдат сведени до минимум. По подобен начин производството на Q може да ограничи реалната мощност на генератора.
3. Задвижващата реактивност в преносната мрежа носи реални загуби на мощност. За да се компенсират тези загуби, енергията и енергията трябва да бъдат компенсирани.

Предавателната система е нелинеен потребител на Q, в зависимост от натоварването на системата. При много ниско натоварване системата генерира Q, която трябва да бъде абсорбирана, а при тежко натоварване системата консумира голямо количество Q, което трябва да бъде заменено. Изискванията на системата Q също зависят от конфигурацията на генериране и предаване. Следователно системните реактивни изисквания се различават в зависимост от времето, като нивата на натоварване и моделите на натоварване, както и промените в поколенията.

Системата има три контролни цели и напрежения Q:

1. Тя трябва да поддържа достатъчно напрежение в цялата преносна и разпределителна система за настоящи и непредвидени условия.
2. Осигуряване на минимизиране на претоварването на реалните енергийни потоци.
3. Стремете се да намалите реалните загуби на мощност.

Обемна енергийна система се състои от няколко елемента, всяка от които може да е дефектна. По този начин системата е проектирана така, че да издържа на провала на индивидуалното оборудване, като продължава да работи в интерес на потребителите. Ето защо електрическата система изисква реални резерви на капацитета да реагират на непредвидени обстоятелства и да поддържат Q резерви.