Menu

Ce este energia reactiva?

 1.Nevoia de putere reactivă

  • Controlul tensiunii într-un sistem de energie electrică este important pentru funcționarea corespunzătoare a echipamentului energetic, pentru prevenirea daunelor precum supraîncălzirea generatoarelor și motoarelor, pentru reducerea pierderilor de transmisie și pentru păstrarea capacității sistemului de a rezista la, și preveni, căderi de tensiune.
  • În general, scăderea puterii reactive determină scăderea tensiunii, iar creșterea puterii reactive determină creșterea tensiunii. Căderea de tensiune apare atunci când sistemul încearcă să satisfacă o cerere mult mai mare decât poate suporta tensiunea.
  • Când aportul de putere reactivă scade tensiunea, pe măsură ce tensiunea scade curentul trebuie să crească pentru a menține nivelul energiei, determinând sistemul să consume mai multă putere reactivă și tensiunea să scadă și mai mult. Dacă curentul crește prea mult, liniile de transmisie se vor decupla, supraîncărcând alte linii și având posibilitatea de a cauza avarii în cascadă.
  • Dacă tensiunea scade prea mult, generatoarele se vor deconecta automat pentru protecție. Căderea de tensiune apare atunci când o creștere de sarcină sau o generare mai mică sau facilitățile de transmisie cauzează scăderea tensiunii, ceea ce determină o reducere suplimentară a puterii reactive în încărcarea condensatorului și a liniilor, și reducerile de tensiune continuă. Dacă reducerea de tensiune continuă, acestea vor determina decuplarea altor elemente, conducând la o altă reducere de tensiune și pierdere de sarcină. Rezultatul acestor declinuri progresive și necontrolabile de tensiune este că sistemul nu va putea alimenta puterea reactivă necesară pentru cererile de putere reactivă.

sus↑

2.Importanța puterii reactive

  • Controlul tensiunii și managementul puterii reactive sunt două aspecte ale unei singure activități care sprijină fiabilitatea și facilitează tranzacțiile comerciale din rețelele de transmisie.
  • Într-un sistem de alimentare cu curent alternativ (CA), tensiunea este controlată prin gestionarea producției și absorbției de putere reactivă. Există trei motive pentru care este necesar să se gestioneze puterea reactivă și să se controleze tensiunea.
  • În primul rând, atât echipamentul clientului cât și echipamentul sistemului de alimentare sunt concepute să funcționeze într-un interval de tensiune, de obicei în intervalul de +/-5% din tensiunea nominală. La tensiuni mici, multe tipuri de echipamente funcționează deficient; becurile își reduc capacitatea de iluminare, motoarele cu inducție se pot supraîncălzi și se pot arde, iar unele echipamente electrice nu vor funcționa deloc. Tensiunile mari pot avaria echipamentele și le pot scurta durata de viață.
  • În al doilea rând, puterea reactivă consumă resurse de transmisie și generare. Pentru a maximiza cantitatea de putere activă ce poate fi transferată printr-o interfață de transmisie congestionată, fluxurile de putere reactivă trebuie minimalizate. În mod similar, producția de putere reactivă poate limita capabilitatea de putere activă a unui generator.
  • În al treilea rând, mutarea puterii reactive în sistemul de transmisie aduce pierderi de putere activă. Atât capacitatea cât și energia trebuie asigurate pentru a înlocui aceste pierderi.
  • Controlul tensiunii este complicat de doi factori suplimentari,
  • Primul, sistemul de transmisie în sine este un consumator neliniar de putere reactivă, în funcție de sarcina din sistem. La o sarcină foarte redusă, sistemul generează putere reactivă care trebuie absorbită, în timp ce la sarcini mari, sistemul consumă o cantitate mare de putere reactivă care trebuie înlocuită. Cerințele de putere reactivă ale sistemului depind și de configurația de generare și transmisie.
  • Drept urmare, cerințele reactive ale sistemului variază în timp pe măsură ce nivelul sarcinii și tiparele de sarcină și generare se schimbă. Sistemul de alimentare industrială este alcătuit din multe componente, fiecare putând ceda la un moment dat. Drept urmare, rețeaua de distribuție să reziste la pierderea unui singur echipament și să continue funcționarea fără a afecta consumatorii. Și anume, sistemul este creat să reziste la o singură avarie. Luați împreună, acești doi factori rezultă într-o cerere dinamică de putere reactivă. Pierderea unui generator sau a unei linii de transmisie majore poate avea efectul compus de reducere a puterii reactive și, în același timp, de reconfigurare a fluxurilor astfel încât sistemul va consuma putere reactivă suplimentară.
  • Cel puțin o parte a sursei reactive trebuie să poată reacționa rapid la schimbarea cererilor de putere reactivă și să poată menține niveluri acceptabile de tensiune în toată rețeaua. Așadar, așa cum un sistem electric necesită rezerve de putere activă pentru a răspunde la avarii, la fel trebuie să aibă și rezerve de putere reactivă.
  • Sarcinile pot fi active și reactive. Partea reactivă a sarcinii poate fi dată de sistemul de transmisie. Sarcinile reactive suportă mai multe căderi de tensiune și pierderi reactive în sistemul de transmisie decât sarcinile active dimensionate similar (MVA).
  • Utilitățile integrate vertical includ deseori costuri pentru furnizarea puterii reactive la sarcinile din tarifele lor. La restructurare, tendința este de a limita sarcinile la aproape zero cerere de putere reactivă (la un factor de putere de 1,0). Operatorul de sistem propune limitarea sarcinilor la factori de putere între 0,97 defazaj înapoi (absoarbe putere reactivă) și 0,99 defazaj înainte. Aceasta ar ajuta la menținerea fiabilității sistemului și evitarea problemelor puterii de pe piață, în care compania își poate folosi liniile de transmisie pentru a limita concurența de generare și pentru a-și crește prețurile.

sus↑

3.Scopul puterii reactive

  • Generatoarele sincrone, SVC și diferite tipuri de alte echipamente DER (resurse de energie distribuite) sunt folosite pentru menținerea tensiunii în întregul sistem de transmisie. Injectarea puterii reactive în sistem crește tensiunile iar puterea reactivă absorbită le scade.
  • Cerințele de tensiune sunt o funcție a locațiilor și magnitudinilor puterii generatoarelor și sarcinilor consumatorilor și a configurației sistemului de transmisie DER.
  • Aceste cerințe pot diferi substanțial de la o locație la alta și se pot schimba rapid pe măsură ce locația și magnitudinea de generare și sarcina se schimbă. La niveluri foarte mici de sarcină în sistem, liniile de transmisie acționează ca și condensatoare și cresc tensiunea. Pe de altă parte, la niveluri foarte mari de sarcină, liniile de transmisie absorb putere reactivă și astfel scad tensiunea. Majoritatea echipamentelor dintr-o rețea de transmisie (de ex. condensatoare, inductoare și transformatoare) sunt statice dar pot fi comutate pentru a răspunde la modificările cerințelor de tensiune.
  • Funcționarea sistemului are trei obiective la gestionarea puterii reactive și a tensiunii.
  • În primul rând, acesta trebuie să mențină tensiuni corespunzătoare în întregul sistem de transmisie și distribuție, atât în condiții normale cât și de avarie.
  • În al doilea rând, acesta caută să minimalizeze congestia fluxurilor de putere activă.
  • În al treilea rând, acesta caută să minimalizeze pierderile de putere activă.
  • Cu toate acestea, mecanismele pe care operatorii de sistem le folosesc pentru achiziționarea și implementarea resurselor de putere reactivă sunt în schimbare. Aceste mecanisme trebuie să fie corecte și eficiente pentru toate părțile. Mai mult, acestea trebuie să fie demonstrabil juste.

sus ↑

4.Ce este puterea reactivă?

  • În timp ce puterea activă este energia furnizată pentru funcționarea unui motor, încălzirea unei case sau aprinderea unui bec, puterea reactivă asigură importanta funcție de reglare a tensiunii.
  • Dacă tensiunea într-un sistem nu este suficient de mare, puterea activă nu poate fi alimentată.
  • Puterea reactivă este folosită pentru asigurarea nivelurilor de tensiune necesare pentru ca puterea activă să fie utilă.
  • Puterea reactivă este esențială pentru deplasarea puterii active prin rețeaua de transmisie și distribuție la consumator.

sus ↑

5.De ce avem nevoie de putere reactivă?

  • Puterea reactivă (VARS) este necesară pentru menținerea tensiunii necesare pentru a livra putere activă (wați) prin liniile de transmisie.
  • Sarcinile motoarelor și alte sarcini necesită putere reactivă pentru a converti fluxul de electroni în lucru mecanic.
  • Dacă nu există suficientă putere reactivă, tensiunea scade și nu poate aduce puterea necesitată de sarcini prin linii.

sus ↑

6.Puterea reactivă este un produs secundar al rețelelor de curent alternativ (CA)

  • Transformatoarele, liniile de transmisie și motoarele necesită putere reactivă
  • Transformatoarele și liniile de transmisie introduc inductanță dar și rezistență:
    1. Ambele se opun fluxului de curent
    2. Trebuie să ridice tensiunea pentru a împinge puterea prin inductanța liniilor
    3. Dacă capacitanța nu este introdusă pentru compensarea inductanței
  • Cu cât transmisia de putere merge mai departe, cu atât mai mult trebuie ridicată tensiunea
  • Motoarele electrice au nevoie de putere reactivă pentru a produce câmpuri magnetice necesare funcționării lor.

sus ↑

7.Cum sunt controlate tensiunile?

  • Tensiunile sunt controlate prin furnizarea unei marje de control al puterii reactive suficiente pentru a „modula” și satisface cererea prin:
    1. Compensarea reactorului și condensatorului de șuntare
    2. Compensare dinamică
    3. Programarea de generare a tensiunii.
  • Tensiunile sunt controlate prin estimarea și corectarea cererii de putere reactivă din sarcini

sus ↑

8.Tensiunea trebuie menținută în limite acceptabile

  • În condiții normale de rețea, atât cu sarcini de vârf cât și de gol, tensiunile trebuie menținute între 95% și 105% din valoarea nominală.
  • Condițiile de tensiune scăzută pot rezulta în defecțiuni ale echipamentelor:
    1. Motoarele se opresc, se supraîncălzesc sau suferă daune
    2. Capacitatea de putere reactivă a condensatoarelor va fi redusă exponențial
    3. Generatoarele se pot decupla
  • Tensiunea ridicată poate:
    1. Deteriora echipamentele principale - distrugerea izolației
    2. Decupla automat echipamentele principale de transmisie

sus ↑

9.Tensiunea și puterea reactivă

  • Tensiunea și puterea reactivă trebuie gestionate și controlate corespunzător pentru a:
    1. Asigura o calitate corespunzătoare a serviciului
    2. Menține stabilitatea sistemului de alimentare

sus ↑

10.Puterea reactivă și factorul de putere

  • Puterea reactivă este prezentă atunci când tensiunea și curentul nu sunt în fază:
    1. O formă de undă defazează înainte o altă formă
    2. Unghiul fazei nu este egal cu 0
    3. Factorul de putere este mai mic decât unitatea
  • Măsurată în energie reactivă volți-amperi (VAR)
  • Este produsă când forma de undă a curentului defazează înainte forma de undă a tensiunii (factor de putere cu defazaj înainte)
  • Invers, este consumată când forma de undă a curentului defazează înapoi tensiunea (factor de putere cu defazaj înapoi)

sus ↑

11.Limitările puterii reactive

  • Puterea reactivă nu călătorește prea departe.
  • De obicei, este necesar a fi produsă aproape de locul în care este nevoie de ea.
  • Un furnizor/ o sursă aproape de locația necesară este într-o poziție mult mai bună de a furniza putere reactivă față de o alta aflată departe de punctul de consum.
  • Sursele de putere reactivă sunt strâns legate de capabilitatea de a furniza putere activă sau reală.

Puterea reactivă a cauzat întreruperea alimentării în țară.

Triunghiul de putere

  • Calitatea energiei electrice poate fi evaluată pe baza mai multor parametri. Cu toate acestea, cea mai importantă va fi întotdeauna prezența energiei electrice și numărul și durata întreruperilor.
  • Dacă nu există curent la priză, nimănui nu-i va păsa de armonice, scăderi sau șocuri.
  • O întrerupere răspândită, pe termen lung, duce de obicei la pierderi catastrofale. Este greu să ne imaginăm că nu există curent într-o țară întreagă.
  • În realitate, astfel de lucruri s-au întâmplat deja de mai multe ori. Unul dintre motivele care au dus la căderile de curent este puterea reactivă, care a scăpat de sub control.
  • Când consumul de energie electrică este mare, cererea de putere reactivă inductivă crește de obicei cu aceeași proporție. În acest moment, liniile de transmisie (care sunt bine încărcate) introduc o putere reactivă inductivă suplimentară.
  • Sursele locale de putere reactivă capacitivă devin insuficiente. Este necesar să se livreze mai multă putere reactivă de la generatoarele din centrale.
  • Se poate ca acestea să fie deja complet încărcate și puterea reactivă trebuie livrată din locuri mai îndepărtate sau de peste granițe. Transmisia puterii reactive va încărca mai mult liniile, care în schimb vor introduce mai multă putere reactivă. Tensiunea la client va scădea și mai mult. Control local al tensiunii prin intermediul autotransformatoarelor va duce la creșterea curentului (pentru a obține aceeași putere), iar aceasta în schimb va crește căderile de tensiune pe linii. Într-un singur moment, acest proces poate deveni o avalanșă care va reduce tensiunea la zero. Între timp, majoritatea generatoarelor din centrale se vor opri din cauza tensiunii inacceptabil de mici, ceea ce desigur va escalada situația.

sus ↑

12.Problemele puterii reactive

  • Deși puterea reactivă este necesară pentru folosirea multor dispozitive electrice, aceasta poate avea efecte dăunătoare asupra aparatelor și altor sarcini motorizate, precum și infrastructurii electrice proprii. Din moment ce curentul ce vine prin sistemul electric este mai mare decât cel necesar, puterea în exces este disipată în forma căldurii, deoarece curentul reactiv trece prin componente rezistive precum fire, întrerupătoare și transformatoare. Rețineți că orice energie consumată trebuie plătită. Nu contează dacă energia este consumată în forma căldurii sau ca putere utilă.
  • Putem determina câtă putere reactivă folosesc aparatele electrice prin măsurarea factorului de putere, raportul dintre puterea activă și cea reală. Un factor de putere de 1 (100%) înseamnă ideal că întreaga putere electrică este aplicată în putere reală. Casele au în mod tipic factori de putere în intervalul 70% - 85%, în funcție de aparatele folosite. Casele mai noi cu cele mai recente aparate economice, pot avea un factor de putere în gama de 90%.
  • Contorul rezidențial tipic citește doar puterea reală, respectiv ceea ce ați avea cu un factor de putere de 100%. Deși majoritatea companiilor de electricitate cu facturează gospodăriile direct pentru puterea reactivă, este o concepție comună greșită să spunem că corecția puterii reactive nu are un beneficiu economic. Pentru început, companiile de electricitate corectează factorul de putere în jurul complexelor industriale, sau cel puțin vor cere clientului vizat să facă asta pe cheltuiala sa, sau vor percepe mai mulți bani pentru puterea reactivă. În mod clar, companiile de electricitate beneficiază de pe urma corecției factorului de putere, din moment ce liniile de transmisie care transportă curentul suplimentar (reactiv) în zonele puternic industrializate îi costă bani pe aceștia. Mulți oameni trec cu vederea beneficiile pe care corecția factorului de putere le poate oferi gospodăriei tipice în comparație cu economiile și alte beneficii la care se pot aștepta oamenii de afaceri cu sarcini inductive mari.
  • Cel mai important, plătiți puterea reactivă în forma pierderilor de energie create de curentul reactiv ce trece prin casa dvs. Aceste pierderi sunt sub forma căldurii și nu pot fi readuse în rețea. Așadar, plătiți. Cu cât sunt consumați mai puțin kilowați, fie prin disipare termică sau altfel, cu atât mai mică va fi factura de electricitate. Din moment ce corecția factorului de putere reduce pierderile de energie, dvs. economisiți.
  • Așa cum am precizat anterior, companiile electrice corectează factorul de putere în jurul complexelor industriale, sau cel puțin vor cere clientului vizat să facă asta, sau vor percepe mai mulți bani pentru puterea reactivă. Acestea nu sunt preocupate de serviciul rezidențial deoarece impactul asupra rețelei de distribuție nu este atât de sever precum cel cauzat de zonele puternic industrializate. Cu toate acestea, este adevărat că corecția factorului de putere asistă companiile electrice prin reducerea cererii de electricitate, astfel permițându-le acestora să satisfacă nevoile în altă parte. Dar cui îi pasă: Corecția factorului de putere vă scade factura de electricitate prin reducerea numărului de kilowați consumați, iar fără acesta factura ar fi mai mare în mod garantat.
  • Am întâlnit acest lucru la alte companii electrice și am avut succes în a le convinge să facă o retragere. Companiile de electricitate variază foarte mult, iar multe nu arată niciun interes în a se abate de la strategia standard de marketing prin recunoașterea produselor economice dovedite. Rețineți că promovarea economiilor energetice REALE față de clienții lor ar fi devastator pentru acestea.
  • Corecția factorului de putere nu vă va crește factura și nici nu vă va deteriora aparatele. Tehnologia a fost aplicată cu succes în industrie de mulți ani. Dacă este dimensionată corect, corecția factorului de putere va spori eficiența energetică și longevitatea sarcinilor inductive. Corecția factorului de putere poate avea efecte adverse (de ex. armonice) asupra echipamentelor industrializate sensibile dacă nu sunt gestionate de profesioniști cunoscători, cu experiență. Corecția factorului de putere în locuințele rezidențiale este limitată la capacitatea tabloului electric (maxim 200 A) și nu supra-compensează sarcinile inductive ale gospodăriei. Prin creșterea eficienței sistemelor electrice, cererea de energie și impactul său asupra mediului sunt reduse.

sus ↑