Наиболее эффективными источниками реактивной мощности для компенсации реактивной мощности в сетях 0,4 кВ, 6-10 кВ являются батареи статических конденсаторов, среди которых можно выделить несколько основных типов:
1. Нерегулируемые. Состоят только из фиксированных ступеней. Принцип действия: включение и отключение разъединителя производится в ручном режиме (при отсутствии нагрузочного тока). Марки производимых установок - КРМ, КРМ1, УКЛ, УКЛ56, УКЛ57.
2. Регулируемые. Состоят только из регулируемых ступеней. Принцип действия: коммутация осуществляется автоматически, включением и отключением ступеней. При этом мощность и момент включения автоматически определяются электронным блоком. Регулируя, повышая значение коэффициента cos(φ), высоковольтные конденсаторные установки автоматически компенсируют реактивную мощность нагрузки в электрических сетях трехфазного переменного тока напряжением 6,3 - 10,5 кВ. Марки - КРМ, УКРМ 6, УКРМ 6,3, УКРМ 10, УКРЛ, УКРЛ56, УКРЛ57.
3. Полуавтоматические. Для того, чтобы удешевить установки компенсации реактивной мощности УКРМ 10 кВ и 6 кВ, сохранив при этом высокий уровень их качества, были разработаны полуавтоматические компенсаторы реактивной мощности - гибрид неавтоматических и автоматических установок УКРМ. В их составе имеются как регулируемые ступени, так и фиксированные. Такие устройства получили широкое распространение ввиду того, что практически всегда некоторая часть нагрузки в высоковольтной сети присутствует постоянно, в круглосуточном режиме. Для этой "фиксированной" части нагрузки и подбираются соответствующие ёмкости конденсаторных батарей, размещаемых в нерегулируемых ячейках конденсаторных установок. Такие ступени в 2-3 раза дешевле по сравнению с автоматическими ступенями аналогичной мощности, что в свою очередь благоприятно сказывается на стоимости устройства компенсации реактивной мощности УКРМ в целом.
4. Фильтровые.
Любые вышеперечисленные высоковольтные установки (нерегулируемые, регулируемые, полуавтоматические) при необходимости исполняются с защитными дросселями от гармонических искажений. При этом в зависимости от типа установки существенно зависит и её стоимость. Правильный выбор типа УКРМ и её параметров позволит обеспечить экономию денежных средств как на этапе покупки данной установки, так и в процессе эксплуатации, обеспечит долговечность работы и минимальный срок окупаемости вложенных денежных средств. Поэтому стоит доверить вопросы выбора типа компенсирующих устройств, их параметров и мест установки профессионалам.
Для упрощения восприятия данных слов приведены два примера. На одном из предприятий в связи с предписанием, полученным от электросетевой организации, о необходимости соблюдения договорных условий в части обеспечения значения tgφ было принято решение об установке компенсирующих устройств. Далее использовалось всем известное выражение для определения мощности компенсирующих устройств
Qку=Рмакс∙(tgφ1- tgφ2),
где Qку – необходимая мощность компенсирующих устройств,
Рмакс – максимальная потребляемая активная мощность предприятия,
tgφ1 – значение tgφ до установки КУ,
tgφ2- желаемое значение tgφ после установки КУ.
Стоимость выбранных компенсирующих устройств составила несколько миллионов рублей.
После проведения инструментального обследования электрической сети, выполнения расчетов и определения оптимальных точек подключения компенсирующих устройств, с учетом параметров установок и режимов работы (управления) стоимость компенсирующих устройств сократилась более чем в два раза от первоначально предлагавшихся капитальных вложений.
При выборе батарей статических конденсаторов также необходимо выполнять работы по оценке качества электрической энергии. Пример полученных данных по значениям искажения синусоидальности кривой напряжения (%V THD) и тока (%I THD) приведен на рисунках 1 и 2.
Рисунок 2 Значения гармонических составляющих кривой напряжения (%V THD) и тока (%I THD) для лесоперерабатывающего предприятия
В результате измерений было выявлено, что уровень высших гармонических составляющих напряжений по некоторым гармоникам (12, 14, 18, 22, 30, 32, 36, 39 и 40) превышает не только нормально допустимые, но также и предельно допустимые значение (наибольшее превышение достигается в фазе С).
В данном случае для компенсации реактивной мощности рекомендуется использовать специальную УКРМ. В случае установки обычной УКРМ срок службы её существенно сократится, а гарантийные обязательства производителя зачастую не распространяются на выход из строя батарей конденсаторов, связанных с превышением токов высших гармоник установленных заводом-изготовителем пределов.