Энергосистема состоит из множества элементов: генераторов, трансформаторов, линий электропередачи, электродвигателей и электроустановок потребителей. Самый распространённый вид нагрузки – электродвигатель – состоит из катушек проводов, намотанных на сердечник. Любая катушка – это индуктивность, и она может запасать в себе энергию.
Линии электропередач – это, по сути, электрические конденсаторы. Обкладками этих «конденсаторов» служат фазные провода и земля, а диэлектриком для накопления заряда – воздух или изоляция кабеля. Вкупе с большой протяжённостью они дают эффект большой ёмкости, которая тоже может запасать в себе энергию.
Емкостные и индуктивные элементы электрической сети называют реактивными, поскольку они накапливают в себе энергию и могут отдавать её обратно в сеть.
Когда мы включаем в работу участок электросети, мы подаём на него напряжение. Ток течёт по этому участку к нашим потребителям, но не вся электроэнергия превращается в полезную работу. Часть уходит на активные потери сопротивления проводов, и они греются. Ещё одна часть расходуется на насыщение реактивных элементов сети. Эта электроэнергия называется реактивной.
Если проводить аналогии, то можно привести пример с кефиром. Чтобы попить, его нужно налить в стакан. Но весь кефир выпить не удастся, часть его останется на стенках стакана. Это неизбежные потери кефира на смачивание ёмкости, в которой он находится, хотя сам он никуда не девается. С реактивной электроэнергией ситуация похожая. Она никуда не девается, без неё никуда, но и использовать её для совершения полезной работы невозможно. Она вся уходит на насыщение индуктивностей и ёмкостей в сети. Современные электросчётчики ведут учёт реактивной энергии, но к оплате её объёмы не предъявляются.
Индуктивности и ёмкости заряжаются по очереди, в зависимости от того, каких элементов больше. Происходит это с частотой 50 Гц, поскольку именно с такой частотой напряжение и ток меняют своё направление в нашей энергосистеме.
Обмен электроэнергией между индуктивностями и ёмкостями происходит постоянно. Главное – следить, чтобы между ними соблюдался баланс. В противном случае доля реактивной электроэнергии станет слишком большой. Это приведёт к повышению активных потерь, ведь «реактивка» течёт по тем же проводам. Кроме того, это снизит эффективность работы электроустановок и увеличит расход уже активной электроэнергии из сети.
Для координации уровня реактивной электроэнергии применяются различные устройства по компенсации реактивной мощности, например, УКРМ. В сетях высокого и сверхвысокого напряжений применяются ещё и специальные маслонаполненные реакторы. Они компенсируют выпадающую индуктивность крупных силовых трансформаторов на время их ремонта в летний период.
Обычно компенсацией реактивной мощности занимаются электросетевые организации на своих центрах питания. Но зачастую этого бывает недостаточно, и потребителям также нужно следить за уровнем «реактивки» непосредственно на своём объекте.