Métodos de compensação de potência reativa em sistemas de alimentação
Potência reativa é a parte da potência total que vai para suportar processos eletromagnéticos em cargas que possuem componentes reativos indutivos e capacitivos.
A própria potência reativa não é utilizada para realizar nenhum trabalho útil, ao contrário da potência ativa, porém, a presença de correntes reativas nos fios leva ao seu aquecimento, ou seja, perdas de potência na forma de calor, o que obriga o fornecedor de eletricidade a fornecer o usuário com maior potência total. Enquanto isso, de acordo com a ordem do Ministério da Indústria e Energia da Federação Russa nº 267 de 4 de outubro de 2005, a potência reativa é classificada como perdas técnicas em redes elétricas.
Mas os campos eletromagnéticos sempre surgem durante os modos normais de operação de um grande número de variedades de equipamentos elétricos: lâmpadas fluorescentes, motores elétricos para diversos fins, instalações de indução, etc.— todas essas cargas não apenas consomem energia ativa útil da rede, mas também causam o aparecimento de energia reativa em circuitos estendidos.
E embora sem energia reativa, muitos consumidores contendo componentes indutivos tangíveis não poderiam operar em princípio, pois precisam potência reativa como uma fração da potência total, a potência reativa é frequentemente relatada como uma sobrecarga prejudicial em relação às redes elétricas.
Dano de energia reativa sem compensação
Em geral, quando a quantidade de potência reativa na rede torna-se significativa, a tensão da rede diminui, condição muito característica de sistemas de potência com déficit da componente ativa — a tensão da rede está sempre abaixo da nominal. E então a energia ativa que falta vem dos sistemas de energia vizinhos, onde uma quantidade excessiva de eletricidade está sendo gerada.
Mas tais sistemas, que sempre exigem reposição às custas dos vizinhos, acabam sempre se revelando ineficientes e, afinal, podem facilmente se tornar eficientes, basta criar condições para gerar energia reativa na hora, em dispositivos de compensação especialmente adaptados selecionados para cargas ativas-reativas deste sistema de energia.
O fato é que a potência reativa não precisa ser gerada em uma usina por um gerador; em vez disso, pode ser obtido em instalação compensadora (em capacitor, compensador síncrono, em fonte de energia reativa estática) localizada na subestação.
Hoje, a compensação de potência reativa não é apenas uma resposta a perguntas sobre economia de energia e como otimizar cargas de rede, mas também uma ferramenta valiosa para impactar a economia das empresas. Afinal, o preço final de qualquer produto manufaturado é formado, inclusive, pela energia elétrica consumida, que, se reduzida, reduzirá os custos de produção. Esta é a conclusão de auditores e especialistas em energia, que tem levado muitas empresas a recorrerem ao cálculo e instalação de sistemas de compensação de potência reativa.
Para compensar a potência reativa de uma carga indutiva — escolha uma certa capacitância capacitorCom isso, a potência reativa consumida diretamente pela rede diminui, passando a ser consumida pelo capacitor. Em outras palavras, o fator de potência do consumidor (com capacitor) aumenta.
As perdas ativas agora não passam de 500 mW por 1 kVar, enquanto as partes móveis das instalações estão ausentes, não há ruído e os custos operacionais são insignificantes. Os capacitores podem ser instalados em princípio em qualquer ponto da rede elétrica e a potência de compensação é selecionada individualmente. A instalação é realizada em gabinetes de metal ou na versão desktop.
Métodos de compensação de potência reativa em sistemas de alimentação
Dependendo do esquema de conexão dos capacitores ao consumidor, existem vários tipos de compensação: individual, em grupo e centralizada.
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Com compensação individual, os capacitores (capacitor) são conectados diretamente ao local de ocorrência da potência reativa, ou seja, seu(s) próprio(s) capacitor(es) — a um motor assíncrono, separadamente — a uma lâmpada de descarga de gás, individual — a uma máquina de solda , capacitor pessoal — para forno de indução, para transformador, etc. d. Aqui, os fios de alimentação para cada consumidor específico são descarregados das correntes reativas.
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A compensação de grupo implica a conexão de um capacitor comum ou de um grupo comum de capacitores a vários consumidores com componentes indutivos significativos ao mesmo tempo. Neste caso, a operação simultânea constante de vários consumidores está relacionada à circulação da energia reativa total entre consumidores e capacitores. A linha que fornece eletricidade a um grupo de consumidores será descarregada.
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A compensação centralizada envolve a instalação de capacitores com regulador no quadro de distribuição principal ou de grupo. O regulador estima em tempo real o consumo de energia reativa atual e conecta e desconecta rapidamente o número necessário de capacitores. Como resultado, a potência total consumida pela rede é sempre minimizada de acordo com o valor instantâneo da potência reativa requerida.
Cada instalação de compensação de potência reativa inclui vários ramos de capacitores, vários estágios, que são formados individualmente para uma determinada rede elétrica, dependendo dos consumidores pretendidos de potência reativa. Tamanhos de passo típicos: 5; dez; vinte; trinta; 50; 7,5; 12,5; 25 quadrados
Para obter passos grandes (100 ou mais kvar), vários passos pequenos são combinados em paralelo.Como resultado, as cargas da rede são reduzidas, as correntes de partida e as perturbações associadas são reduzidas. Em redes com grande número de harmônicos mais altos da tensão de rede, os capacitores das instalações de compensação são protegidos por indutores.
Vantagens da compensação de potência reativa
As instalações de compensação automática oferecem várias vantagens à rede equipada com elas:
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redução da carga nos transformadores;
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simplificação dos requisitos para a seção transversal dos fios; permitir uma carga maior nas redes elétricas do que é possível sem compensação;
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eliminando os motivos de redução da tensão da rede, mesmo que o usuário esteja conectado a fios longos;
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aumentar a eficiência dos geradores móveis de combustível líquido;
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facilitar a partida de motores elétricos;
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aumenta automaticamente o cos phi;
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remova a energia reativa das linhas;
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alívio de estresse;
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melhorar o controle sobre os parâmetros de rede.