Счетчик считает реактивную нагрузку

Как правильно считаются показания счетчика электроэнергии с трансформаторами тока

Данный коэффициент — это характеристика, показывающая достоверность показаний прибора-измерителя. Этот показатель определяет степень работоспособности станции трансформаторов тока. Коэффициент трансформации (КТ) счетчика электроэнергии — один из значимых показателей, позволяющий вести правильный учет расхода электроэнергии. Разберемся подробнее в этом вопросе.

Режимы работы потребителей электрической энергии не остаются постоянными, а непрерывно изменяются в течение суток, недель и месяцев года. Соответственно изменяется и нагрузка всех звеньев передачи и распределения электроэнергии и генераторов электрических станций. Изменение нагрузок электроустановок в течение времени принято изображать графически в виде графиков нагрузки.

Различают графики активных и реактивных нагрузок. По продолжительности графики нагрузки делятся на сменные, суточные и годовые.

В условиях эксплуатации изменения нагрузки по активной и реактивной мощности во времени представляют в виде ступенчатой кривой по показаниям счетчиков активной и реактивной мощности, снятым через одинаковые определенные интервалы времени (30 или 60 мин.).

Знание графиков нагрузки позволяет определять величину сечений проводов и жил кабелей, оценивать потери напряжения, выбирать мощности генераторов электростанций, рассчитывать системы электроснабжения проектируемых предприятий, решать вопросы технико-экономического характера и многое другое.

По суточным графикам нагрузки строятся годовые графики. Различают два типа годовых графиков. Первый – график изменения суточных максимумов нагрузки. Он дает возможность правильно запланировать вывод электрооборудования в ремонт. Второй тип – график по продолжительности, который строится по двум характерным суточным графикам предприятия (за зимние и летние сутки). Годовые графики по продолжительности используются в технико-экономических расчетах (при определении оптимального типа и мощности трансформаторов, генераторов станций, выборе вариантов электроснабжения и т. д.).

Графики нагрузок промышленных предприятий характеризуются следующими параметрами и коэффициентами:

Р_м, Q_м, S_м – максимумы соответственно активной, реактивной и полной мощностей нагрузок.

Р_см, Q_см – соответственно средняя активная и реактивная нагрузки за наиболее загруженную смену.

где Р_i и Q_i – текущие значения активной и реактивной мощности за наиболее загруженную смену (максимально загруженной считается смена с максимальным расходом активной энергии); n – количество измерений.

Р_ср, Q_ср, S_ср – среднесуточные активная, реактивная и полная мощность нагрузки соответственно. Определяются аналогично среднесменным, только для суток.

К_з.а, К_з.р – коэффициенты заполнения графиков нагрузки активного и реактивного:

5. К_и – коэффициент использования установленной мощности потребителей. Обычно вычисляется для определенного промежутка времени:

– для наиболее загруженной смены:

где Р_уст – установленная мощность всех электроприемников, кВт.

6. К_м– коэффициент максимума нагрузки (определяется для наиболее загруженной смены):

7. Средний за сутки коэффициент мощности:

.

8. Р_э, Q_э, S_э – среднеквадратичные или эффективные активная, реактивная и полная нагрузки суточного графика:

, кВт,

где Р₁, Р₂, …, Р_n – средняя нагрузка на интервалах времени между замерами показаний приборов; t₁, t₂, …, t_n – временные интервалы между замерами.

Если интервалы между замерами одинаковы, то:

, кВт,

, кВар,

, кВА,

где n – число измерений; ,и т.д.

9. k_ф – коэффициент формы графика, который определяется как отношение среднеквадратичной мощности к средней за рассматриваемый период времени:

,,.

10. Т_м – число часов использования максимума активной нагрузки в год:

,

где W_а.г – потребленная за год активная энергия, кВтч

,

где Р₁, Р₂, …, Р_n – средняя нагрузка на интервалах времени между замерами показаний приборов суточного графика нагрузки; t₁, t₂, …, t_n – временные интервалы между замерами.

11. α – коэффициент сменности:

,

где Р_ср.г – среднегодовая активная нагрузка:

.

В настоящее время согласно действующему прейскуранту цен на электроэнергию № 09-01 применяются в основном две системы тарифов: одноставочный и двухставочный.

Под тарифами понимается система отпускных цен за электроэнергию, дифференцированных для различных групп потребителей.

Размеры тарифов устанавливаются региональными энергетическими комиссиями (РЭК).

Для одноставочных тарифов стоимость израсходованной электроэнергии, руб.,

где W_а – количество израсходованной предприятием электроэнергии, кВтч;

b – тарифная ставка за 1 кВтч, руб/кВтч.

По одноставочному тарифу оплата производится промышленными предприятиями с присоединенной мощностью до 750 кВА.

Одноставочные тарифы являются наиболее простыми при расчетах за потребленную электроэнергию. Но они имеют некоторые недостатки: при отключении потребителя в какой-то промежуток времени потребитель не несет расходов за электроэнергию в этот период. Энергосистема же постоянно держит в рабочем состоянии генерирующие мощности с сопровождающимися при этом издержками энергетического производства.

Энергосистема осуществляет электроснабжение ряда промышленных и других потребителей. Соответственно, график нагрузки энергосистемы имеет явно выраженный дневной и вечерний максимумы.

Особое значение для энергосистемы имеют вопросы снижения электрической нагрузки предприятий в часы максимума энергосистемы (с 8 до

11 ч и с 17 до 22 ч).

При использовании одноставочных тарифов потребитель не стимулируется к выравниванию суточного графика нагрузки и к снижению токов нагрузки в часы максимума энергосистемы, так как оплачивает только потребленную электроэнергию независимо от кривой графика ее потребления. Но предприятие, оплачивающее электроэнергию по одноставочному тарифу, обязано оплатить в 4-кратном размере израсходованную сверх лимита электроэнергию.

Двухставочный тариф применяется для промышленных предприятий с присоединенной мощностью более 750 кВА. Двухставочный тариф состоит из основной и дополнительной ставок.

За основную ставку принимается годовая плата за 1 кВт присоединенной (договорной) максимальной 30-минутной мощности предприятия, участвующей в максимуме нагрузки ЭС. Дополнительная ставка двухставочного тарифа предусматривает плату за израсходованную в киловатт-часах электроэнергию, учтенную счетчиками.

Стоимость электроэнергии по двухставочному тарифу, руб.:

где а – плата за 1 кВт заявленной (расчетной) мощности предприятия, участвующей в максимуме нагрузки энергосистемы, руб./г; b – стоимость

1 кВтч активной энергии по счетчику.

За нарушение договорных обязательств применяется система штрафов. За потребление сверхлимитной электроэнергии предприятие обязано оплатить надбавку в 6-кратном размере дополнительной ставки двухставочного тарифа. Превышение присоединенной мощности, заявленной в часы максимума энергосистемы, влечет за собой плату в 10-кратном размере основной ставки двухставочного тарифа за квартал, в котором произошло нарушение условий договора.

Кроме этого, энергосистема задает график работы компенсирующих устройств реактивной мощности, несоблюдение которого ведет к увеличению тарифа в размере 50 % за квартал, в котором отмечено нарушение этого графика.

В балансе реактивных нагрузок потери реактивной мощности в элементах системы электроснабжения промышленного предприятия достигают

20 %. Естественный коэффициент мощности электрических нагрузок различных промышленных предприятий изменяется в пределах cos_ест = 0,7–0,9. Это означает, что предприятия потребляют реактивную мощность

Полные затраты на производство и передачу всей необходимой предприятию реактивной мощности от шин электростанций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения предприятия. Поэтому экономически целесообразно от генераторов электростанций передавать часть реактивной мощности, а – компенсировать на шинах присоединения предприятия к энергосистеме.

Согласно «Правилам пользования электрической и тепловой энергией», предусматривается нормирование потребления реактивной мощности непосредственно в именованных единицах, т. е. наряду с нормированием потребления активной мощности нормируется и реактивная.

Учитывая необходимость постоянного поддержания оптимальных режимов в энергосистеме, реактивная мощность предприятий нормируется для периода максимальной активной нагрузки энергосистемы Q_Э1 и для периода минимальной нагрузки Q_Э2 . Значения Q_Э1 и Q_Э2 рассчитываются энергоснабжающей организацией по специальной методике и на каждый квартал указываются в договоре с предприятием на пользование электрической энергией.

Оптимальное значение потребляемой из сетей энергосистемы реактивной мощности Q_Э1 , задаваемое потребителю, определяет для него суммарную установленную мощность компенсирующих устройств.

Треугольник мощностей

Чтобы разобраться с реактивной нагрузкой рассмотрим треугольник мощностей.

где Р – активная мощность, которая измеряется в Ватах и используется для совершения полезной работы;

Q – реактивная, которая измеряется в Варах и используется для создания электромагнитного поля;

S – полная мощность используется для расчета электрических цепей.

Для расчета полной мощности применяем теорему Пифагора: S 2 =P 2 +Q 2 . Или с помощью формулы: S=U*I, где U – это показание напряжения на нагрузке, I — показание амперметра, которое включается последовательно с нагрузкой. В расчетах также используется коэффициент мощности – cosφ. На приборах, которые относятся к реактивной нагрузке, обычно указаны активная мощность и cosφ. С помощью этих параметров также можно получить полную мощность.

Иногда на приборах указывается полная мощность, а cosφ не указан. В этом случае применяется коэффициент 0,7.

Перевод ампер в киловатты

Сейчас в Интернете есть множество специальных программ, в которых прямо онлайн можно, подставив свои данные, произвести нужные расчеты. Но если по какой-то причине подключиться к Интернету невозможно, а сделать расчет необходимо в данный момент, достаточно произвести простые арифметические действия, чтобы получить искомый результат.

Пример 1 – перевод для однофазной сети 220 В

Чтобы рассчитать, например, предельную мощность автоматического однополюсного реле с номинальным током 16А, производим расчет по формуле:

P = U x I

Подставляя в формулу цифровые значения получаем:

Р = 220В х 16А = 3520Вт = 3,5КВт

То есть реле-автомат, который можно установить в эту электрическую цепь, должен выдерживать нагрузку подключенных приборов не ниже 3,5 КВт.

Так же можно подсчитать сечение провода, например, для тостера на 1,5 КВт:

I = P : U = 1500 : 220 = 7А

Но при этом достаточно важным фактором является то, что при подборе проводов нужно учитывать материал используемого проводника. Так, используя медный провод, необходимо знать, что он выдержит нагрузки вдвое большие, чем алюминиевый провод такого же сечения.

Пример 2 – обратный перевод в однофазной бытовой сети

Теперь рассмотрим усложненную задачу, когда в сети задействовано несколько подключенных электрических устройств, для которых нужно подобрать автоматическое реле, оптимально выдерживающее мощность подключенных приборов, например, когда одновременно подключены:

• 2 лампы накаливания по 100 Вт;
• бытовой обогреватель мощностью 2 кВт;
• телевизор мощностью 0,5 кВт.

Чтобы подсчитать общую мощность подключенных к сети приборов, работающих одновременно, нужно их мощность в киловаттах перевести в ватты и суммировать данные:

100+100+2000+500= 2700Вт или 2,7кВт

Показатель силы тока в этом конкретном случае будет:

I = P : U = 2900Вт : 220В = 13,2А

То есть, в имеющемся примере расчета, необходимо установить автомат с номинальным током, который равен или превышает полученное значение. По расчетам, выбирая однофазное стандартное реле, вполне достаточно поставить сюда автомат на 16А.

Пример 3 – расчет для трехфазной сети ампер в киловатт

Делая расчет перевода одних единиц в другие, в этом примере меняется только формула расчета. Для примера возьмем автомат с номинальным током 20А и произведем расчет, какую мощность сети он выдержит:

Р = √3 х 380В х 20А = 13148 = 13,1 кВт

То есть, исходя из полученных данных, трехфазный автомат на 20А сможет выдержать нагрузку 13,1 КВт.

Пример 4 – обратный перевод в трехфазной сети

Когда мы знаем мощность прибора, подключенного к трехфазной сети, то вычислить оптимальный ток для автомата не составит особого труда. Возьмем прибор на 13кВт, что в ваттах составит 13000 Вт.

Сила тока составит I = 13000: (√3 х 380) = 20А

Получается, что для подключения такого трехфазного прибора нужен автомат не менее 20А.

Практическое применение и коррекция

Если к розетке с синусоидальным напряжением 50 Гц и 230 В подсоединить нагрузку с опережением или отставанием тока от напряжения на какую-то угловую величину, то на активной внутренней катушке будет создаваться увеличенная мощность. Это значит, что при работе в таких условиях выделяется много тепла, и электростанция отводит его в увеличенном количестве, по сравнению с применением активной нагрузки.

Коэффициенты полезного действия и мощности отличаются друг от друга. Мощностной показатель не влияет на потребление приемника, подключенного к сети, но изменяет энергетические потери в подводных проводах и местах выработки энергии или ее преобразования. В доме электросчетчик не реагирует на проявление мощности, так как оплачивается только та энергия, за счет которой работают приборы.

КПД влияет на потребляемую активную нагрузку. Например, энергосберегающая лампа потребляет в полтора раза больше электричества, чем аналогичный прибор накаливания. Это говорит о высоком коэффициенте полезного действия у первой лампы. Но показатель нагрузки может быть низким и высоким в обоих вариантах.

Коррекция заключается в приведении потребления прибора с низким мощностным коэффициентом к стандартным показателям при питании от силовой цепи переменного тока. Технически это осуществляется применением действенной схемы на входном устройстве, которая помогает равномерно использовать фазную мощность и исключает перегрузку нулевого провода. При этом снижаются всплески потребительского тока на верхушке синусоиды питающего вольтажа.

Реактивная нагрузка корректируется при включении в магистраль элемента с обратным действием. Например, в двигателе переменного тока для компенсации действия ставится конденсатор параллельно питающей линии. Применяется система активного или пассивного корректора при изменении используемого тока во время колебательного периода подпитывающего напряжения для преобразования коэффициента. Простым примером является последовательное подключение дросселя. При этом конечные приборы потребляют ток непропорционально гармоничным искажениям. Катушка сглаживает волновые импульсы.