電力システムネットワークにおける無効電力の重要性

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無効電力の重要性は、需要の高まりとともに高まっています。 電力 電力システムネットワークにおいて、多くの国内および産業ユーティリティによって。電力システムの安定性と信頼性は、無効電力管理に依存します。

より効率的で、信頼性が高く、費用効果の高い方法でエネルギーを生成する必要があります。電気エネルギーを供給する効果的な方法は、FACTS( 柔軟なAC伝送システム )、SVC(静的電圧補償)などにより、電圧の安定性、高力率、および伝送損失の低減を維持します。無効電力は、電力システムネットワークで重要な役割を果たします。




無効電力の重要性

無効電力の重要性

AC電源システムは、有効電力と無効電力の2種類の電力を生成および消費します。有効電力または有効電力は、あらゆる負荷に与えられる真の電力です。照明ランプや回転モーターなどの便利な作業を実現します。



一方、無効電力は虚数電力または皮相電力であり、有用な作業は行われず、電力システムライン内を前後に移動するだけです。これはACシステムの副産物であり、誘導性および容量性負荷から生成されます。電圧と電流の間に位相変位がある場合に存在します。これは、ボルトアンペア無効(VAR)の単位で測定されます。

無効電力が重要である3つの理由

1.電圧制御

電力システム機器は、公称電圧の±5%以内で動作するように設計されています。電圧レベルの変動は、さまざまな機器の誤動作につながります。高電圧は巻線の絶縁を損傷しますが、低電圧は、ブラブの低照明、誘導モーターの過熱など、さまざまな機器のパフォーマンスを低下させます。


電力需要が送電線から供給される電力よりも多い場合、供給線から引き出される電流はより高いレベルに増加し、受信側で電圧が大幅に低下します。この低圧電圧をさらに下げると、発電機ユニットのトリップ、モーターの過熱、その他の機器の故障につながります。

これを克服するには、無効電力を送電線に無効インダクタまたはリアクトルを配置して負荷に供給する必要があります。これらの原子炉の容量は、供給される皮相電力の量に依存します。

無効電力による電圧制御

無効電力による電圧制御

電力需要が供給される無効電力よりも少ない場合、負荷電圧はより高いレベルに上昇し、送信機器の自動トリップにつながります。 力率 、さまざまな機械装置のケーブルおよび巻線の絶縁不良。

これを克服するには、システムで利用可能な追加の無効電力を補償する必要があります。さまざまな補償機器は、同期コンデンサ、シャントコンデンサ、直列コンデンサ、およびその他のPVシステムです。これらのデバイスは、容量性無効電力を注入して、システムの誘導性無効電力を補償します。

以上のことから、送電系統の安定性の限界内に電圧レベルを維持するためには皮相電力が必要であると言えます。

2.電気的停電

電気的停電

電気的停電

1978年のフランス、2003年の北東国、2012年のインドの多くの地域のように、いくつかの停電は、電力システムの無効電力が不十分であることが停電の主な理由であることに気づきました。これは、長距離伝送のために皮相電力の需要が異常に高いために発生します。

これは最終的に、低電圧のためにさまざまな機器や発電ユニットのシャットダウンにつながります。したがって、電気システムが適切に機能するためには、十分な量の無効電力が電気システムに存在する必要があります。

3.さまざまなデバイス/マシンの適切な動作

さまざまなデバイスマシンの適切な動作

さまざまなデバイスマシンの適切な動作

変圧器、モーター、発電機、その他の電気機器は、磁束を生成するために無効電力を必要とします。これは、これらのデバイスが有用な作業を行うために磁束の生成が必要であるためです。上の図では、赤色で示されている無効電力は、モーターに磁界を生成するのに役立ちますが、力率の低下につながります。これが、容量性無効電力を供給することによって誘導性無効電力を補償するためにコンデンサが配置されている理由です。

無効電力のソースとシンク

電力供給システムに接続されているほとんどの機器は、皮相電力を消費または生成しますが、これらすべてが電圧レベルを制御するわけではありません。発電所の発電機は有効電力と無効電力の両方を生成しますが、コンデンサは無効電力を注入して電圧レベルを維持します。以下の図に、ソースとシンクの一部を示します。

無効電力のソースとシンク

無効電力のソースとシンク

2種類の情報源

無効電力には、動的無効電源と静的無効電源の2種類があります。

動的無効電力

これらには、電気システムに十分な量の無効電力を注入または提供することによって無効電力の変化に迅速に応答することができる伝送装置およびデバイスが含まれます。これらは高コストであり、これらのデバイスのいくつかを以下に示します。

•同期発電機:励起電圧に応じて、同期機で生成される有効電力と無効電力が異なります。 AVR(自動電圧レギュレータ)は、これらのマシンの動作範囲で無効電力を制御するために使用されます。

•同期コンデンサー:これらは、実際の電力を生成せずに無効電力を生成するために使用される小型発電機のタイプです。

•ソリッドステートデバイス:これらには以下が含まれます パワーエレクトロニクスコンバーター およびなどのデバイス SVCによる事実 デバイス。

静的無効電力

これらは低コストのデバイスであり、無効電力の変動に対する応答は動的パワーデバイスよりもいくらか少なくなります。静的リソースの一部を以下に示します。

•容量性および誘導性補償器:これらは、システム電圧を調整するためにシステムに接続されたいくつかのシャントコンデンサーとインダクターで構成されています。コンデンサは皮相電力を生成しますが、インダクタは無効電力を吸収します。

•地下ケーブルと架空送電線:ケーブルと架空送電線を流れる電流は、無効電力を生成する正味の磁束を生成します。負荷の軽いラインは無効電力の発電機として機能し、負荷の高いラインは無効電力の吸収体として機能します。

•PVシステム:これらは、太陽光発電によるグリッドシステムの有効電力注入と高調波および無効電力の補償に使用されます。

無効電力のさまざまなシンク

発電機やその他の電源によって生成された無効電力は、以下に示す負荷の一部によって吸収されます。これらのデバイスで損失が発生するため、これらの負荷に補償デバイスを配置する必要があります。

•• 誘導電動機 (ポンプとファン)
•トランスフォーマー
•励起された同期機の下
•負荷の高い送電線

これはすべて無効電力の重要性についてです。この記事に時間を割いてくださった読者の皆様に感謝いたします。ここに興味のある読者への質問があります–力率とは何ですか、そしてどうすれば力率補償を達成できますか。下記のコメント欄に回答を書いてください。

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