Энергетические компоненты трехфазного тока, их оплата и компенсация, страница 3

Возникая в сети потребителя, реактивный ток должен быть скомпенсирован (уничтожен) в сети поставщика, так как он вызывает дополнительные потери в его сетях, перегружает генерирующие узлы (вызывает "потери" полной мощности) и ухудшает качество электроэнергии (напряжения) в нагрузочных узлах, где подсоединены другие потребители, для которых поставщик гарантирует качественную поставку согласно договору купли-продажи. Действующая величина реактивного тока (30) уравновешенного режима (работы оборудования потребителя) измеряется в точке присоединения потребителя  и должна быть оплачена потребителем по показаниям его инструментальных средств (счётчика реактивной энергии). Однако возникают законные вопросы: В какую сторону "крутится" счётчик реактивной мощности и кто платит за дополнительные потери реактивного тока в те моменты, когда .

В уравновешенном режиме для коэффициента мощности выполнено ( это не условие: оставьте как было)

    .                                   (40)

Если коэффициент мощности характеризует потерю мощности генерирующих узлов, то его квадрат – дополнительные потери (тепловые). Он равен единице только тогда, когда активный ток равен полному току. Так как

,

, то для фиксированного уровня напряжения  стоимость активной мощности  (реактивной мощности ) является линейной функцией действующей величины активного тока  (реактивного тока ):

 ,                                   (41а)

  ,                                 (41б)

где тарифные коэффициенты  и  прописываются как конвенциально расчётные.

Стоимости тепловых потерь активного (реактивного) тока являются квадратичными функциями  соответствующих переменных ():

,       (42а)

 .        (42б)

Тепловые потери не зависят от того, какого типа ток (активный или реактивный) их вызвал, поэтому тарифный коэффициент  такой же, как и для полного тока (13).

В условиях договора купли-продажи величины ,  и  – инструментально измеряемые. Для принятых тарифных коэффициентов (также, как и для полного тока,   -   см. рисунок):

·  в интервале  оплата активной мощности покрывает оплату тепловых потерь активного тока ;

·  в интервале  оплата реактивной мощности покрывает оплату дополнительных потерь реактивного тока .

Из (39) следует, что  и суммарная оплата за активную и реактивную мощности покрывают оплату тепловых потерь от полного тока:

  .            (43)

Несбалансированный режим. Если нагрузка не сбалансирована, то полный ток не равен сумме активного и реактивного токов (29) и (30):

,        .

В несбалансированном режиме (когда (21) не выполняется) потери, обусловленные суммой потерь активного и реактивного токов, меньше потерь полного синусоидального тока. Он равен сумме трёх синусоидальных  составляющих:

           (44) здесь под фигурной скобкой такие слова: обобщённый реактивный ток - да

Обобщённый реактивный ток равен . Компонента трёхфазного тока – ток небаланса  появляется, когда нагрузка несимметрична (точнее – несбалансированна). Трёхфазный вектор  тока небаланса равен двойному векторному произведению [5]:

.

Векторное произведение комплексных действующих величин напряжения и тока

определяет вектор мощности небаланса [7]. Компоненты разложения (44) ортогональны, что для действующих величин даёт квадратичное разложение тока (уравнение нормированных потерь):

                  (45)

здесь под фигурной скобкой такие слова: дополнительные потери -да

Скомпенсировать ток небаланса фазовым сдвигом невозможно.

Справедливо уравнение мощности [8]:

    ,            (46)

здесь под фигурной скобкой такие слова: дополнительные потери - да т. е. квадратичное разложение полной (кажущейся) мощности  на три компоненты. Мощность небаланса равна

  .               (47)