MVA: полная форма в электротехнике: значение, формула, а также MVA и MW

MVA расшифровывается как мегавольт-ампер. Это единица измерения полной мощности, используемая для трансформаторов, генераторов, подстанций и других крупных AC электрических систем.

Пересчет является точным:

1 MVA = 1,000 kVA = 1,000,000 VA

MVA — это не то же самое, что MW. MVA описывает полное произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока, тогда как MW описывает активную мощность, преобразуемую в полезную работу или тепло. Коэффициент мощности связывает эти два параметра.

Что означает MVA?

Буквы обозначают:

• M: мега, приставка СИ для 10^6;
• V: вольт;
• A: ампер.

Вольт-амперы измеряют полную мощность в электрической цепи AC. Та же величина может записываться как VA, kVA или MVA в зависимости от масштаба.

Рейтинг	Эквивалентное значение
1 kVA	1,000 VA
1 МВА	1 000 кВА
1 МВА	1 000 000 ВА
10 МВА	10 000 кВА
100 МВА	100 000 кВА

Заглавная буква M является важным. В системе СИ обозначение M означает мега, тогда как строчная m означает милли, или 10^-3.

МВА, МВт и Мвар: треугольник мощности

Мощность AC обычно описывается через три взаимосвязанные величины:

Количество	Символ	Единица	Значение
Полная мощность	S	ВА, кВА, МВА	Суммарная потребность в среднеквадратичном значении напряжения и тока
Активная мощность	P	Вт, кВт, МВт	Мощность, преобразуемая в полезную работу, движение, тепло или свет
Реактивная мощность	Q	вар, квар, Мвар	Мощность, обмениваемая с магнитными и электрическими полями

Для синусоидальной системы:

S^2 = P^2 + Q^2
Коэффициент мощности = P / S
MW = MVA × коэффициент мощности

Например, нагрузка, потребляющая 10 MVA при коэффициенте мощности 0.80, потребляет:

MW = 10 MVA × 0.80 = 8 MW

Оставшееся соотношение является реактивным, а не дополнительным потреблением активной энергии. Используя треугольник мощностей:

Mvar = sqrt(10^2 - 8^2) = 6 Mvar

Если коэффициент мощности изменяется при неизменном значении MW, требуемая мощность в MVA также меняется. Вот почему низкий коэффициент мощности увеличивает ток и расходует запас по мощности трансформаторов, кабелей и распределительных устройств, не обеспечивая при этом соответствующего увеличения активной мощности.

Процесс проектирования корректирующих мер см. в Компенсация реактивной мощности: выбор мощности конденсаторной установки, гармоники и защита.

Формула MVA для однофазных и трехфазных электрических систем

Полная мощность однофазной сети

MVA = V × I / 1 000 000

где V — среднеквадратичное напряжение в вольтах, а I — среднеквадратичный ток в амперах.

Полная мощность трехфазной цепи

Для сбалансированной трехфазной электрической системы при использовании линейного напряжения и линейного тока:

MVA = sqrt(3) × V_L-L × I_L / 1 000 000

Преобразование формулы для расчета тока:

I_L = MVA × 1 000 000 / (sqrt(3) × V_L-L)

Данные уравнения позволяют рассчитать полную мощность на основе среднеквадратичных значений. Они не учитывают коэффициент мощности, если только требуемым результатом не является активная мощность.

Пример расчета: Ток трансформатора 10 MVA

Рассмотрим трехфазный трансформатор мощностью 10 MVA с номинальным напряжением 33/11 kV.

На стороне 33 kV:

I = 10,000,000 / (sqrt(3) × 33,000)
I ≈ 175 A

На стороне 11 kV:

I = 10,000,000 / (sqrt(3) × 11,000)
I ≈ 525 A

Номинальная полная мощность примерно одинакова с обеих сторон, но обмотка низкого напряжения несет большую токовую нагрузку. Фактическая нагрузка также должна учитывать класс охлаждения трансформатора, температурные пределы, положение переключателя ответвлений, гармоники, условия установки и инструкции производителя.

Почему номинальная мощность трансформаторов указывается в MVA, а не в MW?

Нагрев трансформатора в основном обусловлен потерями, зависящими от напряжения и тока. Трансформатор должен выдерживать среднеквадратичные значения напряжения и тока независимо от коэффициента мощности нагрузки. Поскольку коэффициент мощности относится преимущественно к подключенной нагрузке, мощность трансформатора выражается в VA, kVA или MVA, а не в W или MW.

Это не означает, что коэффициент мощности не имеет значения. При той же выходной мощности в МВт более низкий коэффициент мощности требует более высокого значения МВА и более высокого тока:

Активная нагрузка	Коэффициент мощности	Требуемая полная мощность
8 МВт	1.00	8 МВА
8 МВт	0.90	8.89 МВА
8 МВт	0.80	10 МВА
8 МВт	0.70	11.43 МВА

Более подробное объяснение номинальных параметров трансформаторов меньшей мощности см. в Понимание номинальной мощности трансформаторов в кВА.

Как читать номинальную мощность в МВА на заводской табличке

Значение в МВА никогда не следует рассматривать отдельно. Сверяйте его со следующими параметрами:

• номинальные первичные и вторичные напряжения;
• количество фаз и частота;
• номинальный ток для каждой обмотки;
• группа соединений и схема подключения;
• напряжение короткого замыкания в процентах;
• диапазон регулирования и положение ответвления обмотки;
• способ охлаждения;
• информация о превышении температуры и изоляции;
• применимый стандарт на трансформаторы.

Номинальная мощность в MVA сама по себе не определяет доступный ток короткого замыкания. Также необходимы значения полного сопротивления трансформатора и мощности вышестоящей электрической системы. Она также не указывает, сколько энергии трансформатор выдает за определенное время; энергия измеряется в таких единицах, как MWh, а не MVA.

Распространенные ошибки, связанные с MVA

Приравнивание MVA к MW

MVA равно MW только при коэффициенте мощности 1.00. Для других коэффициентов мощности используйте формулу MW = MVA × коэффициент мощности.

Путаница между мощностью и энергией

MVA — это номинальное значение мгновенной полной мощности. MWh — это энергия, накопленная за определенный период времени. Эти величины не являются взаимозаменяемыми.

Игнорирование множителя «корень из трех»

Формула для сбалансированной трехфазной системы с использованием линейного напряжения и линейного тока включает sqrt(3). Формула для однофазной системы его не содержит.

Использование номинального напряжения без проверки обмотки

Трансформатор имеет различные номинальные токи на сторонах высокого и низкого напряжения. Используйте напряжение той обмотки, которая подлежит оценке.

Общие вопросы

Сколько kVA в 1 MVA?

Один MVA равен 1 000 kVA.

Сколько MW в 1 MVA?

Это зависит от коэффициента мощности. При единичном коэффициенте мощности 1 MVA равен 1 MW. При коэффициенте мощности 0.8 1 MVA соответствует 0.8 MW.

Всегда ли более высокий номинал MVA лучше?

Нет. Номинал должен соответствовать системной нагрузке, напряжению, уровню токов короткого замыкания, условиям охлаждения, плану расширения, целям по эффективности и схеме защиты. Завышение номинала может привести к увеличению затрат и изменению характеристик электрической системы, не решая при этом проблем с низким коэффициентом мощности или гармониками.

Итоговое определение

MVA означает мегавольт-ампер, единица полной мощности, равная одному миллиону вольт-ампер. Используйте MVA вместе с напряжением для расчета тока AC, а также используйте коэффициент мощности для преобразования между MVA и MW. При чтении номинальных параметров трансформатора или генератора проверяйте всю заводскую табличку целиком, а не воспринимайте число MVA как активную мощность, энергию или отключающую способность.

Источники

• BIPM, префиксы SI
• IEC 60076-1:2011, Силовые трансформаторы – Общие положения