МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ<<ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ>>
НА ТЕМУ<<КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ>>
Выполнил: студент IV курса
Заочного факультета, группы1А
Поляков А.В.
Проверил: Брятов А.С.
САМАРА 2004
Содержание:
Реактивная мощность………………………………………………стр. 2
Компенсация реактивной мощности………………………………стр. 2
Потребители реактивной мощности и меры по её
уменьшению………………………………………………………стр. 2
Средства компенсации реактивной мощности………………….стр. 4
Конденсаторные батареи…………………………………….стр. 5
Синхронные двигатели………………………………………стр. 7
Синхронные компенсаторы…………………………………стр. 9
Выбор компенсирующих устройств……………………………..стр. 10
Размещение компенсирующих устройств в электрических
сетях………………………………………………………………….стр. 17
Управление компенсирующими установками…………………стр. 21
Список используемой литературы………………………………стр. 25
1. Реактивная мощность
Реактивная мощность-мощность, которую источник переменного тока в
течение одной четверти периода отдаёт во внешнюю цепь, обладающую
реактивным сопротивлением, а в течение другой четверти периода получает
её обратно. Характеризует энергию, не потребляемую во внешней цепи, а
колеблющуюся между внешней цепью и источником, т.е. ёмкостную и
индуктивную энергию, временно накапливаемую, а затем отдаваемую
источнику.
Выражается произведением напряжения на зажимах данной цепи на реактивную
составляющую тока в ней. Если реактивная составляющая тока больше
активной составляющей, то и реактивная мощность будет больше фактически
потребляемой в цепи мощности.
2.Компенсация реактивной мощности.
2.1 Потребители реактивной мощности и меры по её уменьшению
) называется коэффициентом мощности.
.
не связана с полезной работой ЭП и расходуется на создание
электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях.
генерируемой.
Прохождение в электрических сетях реактивных токов обусловливает
добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах,
генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требуют
увеличения номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает
пропускную способность всей СЭС.
Полная мощность
; (1)
потери активной мощности
; (2)
коэффициент мощности
; (3)
потери напряжения
, (4)
-номинальное напряжение сети.
Основным потребителем реактивной мощности индуктивного характера на
промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели АД (60-65 %
общего её потребления), трансформаторы, включая сварочные (20-25%),
вентильные преобразователи, реакторы и прочие ЭП.
) без применения специальных компенсирующих устройств (КУ);
искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией.
Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших
материальных затрат и должна проводится на предприятиях в первую
очередь. К естественной компенсации относятся:
упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к
выравниванию графика нагрузки и улучшению энергетического режима
оборудования (равномерное размещение нагрузок по фазам, смещение времени
обеденных перерывов отдельных цехов и участков, перевод энергоёмких
крупных ЭП на работу вне часов максимума энергосистемы и, наоборот,
вывод в ремонт мощных ЭП в часы максимума в энергосистемы и т.п.);
создание рациональной схемы электроснабжения за счёт уменьшения
количества ступеней трансформации;
замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций
на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание;
замена малозагруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и
двигателями меньшей мощности и их полная загрузка;
применение СД вместо АД, когда это допустимо по условиям
технологического процесса;
ограничение продолжительности ХХ двигателя и сварочных трансформаторов,
сокращение длительности и рассредоточение во время пуска крупных ЭП;
улучшение качества ремонта электродвигателей, уменьшение переходных
сопротивлений контактных соединений;
отключение при малой нагрузке (например, в ночное время, в выходные и
праздничные дни) части силовых трансформаторов.
3. Средства компенсации реактивной мощности
Для искусственной компенсации реактивной мощности, называемой иногда
«поперечной» компенсацией, применяются специальные компенсирующие
устройства, являющиеся источниками реактивной энергии ёмкостного
характера.
.
Средневзвешенный коэффициент мощности за время t
(5)
-соответственно расход активной и реактивной электроэнергии за
рассматриваемый промежуток времени.
должно было, находится в пределах 0,92-0,95.
Однако в соответствии со старым руководящими указаниями по компенсации
реактивной мощности предприятия не были заинтересованы в отключении
установленных КУ в часы минимальных нагрузок. В связи с этим в питающей
энергосистеме часто наблюдалась перекомпенсация реактивной мощности.
Перекомпенсация- это избыточная реактивная мощность, вырабатываемая
компенсирующей установкой в периоды понижения нагрузок (ночью, в
обеденные перерывы, в нерабочие и праздничные дни и т.п.) и передаваемая
в сеть энергосистемы. Результатом перекомпенсации являлось увеличение
суммарных потерь мощности и энергии в электрических сетях и усложнение,
и удорожание устройств регулирования напряжения.
По этой причине в новых «Правилах пользования электрической и тепловой
энергией», введённых в действие с 1 января 1982 г., указывается не
нормируемое значение коэффициента мощности (0,92-0,95), а та суммарная
реактивная мощность компенсирующих устройств, которая должна быть
установлена на предприятии согласно заданию энергосистемы. Для
стимулирования мероприятий по компенсации реактивной мощности Минэнерго
установлена новая шкала скидок и надбавок к тарифу за электроэнергию в
зависимости от степени компенсации реактивной мощности у потребителей.
. Векторная диаграмма компенсации представлена на (рис.1, в).
). Следовательно, в результате компенсации можно при том же сечении
проводов повысить пропускную способность сети при активной мощности.
К техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся
следующие виды компенсирующих устройств: конденсаторные батареи (КБ),
синхронные двигатели, вентильные статические источники реактивной
мощности (ИРМ).
3.1 Конденсаторные батареи
С. Широкое применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности
объясняется их значительными преимуществами по сравнению с другими
видами КУ: незначительные удельные потери активной мощности до 0,005
кВт/квар, отсутствие вращающихся частей, простота монтажа и
эксплуатации, относительно невысокая стоимость, малая масса, отсутствие
шума во время работы, возможность установки около отдельных групп ЭП и
т.д.
Конденсаторы, как правило, собираются в батареи (КБ) и выпускаются
заводами электротехнической промышленности в виде комплектных
компенсирующих устройств (ККУ). На (рис. 2) изображён общий вид ККУ
напряжением 380 В и мощностью 300 квар.
В таблице 1 приведены технические характеристики некоторых видов
комплектных конденсаторных установок.
Таблица 1. Технические данные некоторых типов комплектных конденсаторных
установок
Тип
установки Мощность
квар Количество
ступеней Удельные
потери
кВт/квар Удельная стоимость
,
руб/квар Приведённые
затраты,
руб/квар,
высота), мм
Для осветительных сетей 380 В
УК2-0,38-50У3
УК3-0,38-75У3
УК2-0,38-100У3 50
75
100 2
3
2 0,0045
0,0045
0,0045 6,7
5,8
5,6 1,48
1,28
650
650
965
Для силовых сетей 380 В
УКБН0,38-100-50У3
УКБТ-0,38-150У3
УКТ-0,38-150У3
УКБ-0,38-150У3
УКБН0,38-200-50У3 100
150
150
150
200 2
1
1
–
4 0,0045
0,0045
0,0045
0,0045
0,0045 10,5
8
7,5
6,2
9,3 2,31
1,76
1,65
1,36
895
1400
1660
1200
1685
Для силовых сетей 6 и 10 кВ
УКМ-6,3-400-У1
УК-6,3-450-ЛУ3
УК-6,3-900-ЛУ3
УК-6,3-1125-ЛУ3 400
450
900
1125 1
1
1
1 0,003
0,003
0,003
0,003 4,9
4,1
3,7
3,7 1,08
0,9
0,81
2060
1800
1800
1800
трансформатора напряжения TV (рис.3, б)
уменьшаются потери мощности и напряжения. После компенсации потери
мощности
, (6)
-потери мощности в компенсирующем устройстве, кВт.
Потери напряжения после компенсации, В,
. (7)
3.2 Синхронные двигатели.
Рассмотрим другой вид КУ- синхронные двигатели.
) почти не потребляет из сети реактивной мощности, необходимой для
создания главного магнитного потока, а в режиме перевозбуждения, т.е.
при работе с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать
ёмкостную мощность в сеть.
могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:
. (8)
>1.
и напряжения сети для СД некоторых серий напряжением 6 10 кВ приведены
в таблице 2.
Таблица 2. Зависимости коэффициента перегрузки по реактивной мощности
синхронных двигателей от напряжения
Серия, номинальное напряжение
0,9 0,8 0,7
СДН, 6 и 10 кВ (для всех частот вращения)
СДН, 6 кВ:
600-1000 об/мин
370-500 об/мин
187-300 об/мин
100-167 об/мин
СДН, 10 кВ:
1000 об/мин
250-750 об/мин
СТД, 6 и 10 кВ,3000 об/мин
СД и СДЗ, 380 В (для всех частот вращения) 0,95
1
1,05
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
1,1
0,95
1,0
1,05
1,1
0,95
1,0
1,05
1,1 1,31
1,21
1,06
0,89
0,88
0,86
0,81
0,9
0,86
1,3
1,32
1,12
0,9
1,16
1,15
1,1
0,9 1,39
1,27
1,12
0,94
0,92
0,88
0,85
0,98
0,9
1,42
1,34
1,23
1,08
1,26
1,24
1,18
1,06 1,45
1,33
1,17
0,96
0,94
0,9
0,87
1
0,92
1,52
1,43
1,31
1,16
1,36
1,32
1,25
1,15
Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по
сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой
реактивной мощности.
Недостатком является то, что активные потери на генерирование реактивной
мощности для СД больше, чем для КБ, так как зависят от квадрата
генерируемой мощности СД.
,
, (9)
-номинальное напряжение сети, кВ.
отличаются от номинальных значений, потери активной мощности, кВт, на
генерирование реактивной мощности
, (10)
-постоянные величины (таблица 3) кВт.
= 0,9
Тип двигателя Номинальная мощность КПД, % Постоянные величины,
кВт
активная,
кВт реактивная,
1000 об/мин
СДН-14-49-6
СДН-14-59-6
СДН-15-30-6
СДН-15-49-6
СДН-15-64-6
СДН-15-76-6
СДН-16-69-6
СДН-16-84-6
СДН-16-104-6 1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
5000
6300 511
633
812
1010
1260
1610
2000
2500
3150 95,37
95,95
95,75
96,06
96,5
96,75
96,48
96,9
97,22 5,09
4,74
6,65
8,06
8,13
10,3
14,1
13,8
14,6 3,99
4,42
6,8
7,53
7,74
8,91
11,8
11,5
13,1
600 об/мин
СДН-14-44-10
СДН-14-56-10
СДН-15-39-10
СДН-15-49-10
СДН-15-64-10
СДН-16-54-10
СДН-16-71-10
СДН-16-86-10
СДН-17-59-10
СДН-17-76-10 630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
4000
5000 325
410
511
637
812
1010
1265
1615
2010
2510 93,98
94,65
94,68
95,16
95,78
95,66
96,22
96,58
96,67
97,06 5,6
5,76
7,66
7,54
7,79
10,7
10,9
11,6
12,9
14,6 4,06
4,63
5,38
6,56
6,99
8,68
8,46
10,5
12,7
11,7
,
, (11)
и КПД двигателя, принимаемые по каталогу (паспорту) СД.
.
Как правило, в системах электроснабжения промышленных предприятий КБ
компенсируют реактивную мощность базисной (основной) части графиков
нагрузок, а СД снижают, главным образом, пики нагрузок графика.
3.3 Синхронные компенсаторы.
Регулирование индуктивности осуществляется тиристорными группами VS,
управляющие электроды которых подсоединены к схеме управления.
Достоинствами статических ИРМ является отсутствие вращающихся частей,
относительная плавность регулирования реактивной мощности, выдаваемой в
сеть, возможность трёх- и четырёхкратной перегрузки по реактивной
мощности. К недостаткам относится появление высших гармоник, которые
могут возникнуть при глубоком регулировании реактивной мощности.
4 Выбор компенсирующих устройств.
Расчёт и выбор КУ производится на основании задания энергосистемы и в
соответствии с «Руководящими указаниями по компенсации». Задачи по
расчёту и выбору КУ решаются совместно с вопросами проектирования всех
элементов СЭС промышленного предприятия.
, квар, которая может быть передана из сетей энергосистемы. В общем
виде должно соблюдаться следующее условие:
, (12)
– реактивная мощность, которую надо скомпенсировать на предприятии
(т.е. мощность КУ).
. С учётом изложенного выражения (12) приобретается вид:
; (13)
, (14)
-соответственно расчётная реактивная мощность предприятия в режиме
максимальных и минимальных (в ночную смену, в праздничные дни и т.п.)
нагрузок.
А энергосистемой рекомендуется полная компенсация реактивной мощности
на стороне до 1 кВ.
Эти требования энергосистемы вызваны тем, что в сетях напряжением до 1
кВ, как правило, коэффициент мощности нагрузки не превышает 0,8. При
этом сети до 1 кВ электрически более удалены от ИП энергосистемы и
промышленных ТЭЦ, поэтому передача реактивной мощности энергосистемы в
сеть до 1 кВ предприятия приводит к повышенным затратам на увеличение
сечений проводников, к повышению мощности трансформаторов и повышенным
потерям электроэнергии.
.
В целях стимулирования мероприятий по компенсации реактивной мощности на
промышленных предприятиях введена шкала скидок и надбавок к тарифу за
электроэнергию, отпускаемую энергоснабжающей организацией. Штрафы в виде
надбавки к тарифу за электроэнергию, выплачиваемые предприятием за
несоблюдение режима компенсации, не устраняют реальных потерь в
электрических сетях, а лишь перераспределяют их стоимость между
энергосистемой и промышленным предприятием. Однако указанные надбавки к
тарифу стимулируют предприятия к принятию мер по рациональной
эксплуатации КУ.
Энергосистема контролирует режим потребления реактивной мощности на
предприятии, для чего служат счётчики с указателями 30-минутного
максимума и реле времени. Счётчики устанавливают на границе раздела
энергосистемы и предприятия в точке, указываемой в договоре на отпуск
электроэнергии. При отсутствии специальных счётчиков используют
показания обычных счётчиков. Записи подлежат 30-минутные показания
счётчиков в часы максимума и ночного минимума энергосистемы.
Выбор мощности КУ и распределение их по сетям промышленного предприятия
напряжением до 1 кВ и выше производятся на основании
технико-экономических расчётов по минимуму приведённых затрат.
Приведённые затраты на компенсацию реактивной мощности, руб.,
, (15)
P
`
f
|
„
?
&.2?”? aioo6
@
H
L
?
–
?
c
i
u
d ? 1/4 3/4 A A oooooooooooooooooooooooocc
gd¬2
”
?
ooooooooooooccccaaooUII
&
gd¬2
„aey^„aeya$gd¬2
?
4cuN
¤
?????????
?&???ae
?????????z
` ooooooooooooooooooeessssssO
a$gd
@E
gd
$a$gd
@E
gdYG
h
h
h
gd
gd
@E
gd
gd
@E
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
???????E? ???? ??
???????E? ???? ??
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
gd
@E
gd
@E
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
@E
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
h
h
h
gd
h
h
h
j
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
gd
@E
gd
@E
gd
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
gd
@E
gd
@E
gd
@E
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
Ly@
o
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
gd
gd
gd
‡ ‡‡
gd
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
$ \
gd
h
j?
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
gd
gd
gd
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
jI
h
h
gd
gd
@E
gd
@E
gd
h
h
h
h
h
jv
h
h
j>
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
j
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
h
gd
@E
gd
gd
@E
gd
gd
gd
@E
gd
@E
gd
@E
h
h¤3
h
h
h¤3
h
h
h
h
h
h
h
h
.
Постоянная составляющая затрат, руб.,
, (16)
-затраты на коммутационную аппаратуру, вводные и регулирующие
устройства, устройства защиты и другие затраты компенсирующих установок,
руб.
и выражение (15) принимает вид:
, (17)
-номинальная реактивная мощность СД, квар (8);
(18)
; (19)
-стоимость потерь, руб/кВт таблица 4;
, руб/кВт
Центр, Юг, Северо-Запад
Средняя Азия
Сибирь 1
2
3
1
2
3
1
2
3 52
106
112
64
64
80
85
85
=0 и (18) принимает вид:
. (20)
тогда (5.15)
, (21)
-постоянная составляющая затрат для КБ
(22)
-соответственно стоимость вводного и регулирующего устройства, руб.
=3,5 руб/(квар год).
А после проведения мер по естественной компенсации нескомпенсированая
реактивная нагрузка в сетях до 1 кВ может покрываться как установкой КУ
до 1 кВ, так и перетоком реактивной мощности с шин 6-10 кВ, оптимальное
соотношение между которыми определяется расчётом.
, обусловленного их дополнительной загрузкой, передаваемой реактивной
мощностью, и соответственно к увеличению потерь электроэнергии в линиях
и трансформаторах.
Дополнительные приведённые затраты, руб., увеличиваются:
, (23)
трансформаторов, руб.
Как правило, стоимость КТП, устанавливаемых на современных промышленных
предприятиях, достаточно высока, и поэтому передача избыточной
реактивной мощности СД 6-10 кВ в сеть напряжением до 1 кВ является
невыгодной.
Чаще всего реактивная мощность СД 6-10 кВ используется для компенсации
реактивных нагрузок на стороне 6-10 кВ.
Мощность КУ в сетях напряжением до 1 кВ определяется по минимуму
приведённых затрат выбором экономически оптимального числа
трансформаторов цеховых ТП и определением дополнительной мощности КУ
ниже 1 кВ в целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в
сети напряжением 6-10 кВ, питающей эти трансформаторы.
Рассчитанная таким путём мощность компенсации распределяется между всеми
трансформаторами цеха пропорционально их реактивным нагрузкам.
При выборе КУ на предприятиях с большим числом трансформаторов решающее
значение имеет число устанавливаемых трансформаторов.
выбирают по выражению
, (24)
-отношение коэффициентов мощности на стороне вторичного напряжения
трансформатора соответственно после и до компенсации реактивных
нагрузок.
Таблица 5. Рекомендуемые коэффициенты загрузки
При преобладании нагрузок I категории на двухтрансформаторных ТП.
При преобладании нагрузки II категории на однотрансформаторных ТП и
взаимном резервировании трансформаторов по связям вторичного напряжения.
При преобладании нагрузки II категории и при наличии централизованного
(складского) резерва трансформаторов, а также при нагрузке III
категории.
На ступенях высшего напряжения СЭС мощных промышленных предприятий (на
ГПП, УРП, крупных ПГВ)
0,65-0,7
0,7-0,8
0,9-0,95
0,5-0,55
При равномерно распределённой по площади цеха нагрузке число
трансформаторных подстанций
(25)
Для выбора наивыгоднейшего числа трансформаторов и мощности КУ следует
провести технико-экономическое сравнение вариантов с минимальным числом
трансформаторов и с числом трансформаторов, увеличенным на один или два.
Для варианта с увеличенным числом трансформаторов следует учитывать
затраты на дополнительную установку трансформаторов по (23).
по (рис.5). Затем сравнивают варианты установки трансформаторов с
минимально возможной мощностью и мощностью трансформатора на ступень
выше.
с учётом потери реактивной мощности в силовых трансформаторах на
стороне 6-10 кВ.
определяется
, (26)
-активная средняя нагрузка за максимально загруженную смену, кВт.
В целях оптимального снижения потерь в трансформаторах и в сети 6-10 кВ
суммарная мощность КБ напряжением до 1 кВ для группы с небольшим числом
трансформаторов цеха
(26а)
-суммарная расчётная реактивная нагрузка за максимально загруженную
смену.
,то установка конденсаторов напряжения до 1 кВ не требуется.
На практике для промышленных предприятий чаще всего сравнивают варианты
установки средств компенсации отдельно в виде КБ, СД или совместной
установки КБ и СД.
При отсутствии на предприятии СД для привода производственных механизмов
сначала выбирается оптимальная мощность КУ на стороне до 1 кВ, а затем
определяется оптимальная мощность силовых трансформаторов на
подстанциях.
Мвар.
Определим оптимальный вариант выбора КУ.
по (25):
.
Реактивная мощность, вырабатываемая двумя СД, определяется по
.
Реактивная мощность, которая может быть передана от СД 10 кВ на сторону
0,4 кВ
.
По (26) наибольшая реактивная мощность, которая может быть передана
через трансформаторы,
Оставшаяся некомпенсированной мощность КБ на стороне 0,4 кВ при передаче
реактивной мощности из сети 10 кВ, равной 1,21 Мвар, по (26а)
.
.
,
.
Проведём технико-экономическое сравнение двух вариантов с установкой
семи и восьми трансформаторов. Удельные затраты при передаче реактивной
мощности СД в сеть 0,4 кВ определяются по (20):
.
По (19)
,
.
Полные затраты на установку КБ в сети 0,4 кВ определяются по (21):
.;
.,
.
затраты складываются из стоимости потерь активной энергии в СД и
стоимости установки КБ на стороне 0,4 кВ:
руб.
.
Следовательно, оптимальным вариантом компенсации реактивной мощности
является вариант I установки семи трансформаторов.
5 Размещение компенсирующих устройств в электрических сетях.
После определения оптимального значения мощности КУ решается вопрос об
их размещении в электрических сетях промышленного предприятия.
Рациональное размещение КУ зависит от соотношения мощностей СД и АД,
установленных в сетях 6-10 кВ. Наибольший эффект достигается при
установке КУ вблизи ЭП с наибольшим потреблением реактивной мощности,
так как это приводит к максимальному снижению потерь мощности и
электроэнергии.
В электрических сетях напряжением до 1 кВ наибольшее распространение в
качестве средств компенсации реактивной мощности имеют батареи
статических конденсаторов (КБ). Нерегулируемые КБ мощностью не менее 30
квар устанавливаются, как правило, в цехах у силовых шкафов или
присоединяются к магистральному шинопроводу (групповая компенсация).
Индивидуальная компенсация с помощью КБ целесообразна лишь у крупных ЭП
0,4-0,69 кВ с относительно низким коэффициентом мощности и большим
числом часов работы в году.
Установка КБ напряжением до 1 кВ в помещении ТП или на головном участке
магистрального шинопровода ТП является централизованной компенсацией и
допускается только в тех случаях, когда установка КБ в цехе невозможна
по условиям пожаро – и взрывоопасности цеха.
Места установки регулируемых КБ в сетях напряжением до 1 кВ определяют с
учётом требований энергосистемы, предъявляемых к регулированию
напряжения в сетях. Число и мощность ступеней регулирования следует
определять на основании существующего графика нагрузок промышленного
предприятия.
При размещении цеховых групповых КУ напряжением до 1 кВ следует,
стремится к тому, чтобы их мощность по возможности определялась
реактивными нагрузками силовых РШ или шинопроводов, к которым эти КУ
присоединяются.
. Распределение мощностей КБ, квар, в такой сети производится по
формуле
(27)
-эквивалентное сопротивление сети напряжением до 1 кВ, Ом, определяемое
по формуле:
(28)
участков радиальной сети, Ом.
Определение местоположения КБ для компенсации реактивной мощности
рассмотрим в примерах 2, 3.
и 9 r-в Омах; Q-в киловольт-амперах).
Решение. Определяем эквивалентное сопротивление сети по (28):
,
, передаваемая из сети 10 кВ, распределяется между РШ1-РШ4 по (27):
Расчётная мощность КБ, устанавливаемых около шкафов РШ1-РШ4,
Шкафы ККУ устанавливаются рядом с распределительными шкафами РШ1-РШ4.
Суммарная мощность КБ
,
На (рис. 7,б) показана схема распределения КУ в магистральной сети с
ответвлениями большой длинны. Нагрузки и КУ присоединяются к
ответвлениям от магистрального шинопровода 0,4 кВ. В этом случае
размещение КБ производится с учётом сопротивлений ответвлений.
Эквивалентное сопротивление сети для каждой точки ответвления
определяется с конца шинопровода, Ом,
. (29)
. Определить оптимальные значение мощности КБ, присоединяемых к силовым
шкафам РШ1-РШ4.
, по (29) определяем:
:
Аналогично для ответвления от точки 1:
Определяем по (5.27) реактивную мощность, передаваемую со стороны 6 кВ
по ответвлению 1 на шкаф РШ1:
тогда для полной компенсации на стороне 0,4 кВ мощность КБ в узле шкафа
РШ1
Реактивная мощность, передаваемая в ответвление 2,
Мощность КБ для шкафа РШ2
. На участке 2-3 передаётся реактивная мощность:
и в ответвлении 3:
Реактивная мощность КБ в точке подключения шкафа РШ3
Принимаем по (табл. 1) ККУ типа УКБН-0,38 со стандартной мощностью
тогда в ответвление 3 будет передаваться мощность:
Таким образом, суммарная мощность всех КБ определяется:
Следовательно, к силовым шкафам РШ1-РШ4 присоединены оптимальные
мощности КБ.
6 Управление компенсирующими установками.
Для более экономичного использования компенсирующих установок (СД и КБ)
в условиях эксплуатации некоторые из низ должны быть оборудованы
устройствами автоматического или ручного управления, позволяющими
полностью или частично регулировать мощность КУ в периоды наименьших и
наибольших нагрузок в энергосистеме. Таким способом улучшается общий
режим работы СЭС, исключается перекомпенсация реактивной мощности,
которая может вызвать повышение напряжения в сети и увеличить потери
электроэнергии.
В первую очередь следует рассматривать возможности автоматического
регулирования возбуждения имеющихся на предприятии СД. Устройство
автоматического регулирования возбуждения входит в конструкцию СД и
позволяет двигателю работать как с перевозбуждением, генерируя
реактивную мощность в сеть в часы максимума нагрузок, так и с
недовозбуждением, в период которого СД потребляет из сети реактивную
мощность.
Конденсаторные батареи мощностью более 150 квар должны быть снабжены
регуляторами реактивной мощности. Это достигается за счёт деления всей
мощности КБ на отдельные (не более трёх-четырёх) секции, позволяющие
осуществлять как одноступенчатое, так многоступенчатое регулирование.
Одноступенчатое регулирование мощности КБ, при котором вся мощность КБ
включается и отключается в определённое время суток в соответствии с
графиком нагрузок или при определённом уровне напряжения в сети,
выполняется проще. Такой способ одноступенчатого регулирования
целесообразен при равномерном графике потребления реактивной мощности и
при применении КУ 6-10 кВ, имеющих масляные выключатели, у которых
количество переключений должно быть ограничено.
На предприятиях, имеющих неравномерные графики потребления реактивной
мощности, применяется многоступенчатое регулирование, при котором
становится возможным включение и отключение различного числа секций КБ.
Причём часть мощности КБ, равная наименьшей реактивной нагрузки
предприятия, должна оставаться нерегулируемой, т.е. постоянно
включенной.
Выбор того или иного способа автоматического регулирования реактивной
мощности, параметра и схемы регулирования определяется характером
технологического процесса и изменением реактивных нагрузок (медленные
изменения или резкопеременные ударные нагрузки), исходным заданием
энергосистемы и т.п. Параметрами регулирования могут быть время суток,
уровень напряжения сети, реактивные токи в сети и др.
На промышленных предприятиях чаще всего применяется автоматическое
регулирование по времени суток и по уровню напряжения.
При регулировании в функции времени суток используются сигнальные часы
типа ЭВЧС-24, с помощью которых в определённое время суток можно
переключать секции КБ. Такое регулирование по временам суток
осуществляется на предприятиях ,у которых реактивная мощность нагрузок
почти не меняется или меняется во времени. В зависимости от вида
регулирования (одно- или многоступенчатое) используются один или
несколько комплектов часов ЭВЧС-24.
Регулирование мощности КБ по напряжению применяется в тех случаях, когда
потребители требуют одновременного регулирования реактивной мощности и
напряжения, например при питании ЭП от нерегулируемого силового
трансформатора. В этом случае с увеличением реактивной мощности
снижается напряжение и наоборот.
Иногда применяется комбинированное регулирование – по времени суток с
коррекцией по напряжению. Такие схемы регулирования могут быть применены
для одно- и многоступенчатого регулирования. Особое внимание следует
обращать на исключение возможности повторного включения КБ в заряженном
состоянии. Для этой цели используется реле времени с выдержкой 2-3 мин
после отключения и нового включения КБ. Это время необходимо для
разрядки конденсаторов.
. В цепи реле KV включается добавочное сопротивление R, необходимое для
более точной настройки схемы. Схема регулирования по напряжению должна
быть отстроена от кратковременных колебаний напряжения, вызываемых
толчковыми нагрузками. Для этой цели служит реле времени с выдержкой
времени 2-3 мин.
В настоящее время применяются схемы автоматических конденсаторных
установок с обслуживанием тиристорными выключателями.
Для многоступенчатого комбинированного автоматического регулирования
мощности КБ (серий УК-0,38-220-УК-0,38-540) применяются регуляторы
АРКОН, которые можно использовать и в сетях 6-10 кВ, например, для
УК6(10)-660-УК6(10)-1800. В этом случае регулятор АРКОН получает питание
через измерительный TV. С помощью регулятора АРКОН можно выполнить
требования питающей энергосистемы относительно компенсацией реактивной
мощности.
Таким образом, в данном курсовом проекте было рассмотрено все, что
касается компенсации реактивной мощности. Полученные знания пригодятся
для дальнейшей работы на предприятии.
Список используемой литературы.
«Основы электроснабжения промышленных предприятий». Фёдоров А.А.,
Каменева В.В.
«Электрическая часть станций и подстанций» Васильев А.А, Крючков И.П.,
Наяшкова Е.Ф.
«Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в
электрических сетях промышленных предприятий» Железко Ю.С.
«Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в
электросетях предприятий» Красник В.В.
PAGE
PAGE 25
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
