Причины и значение проведения мероприятий по компенсации реактивной мощности

Для выяснения причин проведения этих мероприятий необходимо ответить на вопрос: от чего зависят величины напряжения, устанавливающиеся в узлах нагрузки энергосистемы и у электроприемников.

Известно, что активная и реактивная мощности в сети, питающей ЭП, зависят от частоты и напряжения на зажимах этих ЭП.

Хотя в действительности между значениями частоты в энергосистеме и значениями напряжения в ее узлах существует некоторая связь, при изложении будем для упрощения считать, что значение частоты является постоянным и зависимость между частотой и напряжением отсутствует. На рисунке 1 изображены зависимости и для какой-то узловой точки сети. Эти зависимости называют статическими характеристиками нагрузки по напряжению. Приведенные на рисунке 1 зависимости соответствуют смешанной нагрузке, состоящей из силовой (АД) и осветительной.

Из этого рисунка видно, что в области нормальных значений , лежащих вправо от , каждому значению напряжения соответствует только одна определенная величина нагрузки.

Рисунок 1 – Статистические характеристики нагрузки по напряжению

Если на рисунке 1 горизонтальная прямая характеризует поступление мощности в рассматриваемый узел (подстанцию) от электростанции системы, то пересечение ее с характеристикой нагрузки определяет уровень напряжения , который может установиться у ЭП при наличии источников, способных выдать в тот же узел .

При отсутствии таких источников напряжение в рассматриваемом узле сети не может быть установлено. Следовательно, на вопрос, поставленный в этом разделе, может быть дан следующий ответ: величина напряжения в узле нагрузки зависит от наличия в сети необходимых источников реактивной мощности.

В случае, если мощность этих источников недостаточна для покрытия нагрузки при заданном напряжении, произойдет снижение напряжения. При этом в соответствии с рисунком 1 понизятся и величины нагрузки до тех значений, которые может обеспечить источник питания.

Соответствие между , потребной для поддержания той или иной величины напряжения, и мощностью имеющихся ИП может быть выявлено путем составления баланса реактивной мощности, а именно:

, (4)

где – суммарная мощность ИП; – суммарная реактивная нагрузка потребителей; , – соответственно потери мощности в линиях и трансформаторах сети.

Каждому конкретному значению величин этого уравнения соответствует свое значение напряжения. Поясним это на примере (рисунок 2).

Пусть в какой-то момент времени в установившемся режиме имеет место баланс по , которому соответствует напряжение в узле нагрузки .

Рисунок 2 – Схема сети

 

Этому по рисунку 1 соответствовала нагрузка . Напряжение источника при этом было , причем между и существовала связь

(5)

где – потеря напряжения в сети при нагрузках и и напряжении ; и – активное и реактивное сопротивления сети.

Понизим напряжение ИП до , а напряжение в узле нагрузки до , при этом мощность потребителя уменьшится до . Напряжение на источнике и в месте присоединения нагрузки будут связаны уравнением

(6)

где – потеря напряжения в сети при нагрузках и и напряжении

Изменение напряжения на нагрузке произойдет под влиянием двух факторов: снижения напряжения на источнике и изменения потери напряжения в сети. Изменение напряжения в узле нагрузки будет несколько меньше, чем у источника, т.е.

(7)

так как зависимости и нелинейны. Иначе говоря, в связи с изменением нагрузки происходит саморегулирование напряжения в соответствии со статическими характеристиками потребителей.

Это явление называется регулирующим эффектом нагрузки по напряжению. В результате этого эффекта новым значением напряжений и будут соответствовать новые численные значения в уравнении баланса реактивной мощности (2).

Из рисунка 1 видно, что наибольшим регулирующим эффектом по напряжению обладает реактивная мощность, так как зависимость значительно круче зависимости .

Из рисунке 1 также видно, что регулирующий эффект нагрузки будет проявляться только до некоторого значения напряжения, называемого критическим . Для промышленных систем . При снижение напряжения вызовет рост реактивной нагрузки потребителя и, как следствие этого, увеличение потерь напряжения в сети . Рост , в свою очередь, приведет к дальнейшему снижению . В этом случае возникает неустановившийся переходный процесс снижения напряжения, длящийся несколько секунд и называемый лавиной напряжения, при котором баланс по нарушается. В результате происходит нарушение устойчивости нагрузки.

 

Батареи конденсаторов

Батареи конденсаторов (БК) являются нерегулируемыми или ступенчато регулируемыми ИРМ. Батарею разделяют на секции, каждую из которых следует подключать через отдельный коммутационный аппарат. БК способны только генерировать .Генерация батарей конденсаторов емкостью , подключенной к электрической сети напряжением , составляет

(8)

Квадратичная зависимость генерируемой ведет к тому, что при снижении напряжения, например на 10%, генерация уменьшается на 19%. Режим с понижением напряжения в сети характеризуется дефицитом , который еще более возрастает из-за уменьшения ее генерации батареями конденсаторов. БК чувствительны к несинусоидальности напряжения в сети. При несинусоидальном конденсаторы перегружаются токами высших гармоник, что приводит к сокращению срока их службы. БК могут увеличивать несинусоидальность напряжения в сети из-за возможности резонанса токов на одной из высших гармоник.

Несмотря на отмеченные недостатки БК, на промышленных предприятиях они получили наибольшее распространение как ИРМ. Основными их достоинствами являются:

- незначительные потери активной мощности, составляющие порядка 4, 5 кВт/Мвар для до 1 кВ и 2, 5 кВт/Мвар для = 6 – 10 кВ;

- отсутствие вращающихся частей, шума при работе, сравнительно малая масса установки с конденсаторами и в связи с этим отсутствие необходимости в фундаменте;

- более простая и дешевая эксплуатация, чем других ИРМ;

- возможность увеличения или уменьшения установленной мощности в зависимости от потребности;

- возможность установки в любой точке сети: у отдельных ЭП, на 2 – 5 ступенях. Кроме того, выход из строя отдельного конденсатора, при надлежащей его защите, обычно не отражается на работе всей конденсаторной установки.

Зависимость мощности БК от квадрата напряжения сети снижает устойчивость нагрузки, а при особо неблагоприятных условиях это может привести к лавине напряжения. Особенностью узлов нагрузки, в которых это возможно, является преобладание в них загруженных АД и преобразовательных агрегатов, потребность которых в покрывается за счет БК. Для предотвращения этого явления может быть применена форсировка мощности конденсаторной установки (КУ), которая производится автоматическим изменением схемы соединения конденсаторов в установке.

Статические конденсаторы классифицируются по следующим признакам: , числу фаз, роду установки, виду пропитки изоляции, габаритным размерам. Конденсаторы = 220-660 В выпускаются как однофазными, так и трехфазными (соединение секций в треугольник), а конденсаторы = 1050 В и выше (до 10, 5 кВ) только в однофазном.

По роду установки конденсаторы всех могут изготавливаться как для наружных, так и для внутренних установок. Конденсаторы для наружных установок изготавливаются с внешней изоляцией (выводами) на > 3150 В. По виду пропитки конденсаторы разделяются на конденсаторы с пропиткой минеральным (нефтяным) маслом и конденсаторы с пропиткой синтетическим жидким диэлектриком (соволом или трихлордифенилом).

Конденсаторы единой серии < 1050 В изготавливаются со встроенными плавкими предохранителями, последовательно соединенными с каждой секцией. Конденсаторы большего напряжения не имеют встроенных предохранителей и требуют отдельной их установки.

БК в установках с < 1 кВ подключаются к сети с помощью автоматов или рубильников. БК в установках с > 1 кВ подключаются к сети посредством выключателей или выключателей нагрузки. В целях экономии на аппаратах защиты не рекомендуется применять мощности БК менее:

- 400 кВАр при = 6-10 кВ и присоединении БК к отдельному выключателю;

- 100 кВАр при = 6-10 кВ и присоединении БК к общему с трансформатором или ЭП выключателю.

Для безопасности обслуживания отключенных БК при снятии электрического заряда требуется применение разрядных сопротивлений, присоединенных параллельно конденсаторам. Разрядные сопротивления могут быть встроенными внутрь конденсатора или внешними. В качестве разрядных сопротивлений в БК с напряжением 220 В применяются лампы накаливания в каждой фазе по две последовательно включенных лампы, а в БК с = 6-10 кВ – однофазные трансформаторы напряжения (НОМ-6 или НОМ-10). Схема присоединения БК к шинам = 0, 4 кВ и = 6-10 кВ приведена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Присоединение конденсаторов к шинам 0, 4 к В и 6-10 кВ

 

Реактивная мощность однофазного конденсатора или трехфазного конденсатора с соединением фаз в треугольник равна:

(9)

где – сумма емкостей трех фаз для трехфазного конденсатора (МкФ); – напряжение сети в месте присоединения БК (В).

В зависимости от места подключения конденсаторных установок компенсация может быть разделена на индивидуальную, групповую и централизованную.

 

а – одна НБК; б – два НБК;
в – два магистральных шинопровода с установкой по одной НБК

Рисунок 2.4 – Схема подключения НБК к магистральным шинопроводам

 

Индивидуальная компенсация - КУ наглухо подсоединяется к выводам ЭП (УР1). В этом случае вся электрическая цепь от ИП до ЭП разгружается от реактивного тока. Недостаток этого способа - КУ используется только во время работы электроприемника.

Групповая компенсация осуществляется подключением КУ к распределительным шкафам или шинопроводам цеховой сети (рисунок 2.4). Такая компенсация применяется в цехах, среда которых не агрессивна и не опасна по пожару и взрыву. В противном случае КУ размещаются в отдельном помещении и такая компенсация называется централизованной.

 

Аппаратура и материалы

Перечень аппаратуры представлен в таблице 1, схема электрических соединений – на рисунке 5.

Таблица 1 – Перечень оборудования

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Однофазный источник питания	218, 2	~220 В / 10 А
А1	Однофазный трансформатор	372, 1	80 ВА 220 / 198...242 В
А2	Модель линии электропередачи	313, 3	~220 В / 0, 3 А
А9	Автоматический однополюсный выключатель		~230 В / 0, 5 А
А12	Емкостная нагрузка	317, 3	~ 220 В / 0...30 ВАр
Р1	Блок мультиметров	509, 2	2 мультиметра 0...1000 В ~; 0...10А~; 0...20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507, 2	15; 60; 150; 300; 600В, 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5 А.

 

 

Рисунок 5 – Схема электрических соединений

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III. Перечень программных мероприятий
2. IV. Порядок разработки дополнительных противопожарных мероприятий при определении расчетной величины индивидуального пожарного риска
3. VIII. Организация приема на обучение и проведения вступительных испытаний
4. Абсцессы брюшной полости. Причины, клиника, диагностика, лечение.
5. Активные и интерактивные формы проведения учебных занятий
6. Анализ баланса реактивной мощности на границе раздела энергоснабжающей организации и потребителя, и при необходимости определение мощности батарей конденсаторов для сети напряжением выше 1 кВ
7. Анализ проведения режимных процессов
8. Аппаратура для проведения исследований проприорецептивных функций
9. В чем особенности проведения итоговой аттестации?
10. ВАЖНЫЕ ПРИЧИНЫ И ПОСЛЕДСТВИЯ РЕВМАТОИДНОГО АРТРИТА
11. Величина производственной мощности фирмы и факторы ее определяющие
12. Вид практики, способы и формы ее проведения