Реактивная мощность в системах электроснабжения. Основные потребители реактивной мощности.

Реактивная мощность в системах электроснабжения

Большинство ЭП потребляют из электрической сети определенную

мощность , Q P S 2 2 + = т.е. по сети протекает активная мощность Р [кВт]

и реактивная Q [кВАр]. Загрузка системы электроснабжения определяется

полной мощностью S [кВА], активная составляющая которой P [кВт] пред-

ставляется полезно потребленной и обратно к источнику питания (ИП) не

возвращается. Реактивная составляющая Q [кВАр] полной мощности

S [кВА] расходуется на создание магнитных полей в отдельных элементах

электрической сети, в частности: трансформаторах, электрических двигате-

лях, линиях электропередачи, газоразрядных источниках света, дуговых ста-

леплавильных печах и др. Практически она не потребляется, а перетекает от

ИП (генератора) к ЭП и обратно с частотой f = 2 ⋅ f50. В электрической цепи,

состоящей из индуктивности, в течение 1/4 Т50 магнитный поток в ЭП воз-

растает, происходит накопление реактивной мощности (магнитной энергии),

во второй четверти Т50 реактивная мощность (магнитная энергия) перетекает

к ИП; в 3/4 Т50 в ЭП опять происходит накопление энергии магнитного поля

и в последней четверти реактивная мощность Q перетекает (в обратном на-

правлении) к ИП (генератору). Для такой пульсации Q - от генератора к ЭП и

).обратно - не требуется никаких затрат. Но так как это перетекание Q совер-

шается через элементы сети, содержащие активное сопротивление R, то на

его нагрев расходуется мощность R I 3 Р 2 ⋅ ⋅ = ∆ , т.е. от генератора требуется

энергия, однако о расходе реактивной мощности речь не идет.

Потери ∆ P можно разложить на составляющие, а именно:

Здесь первый член - потери активной мощности за счет передачи по

электрической цепи активной мощности Р, второй - потери активной мощности за счет передачи по этой же цепи реактивной мощности Q. Потери за счет передачи реактивной мощности (а также и активной) тем больше, чем

дальше расположен потребитель реактивной мощности от ИП.

В балансе реактивных нагрузок потери реактивной мощности в элементах системы электроснабжения достигают 20%. Естественный коэффициент мощности электрических нагрузок различных промышленных предприятий изменяется в пределах cos ϕ ест = 0, 7-0, 9. Это означает, что предприятия

потребляют реактивную мощность Qp = Pp ⋅ tg ϕ ест = (1, 02 - 0, 48). Оценим

потери активной мощности в сетях от передачи Q.

Рассмотрим два случая:

Таким образом, при принятых допущениях половина всех потерь активной мощности вызвана передачей реактивной мощности.

Если учесть, что потери электроэнергии в электрических сетях энергосистемы России составляют 9% [12], то становится понятной необходимость

компенсации реактивной мощности.

Из этого рассмотрения можно заключить следующее:

- возникающие потери активной мощности и потери напряжения в сети за счет передачи Q (см. формулу 4.11) увеличивают капитальные затраты

в системе электроснабжения;

- реактивная мощность излишне загружает все элементы сети, поскольку они выбираются по полной мощности и полному току;

- загрузка элементов сети реактивной мощностью уменьшает пропускную способность линии и трансформаторов по активной мощности и току.

Полные затраты на производство и передачу всей необходимой предприятию реактивной мощности от шин электростанций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения предприятия. Поэтому

экономически целесообразно от генераторов электростанций передавать

часть реактивной мощности, а БОльшую o б

- компенсировать на шинах (присоединениях) 5УР-2УР, а в некоторых случаях и на 1УР (рис.2.2).

Возникает задача выбора видов, мощности и мест размещения компенсирующих устройств - источников реактивной мощности (ИРМ), обеспечивающих баланс реактивной мощности в режиме максимальных и минимальных нагрузок предприятия при минимуме суммарных (приведенных) затрат на производство и передачу реактивной мощности.

Мощность компенсирующих устройств должна определяться исходя из

условия наибольшей экономичности при одновременном выполнении следующих условий:

• во всех узлах сети должен соблюдаться баланс реактивной мощности

(уравнение 1.2);

• величина напряжения во всех узлах сети не должна выходить за допустимые пределы (см.рис.6.1);

• величины генерирующих источников реактивных мощностей не должны

выходить за допустимые нижний и верхний пределы.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: