3.1. Понятие о реактивной мощности. Режимы работы синхронных компенсаторов. Синхронные компенсаторы реактивной мощности

3. Источники реактивной мощности

СГ вырабатывают РМ как попутный продукт при выполнении их основной задачи - генерации активной мощности. Высокая надежность работы СГ, низкая удельная стоимость вырабатываемой ими РМ, плавное и автоматическое регулирование ее величины предопределяют использование СГ как основных источников РМ. В то же время передача РМ от СГ энергосистемы осуществляется на большие расстояния с большими потерями активной и реактивной мощностей. Последнее обстоятельство ограничивает использование этой РМ - во многих случаях более экономичным оказывается компенсация РМ на месте ее потребления. Оптимальные величины передаваемой из энергосистемы и генерируемой в СЭСПП реактивной мощности должны определяться технико-экономическимирасчетами. Передача РМ от СГ ТЭЦ потребителям, как правило, осуществляется по коротким сетям, что сопровождается малыми потерями мощности и, следовательно, обусловливает возможность более широкого использования генерируемой ими РМ.

На возможность генерация РМ энергосистемой влияет режим ее потребления в СЭС ПП: в часы максимума электрических нагрузок энергосистемы возникает дефицит РМ, а в часы минимума - её избыток. В соответствии с этим предприятиям задается ряд показателей, характеризующих потребление РМ в указанные периоды времени - соответственно QЭ1 и QЭ2. При несоблюдении предприятиями режима потребления РМ к ним предъявляются штрафные санкции, действующие в виде системы скидок и надбавок к тарифам на электроэнергию за компенсацию РМ.

3.3. Синхронные компенсаторы

Синхронные компенсаторы (СК) специально устанавливаются для выработки РМ. Это один из видов синхронных машин, работающих без активной нагрузки на валу (валы СК выполняются облегченными, воздушные зазоры у них меньше, чем у синхронных двигателей и генераторов соответствующей мощности). В настоящее время выпускаются СК мощностью от 5 до 160 МВА.

Достоинствами СК как источников РМ являются: положительный регулирующий эффект, заключающийся в возможности быстродействующего, автоматического плавного с широкими пределами регулирования генерируемой или потребляемой РM и, следовательно, уровня напряжения в точке подключения СК к СЭС; достаточная термическая и электродинамическая стойкость обмоток СК во время коротких замыканий; допускают 2...3 - кратные перегрузки по току; возможность восстановления поврежденных СЭС путем проведения ремонтных работ. В то же время СК, являясь вращающимися машинами, более сложны в эксплуатации и имеют значительные удельные потери активной мощности (около 100 Вт/квар) при выработке РМ.

На ПП применение СК допускается, тогда мощность КУ превышает 10 Мвар, Как правило, СК устанавливаются на крупных районных подстанциях энергосистемы. Для уменьшения колебаний напряжения, обусловленных, резкопеременными реактивными нагрузками, применяются быстродействующие СК типа CK-10000-8мощностью 7,7 Мвар на напряжение 10 кВ и мощностью 10 Мвар на напряжение б кВ. Максимальная скорость изменения реактивной мощности, выдаваемой в сеть, составляет 130 Мвар/с, возможна кратковременная работа с 2- кратной перегрузкой. СК успешно работают на некоторых металлургических заводах, в частности в СЭС станов горячего проката.

3.4. Синхронные двигатели

Синхронные двигатели (СД) вырабатывают РМ как попутный продукт при выполнении своей основной задачи - преобразовании электрической энергии в механическую. Поэтому удельные затраты на выработку РМ двигателями малы, т.к. капитальные затраты на их установку относятся по прямому назначению СД.

СД как источники РМ обладают следующими достоинствами: находятся непосредственно в цехе, поэтому потери активной мощности на передачу РМ минимальны; обеспечивают плавное

studfiles.net

13. Компенсация реактивной мощности в промышленных сетях. Характеристика способов компенсации реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии[1]. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7 — 0,75. Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют:

уменьшить нагрузку на трансформаторы, увеличить срок их службы,
уменьшить нагрузку на провода, кабели, использовать их меньшего сечения,
улучшить качество электроэнергии у электроприемников (за счёт уменьшения искажения формы напряжения),
уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях,
избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности,
снизить расходы на электроэнергию.

Основные компоненты

Регулятор реактивной мощности — устройство, измеряющее и поддерживающее величину cosφ на заданном оптимальном уровне путем выдачи команд на исполнительные устройства без участия персонала;

Исполнительные устройства, подключающие и отключающие конденсаторы необходимой мощности в необходимом количестве в зависимости от команд регулятора.

14. Виды компенсации реактивной мощности.

Индивидуальная и групповая компенсация

Индивидуальная компенсация соответствует установке конденсаторов / непосредственно у приемника электроэнергии. Она обеспечивает наибольшую разгрузку системы электроснабжения от реактивной нагрузки и дает максимальный экономический эффект, но целесообразна только для крупных потребителей с относительно низким коэффициентом мощности при большом количестве часов работы в год, что гарантирует полное использование конденсаторов.

Преимуществом индивидуальной компенсации таких электроприемников, как башенные краны и сварочные трансформаторы, является то, что для присоединения конденсаторов можно использовать пусковое устройство электроприемника, а разрядным сопротивлением, предназначенным для быстрого снижения напряжения на выводах конденсаторов, может служить сам электроприемник.

При этом батареи могут быть установлены в шкафах, в кабине башенного крана (при соблюдении правил техники безопасности).

Групповая компенсация осуществляется конденсаторными батареями 2, что обеспечивает их лучшее использование, однако в этом случае распределительные сети приемников не разгружаются от реактивной мощности.

Централизованная компенсация на стороне вторичного напряжения трансформаторной подстанции предусматривает присоединение конденсаторной батареи 3 к ее шинам, что приводит к разгрузке от реактивной мощности только трансформаторов подстанции и питающей ее линии. При этом сети вторичного напряжения не разгружаются от реактивной мощности. Аналогичная компенсация на стороне первичного напряжения с помощью конденсаторной батареи 4 разгружает систему внешнего электроснабжения от реактивной мощности, но не разгружает трансформаторы и все элементы внутреннего электроснабжения строительной площадки.

Регулируемые конденсаторные установки размещают не только с учетом заданной компенсации реактивной мощности, но и необходимости поддержания требуемого напряжения сети в часы минимальной и максимальной нагрузок строительства. Регулирование конденсаторных установок может быть ручным и автоматическим Автоматическое регулирование по напряжению, току нагрузки, времени суток, направлению реактивной мощности или cos <р обязательно для конденсаторных установок мощностью более 200 квар.

В настоящее время для повышения «кф промышленность выпускает конденсаторы КСО, КО. КС2, КСК1. КСК2, а также конденсаторные установки УКЛ, УК, ККУ и др.

Синхронные компенсаторы также относятся к устройствам искусственной компенсации cos ср, например синхронная машина, работающая в режиме двигателя без нагрузки на валу и предназначенная для генерирования реактивной мощности. Схема включения синхронного компенсатора приведена на 31, а, а его векторные диаграммы, — на 31, б, в. При подключении потребителя П к сети напряжением 0С в ней возникает ток /2, отстающий по фазе от Uc на угол ср2. При подключении компенсатора параллельно Я и создании режима перевозбуждения, являющегося для него номинальным, появится ток /С1., опережающий по фазе Uc на 90е. Результирующий ток в сети /2 /п I /«к При этом возрастает cos ср и ток /2 уменьшается, следовательно, включение синхронного компенсатора аналогично присоединению рассмотренных выше батарей конденсаторов. Преимущество компенсаторов заключается в возможности плавного регулирования реактивного тока. В некоторых случаях синхронные компенсаторы работают с недовозбуждением. Необходимость в этом возникает в том случае, если ток содержит значительную емкостную составляющую, которая не компенсируется индуктивной составляющей тока потребителей.

studfiles.net

3.1. Понятие о реактивной мощности. Режимы работы синхронных компенсаторов

Синхронная машина — это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи, подключенной к обмотке якоря, не зависит от нагрузки в области допустимых нагрузок (ГОСТ 27471-87).

Синхронный компенсатор (СК) — это синхронная машина, работающая без механической нагрузки, предназначенная для выдачи или потребления реактивной мощности (СТ МЭК 50(411)—73).

Энергосистема вырабатывает активную и реактивную энергию, между которыми имеется существенное различие.

Активная электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую и т. д.), необходимые для выполнения полезной работы.

Реактивная же энергия в другие виды энергии не переходит, а связана лишь с ее переносом от электрических полей к магнитным и обратно. Она создает условия, при которых активная энергия совершает работу, например, создает вращающие моменты в асинхронных двигателях, обеспечивает требуемое реактивное сопротивление в коротких цепях (например, при электросварке) и т. д.

Многие электроприемники наряду с активной мощностью потребляют и реактивную, причем у некоторых из них (например, у сварочных трансформаторов) доля потребления реактивной мощности превосходит долю потребления активной. Это вызывает дополнительные потери электроэнергии и напряжения в сети, ухудшает пропускную способность сетей и требует значительных затрат на компенсацию реактивной мощности.

С одной стороны, реактивная мощность необходима потребителям электрической энергии, например, приводным асинхронным двигателям (для создания вращающего момента на их валу), сварочным трансформаторам (для получения крутопадающей внешней характеристики вторичного контура сварочного трансформатора с целью стабилизации сварочного тока), люминесцентным светильникам, реакторам и др.

С другой стороны, для обеспечения надлежащих технико-экономических показателей работы электрических сетей и повышения их пропускной способности величину реактивной мощности стремятся снизить за счет ее компенсации.

Передача реактивной мощности связана с потерями энергии (активной и реактивной) практически во всех элементах электросети: в ЛЭП, трансформаторах и распределительных сетях.

СК являются экономичным регулируемым источником реактивной мощности в энергосистемах, особенно на ПС дальних ЛЭП высоких и сверхвысоких напряжений. С помощью СК в зависимости от изменения нагрузок регулируют напряжение на шинах приемной и промежуточных ПС, компенсируют потоки реактивной мощности по линиям и обеспечивают повышение их пропускной способности. Кроме того, СК поддерживают динамическую устойчивость энергосистем при КЗ.

Кроме синхронных генераторов источниками реактивной мощности в электрических сетях являются емкостные элементы сети: силовые конденсаторные батареи, ЛЭП (особенно ЛЭП высших классов напряжения), перевозбужденные синхронные двигатели, СК и др., работающие параллельно с генераторами электростанций.

Отдача или получение реактивной мощности связана в основном с уровнем возбуждения синхронной машины, а именно:

увеличение тока возбуждения приводит к увеличению генерирования реактивной мощности;

снижение тока возбуждения приводит к противоположному результату.

СК может работать в режимах недовозбуждения или перевозбуждения.

Режим недовозбуждения характеризуется тем, что если ток возбуждения уменьшать, то в токе, потребляемом СК от сборных шин ПС, будет возрастать индуктивная составляющая, что вызовет потребление из сети реактивной мощности с соответствующим возрастанием потерь в сети.

В режиме перевозбуждения ток возбуждения превышает ток ХХ и СК потребляет из сети опережающий ток, что соответствует отдаче в сеть реактивной мощности.

Таким образом, по отношению к сети СК в зависимости от тока возбуждения ведет себя как индуктивность или как емкость, являясь, соответственно, потребителем или источником реактивной мощности.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

info.wikireading.ru