Компенсация реактивной мощности

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

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:

1. Реактивная мощность………………………………………………стр. 2

2. Компенсация реактивной мощности……………………………...стр. 2

2.1 Потребители реактивной мощности и меры по её уменьшению……………………………………………………...стр. 2

3 Средства компенсации реактивной мощности………………….стр. 4

3.1 Конденсаторные батареи…………………………………….стр. 5

3.2 Синхронные двигатели………………………………………стр. 7

3.3 Синхронные компенсаторы…………………………………стр. 9

4 Выбор компенсирующих устройств……………………………..стр. 10

5 Размещение компенсирующих устройств в электрических сетях………………………………………………………………….стр. 17

6 Управление компенсирующими установками…………………стр. 21

7 Список используемой литературы………………………………стр. 25

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.

Компенсация реактивной мощности.

Конденсаторные батареи

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют конденсаторы (КБ)-крупные (в отличие от конденсаторов радиотехники) специальные устройства, предназначенные для выработки реактивной ёмкостной мощности. Конденсаторы изготовляют на напряжение 220, 380, 660, 6300 и 10500 В в однофазном и трёхфазном исполнении для внутренней и наружной установки. Они бывают масляные (КМ) и соволовые (КС). Диэлектрическая проницаемость совола примерно вдвое больше, чем масла. Однако отрицательная допустимая температура составляет - 10 С для соволовых конденсаторов, в то время как масляные могут работать при температуре -40 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.

Недостатки конденсаторных батарей: пожароопасность, наличие остаточного заряда, повышающего опасность при обслуживании; чувствительность к перенапряжениям и толчкам тока; возможность только ступенчатого, а не плавного регулирования мощности.

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, в год

Габариты (длинна

ширина

высота), мм

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

2,05

800

440

895 630

520

1400 700

560

1660 580

460

1200 800

440

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

2140

860

2060 2140

880

1800 3540

880

1800 4240

880

1800

Удельная стоимость конденсаторов высокого напряжения меньше удельной стоимости конденсаторов низкого напряжения, но конденсаторы низкого напряжения проще и надёжнее в эксплуатации. Комплектные конденсаторные установки имеют встроенное разрядное сопротивление R для снятия остаточного напряжения при отключении ККУ от сети. Иногда в качестве разрядного сопротивления применяют два однофазных трансформатора напряжения TV (рис.3, б)

За счёт присоединения к сети КУ с мощностью уменьшаются потери мощности и напряжения. После компенсации потери мощности

, (6)

где -потери мощности в компенсирующем устройстве, кВт.

Потери напряжения после компенсации, В,

. (7)

Синхронные двигатели.

Рассмотрим другой вид КУ- синхронные двигатели.

Из курса «Электрические машины» известно, что при увеличении тока возбуждения выше номинального значения синхронные двигатели (СД) могут вырабатывать реактивную мощность, следовательно, их можно использовать как средство компенсации реактивной мощности. Главным отличием СД от АД является то, что магнитное поле, необходимое для действия СД, создаётся в основном от отдельного источника постоянного тока (возбудителя). Вследствие этого СД в нормальном режиме (при ) 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.

Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности и при номинальной активной нагрузке и напряжении могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:

. (8)

При недогрузке СД по активной мощности < 1 возможна перегрузка по реактивной мощности >1.

Средние значения коэффициента нагрузки по реактивной мощности в зависимости от изменения активной нагрузки 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 И частота вращения двигателя	Относительное напряжение на зажимах двигателя	Коэффициент перегрузки по реактивной мощности при коэффициенте загрузки
		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.

Дополнительные активные потери в обмотке СД, кВт, вызываемые генерируемой реактивной мощностью в пределах изменения от 1 до 0,9 при номинальной активной мощности СД, равной ,

, (9)

где -номинальная реактивная мощность СД, квар; r –сопротивление одной фазы обмотки СД в нагретом состоянии, Ом; -номинальное напряжение сети, кВ.

В общем случае когда , , и отличаются от номинальных значений, потери активной мощности, кВт, на генерирование реактивной мощности

, (10)

где -величина генерируемой синхронным двигателем реактивной мощности, квар; и -постоянные величины (таблица 3) кВт.

Таблица 3. Основные технические данные некоторых синхронных двигателей на напряжение 6 кВ при cos = 0,9
Тип двигателя	Номинальная мощность		КПД, %	Постоянные величины, кВт
	активная, кВт	реактивная, квар

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

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

Реактивная мощность , генерируемая синхронным двигателем при активной нагрузке ,

, (11)

где -коэффициент перегрузки по реактивной мощности таблице 2; - активная нагрузка СД, кВт; и -соответственно тангенс угла и КПД двигателя, принимаемые по каталогу (паспорту) СД.

Следует отметить, что . Следовательно, сумма постоянных коэффициентов и определяет активные потери СД, вызванные генерированием реактивной мощности при номинальном напряжении и активной мощности .

Как правило, в системах электроснабжения промышленных предприятий КБ компенсируют реактивную мощность базисной (основной) части графиков нагрузок, а СД снижают, главным образом, пики нагрузок графика.

Синхронные компенсаторы.

Разновидностью СД являются синхронные компенсаторы (СК), которые представляют собой СД облегчённой конструкции без нагрузки на валу. В настоящее время выпускается СК мощностью выше 5000 квар; они имеют ограниченное применение в сетях промышленных предприятий и лишь в ряде случаев используются для улучшения показателей качества напряжения у мощных ЭП с резкопеременной ударной нагрузкой (дуговые печи, прокатные станы и т.п.). В сетях с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 6-10 кВ рекомендуется применение не конденсаторных батарей, а специальных быстродействующих источников реактивной мощности (ИРМ), Которые должны устанавливаться вблизи таких ЭП. Схема ИРМ приведена на (рис. 4). В ней в качестве регулируемой индуктивности используются индуктивности LR и нерегулируемые ёмкости С1-С3.

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.

Список используемой литературы.

1. «Основы электроснабжения промышленных предприятий». Фёдоров А.А., Каменева В.В.

2. «Электрическая часть станций и подстанций» Васильев А.А, Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф.

3. «Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий» Железко Ю.С.

4. «Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий» Красник В.В.