Некоммерческое акционерное общество
жүктеу/скачать 430,04 Kb.
|
1 2
| Рном=Рпасп. ;
для трансформаторов Sном=Sпасп. , где Рпасп, (кВт); Sпасп, (кВА); ПВпасп. – относительная продолжительность включения приемника; для трансформаторов электрических печей Рном= Sпасп.cosjпасп, где cosjпасп – номинальный коэффициент мощности трансформатора электрических печей. Для трансформаторов сварочных машин и трансформаторов ручной сварки номинальная активная мощность – эта некоторая условная мощность, приведенная к ПВ=100%. Рном= Sпасп . cosjпасп. Применительно к агрегатам с многодвигательным приводом, кроме крановых установок, под термином «приемник электроэнергии» следует понимать весь агрегат в целом, а под его номинальной мощностью – сумму номинальных мощностей всех двигателей агрегата, приведенных к ПВ=100%. Для крановых установок под термином «приемник электроэнергии» следует иметь в виду электропривод каждого механизма, включая приводимые двумя двигателями, мощности которых складываются. Групповая номинальная активная мощность – это сумма номинальных (паспортных) активных мощностей отдельных рабочих приемников . Под номинальной реактивной мощностью приемника понимается реактивная мощность, потребляемая из сети (знак плюс) или отдаваемая в сеть (знак минус) при номинальной активной мощности и номинальном напряжении, а для синхронных двигателей – при номинальном токе возбуждения при номинальном коэффициенте мощности. Групповая номинальная реактивная мощность – это алгебраическая сумма номинальных реактивных мощностей отдельных рабочих приемников . Средние нагрузки Среднее значение изменяющейся величины является ее основной статистической характеристикой, следовательно, постоянные осредненные значения нагрузки характеризуют графики переменных нагрузок. Суммарная средняя нагрузка всех приемников электроэнергии группы дает возможность приближенно оценить нижний предел возможных значений расчетных нагрузок. Средние активная и реактивная мощности приемника за любой интервал времени в общем виде определяются из выражений ; . Средняя активная (или реактивная) мощность группы приемников равна сумме средних активных (или реактивных) мощностей отдельных рабочих приемников, входящих в данную группу ; . Средние нагрузки за максимально загруженную смену обозначаются Рсм и Qсм; за год Рсг и Qсг, где Рсм=Wсм/Тсм; Qсм=Vсм/Тсм; Рсг=Wг/Тг; Qсг=Vг/Тг. Величины Рсм и Qсм являются основной величиной при расчете нагрузок групп приемников. Наиболее загруженной сменой является смена с наибольшим потреблением энергии данной группы приемников, цехом или предприятием в целом для характерных суток (22 июня и 22 декабря – сутки с наименьшим и наибольшим потреблением электроэнергии). Среднеквадратичные нагрузки Среднеквадратичные нагрузки Рск, Qск, Iск за любой интервал времени в общем виде определяются из следующих выражений ; ; , где Т – рассматриваемый период времени. Максимальные нагрузки Максимальные значения активной мощности рм, Рм, реактивной мощности qм, Qм, полной мощности sм, Sм и тока iм, Iм представляют собой наибольшие из соответствующих средних величин за некоторый промежуток времени. Максимальные нагрузки характеризуются ожидаемой частотой появления за тот или иной период времени. По продолжительности различают два вида максимальных нагрузок: а) максимальные длительные нагрузки различной продолжительности (10, 15, 30, 60, 120 мин), определяемые для выбора элементов системы электроснабжения по нагреву и расчета максимальных потерь мощности в них; б) максимальные кратковременные нагрузки (пиковые) длительностью 1-2 с, необходимые для проверки размаха изменений напряжения в сетях, определения потерь напряжения в контактных сетях, проверки сетей по условиям самозапуска электродвигателей, выбора плавких вставок предохранителей, расчета тока срабатывания максимальной токовой релейной защиты. Расчетные нагрузки Под расчетной нагрузкой по допустимому нагреву понимается такая длительная неизменная нагрузка элемента системы электроснабжения (трансформатора, линии и т.п.), которая эквивалентна ожидаемой изменяющейся нагрузке по наиболее тяжелому тепловому воздействию: максимальной температуре нагрева проводника или тепловому износу его изоляции. Эффекты нагрева проводника обусловлены его токовой нагрузкой, но вследствие большей простоты получения из опыта и использования в расчетах графиков P=f(t) по сравнению с графиками I=f(t) в проектной практике широко применяется понятие расчетной нагрузки Pp по активной мощности. Понятие о максимуме средней нагрузки. Средняя мощность потерь в проводнике, а следовательно, и его средний перегрев определяется среднеквадратичным током Iск; средний перегрев меньше максимального перегрева проводника, кроме случая неизменной во времени нагрузки, когда перегрев одинаков. В общем случае можно записать Iм ³ Iр ³ Iск ³ Iс, где Iм – наибольшее значение тока на данном графике. Аналогично для графика нагрузок по активной мощности имеет место неравенство Рм ³ Рр ³ Рск ³ Рс. Это неравенство дает достаточную, но обычно слишком грубую оценку расчетной нагрузки Рр. Более точная оценка величины Рр достигается с помощью использования понятия максимума средней нагрузки Рм,Т за скользящий вдоль графика интервал времени Т. Существует оптимальная длительность интервала осреднения Тоср, при которой средняя нагрузка Рс,т будет достаточно характеризовать изменение нагрева проводника за время Тоср. Длительность интервала осреднения не должна быть очень мала, так как иначе не успеет установиться режим нагрева проводника. Но она не должна быть слишком велика, так как в этом случае внутри некоторого интервала этой большой длительности даже при меньшей средней нагрузке возможен значительный пик графика, который успеет вызвать больший перегрев проводника, чем в другом таком же интервале с большей средней нагрузкой, но и более равномерным графиком. Исходя из этих условий, оптимальная длительность интервала осреднения Тоср принята равной трем постоянным времени нагрева проводника То, т.е. Тоср = 3То, так как за это время перегрев проводника при неизменной нагрузке достигает примерно 95% установившегося значения. Таким образом, максимальная средняя нагрузка за интервал времени Тоср = 3То принимается в качестве расчетной нагрузки, Рр » Рм. Итак, в качестве расчетной нагрузки Рр по допустимому нагреву при переменном графике нагрузок принимаются максимальные нагрузки различной продолжительности (0,5; 0,75; 1; 1,5; 2; 2,5 ч), а при мало изменяющемся (постоянном) графике нагрузок – средняя нагрузка. Лекция № 4. Показатели, характеризующие приемники электроэнергии и графики их нагрузок Содержание лекции: - изучение коэффициентов и характерных показателей электроприемников. Цели лекции: - уметь правильно использовать показатели в расчетах нагрузок. При расчетах и исследовании нагрузок применяются некоторые безразмерные показатели (коэффициенты) графиков нагрузок, характеризующие режим работы приемников электроэнергии по мощности или во времени. Коэффициент использования Коэффициент использования является основным показателем для расчета нагрузки. Коэффициентом использования активной мощности приемника электроэнергии ки.а. или группы приемников Ки.а. называется отношение средней активной мощности отдельного приемника (или группы их) к ее номинальному значению ; . Этот коэффициент, как и средняя нагрузка рс, Рс относится к смене с наибольшей загрузкой приемников. Для графика нагрузок по активной мощности средний коэффициент использования активной мощности приемника за смену может быть определен из выражения , (см. рисунок 3) где Wа – энергия, потребленная приемником за смену; Wа,возм – энергия, которая могла бы быть потреблена (возможная) приемником за смену при номинальной загрузке его в течение всей смены. Коэффициент включения
Коэффициентом включения группы приемников или групповым коэффициентом включения Кв называется средневзвешенное (по номинальной активной мощности) значение коэффициентов включения всех приемников, входящих в группу, определяемое по формуле . Для графика нагрузок по активной мощности коэффициент включения определяется из выражения . Коэффициент загрузки Коэффициентом загрузки приемника по активной мощности кз,а называется отношение фактической потребляемой им средней активной мощности рс,в за время включения tв в течение времени цикла tц к его номинальной мощности . Групповым коэффициентом загрузки по активной мощности называется отношение группового коэффициента использования ки,а к групповому коэффициенту включения Кв . Коэффициент загрузки, как и коэффициент включения, связан непосредственно с технологическим процессом и изменяется с изменением режима работы приемника. Коэффициент загрузки для графика нагрузки (рисунок 3) определяется из выражения , и показывает степень использования мощности приемника за рабочее время, т.е. за время включения. Можно получить следующее соотношение . Коэффициент формы графика нагрузок Коэффициентом формы графика нагрузок кф,I, Кф,I называется отношение среднеквадратичного тока (или среднеквадратичной полной мощности) приемника или группы приемников за определенный период времени к среднему значению его за тот же период времени ; , или по активной и реактивной мощности ; ; ; . Коэффициент формы характеризует неравномерность графика во времени; свое наименьшее значение, равное единице, он принимает при нагрузке, неизменной во времени. Кф,а для большинства предприятий с ритмичным процессом производства изменяется в пределах от 1,05 до 1,15. Коэффициент максимума Коэффициентом максимума активной мощности км,а, Км,а называется отношение расчетной активной мощности рр, Рр к средней нагрузке рс, Рс за исследуемый период времени ; . Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены. Коэффициент максимума активной мощности Км,а приближенно можно представить функцией nэ и Ки,а (рисунок 8). Кривые построены для То=10 минут, т.е. при длительности интервала осреднения Тоср=3То=30 минут (получасовой максимум). Для проводников больших сечений этот интервал не соответствует. Поэтому при То >> 10 минут определенный по этим кривым Км должен быть пересчитан на другую продолжительность по формуле , где Км,а принят при Тоср=30 минут. Рисунок 8 – Кривые для определения Км= f(Ки и nэ) Коэффициент спроса Коэффициентом спроса по активной мощности Кс,а называется отношение расчетной Рр мощности к номинальной (установленной) мощности группы приемников . Значения Кс для различных групп приемников в различных отраслях промышленности принимаются при проектировании по справочным данным. Можно установить следующие зависимости . В справочных материалах величины Кс,а постоянны и не зависят от числа приемников группы, т.е. в них дается лишь грубая оценка величины Кс,а, которая может быть постоянной только при высоких Ки,а и большом n. Коэффициент заполнения графика нагрузок (коэффициент нагрузки) Коэффициентом заполнения графика нагрузок по активной мощности Кз.г,а называется отношение средней активной мощности к максимальной за исследуемый период времени . Исследуемый период времени принимается равным продолжительности наиболее загруженной смены. Числовые значения Кз.г.а при проектировании принимаются по справочным материалам. Коэффициент разновременности максимумов нагрузок Коэффициентом разновременности максимумов нагрузок по активной мощности называется отношение суммарного расчетного максимума активной мощности узла системы электроснабжения к сумме расчетных максимумов активной мощности отдельных групп приемников, входящих в данный узел системы электроснабжения . Этот коэффициент характеризует смещение максимумов нагрузок отдельных групп приемников во времени, что вызывает снижение суммарного максимума нагрузок узла по сравнению с суммой максимумов отдельных групп. Коэффициент Кр.м,а£1 применяется при ориентировочных расчетах. Значение его определяется отраслевыми инструкциями в зависимости от местных условий. Приближенно можно принять Кр.м,а= 0,85¸1,0, для линий напряжением выше 1кВ системы внутреннего электроснабжения предприятия и Кр.м,а=0,95¸1,0 для шин электростанций предприятия, шин ГПП и питающих ЛЭП (внешнее электроснабжение). Коэффициент сменности по энергоиспользованию за год , a< 1 Wг – расход электроэнергии за год; Wг=Рсг×Тг; Тг – годовой фонд рабочего времени. . Определение приведенного (эффективного) числа приемников Под эффективным (приведенным) числом приемников группы различных по номинальной мощности и режиму работы понимается такое число однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обусловливает ту же расчетную нагрузку, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы приемников. Приведенное число приемников группы определяется по формуле , где в числителе стоит квадрат суммы номинальных активных мощностей всех приемников (т.е. квадрат групповой мощности) данной группы, а в знаменателе – сумма квадратов номинальных активных мощностей отдельных приемников группы. Подробно способы определения nэ приведены ниже. Лекция № 5. Определение электрических нагрузок различными методами Содержание лекции: - определение средних и расчетных нагрузок. Цели лекции: - методы (вспомогательные и основные) расчета нагрузок. Определение средних нагрузок Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену какой-либо группы силовых приемников с одинаковым режимом работы определяется путем умножения суммарной номинальной мощности группы рабочих приемников Рном, приведенной для приемников ПКР к ПВ=100%, на их групповой коэффициент использования Ки,а Рсм=Ки,а×Рном. Средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену Qсм для какой-либо группы силовых приемников (с отстающим током) одинакового режима работы определяется следующим образом а) Qсм=Ки.р.×Qном; б) Qсм=Рсм×tgj. Реактивные нагрузки приемников с опережающим током (СД, БК) принимаются со знаком минус. Средняя активная мощность за наиболее загруженную смену Рсм узла системы электроснабжения, включающего какое-либо количество групп приемников с разными режимами работы . Средняя реактивная мощность узла нагрузки , где Qсм,i – средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену i-й группы приемников с отстающим током; n – число групп приемников с отстающим током с разными режимами работы, входящих в данный узел; Qсм.сд,i – средняя реактивная мощность синхронных двигателей за наиболее загруженную смену; QсмБК – то же, для конденсаторов. Среднегодовая мощность, потребляемая цехом, находится из соотношений ; . Определение расчетных нагрузок В системе электроснабжения промышленного предприятия существует несколько характерных мест определения электронагрузок (см. рисунок 9). 1. Определение расчетной нагрузки, создаваемой одним приемником до 1000 В (нагрузка 1); необходимо для выбора сечения провода или кабеля, отходящего к данному приемнику, и аппарата, при помощи которого производиться присоединение приемника к силовому распределительному шкафу или распределительной линии. 2. Определение расчетной нагрузки, создаваемой группой приемников до 1000 В (нагрузка 2). Определение данной нагрузки необходимо для выбора сечений радиальных линий или распределительной магистрали, питающих данную группу приемников и аппарата присоединения данной группы приемников к главному силовому распределительному шкафу или питающей магистрали в схеме блока трансформатор – магистраль. 3. Определение расчетной нагрузки, создаваемой на шинах напряжения 0,69-0,4/0,23 кВ цеховой п/ст (ТП) отдельными крупными приемниками или силовыми распределительными шкафами, питающими отдельные приемники или группы приемников (нагрузка 3). Определение данной нагрузки необходимо для выбора сечения линий, отходящих от шин 0,69 или 0,4/0,23 кВ цеховой ТП и питающих указанные выше приемники, и аппаратов присоединения отходящих линий к шинам низшего напряжения цеховой ТП. 4. Определение расчетной нагрузки, создаваемой на шинах 6-20 кВ распределительных пунктов (РП) отдельными приемниками или отдельными цеховыми трансформаторами с учетом потерь в трансформаторах (нагрузка 4), необходимо для выбора сечения проводов линий, отходящих от шин РП и питающие цеховые трансформаторы и приемники высокого напряжения, и отключающих аппаратов, устанавливаемых на этих линиях. 5. Определение общей расчетной нагрузки на шинах каждой секции РП (нагрузка 5), необходимо для выбора сечения и материала шин 6-20 кВ РП, сечения линий, питающих каждую секцию шин РП, и отключающей аппаратуры со стороны шин ГПП. Если от шин 6-20 кВ ГПП непосредственно питаются цеховые трансформаторы или приемники, нагрузка 5 означает то же самое, что и нагрузка 4, только относительно шин 6-20 кВ ГПП. 6. Определение общей расчетной нагрузки на шинах 6-20 кВ каждой секции ГПП (нагрузка 6), необходимо для выбора числа и мощности понизительных трансформаторов, установленных на ГПП, выбора сечения и материала шин ГПП и отключающих аппаратов, устанавливаемых на стороне низкого напряжения 6-20 кВ трансформаторов ГПП. 7. Определение расчетной нагрузки на стороне высшего напряжения 35-220 кВ трансформатора ГПП с учетом потерь в трансформаторе, необходимо для выбора сечений линий, питающих трансформаторы ГПП, и аппаратов присоединения трансформаторов и питающих их линий. Определение расчетных нагрузок Существуют несколько методов определения расчетных нагрузок. К основным следует отнести методы определения электронагрузок по: а) установленной мощности и коэффициенту спроса; б) средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядоченных диаграмм графиков нагрузки); в) средней мощности и коэффициенту формы графиков нагрузок; г) средней мощности и отклонению от средней расчетной нагрузки (статистический метод). К вспомогательным можно отнести методы определения расчетных нагрузок по: а) удельному расходу электроэнергии на единицу продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период; б) удельной нагрузке на единицу производственной площади. Определение расчетной нагрузки по установленной мощности и коэффициенту спроса Расчетная нагрузка для группы однородных по режиму работы приемников определяется из следующих выражений ; ; , где Кс.а – коэффициент спроса данной характерной группы, принимаемый по справочным материалам; tgj соответствует характерному для данной группы приемников cosj, определяемому по справочным материалам. Расчетная нагрузка узла СЭС (цеха, корпуса, предприятия) определяется суммированием расчетных нагрузок отдельных групп приемников , где – сумма расчетных активных нагрузок отдельных групп приемников; – то же, реактивных; Кр.м – коэффициент разновременности максимумов нагрузок, принимаемый 0,85¸1,0 в зависимости от места нахождения данного узла в СЭС. Определение расчетной нагрузки по методу «Упорядоченных диаграмм нагрузок» Рр= Рсм×Км; Рсм= Рном×Ки; Qр=1,1×Qсм – при nэ=nn<10; Qсм=Рсм×tgj Qр=Qсм – при nэ=nn³10. Км определяется по графикам или таблицам зависимости Км=f (nэ; Ки). Имеются методы упрощенного нахождения Км и nэ: 1. Если nэ ³ 200, то при любых значениях Ки Рр=Рсм. 2. Если Ки ³ 0,9, то при любых значениях nэ Рр=Рсм. 3. Если n ³ 4, то при m £ 3 nэ=n (n – фактическое число ЭП) 4. Если n ³ 4, то при m > 3 и Ки ³ 0,2 , если окажется, что nэ > n, то принимаем nэ = n 5. Если n ³ 4, то при m > 3 и Ки < 0,2 nэ определяется по вспомогательным кривым: Вводим следующие обозначения: n – фактическое число ЭП в группе; n1 – число наибольших ЭП в группе, подключенных к узлу, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего электроприемника; n*= – относительное число наибольших ЭП; Рн1 – суммарная мощность n1, ЭП; Рн – суммарная номинальная мощность n ЭП узла; Р*= – относительная мощность наибольших ЭП. зная n* и Р* определяем по кривым nэ* nэ*= Þ nэ= nэ*× n. 6. Если n £ 3, то Рр=SРн при ПКР: Qр=0,87Рр; для ЭП длительного режима Qр=0,75Рр 7. Если n > 3, но nэ < 4, то Рр=S(Рн×Кз) 8. Для ЭП длительного режима при ки ³ 0,6, ки ³ 0,9 км=1; Рр=Рсм. Определение расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту формы Рр=Кф.а×Рсм, Qр=Кф.р.×Qсм или Qр=Рр×tgj, . В этом методе Рсм можно определить Рсм=Рн×Ки или , где Мсм – производительность за максимально загруженную смену; wа – удельный расход электроэнергии на единицу продукции. Определение расчетной нагрузки по удельному расходу электроэнергии на единицу продукции Wг=Мг×wуд, Мг – годовой выпуск продукции, шт, м, т, м2; wуд – удельный расход электроэнергии, ; , кВт, где Рсг – среднегодовая мощность нагрузки; Тг – годовой фонд рабочего времени, ч.; , кВт; a - коэффициент сменности по энергоиспользованию, a@0,5¸0,9. Определение расчетной нагрузки по удельной нагрузке на единицу производственной площади Рр=rо×F, где F – площадь размещения приемников группы, м2; rо – удельная расчетная мощность на 1 м2 производственной площади, кВт/м2. Метод применим для сетей цехов, в которых приемники имеют малую мощность и они равномерно распределены на производственной площади. Удельная расчетная мощность для силовых электроприемников определяется по справочным материалам и лежит в пределах 0,15¸1,5 А/м2 или 0,1¸1,0 кВт/м2. Для осветительной нагрузки rосв=0,01¸0,02 кВт/м2 при освещении лампами накаливания; 0,009¸0,018 кВт/м2 при освещении люминесцентными лампами, 0,005¸0,01 кВт/м2 при освещении газоразрядными лампами без компенсации реактивной мощности и 0,009¸0,018 кВт/м2 при освещении газоразрядными лампами с компенсацией реактивной мощности. Qр.о=Рр.о×tgjо. Лекция № 6. Компенсация реактивной мощности Содержание лекции: - физическая сущность реактивной мощности. Цели лекции: - понятие о генерации, потреблении и балансе реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности. Реактивная мощность в электрических сетях Пусть приемник электроэнергии присоединен к источнику синусоидального напряжения и потребляет синусоидальный ток , сдвинутый по фазе относительно напряжения на угол j. Значение мгновенной мощности на зажимах приемника определяется выражением и является суммой двух величин, одна из которых постоянна во времени, а другая пульсирует с двойной частотой. Рисунок 10 – Кривые мгновенных значений тока, напряжения и мощности Среднее значение мгновенной мощности р за период питающего напряжения Т полностью определяется первым слагаемым . Эта величина, именуемая активной мощностью, характеризует энергию, выделяемую в единицу времени на производство полезной работы, например, в виде тепла в приемнике с активным сопротивлением R Р=U×I×cos j=I2R. Среднее значение от второго слагаемого мгновенной мощности за время Т равно нулю, т.е. на ее создание не требуется каких-либо материальных затрат, и поэтому она не может совершать полезной работы. Ее присутствие указывает, что между источником и приемником происходит обмен энергией, а это возможно лишь в том случае, если имеются особые реактивные элементы, способные накапливать и отдавать электромагнитную энергию – емкость и индуктивность. Таким образом, полную мощность на зажимах приемника в комплексной форме можно представить следующим образом S=U×Icosj+jUIsinj=Р+jQ, где Q – реактивная мощность. Физическая сущность реактивной мощности , квар. Q – реактивная мощность, квар; I – фазный ток, А; Х – фазное индуктивное сопротивление, Ом; Фт – амплитуда переменного магнитного потока, Вб; Вт – амплитуда магнитной индукции; m – магнитная проницаемость магнитной цепи, Гн/м; V – объем магнитной цепи, см3; U – напряжение, В. Потребление реактивной мощности Как известно, реактивная мощность может иметь индуктивный или емкостный характер нагрузки. Считается, что если ток отстает по фазе от напряжения, то нагрузка имеет индуктивный характер, а реактивная мощность потребляется и имеет положительный знак (+). В элементах сети имеют место потери реактивной мощности, которые могут быть соизмеримы с реактивной мощностью, потребляемой приемниками электроэнергии. Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются АД (60-65% от общего потребления), трансформаторы (20-25%), вентильные преобразователи, реакторы, воздушные и кабельные электросети и прочие приемники (10%). Для сравнения: активная мощность Р так же, как и реактивная потребляется приемниками и теряется в элементах сети и электрооборудования. Генерация реактивной мощности Если ток опережает напряжение, то нагрузка имеет емкостный характер, а реактивная мощность генерируется и имеет отрицательное значение (-). Реактивная мощность генерируется генераторами электростанций, синхронными двигателями, батареями силовых конденсаторов, тиристорными источниками реактивной мощности и линиями. Для сравнения: активная мощность генерируется генераторами электростанций. Баланс реактивной мощности SQi=0i, SQпотр=SQист; SQпотр=Qнагр+DQ(потери). SQист=Qген+ Qсд+ Qбк+ Qлэп+ Qтирист ист р.м.+…. Для сравнения SРi=0i, Рген=Рнагр+DР(потери). Коэффициенты мощности До недавнего времени основным нормативным показателем, характеризующим реактивную мощность, был коэффициент активной мощности . На вводах, питающих промышленное предприятие, средневзвешенное значение этого коэффициента должно было находиться в пределах 0,92-0,95. Однако соотношение P/S в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при изменении этого коэффициента от 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10%, а при изменении от 0,99 до 0,98 приращение реактивной мощности составляет уже 42%. При расчетах удобнее оперировать соотношением tgj=Q/Р, которое называют коэффициентом реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – это установка компенсирующих устройств, благодаря которым увеличивается пропускная способность сети, уменьшаются потери мощности и электроэнергии в сети и улучшается режим напряжения сети. Технико-экономические условия компенсации реактивной мощности – это условия, при которых обеспечиваются наилучшие показатели работы СЭС. Эти условия определяющие: 1. За счет компенсации происходит снижение полной мощности и тока; увеличивается пропускная способность линий и трансформаторов; при проектировании можно снизить сечение проводов и мощности трансформаторов: , . 2. За счет установки КУ происходит снижение потерь активной и реактивной мощностей , , , . 3. Снижаются потери электроэнергии – уменьшается расход электроэнергии. 4. Снижаются потери напряжения , . Энергосистемы имеют ограниченные возможности снабжения предприятия реактивной мощностью, определяемые располагаемой реактивной мощностью генераторов. Соблюдение баланса реактивных мощностей достигается за счет мероприятий, снижающих потребление реактивной мощности предприятиями от энергосистемы. Эти мероприятия разбиваются на: I – мероприятия, не требующие специальных компенсирующих устройств и целесообразные во всех случаях, и II – требующие установки специальных компенсирующих устройств для выработки реактивной мощности. 1 Мероприятия по уменьшению потребления реактивных мощностей Снижение потребления реактивной мощности самими электроприемниками и повышение естественного коэффициента мощности может быть достигнуто следующими мероприятиями: а) повышением загрузки технологических агрегатов, упорядочением технологического процесса, повышением загрузки и коэффициента загрузки электродвигателей; б) снижением напряжения питания асинхронных двигателей, загруженных не выше, чем на 45%, путем переключения схемы обмоток с D на U. При этом вращающий момент и активная мощность электродвигателя уменьшаются в 3 раза, загрузка двигателя и его коэффициент мощности повышаются, а потребление реактивной мощности снижается. Такое переключение возможно при напряжении обмотки двигателя 660/380 В и напряжении сети 380 В; в) установкой ограничителей холостого хода асинхронных электродвигателей и сварочных трансформаторов; г) отключением цеховых трансформаторов, загруженных менее 30%, с переводом нагрузки на другие трансформаторы; д) заменой систематически недогруженных асинхронных двигателей со средним Кз < 45% на двигатели меньшей мощности; е) заменой изношенных асинхронных двигателей синхронными (вместо QАД появляется -QСД). Для вновь устанавливаемых механизмов, не требующих регулирования скорости и работающих в продолжительном режиме (насосы, компрессоры, вентиляторы), рекомендуется применять синхронные двигатели. 2 Компенсирующие устройства для реактивных нагрузок Синхронные генераторы электростанций Источниками реактивной мощности могут быть генераторы станций при малой их удаленности от потребителей (например, станции типа ТЭЦ), что особенно важно в послеаварийных режимах, когда генерация реактивной мощности другими источниками ограничивается. Генераторы являются постоянным источником реактивной мощности, выдаваемой в зависимости от возможностей электростанций или энергосистемы. При этом энергосистема дает значение tgjэ, по которому рассчитывается Qэ по формуле Qэ=tgjэ×SРр.нагр, где Qэ – реактивная мощность, выдаваемая энергосистемой; SРр – суммарная реактивная мощность предприятия. При выборе компенсирующих устройств необходимо определять целесообразную степень использования реактивной мощности работающих генераторов ближайших электростанций. Критерием такой целесообразности являются приведенные затраты на генерацию и передачу реактивной мощности от электростанций. Затраты на генерацию при этом будут определяться только стоимостью дополнительных потерь в генераторе. В большинстве случаев передача реактивной мощности от генераторов станций является экономически целесообразной, если это не вызывает увеличения числа или сечения питающих линий, числа трансформаторов и других затрат по усилению сети. Лекция № 7. Компенсация реактивной мощности (продолжение темы) Содержание лекции: - изучение способов компенсации реактивной мощности. Цели: - изучить источники реактивной мощности: синхронные двигатели (СД) и компенсаторы, статические конденсаторы. Синхронные двигатели Главное преимущество СД перед АД заключается в том, что путем изменения тока возбуждения СД можно изменять величину реактивной мощности. В зависимости от величины тока возбуждения реактивная мощность может выдаваться в сеть (при перевозбуждении) и потребляться от сети (при невозбуждении). СД, применяемые для электропривода, в основном, изготовляют с cosj=0,9 при опережающем токе. СД – эффективное средство компенсации реактивной мощности. Наибольший верхний предел возбуждения СД определяется допустимой температурой обмотки ротора с выдержкой времени, достаточной для форсировки возбуждения при кратковременных снижениях напряжения. Максимальное значение реактивной мощности зависит от загрузки двигателя активной мощностью Кз, подводимого напряжения и технических данных двигателя , где Рном – номинальная активная мощность двигателя; Кп.р.м. – коэффициент перегрузки по реактивной мощности (определяется по справочным данным); Кпд – коэффициент полезного действия. Основным критерием для выбора рационального режима возбуждения СД являются дополнительные потери активной мощности на генерацию реактивной мощности , где Д1 и Д2 – расчетные коэффициенты, зависящие от параметров двигателя (приводятся в таблицах), кВт; Qсд – реактивная мощность, выдаваемая СД; Qном – номинальная мощность СД; и – удельные потери мощности, ; . Достоинства СД: а) они отдают реактивную мощность в сеть на месте установки, имея полезную нагрузку на валу; б) допускают форсировку возбуждения и широкие пределы регулирования отдаваемой реактивной мощности; в) меньше зависят от колебаний напряжения, чем конденсаторы (Мвр=U); г) повышают устойчивость системы; д) стоимость СД не входит в формулу затрат на генерацию ими реактивной мощности. Недостатки СД: а) относительно высокие удельные потери активной мощности 0,009¸0,054 [9¸54 ]. Синхронные компенсаторы (СК) СК представляют собой СД облегченной конструкции без нагрузки на валу. Они могут работать как в режиме генерирования реактивной мощности (при перевозбуждении СК), так и в режиме ее потребления (при недовозбуждении). В настоящее время промышленность СНГ изготовляет СК мощностью 5000-160000 кВА. СК на промышленных предприятиях применяют очень редко: на ГПП, имеющих районное значение или на крупных электропечных установках. Этот способ целесообразен при больших мощностях компенсирующих устройств. К достоинствам СК как источников реактивной мощности относятся: а) положительный регулирующий эффект, заключающийся в том, что при уменьшении напряжения в сети генерируемая мощность СК увеличивается; б) возможность плавного и автоматического регулирования генерируемой реактивной мощности, что повышает устойчивость режимов работы системы и улучшает режимные параметры сети; в) достаточная термическая и электродинамическая стойкость обмоток СК во время КЗ. К недостаткам СК относятся: а) более высокая стоимость; б) сложный пуск и усложнение эксплуатации; в) значительный шум во время работы; г) относительно высокие удельные потери активной мощности (11-30 ). Потери активной мощности на генерацию реактивной мощности определяются по тем же формулам, что и для СД . Статические конденсаторы Основным средством компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются батареи силовых конденсаторов (БК). Статические конденсаторные установки изготовляют из определенного числа конденсаторов, которые в зависимости от рабочего напряжения и расчетной реактивной мощности соединяют между собой параллельно, последовательно или параллельно-последовательно. Компенсация реактивной мощности электроустановок промышленных предприятий осуществляется с помощью статических конденсаторов, включаемых обычно параллельно ЭП (поперечная компенсация). В отдельных случаях при резкопеременной нагрузке сетей, например, при питании дуговых печей, сварочных установок и др., может оказаться целесообразным последовательное включение конденсаторов (продольная компенсация). Размещение БК в сетях до 1000 В и выше должно удовлетворять условию наибольшего снижения потерь активной мощности от реактивных нагрузок. При этом возможна компенсация: а) индивидуальная – с размещением БК непосредственно у ЭП. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть СЭС; б) групповая – с размещением БК у силовых шкафов и шинопроводов в цехах. В этом случае сеть до ЭП не разгружается от реактивных токов; в) централизованная – с подключением БК на шины 0,38; 6; 10 кВ п/ст, при этом: 1) U=0,38 кВ – от реактивных токов разгружаются трансформаторы п/ст, но не питающая и распределительная сеть низшего напряжения; 2) U=6-10 кВ – от реактивных токов разгружаются только сети энергосистемы, а трансформаторы п/ст не разгружаются. Достоинства БК: а) простота конструкции; б) относительно невысокая стоимость; в) недефицитность материалов; г) малые собственные удельные потери активной мощности (DРБК=2¸4,5 кВт/Мвар). Недостатки БК: а) отсутствие плавного автоматического регулирования отдаваемой в сеть реактивной мощности (применяется только ступенчатое регулирование); б) пожароопасность; в) наличие остаточного заряда; г) опасность перегрузки токами высших гармоник; д) выдаваемая реактивная мощность зависит от квадрата напряжения: Q=U2. В схемах БК предусматриваются специальные активные или индуктивные сопротивления, которые подключают параллельно конденсаторам. Эти сопротивления необходимы для разряда конденсаторов после их отключения, так как естественный саморазряд происходит медленно (3-5 мин). Разрядное сопротивление должно отключатся после каждого отключения БК от сети. Поэтому к БК должно быть постоянно и непосредственно (без промежуточных разъединителей, рубильников и предохранителей) подключено разрядное сопротивление: Разрядное сопротивление можно рассчитать по формуле rраз=15(Uф2/Q)×106, Ом, где Uф – фазное напряжение, кВ; Q – мощность батареи, квар, Пример – При Uф=0,4 кВ и Q=300 квар, rраз=8 Ом. а) б) в) Рисунок 12 – Схемы присоединения БК к шинам 380 В Защитная и коммутационная аппаратура: а) автоматический выключатель А (применяется как при автоматическом регулировании, так и при его отсутствии); б) рубильник Р с предохранителем П (применяется при отсутствии автоматического регулирования); в) предохранитель П с контактором КТ или магнитным пускателем (применяется при автоматическом регулировании). Схема а) применяется при индивидуальной компенсации; Схемы б), в) применяются при групповой и централизованной компенсации. а) б) в) Рисунок 13 – Схемы присоединения БК к шинам 6-10 кВ а) присоединение БК через отдельный выключатель, применяется для БК мощностью > 400 квар; б) присоединение БК через ВН-17, применяется при мощности БК £ 400 квар в) схема индивидуальной компенсации реактивной мощности трансформатора или двигателя. Неудобство – общий выключатель. Регулирование мощности конденсаторных установок можно вести тремя способами: вручную, автоматически и с диспетчерского пункта. Регулирование ступенчатое (1-2-3 ступени). Автоматическое регулирование мощности БК производится по разным принципам: а) по времени суток; б) по величине напряжения; в) по току нагрузки; г) по направлению реактивной мощности; д) по времени суток с коррекцией по напряжению. В странах СНГ на U=6-10 кВ применяется схема разряда БК с двумя трансформаторами напряжения типа НОМ, соединенными в открытый треугольник во избежание образования колебательного контура, увеличивающего перенапряжение при включении БК. Для контроля целости цепи разряда применяются неоновые лампы. жүктеу/скачать 430,04 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2