Лекция 3

Реактивная мощность Значение второго слагаемого равно нулю, значит на создание реактивной мощности не требуется затрат энергии, а следовательно она не может совершать работу. Наличие второго слагаемого определяет, что между источником и потребителем имеет место обмен энергией. Обмен энергией возможен, когда есть сеть, где есть индуктивность и емкость.

Для реактивной мощности существуют понятия: генерация, потребление, передача, потери, баланс. Потребитель реактивной мощности – если ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощность потребляется и обозначается со знаком "+". Источник реактивной мощности – если ток опережает напряжение емкостный характер нагрузки), то реактивная мощность генерируется и обозначается со знаком "-". Мощность – это скорость преобразования одного вида энергии в другой. =P=UI; ~P=Uicosa; P~ UI; P~

Реактивная мощность – это мощность обмена между источником питания и переменными электрическим и магнитным полями с элементами системы ЭС. Активная мощность – определяет весь процесс передачи и потребления электроэнергии. Реактивная мощность создает электромагнитное поле и характеризует взаимодействие электродвижущих сил источников питания с электрической сетью. Реактивную мощность нельзя обнаружить отдельно от активной, на ее выработку не требуется затрачивать энергию. Активная мощность генерируется на электрических станциях, реактивная – всеми элементами электрической сети. Электрическая энергия это Таким образом, нет понятия реактивной электрической энергии.

Графики активной и реактивной мощности Графики мощностей не совпадают, потому что график активной мощности определяется технологией предприятия, а график реактивной мощности – параметрами сети. Понятия трехфазной реактивной мощности нет. Перетоки реактивной мощности и их последствия Ухудшение режимов напряжения из-за значительных потерь в электрических цепях (потери напряжения определяются реактивностью). Снижение статической устойчивости узлов нагрузки. Необходимость увеличения пропускной способности элементов сети.

Недоиспользование генераторов на электрических станциях по активной мощности из-за их загрузки реактивной мощностью. Необходимость увеличения мощности генераторов на электрических станциях в случаях постоянной составляющей реактивной мощности, вызванной перетоками. где P – суммарная вырабатываемая активная мощность; Q К – дополнительные источники реактивной мощности. Если Ψ 0.22, то реактивной мощности вырабатывается больше, чем необходимо. Два способа рационализации реактивной мощности: Мероприятия по правильному выбору параметров элементов СЭС (при проектировании) и регулированию режима их работы (при эксплуатации). Применение специальных технических средств для компенсации реактивной мощности. Способы и средства компенсации реактивной мощности =0.22…0.23,

Основные мероприятия по рационализации режима реактивной мощности Упорядочение технологического процесса предприятия. Правильный выбор мощности трансформаторов. Преимущественное использование СД во всех случаях, когда это возможно и целесообразно по условиям производства. Использование устройств автоматики, ограничивающих холостой ход электроприемников и других элементов сети. Оптимизация напряжения на зажимах ЭД. Повышение качества ремонта электрооборудования. Специальные технические средства Батареи статических конденсаторов (БСК). Конденсаторы могут быть на 0,4 и 6-10 кВ. Батареи статических конденсаторов (БСК). Конденсаторы могут быть на 0,4 и 6-10 кВ.

Достоинства: Простота устройства и схем включения в электрическую сеть. Недефицитность материала при применении и изготовлении БСК. Малые удельные потери на выработку 1 к Вар мощности. Относительно невысокая стоимость. Недостатки: Отсутствие плавного регулирования мощности, выдаваемой в сеть БСК, только ступенчатое. Выдаваемая в сеть мощность зависит от напряжения сети: где Uc – напряжение сети; Uкб – напряжение батареи; Qн – номинальная мощность батареи; Qc – мощность, выдаваемая в сеть. Пожаро- и взрывоопасность. Большая вероятность выхода из строя БСК в сетях с высшими гармониками – возможны резонансные явления на БСК.

Есть два способа компенсации реактивной мощности с помощью БСК: поперечная и продольная компенсация. Наиболее часто используется поперечная компенсация. При этом БСК подключается непосредственно к шинам (на РП либо на П/С). Продольная компенсация – БСК включается в рассечку линии:

Продольная компенсация непосредственно только для компенсации реактивной мощности не используется. Она используется для регулирования напряжения в сетях при значительных бросках нагрузки ( к примеру, прокатный стан) – сильно возрастает ток и падает напряжение. При включении БСК в рассечку напряжение не падает так быстро, а поддерживается благодаря емкости. Синхронные двигатели Преимущества: Плавное регулирование выдачи реактивной мощности (регулировкой тока возбуждения можно перевести СД в режим перевозбуждения – выдача реактивной мощности). Меньшая степень зависимости от уровня напряжения сети. Реактивная мощность, которую СД может выдать в сеть, определяется по формуле: где м – коэффициент максимально возможной перегрузки СД по реактивной мощности – зависит от типа СД, загрузки по активной мощности и напряжения на зажимах двигателя.

Это значит, что можно загружать СД по реактивной мощности и это будет дополнительная нагрузка на двигатель (это происходит при повышении тока возбуждения). Если двигатель загружен по активной мощности на номинальную нагрузку, то его нельзя загружать по реактивной мощности (по техническим причинам). Экономические причины – когда нагрузка очень мала. Недостатки: большие удельные расходы на выработку единицы мощности. большие удельные расходы на выработку единицы мощности. Компенсационные преобразователи (КПИ) Область использования: устанавливаются на предприятиях, имеющих выпрямительные агрегаты. Принцип действия: в схеме выпрямительного агрегата в цепь катода включается уравнительный реактор, к которому подключается БСК. При заряде и разряде конденсатора создаются условия для опережающего перехода тока на очередную фазу, что воспринимается сетью как выработка реактивной мощности. Серийного выпуска КПИ нет, их изготавливают при проектировании.

Для специфических условий работы сети используются: Фильтрокомпенсирующие установки – осуществляют компенсацию реактивной мощности и фильтрацию высших гармоник (обычно настраиваются на одну или несколько гармоник) – компенсация производится с БСК, но с очень сложными установками. Симметрирующие установки – используют для осуществления симметрии нагрузки по фазам сети (используют там, где есть мощная однофазная нагрузка). Фильтросимметрирующие установки. Особенность источников реактивной мощности для специфической нагрузки состоит в соизмеримости мощностей источников и потребителей (серийно они не выпускаются). Все источники реактивной мощности (ИРМ) для специфической нагрузки можно разбить на две группы: ИРМ с управляемой индуктивностью или емкостью. ИРМ с искусственной коммутацией тиристоров с индуктивным или емкостным накопителем энергии. I группа:II группа: I группа:II группа:

Определение мощности КУ предприятия Определение мощности КУ для предприятия производится в два этапа: I – определение реактивной мощности экономически выгодной для передачи в сеть потребителя. Расчет проводится энергосистемой для всех предприятий. Каждый потребитель представляется какой-то эквивалентной нагрузкой. II – определяется мощность КУ потребителя при заданной мощности Qэ передачи реактивной мощности из энергосистемы. По итогам расчет II-го этапа может происходить коррекция Qку. Для режима максимальных нагрузок определяется Qэ 1, для режима минимальных нагрузок – Qэ 2. Для режима Qэ 2 нужно сильно уменьшить выработку реактивной мощности, иначе – перегрузка по реактивной мощности. В настоящее время требования к режиму минимальных нагрузок практически отсутствуют, зато к режиму максимальных нагрузок – очень строгие.

Выбор типа КУ и распределение их по электрической сети Необходимо знать Qку. Известны Pр, Qр. Определяем Qэ 1: Qэ 1=0,3Pр. Qку=Qр-Qэ 1. Qку=Qр-Qэ 1. Qр должно быть определено с учетом разновременности максимумов по цехам предприятия. Значения коэффициентов разновременности максимумов: 1) Для нефтеперерабатывающей, текстильной промышленности, черной и цветной металлургии, химической, нефтедобывающей, пищевой, бумажной промышленности, строительных материалов КРМ=0,9 0,95. 2) Угольная, газовая, машиностроитель- ная, металлообрабатывающая про- мышленность К РМ =0,85 Торфоперерабатывающая и дереводо- бывающая К РМ =0,8 Прочее К РМ =0,75.

Если известна суммарная реактивная мощность по заводу в целом, то Qр= Q р ×Крм. При определении Q р реактивную мощность СД берем со знаком "-". Там, где много СД Qку может быть меньше 0. Тогда оцениваем насколько меньше. Если 0, то все в порядке, если намного меньше, то необходимо принимать меры – например перевести СД в нормальный режим работы. Если QКУ>0, то рассчитываем мощность БСК.