Отдельные потребители электроэнергии имеют различную удаленность от центров питания, различные графики нагрузок, что приводит к несовпадению требований к регулированию напряжения. Поэтому применяется индивидуальное регулирование напряжения в отдельных точках сети или непосредственно на зажимах потребителей, называемое местным регулированием. Для этих целей используются управляемые источники реактивной мощности (синхронные двигатели и батареи кон­денсаторов), устройства, создающие добавку напряжения Uдоб (линейные регуляторы и стабилизаторы напряжения).

При повышенных требованиях потребителей к качеству напряжения применяется устройство автоматического регулирования мощности конденсаторной батареи (АРКон), состоящее из измерительно-командного блока (измеряет уровень напряжения или тока и выдает команды на включение – отключение с выдержкой времени 1–3 мин различных секций БК).

Реактивная мощность в системах электроснабжения

Формально математическим определением реактивной мощности является выражение

(1)

Реактивная мощность является параметром режима, характеризующим интенсивность обмена электромагнитной энергией между элементами системы электроснабжения, обусловленного реактивными составляющими токов. В зависимости от знака фазы j и корня значение (1) может быть положительным или отрицательным. Это позволяет вьщелить источники и потребители реактивной мощности. Для элементов, в которых ток опережает напряжение, реактивная мощность отрицательная, и такие элементы являются источниками реактивной мощности. Реактивную мощность можно передавать по электрическим сетям. При ее передаче возникают потери. В системе электроснабжения в целом и для каждого узла в любой момент времени должен соблюдаться баланс: сумма поступающих в узел и отходящих от узла реактивных мощностей равна нулю.

Для генераторов и потребителей активной мощности существует объективный критерий классификации: в генераторах осуществляется преобразование энергии какого-либо вида в электрическую, а у потребителей - преобразование электрической энергии. Для реактивной мощности разделение на генераторы и потребители, определяемые знаком, в значительной степени условно. Активная мощность поступает в систему электроснабжения от 6УР и выходит из системы электроснабжения (преобразование энергии на 1УР). Реактивная мощность циркулирует в пределах системы электроснабжения, а производство и потребление реактивной мощности не связано с преобразованием энергии. Интегрирование реактивной мощности по времени не дает какой-либо существенно полезной величины.

Значение "реактивной энергии" не может быть использовано для оценки эффективности компенсации реактивной мощности. Баланс реактивной мощности должен выполняться для любого момента времени, а не в среднем за какой-либо период. Например, при недокомпенсации в период максимума нагрузки и перекомпенсации в период ми­нимума нагрузки можно добиться, чтобы "реактивная энергия" на 6УР за год равнялась нулю. Однако судить по этому факту об эффективности компенсации реактивной мощности с точки зрения электрики нельзя.

Реактивная энергия и вытекающий из нее средневзвешенный коэффициент мощности не отражают реальных закономерностей функционирования систем электроснабжения, поэтому использование соответствующих терминов не оправдано. Полезным назначением реактивных счетчиков, получивших распространение в системах электроснабжения, является возможность их использования для построения графиков реактивных нагрузок путем фиксации показаний счетчиков за достаточно малые промежутки времени (полчаса, час).

Реактивные мощности для каждой из симметричных составляющих режима являются независимыми величинами, объединенными только названием. Источники реактивной мощности в системе одной последо­вательности не могут компенсировать потребление реактивной мощности в системе другой последовательности (отличие от активной мощности). Аналогично источниками реактивной мощности для любой из высших гармоник нельзя компенсировать потребление реактивной мощности на другой гармонике. Отсюда следует вывод о недопустимости суммирования реактивных мощностей для симметричных и гармоничных составляющих.

Компенсирующие устройства должны выбираться по результатам расчетов симметричных и синусоидальных режимов. Затем рассчитываются дополнительные технико-экономические ограничения, связанные с возникновением несимметрии и несинусоидальности. Для этого нужны не значения реактивной мощности, а значения токов и напряжений симметричных и гармоничных составляющих. Обычно достаточно рас­считать напряжения обратной (иногда нулевой) последовательности основной частоты и напряжения. Когда обнаруживается недопустимость или экономическая нецелесообразность несимметричных (несинусоидальность) режимов, выявляются пути их нормализации. Надо стремиться использовать уже вы бранное по нормальным условиям работы оборудование, расширив область его использования. В частности, устройства симметрирования и снижения гармоник могут создаваться на базе тех же батарей, которые выбраны по условиям компенсации реактивной мощности в нормальных режимах.

Наиболее значительными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, электротермические установки, вентильные преобразователи. 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 jест = = 0,7 ¸ 0,9. Это означает, что промышленные предприятия потребляют реактивную мощность Qр = (1,02 ¸ 0,48) Рр.

Способы обеспечения промышленных потребителей активной и ре­активной мощностью различаются. Если источниками активной мощности являются только генераторы электрических станций, то видов источников реактивной мощности больше. К ним относятся все виды синхронных машин (синхронные генераторы, электродвигатели и компенсаторы), батареи конденсаторов, емкостная проводимость воздушных и кабельных линий электропередачи.

Затраты на производство реактивной мощности генераторами электрических станций, как правило, ниже, чем затраты на производство реактивной мощности остальными источниками. Но передача реактивной мощности от шин электрических станций по сетям электрической системы и сетям промышленных предприятий приводит к дополнительным затратам, которые обусловлены увеличением:

1) потерь активной мощности и энергии в элементах сети, по которым передается реактивная мощность Q при напряжении U. Дополнительные потери активной мощности в элементе сети с активным сопротивлением R

(2)

2) потерь реактивной мощности в элементах сети, по которым она передается. Дополнительные потери в элементе с реактивным сопро­тивлением X, вызванные передачей реактивной мощности Q,

(3)

Увеличение потерь реактивной мощности требует увеличения мощ­ности ее источников;

3) пропускной способности элементов, которая определяется полной расчетной мощностью. В ряде случаев это может привести к увеличениюсечения проводников и номинальной мощности трансформаторов;

4) потерь напряжения в элементах сети. Дополнительные потери на­пряжения в элементе сети, вызванные передачей реактивной мощности Q, приближенно определяются так:

(4)

Увеличение потерь напряжения в сети может потребовать установки дополнительных средств регулирования напряжения.

Полные затраты на производство и передачу всей необходимой про­мышленному предприятию реактивной мощности от шин электрических станций в большинстве случаев значительно больше, чем затраты на производство реактивной мощности непосредственно в системе электроснабжения. Поэтому экономически целесообразно от генераторов электрических станций передавать часть реактивной мощности, а большую компенсировать на шинах (присоединениях) 5УР-2УР. Возникает задача выбора видов, мощности и мест размещения компен­сирующих устройств (источников реактивной мощности), обеспечивающих баланс реактивной мощности в режиме максимальных и минимальных нагрузок при минимуме суммарных затрат на производство и передачу реактивной мощности.

Технические характеристики источников реактивной мощности

Виды источников реактивной мощности различаются техническими и экономическими характеристиками, которые определяют область их рационального использования. Технические характеристики синхронных машин как источников реактивной мощности одинаковы для всех видов синхронных машин. Они представляют собой плавно регулируемый источник реактивной мощности. За счет изменения тока возбуждения можно обеспечить регулирование реактивной мощности по любому закону. Стоимость автоматических регуляторов возбуждения АРВ невелика.

Синхронные машины могут работать как в режиме генерации, так и в режиме потребления реактивной мощности. Различают режимы перевозбуждения (генерация реактивной мощности) и недовозбуждения (потребление реактивной мощности) синхронных машин.

Синхронные машины обладают хорошими статическими характери­стиками по реактивной мощности. Под статическими характеристиками понимают зависимость реактивной мощности от напряжения на вводах синхронной машины Q =f(U), снятую при достаточно медленных изменениях напряжения. При снижении напряжения до определенного уровня синхронные машины позволяют увеличивать генерацию реактив При глубоких (аварийных) снижениях напряжения у синхронных машин происходит автоматическая форсировки возбуждения, приводящая к существенному увеличению генерации реактивной мощности.

Синхронные машины обладают хорошими динамическими характери­стиками по реактивной мощности, отражающими реакцию синхронной машины по реактивной мощности на колебания напряжения в электрической сети. У синхронных машин колебания напряжения вызывают изменения реактивной мощности, которые находятся в противофазе с изменением реактивной мощности таких потребителей. В результате синхронные машины сглаживают график реактивной мощности и способствуют уменьшению колебаний напряжения. Синхронные машины малочувствительны к изменению такого показателя качества электрической энергии, как не синусоидальность напряжения, поэтому могут использоваться в качестве источника реактивной мощности в электрических сетях, питающих мощные вентильные преобразования.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24