• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Баланс реактивних потужностей.

Баланс активних потужностей;

План

1. Параметри і режими електричної системи.

2. Баланс активних потужностей.

3. Баланс реактивних потужностей.

1. Параметри і режими електричної системи.

Режим роботи електричної системи характеризується значеннями показників її стану, що називаються параметрами режимів. Всі процеси в електричних системах можна охарактеризувати трьома параметрами: напругою, струмом і активною потужністю. Для зручності розрахунку режимів застосовується і інші параметри, такі як реактивна і повна потужність. Покази вольтметра і амперметра в колі змінного струму , що помножені між собою та на називається повною потужністю. Для трифазного кола вона виражається формулою:

S=∙I∙U;

де: I – струм в одній фазі,

U - лінійна напруга.

Активна потужність трифазного змінного струму визначається за формулою

P=∙I∙U∙cos φ;

Множник соsφ називається коефіцієнтом потужності. Кут φ вказує зсув по фазі струму і напруги.

На підставі цих виразів повна потужність S представляється гіпотенузою прямокутного трикутника, один катет якого представляє активну потужність:

Р = S ∙ соs φ, а інший - реактивну Q = S ∙ sin φ.

Реактивна потужність визначається з виразу

Q = P ∙tg φ;

де tg φ - коефіцієнт реактивної потужності.

Слід пам'ятати про умовність тлумачення Q, як потужності. Тільки активна потужність і енергія можуть здійснювати роботу і перетворюватись в механічну, теплову, світлову і хімічну енергію. Активна потужність зумовлена ​​перетворенням енергії первинного двигуна, отриманої від природного джерела, в електроенергію. Реактивна потужність не перетвориться в інші види потужності, не робить роботу і тому називається потужністю умовно. Реактивна потужність йде на створення магнітного і електричних полів. Для аналізу режимів в ланцюгах синусоїдального струму реактивна потужність є дуже зручною характеристикою, яка широко використовується на практиці.

Особливістю виробництва та споживання електроенергії є рівність виробленої і витраченої в одиницю часу електроенергії (потужності). Отже, в електричній системі повинна виконуватися рівність (баланс) для активних потужностей :

PГ =Pпотр +Δ Pпер + Pc.н;

де: Рг - сумарна активна потужність, що віддається в мережу генераторами електростанцій,

що входять в систему;

Р_потр - сумарне активне навантаження споживачів системи;

Δ Р_пер - сумарні втрати активної потужності у всіх елементах передачі електроенергії

(лінях, трансформаторах) по електричних мережах;

Р_сн - сумарне активне навантаження власних потреб всіх електростанцій системи при

найбільшому навантаженню споживача.

Основна частка виробленої потужності йде на покриття навантаження споживачів. Сумарні втрати на передачу залежать від протяжності ліній електричних мереж, їх перетинів і числа трансформацій і знаходяться в межах 5...15 % від сумарного навантаження.

Навантаження власних потреб електростанцій залежить від їх типу, роду палива і типу обладнання; для теплових електростанцій 5...12 %, для гідростанцій - 0,5...1 % від потужності електростанції.

Дозволена потужність генераторів Р_г.росп системи дещо більша, ніж робоча потужність в режимі максимальних навантажень Р_{г.mах ,}потрібно враховувати також необхідність резервування при аварійному і планових (ремонтних) відключеннях частини основного обладнання електроенергетичної системи:

PГ . расп = PГ max + PГ . рез;

де Р_г.рeз - потужність резерву системи, який повинен бути не менше 10 % її робочої потужно-

сті.

При порушенні балансу активних потужностей, наприклад, якщо

PГ . расп < Pпотр+ D Pпер + Pc.н ;

відбувається зниження частоти в системі.

В електричній системі сумарна генеруєма реактивна потужність повинна бути рівною споживаній реактивній потужності. На відміну від активної потужності, джерелами якої є тільки генератори електростанцій, реактивна потужність генерується як ними, так і іншими джерелами, до яких належать повітряні та кабельні лінії різних напруг Q_л, а також встановлені в мережах джерела реактивної потужності (ДРП) (компенсуючі пристрої - КП) потужністю Q_кп.

Тому, баланс реактивної потужності в електричній системі представляється рівням:

Q_г+Q_л+Q_кп=Q_потр+ΔQ_пер+Q_с.н;

Потрібно зазначити, що рівняння балансу реактивної потужності зв’язано із рівнянням балансу активних потужностей, так як

Q_г= PГ tg φ;

Q_потр= Pпотр ∙ tg φ_потр.

Генерація реактивної потужності на електростанціях залежить від числа і активної потужності працюючих агрегатів, а споживання реактивної потужності - від складу електроприймачів. При номінальному коефіцієнті потужності генераторів сosφ_г = 0,85 коефіцієнт реактивної потужності tgφ_г = 0,6. Для споживачів коефіцієнт реактивної потужності tgφ_потр = 0 - 3.

Втрати реактивної потужності на передачу в основному визначаються втратами реактивної потужності в трансформаторах, при трьох-чотирьох трансформаціях сумарні втрати потужності в трансформаторах можуть досягати 40% від переданої повної потужності.

У лініях напругою 110 кВ і вище генерація реактивної потужності (зарядна потужність) компенсує реактивні втрати в лініях і може перевищити їх.

Таким чином, при виборі активної потужності генераторів енергосистеми за умовою балансу активних потужностей і під час роботи генераторів з номінальним коефіцієнтом потужності генерується сумарна реактивна потужність без додатково використовуємих джерел реактивної потужності і може виявитися менше необхідної за умовою балансу реактивних потужностей:

Q_г+Q_л< Q_потр+ ΔQ_пер+ Q_с.н.

У цьому випадку утворюється дефіцит реактивної потужності, що призводить до наступного:

- велике завантаження реактивною потужністю генераторів електростанцій призводить до перевантаження по струму генераторів;

- передача великих потоків реактивної потужності від генераторів по елементам мережі приводить до підвищених струмовим навантаженням і, як наслідок, до збільшення витрат на спорудження мережі, підвищеним втрат активної потужності;

- недолік реактивної потужності в системі тягне за собою зниження напруги в вузлах електричних мереж та біля споживачів.

Для отримання балансу реактивних потужностей поблизу основних споживачів реактивної потужності встановлюють додаткові джерела з генерацією реактивної потужністю Q_кп.

При надлишку реактивної потужності в системі, тобто при

Q_г+Q_л+Q_кп> Q_потр+ΔQ_пер+ Q_с.н;

в елементах електричної мережі виникають перетоки реактивної потужності, які направлені зустрічно напрямку потоків активної потужності, що призводить до підвищення напруги в вузлах і збільшення втрат потужності. Даний режим характерний для періоду мінімальних навантажень в системі.

Звідси виникає задача оптимізації режиму реактивної потужності в системі електропостачання промислового підприємства, вибору типу і потужності, а також місця установки компенсуючих пристроїв. У системах електропостачання міст з комунально-побутовим навантаженням компенсуючі пристрої, як правило, не встановлюються.

Тема: Методи компенсації реактивної потужності.

План:

1. Основні споживачі реактивної потужності.

2. Коефіцієнти потужностей.

3. Методи компенсації реактивної.

1. Основні споживачі реактивної потужності.

Основними споживачами є:

- Електродвигуни виробничих механізмів, які складають 2/3 сумарного навантаження;

- Електротермія, електрозварювання, електроліз (1/3 сумарного навантаження);

Електротермічні установки, які поділяються на:

1) Дугові; електропечі (для плавлення чорних та кольорових металів);

2) Установки індукційного нагрівання для плавлення і термообробки металів;

3) Електричні печі опору;

4) Електрозварювальні установки;

5) Термічні комунально-побутові прилади.

Найбільше розповсюдження в цехових мережах на напругу 0,38 кВ мають печі опору та установки індукційного нагрівання. Печі опору прямої та не прямої дії (до 2000 кВт) підключаються до мережі напругою 0,38 кВ.

Індукційно-плавильні печі промислової частоти являють собою трифазні споживачі, коефіцієнтом потужності – 0,5.

Електрозварювальні установки дугового та контактного зварювання являють собою однофазну систему, на не синусоїдальному навантаженні, з коефіцієнтом потужності: для дугового зварювання – 0,3; для контактного – 0,7.

Електрохімічні і електролізні установки працюють на постійному струмі, який утворюється шляхом перетворення і коефіцієнт потужності становить 0,8…0,9.

Електроосвітлювальні установки з лампами розжарювання, люмінесцентними , дуговими, ртутними, натрієвими, застосовуються на всіх підприємствах, як для внутрішнього так і для зовнішнього освітлення. В цехах використовують дугові або ртутні лампи високого тиску (DRI або DRL), на напругу 220 В.

2. Коефіцієнти потужностей.

Коефіцієнт потужності для ламп розжарювання – 1; для світильників з конденсаторами – 0,9…0.95; а без конденсаторів – 0,6.

Коефіцієнт потужності або компенсація реактивної потужності промислових підприємств має велике значення і є загальною проблемою підвищення ККД роботи, систем електропостачання та поліпшення якості відпускної електричної енергії. Підвищення коефіцієнту потужності на 0,01 (в масштабі країни), дає можливість додати корисну електричну енергію в 500 млн. кВт - год/рік. Споживачі електричної енергії (наприклад асинхронні двигуни) для нормальної роботи потребують активну і реактивну потужність, яка виробляється синхронним генератором електростанції і передається по системі електропостачання. В процесі передачі електроенергії споживачам виникають втрати активної потужності.

P²+Q² = P/cos² φ;

Питоме зниження в втратах активної потужності по відношенню до передаваємої активної потужності називається коефіцієнтом зниження втрат або економічним еквівалентом:

К_ек = ∆P/Q = ∆P₁-∆P₂/Q;

К_ек залежить від cos φ та залежить від вибору силового трансформатора.

Реактивна потужність, що споживається промисловим підприємством, розподілена між окремими споживачами наступним чином: 65 – 70 % - припадає на асинхронні двигуни; 20 - 25 % - на трансформатори; 10 % - на лінії електропередач та інші електроспоживачі, наприклад: індуктивні споживачі, люмінесцентні лампи і т.п.

Збільшення споживання реактивної потужності будь-якої ділянки, в системі електропостачання електроспоживачів викликає зростання струму в провідниках та зниження коефіцієнту потужності.

Застосування компенсуючих пристроїв збільшує експлуатацію електроустановок, проте, призводить до подорожчання будівництва.

На тих ділянках, де втрати реактивної потужності збільшуються, активна потужність збільшується, і навпаки.

Будь-який елемент, в якому струм випереджає напругу, є генератор. А тому, крім синхронних машин (генератори та двигуни), які працюють з перезбудженням, джерелами реактивної потужності є лінії електропередач як повітряні так і кабельні) Наприклад: кабельні лінії на 10 кВ перерізом 70 –150 мм², мають ємність 10-15 кВАр, а ПЛ на 110 кВ з проводами АС-150 мм², що підвішені на відстані 3-5 м, мають ємність 3,6-3,8 МВАр/100км. Ці дані використовуються при розрахунках компенсуючи пристроїв напругою більше 1000В.

3. Методи компенсації реактивної потужності поділяються на три групи:

Методи, які не потребують коштів:

1. Обмежити холостий хід (ХХ) та встановити обмежувачі ХХ;

2. Впорядкування технологічного процесу та режимів роботи обладнання, що приводить до економічного режиму роботи електроустаткування та до підвищення коефіцієнта потужності;

3. Переключення статорних обмоток асинхронних двигунів (АД) напругою до 1000 В, з трикутника на зірку, якщо навантаження складає менше 40 %;

4. Заміна, перестановка, а також відключення трансформаторів, які завантажені менше 30% від номінальної потужності;

5. Заміна мало завантажувальних двигунів двигунами меншої потужності;

6. Використання синхронних двигунів для всіх нових установок, де це можливо по техніко-економічним показниках.

7. Заміна асинхронних двигунів синхронними двигунами такої ж потужності, де це можливо по техніко-економічним показниках.

Методи, які потребують застосування компенсуючих пристроїв та коштів.

1. Застосування статичних конденсаторів;

2. Застосування синхронних двигунів (СД) в якості компенсаторів.

Методи компенсації реактивної потужності, які використовуються як виняток.

1. Використання на підприємствах існуючих синхронних генераторів в якості синхронних компенсаторів;

2. Синхронізація АД, причому вона допускається при умові якщо навантаження АД не перевищує 70% від номінальної потужності і відповідному техніко-економічному обґрунтуванні.

При живленні постійним струмом фазний ротор втягується в синхронізм і може працювати з випереджаючим коефіцієнтом потужності подібні властивостям синхронного двигуна, але із значно меншою перевантажувальною здатністю.

Тема: Використання компенсаційних пристроїв та їх розміщення.

План:

1. Переваги і недоліки СД (синхронних двигунів).

2. Використання статичних конденсаторів.

3. Схеми приєднання конденсаторів на напругу 380 В та 10 кВ.

4. Маркування конденсаторів.

Читайте також:

1. III. Бухгалтерський баланс
2. Актив і пасив балансу складаються також з певних розділів.
3. Активи, що реалізуються повільно (А3) – це статті 2-го розділу активу балансу, які включають запаси та інші оборотні активи (рядки 100 до 140 включно, а також рядок 250).
4. Аналіз ліквідності балансу
5. Баланс (початковий)
6. Баланс азоту
7. Баланс банку.
8. Баланс борошна
9. Баланс грошових надходжень
10. Баланс м’яса свиней в України у забійній масі (2003 – 2005 рр. та прогноз на 2006 р.), тис. т
11. Баланс на 1 вересня
12. Баланс надходження коштів організації (оперативний фінансовий план) на 20__ р.

Переглядів: 5462