Регулирование напряжения и компенсация реактивной мощности

Лекция №4 1. Регулирование напряжения и компенсация реактивной мощности Для определения способов и средств регулирования напряжения рассмотрим формулу, определяющую напряжение у потребителя U *2 = U *1 ± U *доб - ,где U *2 - напряжение в относительных единицах у потребителя U *1 - напряжение в относительных единицах у источника U *доб - добавочное напряжение P м , Q м – максимальная мощность активная и реактивная R,x с ,x L ,- сопротивление активное и реактивное Uном – номинальное напряжение В данной формуле мало меняющимися являются значения U *1 ,R ,x L , x c , также нельзя изменить Pм, Qм , тогда для регулированияU *2 можно изменять U доб и Q к – мощность компенсирующей установки. На практике в качестве регулирующих устройств в схемах электроснабжения используют управляемые батареи конденсаторов (Q к ), трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (U доб ), синхронные компенсаторы (Q к). Коэффициент мощности. Асинхронные двигатели при работе потребляют активную мощность- для создания механической мощности на валу Р- направленной от генератора к электродвигателю ( пропорциональна нагрузке на валу двигателя) и реактивную мощность Q – используемую для создания вращающегося магнитного поля ( от нагрузки не зависит и меняет свое направление 4 раза за период ) Рис.14. Изменение реактивной мощности Соsφ – меняется и зависит от загрузки электродвигателя. На х.х – 0,2 , а при номинальной нагрузке 0,9 ÷0,95 Рис.15. Треугольник мощностей Соsφ = P/S = Р/ √Р 2+Q 2 По ГОСТ соsφ=0,92÷0,95,если он не соответствует требованиям ,то предприятия платят штрафы в виде надбавки к тарифу за потребленную электроэнергию, а если он больше, то предприятие получает скидку. Различают следующие значения cosφ - коэффициента мощности Соsφ мг – мгновенный, определяемый в любой момент времени по показаниям приборов (РА, РV,PW,Pφ) cosφ= Cosφ ср– cредний за смену cosφ ср = Cosφ ср.вз – средневзвешенный ,определяется по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии cosφ ср.вз = Предприятия производят расчет по средневзвешенному cosφ. Способы повышения cosφ. 1. Естественный- заключается в правильной эксплуатации оборудования - систематически следить за загрузкой двигателей - применять скоростные двигатели - на станках применять ограничение холостого хода - не догруженные трансформаторы в ночное время отключать - вместо крупных АД применять СД 2. Искусственный – около АД устанавливают конденсаторы Рис.16. Изменение реактивной мощности при применении конденсаторов Питающая сеть освобождается от реактивной мощности и ее сечение уменьшается, уменьшается потеря напряжения и потери энергии. Для компенсации реактивной мощности применяют синхронные компенсаторы (СД - работающие в режиме перевозбуждения на х.х, установленные на ГПП, имеющие облегченный вал) Рис.17. Изменение коэффициента мощности синхронного двигателя Статические конденсаторы их устройство и типы. На цеховых подстанциях для повышения коэффициента мощности устанавливают статические конденсаторы бумажно-масляные. Они состоят : Корпус- банка, обкладки – фольга алюминиевая изолированная конденсаторной бумагой и жидкий диэлектрик – совол или трансформаторное масло. Банки до 1 кВ бывают 1 и 3 фазные свыше 1 кВ однофазные для уменьшения вероятности пробоя. Конденсаторы соединяют в треугольник для повышения реактивной мощности в 3 раза. КМ-0,22- 4,5- У3 Конденсатор масляный Напряжение 220В Мощность реактивная 4,5 кВАр Умеренный климат Отапливаемые помещения Достоинства конденсаторных банок: малые габариты, мало шума, мало потребление активной мощности, простота эксплуатации. Недостатки: не подлежат ремонту после к.з, чувствительны к напряжению и температуре, пожароопасные, после отключения нужно разрядить т.к на обкладках остается заряд . В качестве разрядного устройства применяют разрядные сопротивления, лампы накаливания, измерительные трансформаторы напряжения. Места установки конденсаторов. При индивидуальной компенсации их ставят около двигателей. Вся сеть освобождается от реактивной мощности, но большое количество банок загромождает и увеличивает пожароопасность цеха. При групповой компенсации их ставят около РП. При централизованной компенсации их ставят на ТП. От реактивной мощности освобождается высоковольтная сеть и трансформатор. Рис.18. Схемы подключения конденсаторов. Пример: Для конденсаторной установки КМ-0,22-4,5-У3 выбрать аппарат защиты и управления. Решение: 1.Определяем ток конденсаторной установки Iку = Qку / Uф = 4,5/220 = 20А 2. Определяем ток срабатывания максимального расцепителя I смр ≥ 1,2 I ку = 1,2 ∙20 = 24А 3. Выбираем автомат АЕ 2034 I н.а ≥ Iку 25 ≥20 I н.смр ≥ I смр 25 ≥ 24 4. Выбираем аппарат управления пускатель ПМЛ 2200 I н.п ≥I к.у 25≥ 20 Расчет батарей статических конденсаторов. Рассмотрим порядок расчета и выбора на примере. Пример: Выбрать батарею статических конденсаторов для цеха в котором, P мак = 150 кВт ; P осв = 10 кВт ;Q мак = 140кВАр 1. Определяем соsφ до компенсации Соsφ = = Необходимо устанавливать конденсаторы. 2. Определяем мощность конденсаторной батареи. Q ку = Pмак ( tgφ ц – tgφ н) = 160 (0,88- 0,33) = 88 кВАр 3. Выбираем конденсаторную установку УК – 0,38 -75 – У3 4. Определяем со s φ после компенсации Соsφ = = 5. Для разрядки батарея определяем величину разрядного сопротивления R ≤ 15 ∙ 106 Uф /Qн.ку = 15 ∙10 6 0,22/ 75 = 967 кОм. Пример: Определить можно ли с помощью СД установленных в цехе повысить соsφ цеха если: Рсд = 250кВт; Рмак = 558 кВт; Qмак = 566кВАр ; со sφ сд = 0,9 1.Определяем соsφ цеха до компенсации он равен 0,7 2. Определяем соsφ после установки 3 СД Соsφ = = Qсд = Pсд tgсд = 250∙ 0,48 = 121кВАр ,а после установки 2 СД соsφ= 0,96, при установке 1 СД 0,88. Конденсаторные установки выпускаются стандартные и состоят из банок конденсаторов размещенных в одном шкафу и шкафа управления в котором установлены аппараты управления и защиты , измерительные приборы и разрядное устройство. Конденсаторные установки выпускаются на напряжение 380В от 75 до 900 кВАр, а также на напряжение 6-10 кВ до 1125кВАр их размещают в помещении с температурой не более 30 ◦УКН(Л) -0,38- 450- 3У3 –установка конденсаторная нерегулируемая с левым вводом.