22. Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности.

Делятся на две группы:

• естественные: без специальных компенсирующих устройств (КУ);

• искусственные: с использованием специальных КУ.

Естественные мероприятия:

• Использование возможностей установленных СД;

• Поддержание коэффициента загрузки АД близким к 1;

• Отключение ЭД на Х.Х.;

• Своевременный и качественный ремонт;

• Изменение графика нагрузки ЭД (изменение режима работы) (Э; cos(Э;

• Обеспечение качества электроэнергии;

• Замена ненагруженных ЭД, двигателями меньшей мощности и замена на современные, с большим cos(;

• Исключение работы трансформаторов на Х.Х.;

• Переключение нагрузки на один трансформатор при 2-х трансформаторной подстанции;

• Качественный ремонт трансформаторов.

Искусственные мероприятия:

• Применение синхронных компенсаторов (СК);

• Применение батарей статических конденсаторов (БСК);

• Применение СД как источников реактивной мощности;

• Управляемые источники реактивной мощности.

Основные потребители Q: -АД 60-70%

Трансформаторы-Q_T=Q_XX+²Q_{K -} на создание I_ХХ основного магн. потока. Q_T=(20-30%)Q_. - создание потока рассеяния

Для одного потребителя потребление Q хар-ся

Для группы – коэффициент реактивной мощности

Причины нецелесообразности передачи Q по элементам сети:

1. Дополнительные потери в сети при U вводят дополнительные средства регулирования U.

2. Возникают дополнительные потери с Р растет стоимость потерь в ЭС.

3. Увеличивается ток по элементам сети из-за  Р и I приходиться завышать пропускную способность линий и трансформаторов

Синхронные компенсаторы.

СК-СД с облегченным валом, уменьшиным воздушным зазором.

Выпускаются на Q_НОМ 10 МВАр. Применяются на крупных узлах нагрузки.

«+» плавное регулирование мощности;

независимость от U сети.

«-» большая мощность;

необходим мощный фундамент;

сложность системы охлаждения СУ

сравнительно большие потери Р=0,15-0,5 кВт/кВАр

БСК- силовые конденсаторы, предназначены для КРМ. (ККУ, УК, КУБН)

Корпус заполняется маслом КМ – до -40С или соволом (КС) до -10С-меньшие габариты при одинаковых мощностях Q_БАТ=3mnQ_KK_ПОТР

U:220, 380, 660, 1050В.

• Q~U²,

• не выдерживают повышение напряжения до 110%

• остаточный разряд

• ступенчатое регулирование

23. Регулирование напряжения в электрических сетях предприятий отрасли.

Регулирование напряжения трансформаторов

Для нормальной работы потребителей необходимо поддерживать определенный уровень напряжения на шинах подстанций. В электрических сетях предусматриваются способы регулирования напряжения, одним из которых является изменение коэффициента трансформации трансформаторов.

Известно, что коэффициент трансформации определяется как отношение первичного напряжения ко вторичному, или

где w1, w2 — число витков первичной и вторичной обмоток соответственно.

Отсюда U2 = U1w2/w1

О

Рис. 2.39. Схема регулирования напряжения ПБВ: а — ответвления вблизи нулевой точки обмотки + 5 % с трехфазным переключателем на три положения; б — ответвления в середине обмотки ±2x2,5% с однофазными переключателями на пять положений (фаза А); 1 — неподвижный контакт; 2 — сегмент контактный; 3 — вал переключателя; 4 — контактные кольца

бмотки трансформаторов снабжаются дополнительными ответвлениями, с помощью которых можно изменять коэффициент трансформации. Переключение ответвлений может происходить без возбуждения (ПБВ), т. е. после отключения всех обмоток от сети или под нагрузкой (РПН).

Устройство ПБВ позволяет регулировать напряжение в пределах ±5 %, для чего трансформаторы небольшой мощности кроме основного вывода имеют два ответвления от обмотки высшего напряжения: +5% и —5% (рис. 2.39, а). Если трансформатор работал на основном выводе 0 и необходимо повысить напряжение на вторичной стороне U2, то, отключив трансформатор, производят переключение на ответвление — 5%, уменьшая тем самым число витков w1.

На трансформаторах средних и больших мощностей предусматриваются четыре ответвления + 2 х 2,5%, переключение которых производится специальными переключателями барабанного типа, установленными отдельно для каждой фазы (рис. 2.39, б). Рукоятка привода переключателя выведена на крышку трансформатора.

При замыкании роликом переключателя контактов А4-А5 трансформатор имеет номинальный коэффициент трансформации. Положения А3-А2 и А2-А3 соответствуют увеличению коэффициента трансформации на 2,5 и 5%, а положения А5-А6 и А6-А5, -уменьшению на 2,5 и 5%.

Устройство ПБВ не позволяет регулировать напряжение в течение суток, так как это потребовало бы частого отключения трансформатора для производства переключений, что по условиям эксплуатации практически недопустимо. Обычно ПБВ используется только для сезонного регулирования напряжения.

Р

Рис. 2.40. Устройство РПН трансформаторов: а - схема включения регулирующих ступеней; Ab - основная обмотка; be - ступень грубой регулировки; de - ступени плавной регулировки; Я - переключатель; И - избиратель; б — переключающее устройство РНТ-13; 1-переключатель; 2 - горизонтальный вал; 3 - кожух контакторов; 4 - вертикальный вал; 5 - коробка привода; 6 - бак трансформатора

егулирование под нагрузкой (РПН) позволяет переключать ответвления обмотки трансформатора без разрыва цепи. Устройство РПН предусматривает регулирование напряжения в различных пределах в зависимости от мощности и напряжения трансформатора (от +10 до ±16% ступенями приблизительно по 1,5%) .

Регулировочные ступени выполняются на стороне ВН, так как меньший по значению ток позволяет облегчить переключающее устройство. Для расширения диапазона регулирования без увеличения числа ответвлений применяют ступени грубой и тонкой регулировки (рис. 2.40). Наибольший коэффициент трансформации получается, если переключатель П находится в положении II, а избиратель И - на ответвлении 6. Наименьший коэффициент трансформации будет при положении переключателя I, а избирателя — на ответвлении 1.

На рис. 2.40, б показана схема расположения элементов переключающего устройства РНТ-13, применяемого на трансформаторах средней мощности.

Переход с одного ответвления регулировочной обмотки на другое осуществляется так, чтобы не разрывать ток нагрузки и не замыкать накоротко витки этой обмотки. Это достигается в специальных переключающих устройствах с реакторами или резисторами. Схема с резисторами (рис. 2.41) обладает рядом преимуществ перед схемой с реакторами и получает все более широкое применение. На рис. 2.41 показаны регулировочная часть обмотки de и переключающее устройство.

П

Рис. 2.41. Схема и последовательность переключений устройства РПН с токоограничивающими сопротивлениями

оследовательность работы контакторов и избирателей показана в таблице к рис. 2.41. В исходном положении 0 трансформатор работает на ответвлении 5, ток нагрузки проходит через контакт К1. Допустим, что необходимо уменьшить число витков в регулировочной обмотке, т. е. перейти на ответвление 4. Последовательность работы элементов РПН в этом случае будет следующей: обесточенный избиратель И2 переводится в положение 4, затем отключается К1 и ток нагрузки кратковременно проходит по R1 и К2; при третьей операции замыкается КЗ, при этом половина тока нагрузки проходит по R1 и К2, а половина - по R2 и КЗ, кроме того, витки регулировочной обмотки 5-4 оказываются замкнутыми через R1 и R2 и по ним проходит ограниченный по значению циркулирующий ток; при следующих операциях (4 и 5) размыкается К2 и замыкается К4, при этом ток нагрузки проходит по регулировочной обмотке на ответвление 4, избиратель И2, контакты К4 к выводу 0.

В переключателях данного типа используются мощные пружины, обеспечивающие быстрое переключение контактов контактора (<0,15 с), поэтому токоограничивающие сопротивления Rl, R2 лишь кратковременно нагружаются током, что позволяет уменьшить их габариты. Контакторы размещаются в герметизированном баке с маслом. Управление РПН может осуществляться дистанционно со щита управления вручную или автоматически.

В современных устройствах РПН для коммутации тока находят применение вакуумные дугогасительные камеры. Благодаря этому трансформаторное масло не используется в качестве дугогасительной среды и не требуется его смена в процессе эксплуатации. Переключающие устройства РНТА235/1000 применяются на преобразовательных трансформаторах с интенсивным режимом работы переключений.

Дальнейшим совершенствованием РПН является применение тиристорных переключателей. Тиристоры срабатывают в моменты переходов тока нагрузки через нуль и последовательно включают необходимую комбинацию вторичных обмоток.

Регулирование напряжения в автотрансформаторах имеет некоторую особенность. Если ответвления выполнить в нейтральной точке (рис. 2.42, а). то это позволяет облегчить изоляцию переключающего устройства и рассчитать его на меньший ток, так как в общей обмотке автотрансформатора проходит разность токов. Такое регулирование называется связанным, т. е. при переключении ответвлений одновременно меняется количество витков ВН и СН. Это приводит к резким изменениям индукции в сердечнике и колебаниям напряжения на обмотке НН.

Рис. 2.42. Схема регулирования напряжения в автотрансформаторе (показана одна фаза): а — ответвления в нейтрали (без реверса); о — ответвления на линейном конце обмотки СН (с реверсом)	Рис. 2.43. Схема включения п:-следовательного регулирово1--ного трансформатора в негь автотрансформатора

Независимое регулирование в автотрансформаторе можно осуществить с помощью регулировочной обмотки на линейном конце среднего напряжения (рис. 2.42, б). В этом случае переключающее устройство должно быть рассчитано на полный номинальный ток, а изоляция его - на полное напряжение средней обмотки.

Такие переключающие устройства на ток 2000 А с изоляцией классов 110 и 220 кВ позволяют обеспечить РПН для автотрансформаторов больших мощностей. Регулирование осуществляется с помощью трех однофазных регуляторов, имеющих электропривод с автоматическим управлением.

Д

Рис. 2.44. Включение регулировочного трансформатора со стороны НН авто-трансформатора

ля регулирования напряжения под нагрузкой на мощных трансформаторах и автотрансформаторах применяются также последовательные регулировочные трансформаторы (рис. 2.43). Они состоят из последовательного трансформатора 2, который вводит добавочную ЭДС в основную обмотку автотрансформатора 1, и регулировочного автотрансформатора 3, который меняет эту ЭДС. С помощью таких трансформаторов можно изменять не только напряжение (продольное регулирование), но и его фазу (поперечное регулирование). Устройство таких трансформаторов значительно сложнее, чем РПН, поэтому они дороже и применение их ограничено.

Одним из видов последовательных регулировочных трансформаторов являются линейные регуляторы, которые включаются последовательно в линию или в цепь трансформатора без РПН, обеспечивая регулирование напряжения в пределах ±10 ч- 15%.

Широкое применение линейные регуляторы находят на подстанциях с автотрансформаторами (рис. 2.44). На стороне СН регулирование напряжения обеспечивается встроенным в автотрансформатор РПН, а на стороне НН устанавливается регулировочный трансформатор 2, снабженный автоматическим регулированием напряжения. Регулировочные трансформаторы типа ЛТМ выпускаются мощностью 1,6 — 6,3 MBА на напряжение 6-10 кВ, типов ЛТМН, ЛТДН-16-100 MBА на напряжение до 35 кВ .