30.Компенсация реактивной мощности. Технико-экономическое значение cos. Источники q и их сравнительная характеристика.

потери АМ в электрической сети быстро растут с понижением cos j потери активной мощности в электрической сети быстро растут. При cos j = 0,5 они достигают 40%, а при cos j = 0,316 вся АМ, передаваемая по сети, расходуется на потери в ней. При этом величина РМ почти в 3 раза превышает АМ.

повышение коэффициента мощности в целом в электрических сетях ведет к экономии электроэнергии

31.Падение и потери напряжения в лэп. Векторная диаграмма.

Различие в напряжениях U_2ф и U_1ф в П-образной схеме определяется падением напряжения на сопротивлении Z₁₂ (Z₁₂+jx₁₂), вызванным током I₁₂. Определяется это падением напряжения как сумма вектора I₁₂r₁₂, совпадающего по фазе с вектором I₁₂ и вектора I₁₂∙jx₁₂, опережающего вектор I₁₂ на 90^о.

Падение напряжения – геометрическая (векторная) разность между комплексами напряжений начала и конца линий.

На рис. падение напряжения это вектор AB, т.е. AB=U₁-U₂=√3∙I₁₂Z₁₂ разность комплексных значений напряжений по концам линий, используется для характеристики режима линии.

Продольной составляющей падения напряжения ∆U^к₁₂ называют проекцию падения напряжения на действительную ось или на напряжение U₂, ∆U^к₁₂=АС. Индекс “к” означает , что U^к₁₂ – проекция на напряжение конца линии U₂.

Обычно ∆U^к₁₂ выражается через данные в конце линии: U₂, P^к₁₂, Q^к₁₂.

Поперечная составляющая падения напряжения δU^к₁₂ – это проекция падения напряжения на мнимую ось, jδU^к₁₂=СВ. Т. о. U₁-U₂=√3∙I₁₂∙Z₁₂=∆U^к₁₂+jδU^к₁₂.

Величина δU^к₁₂ определяет сдвиг вектора напряжения в начале линии (U₁) на угол δ по отношению к вектору напряжения в ее конце (U₂).

Часто используют понятие потеря напряжения – это алгебраическая разность между модулями напряжений начала (U₁) и конца (U₂) линий.

На рис. çU₁ç–çU₂ç=АД.

Если поперечная составляющая δU^к₁₂ мала (например, в сетях U_ном≤110кВ), то можно приближенно считать, что потеря напряжения равна продольной составляющей падения напряжения.

Потеря напряжения является показателем изменения относительных условий работы потребителей в начале и в конце линии.

Потерей напряжения алгебраическую разность фазных напряжений в начале и конце линии. Падение напряжения – это геометрическая разность между векторами напряжений в начале и конце элемента сети.[19].

32.Мероприятия по компенсации q.

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает линии электропередачи, что приводит к увеличению сечений проводов и кабелей и соответственно к увеличению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности, в настоящее время, является немаловажным фактором позволяющим решить вопрос энергосбережения практически на любом предприятии.

Потребители реактивной мощности

Основные потребители реактивной мощности - асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными нуждами; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

М алонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Способы снижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности(конденсаторных установок). 

Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

• разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

• снизить расходы на оплату электроэнергии

• при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

• подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

• сделать распределительные сети более надежными и экономичными. 

В общем случае, в энергосистемах для КРМ применяются синхронные компенсаторы и электродвигатели, а так же конденсаторные установки (КУ).

Синхронные компенсаторы могут работать в режиме генерирования (режим возбуждения) и в ограниченном диапазоне потребления РМ (недовозбуждение). Большие единичные мощности (МВ·А) и худшие по сравнению с КУ технико-экономические показатели, особенно в диапазоне небольших (до 10 МВ·А) мощностей компенсации, практически исключают использование в сетях подавляющего числа предприятий синхронных компенсаторов.

Синхронные электродвигатели (СД) в режиме перевозбуждения также способны генерировать РМ, величина которой, определяется загрузкой СД по активной мощности. Как показывают исследования, учет зависимости стоимости годовых потерь электроэнергии, обусловленной генерацией РМ и влияние на компенсационную мощность загрузки СД, делает использование для КРМ низковольтных СД любой мощности, а также высоковольтных СД мощностью до 1600 кВт не экономичным.

В тоже время, поскольку системы КРМ для снижения потерь, вызываемых перетоком РМ, необходимо располагать как можно ближе к нагрузке, КУ являются наиболее распространенным средством КРМ именно в промышленных системах электроснабжения. На сегодняшний день в сетях отечественных потребителей для КРМ установлено порядка 30 млн.квар конденсаторов, из которых 18-20 млн.квар включаются и отключаются вручную. При этом доля низковольтных (до 1 кВ) конденсаторов составляет 75-80% от общего объема.

Такое широкое применение конденсаторных установок, как для индивидуальной, так и для групповой компенсации, объясняется их преимуществами по сравнению с другими существующими способами КРМ.

Преимущества использования конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности

• небольшие, практически постоянные в зоне номинальной температуры окружающей среды, удельные потери активной мощности конденсаторов, не превышающие 0,5 Вт на 1 квар компенсационной мощности, т.е. не более 0,5% (для сравнения: в синхронных компенсаторах это значение достигает 10% номинальной мощности компенсатора, а в СД, работающих в режиме перевозбуждения - до 7%). Использование в качестве компенсирующих устройств синхронных двигателей может привести к отрицательному эффекту - затраты активной энергии на компенсацию могут превысить экономию от снижения затрат на реактивную энергию.

• отсутствие вращающихся частей;

• простота монтажа и эксплуатации;

• относительно невысокие капиталовложения;

• большой диапазон подбора требуемой мощности; возможность установки в любых точках электросети, бесшумность работы и т.д.