Iтепл.Р.  Iдл.

Электр магнитті немесе аралас ажыратқыш

I_эл  I_дл.

Электр магнит немесе аралас ажыратқыштың жұмыс тогы

I_ср.эл.  1,25I_кр.

Жалғыз қозғалтқыш тармағы үшін I_кр=I_пуск Сипаттамасы токқа кері тәуелді ажыратқыштың жұмыс тогы

I_ср.р.  1,25 I_дл.

Жарылыс қаупі бар бөлмелер үшін I_длит=1,25 I_{длит.дв.}

барлық жағдайда қорғаныс аппараттары қысқа тұйықтауды сенімді ажырату қажет. Ол үшін бейтарабы оқшауланған желілерде I_{одноф.к.з.} және бейтарабы оқшауланған желілерде I_{двухф.к.з} сипаттамасы тоққа кері тәуелді I_{ном.расц} 3 немесе одан да көп есе үлкен болуы керек; электр магнитті ажыратқышы бар автоматты жұмыс тогына 1,1 немесе одан да көп есе үлкен болуы керек.

17-сұрақ. Реактивті қуатты қарымталауын жобалау. Қарымталау құрылғылары

Реактивті қуаттың жүктемеге байланысты 2 түрлі: индуктивті немесе сыйымдылықты болатыны белгілі. Егер тоқ фаза фаза бойынша кернеуден қалып отырса, онда жүктеме индуктивті болады ал оның таңбасы оң (+) болады және мұнда реактивті қуат тұтынылады. Егер тоқ кернеуден озатын болса, онда жүктеме сыйымдылықты болады да, реактивті қуат өндіріледі және ол теріс (-) таңбалы болып келеді. Торап элементтерінде реактивті қуаттың шығыны да болып тұрады, олар электрэнергия қабылдағыштары тұтынған реактивті қуатпен өлшемдес. Өндіріс орындарындағы реактивті қуаттың ең негізгі тұтынушылары мыналар: асинхронды қозғалтқыштар (АҚ) (барлық тұтынылған қуаттың 60-65 % құрайды), трансформаторлар (20-25%), бұрандалы түрлендіргіштер, реакторлар, ауалы және кабелді электр тораптары және басқа қабылдағыштар (10%). Реактивті қуат – электр станциялардағы генераторлармен, синхронды қозғалтқыштармен, күштік конденсаторлар батареяларымен, тиристорлар және желілермен өндіріледі.

Салыстыру үшін: активті қуатты тек электр станциялардың генераторлары өндіреді.

Салыстыру үшін: активті қуат P, реактивті қуат сияқты қабылдағыштармен тұтынылады және торап элементтері мен электр қондырғыларында шығынға ұшырайды.

Реактивті қуаттың теңдігі немесе балансы:

Q_i=0_i, Q_потр=Q_ист,

Q_потр=Q_нагр+Q_{(потери)}.

Q_ист=Q_ген+ Q_сд+ Q_бк+ Q_лэп+ Q_{тирист ист р.м.}+….

Салыстыру үшін: активті қуаттың балансы:

Р_i=0_i, Р_ген=Р_нагр+Р_{(потери)}.

Қуат коэффициенттері

Осы уақытқа дейін реактивті қуатты сипаттайтын негізгі нормативті көрсеткіш болып , активті қуаттың коэффициенті - болып келеді. Өндірістік орындардың қоректенетін кірісінде бұл көрсеткіш 0,92-0,95-ке тең болуы қажет. Бірақ P/S деген қатынас реактивті қуаттың нақты өзгерісінің динамикасын көрсете алмайды. Мысалы, бұл коэффициент 0,95-тен 0,94-ке өзгерген кезде реактивті қуат 10% өзгереді, ал 0,99-дан 0,98-ге өзгергенде -реактивті қуат 42% өзгереді.

Есептеу кезінде tg=Q/Р қатынасын қолданған ыңғайлы, бұл қатынасты реактивті қуаттың коэффициенті деп атайды.

Реактивті қуатты өтемелеу – бұл тораптын өткізгіштік қабілетін арттыратын, электр энергия және қуаттың шығындарын азайтатын және де тораптағы кернеудің режімін жақсартатын өтемелік қондырғыларды орнатуды айтады.

Реактивті қуатты өтемелеудің техника-экономикалық жағдайы дегеніміз ол – СЭС жұмысының ең жақсы көрсеткішін қамтамасыз ететін шарттар. Олар негізгі болып табылады:

1. Өтемелеудің көмегімен толық қуат пен тоқ төмендейді; желілер мен трансформаторлардың өткізгіштік қасиеті артады; жоба жасағанда өткізгіштердің қимасы мен транформаторлар қуатын төмендетуге болады

,

.

2. Өтемемелеу қондырғыларын орнатудың арқасында активті және реактивті қуаттардың шығындары төмендейді

, ,

, .

3. Электрэнергияның шығындары төмендейді:

.

4. Кернеу шығыны төмендейді

, .

Энергожүйелер өндірістік орындарын реактивті қуатпен толық қамтамасыз ете алмайды. Сондықтан реактивті қуаттың теңдігін сақтап қалу үшін, энергожүйелерден өндіріс орындары тұтынатын реактивті қуатты төмендететін бірнеше шаралар қолданылады. Бұл шаралар негізінен екіге бөлінеді: I – барлық жағдайларда тиімді болатын және арнайы өтелмейтін құрылғыларды қажет етпейтін шаралар, және II - реактивті қуатты өндіретін арнайы өтелемегіш қондырғыларды орнатуды қажет ететін шаралар.

1. Реактивті қуатты тұтынуды төмендететін шаралар.

Электр қабылдағыштар тұтынатын реактивті қуаты төмендету және қуат коэффициентін жоғарлату келесі шаралар арқылы іске асырылуы мұмкін :

а) Жүктелуі 45%-дан аспайтын асинхронды қозғалтқыштардын қоректену кернеуін орама сұлбаларын -тан -ға ауыстыру арқылы төмендету. Бұл кезде асинхронды қозғалтқыштардың айналу моменті мен активті қуаты үш есе кемиді, қозғалтқыштың жүктелуі және оның қуат коэффициенті жоғарлайды, ал реактивті қуатты тұтыну төмендейді. Мұндай ауысулар тек қозғалтғыштардың орамалардағы кернеу 660/380В және тораптағы кернеу 380В болғанда ғана орындалады;

б) технологиялық агрегаттардың жүктелуін арттыру, технологиялық үрдістерді реттеу, жүктелуді арттыру және электр қозғалтқыштарының жүктелу коэффициентін арттыру;

в) асинхронды электрқозғалтқыштар мен дәнекерлеу трансформатордың бос жүрісін шектегіштерін орнату;

г) жүктелуі 30%-дан аз цехтік трансформаторларды өшіріп, ал оның жүктемесін басқа трансформаторға ауыстыру арқылы;

д) жүктелуі аз, яғни К_з < 45% болатын АҚ-ң орнына қуаты аз қозғалтқыштар орнату;

е) ескірген АҚ-ң орнына синхронды қозғалтқыштарды орнату (Q_АД орнына - Q_СД пайда болады). Жаңадан орнатылатын механизмдер үшін, яғни жылдамдықты реттеудің қажеті жоқ және үздіксіз режімде жұмыс жасайтын (насос, компрессор, желдеткіш) механизмдер үшін синхронды қозғалтқыштарды пайдалану қажет

2. Реактивті жүктемелерге арналған өтемелегіш қондырғылар.

Электр станциялардың синхронды генераторлары.

Реактивті қуаттың қорек көзі ретінде, тұтынушылардан алыс емес орналасқан станциялардың генераторларын атап өткен орынды (мысалы, ЖЭС), бұл басқа қорек көздері арқылы реактивті қуатты генерациялау шектелген кезде (авариялардан кейін) өте маңызды. Электрстанциялардың немесе энерготораптардың мүмкіндігіне байланысты генератор реактивті қуаттың тұрақты қорек көздері болып табылады. Бұл кезде энерготорап Q_э есептелетін қажетті tg_э мәнін де береді:

Q_э=tg_эР_р.нагр

мұндағы Q_э – энерготорап өндіретін реактивті қуат;

Р_р - өндіріс орнының қосынды активті қуат.

Өтемелеуші қондырғыларды таңдағанда, жақын маңда орналасқан электростанциялардағы генератордың реактивті қуаттарын қолдану дәрежесін анықтау керек. Мұндай мақсаттылықтың критерийі ретінде реактивті қуатты өндіруге және тасымалдауға кететін келтірілген шығындар табылады. Бұл кезде өндіруге кететін шығындар тек қана генераторддағы қосымша шығындарының бағасымен анықталады. Егер желілердің санының және қимасының артуын, трансформаторлардың санының артуын қажет етпесе ғана, көптеген жағдайларда станция генераторынан реактивті қуат тасымалдау экономикалық жағынан тиімді болады.

Синхронды қозғалтқыштар

АҚ қарағанда синхронды қозғалтқыштардың ең бірінші артықшылығы ол -қоздыру тоғын өзгерту арқылы синхронды қозғалтқыштардағы реактивті қуаттың мәнін өзгертуге болады. Қоздыру тоғының мәніне байланысты реактивті қуатты торапқа жіберуге (асқын қоздырылғанда) және тораптан тұтынуға (қоздырылмағанда) болады.

Электр жетектерінде қолданатын синхронды қозғалтқыштарды озатын токпен = 0,9 күйінде орындайды. Синхронды қозғалтқыштар - реактивті қуатты өтемелеудің ыңғайлы түрі болып табылады. Синхронды қозғалтқыштардың ең жоғарғы қоздыру шегі уақыт ұстанымы кезіндегі ротор орамаларының рұқсат етілген температурамен анықталады. Реактивті қуаттың максималды мәні қозғалтқыштың активті қуат бойынша жүктелуіне к_з байланысты болады, және қозғалтқыштың техникалық берілулеріне

мұндағы Р_ном-қозғалтқыштың номиналды активті қуаты;

К_п.р.м.- реактивті қуат бойынша асқын жүктемелік коэффициент;

КПД- пайдалы әсер коэффициенті.

Синхронды қозғалтқыштардың рационалды қоздыру режимін таңдаудағы басты критерий - реактивті қуатты өндіруге кететін активті қуаттың қосымша шығындары.

мұдағы Д₁ және Д₂ - қозғалтқыштың параметріне тәуелді есептік коэффициенттер (кестелерде келтіріледі),кВт;

Q_сд - синхронды қозғалтқыш беретін реактивті қуат;

Q_ном - синхронды қозғалтқыштың номиналды қуаты;

және - қуаттың меншікті шығындары, кВт/Мвар; кВат/Мвар².

Синхронды қозғалтқыштардың артықшылықтары:

а) білігінде пайдалы жүктемеге ие бола торапқа реактивті қуаты орнатылған орынан береді;

б) қоздырудың форсировкасын және беретін реактивті қуатты кең шектерде реттеуді мүмкін етеді;

в) конденсаторларға қарағанда (М_вр=U) кернеу тербелісіне тәуелділігі аз;

г) тораптың тұрақтылығын арттырады;

д) синхронды қозғалтқыштардың бағасы, олар өндіретін реактивті қуаттың шығындар формуласына кірмейді.

Синхронды қозғалтқыштардың кемшіліктері:

а) активті қуаттың меншікті шығыны анағұрлым жоғары:

0,0090,054 [954 ].

Синхронды өтемелер (СК)

Синхронды өтемелер білігінде жүктемесі жоқ құрылысы жеңілдетілген синхронды қозғалтқыштарға. Олар реактивті өндіру режимінде де жұмыс істей алады (синхронды өтемелегіштердің асқын қоздырылуы кезінде) және оны тұтыну режимінде де (жеткіліксіз қоздырылуы кезінде).

Қазіргі уақытта ТМД (СНГ) өндірісі қуаты 5000-160000 кВА-ге жететіндей синхронды өтемелегіштер дайындайды.

Синхронды өтемелегіштер негізінде өндіріс орындарында сирек қолданылады: аудандық БТП-да, ірі электрпештер қондрғыларында. Бұл әдіс - өтемелейтін құрылғылардың қуаты жоғары болған кезде тиімді.

Реактивті қуат көзі ретінде қолданған кездегі синхронды өтемелегіштердің артықшылықтары мыналар:

а) тораптағы кернеу төмендеген кезде синхронды өтемелегіштер - өндіретін қуат торапта арта береді, ондық реттуші эффект;

б) өтемеленетін реактивті қуаты балу және автоматты реттеу мүмкіндігі торап жұмысының тұрақтылығын жоғарлатады және тораптың режимдік параметрлерін жақсартады;

в) синхронды өтемелегіштердің қысқа тұйықталу кезінде орамаларының термиялық және электродинамикалық беріктігінің жеткіліктілігі.

Синхронды өтемелегіштердің кемшіліктеріне жатады:

а) бағасының жоғары болуы;

б) іске қосудың қиындылығы және эксплуатацияның қиындауы;

в) жұмыс кезіндегі шуы;

г) активті қуаттың меншікті шығынының анағұрлығы жоғары болуы (11-30 ).

Реактивті қуатты өндіруге кететін активті қуаттың шығыны синхронды қозғалтқыштар үшін қолданылатын формула мен анықталады

.

Статикалық конденсаторлар

Өндіріс орындарында реактивті қуатты өтемелеу үшін қолданылатыннегізгі құрал - күштік конденсаторлар батареялары болып табылады. Статикалық конденсатор құрылғылар бір неше конденсаторлардан тұрады. Оларды жұмыстық кернеуге және есептік реактивті қуатына байланысты бір бірімен параллель, тізбектей-параллель немесе тізбектей қосады.

Өндірістік кәсіпорындарында құрылғылардың рективті қуатын, ЭҚ-қа параллель қосылатын (көлденең өтемелеу), статикалық конденсаторлар көмегімен өтейді. Ал кейбір жағдайларда, атап айтқандай, торап жүктемесі аса тез өзгеретін жағдайларында, мысалы, қорек көзіне доғалық пештер, дәнекерлеу құрылғылары және басқалар қосылғанда, конденсаторды тізбектей (тігінен өтелеу) жалғанғаны дұрыс.

Конденсатор батареяларының артықшылықтары:

а) құрылысының қарапайымдылығы;

б)бағасының анағұрлым төмендігі;

в) материалдардың тапшылық еместігі;

г) активті қуаттың меншікті шығынының аздығы (Р_БК=24,5 кВт/Мвар);

Конденсатор батареясының кемшілігі:

а) торапка беретін реактивті қуатты біркелкі автоматты реттелуінің болмауы ( тек сатылы реттелу қолданады);

б) өртке қауыптігі;

в) қалдық зарядтардың бар болуы;

г) жоғарғы гармоника тоқтарымен аса жүктелу қауіптігі;

д) берілетін реактивті қуат кернеудің квадратына тәуелді Q=U².

Ауалық және кабельдік желілер

Ауалық және кабельдік желілерде өндірілетін қуат желідегі кернеуге және желі үзындығына тура пропорционал

бұл жерде

l -желінің ұзындығы,км;

U -желідегі кернеу,кВ;

Q₀-желідегі өндірілетін реактивті қуаттың орташа мәні;квар/км;

-желідегі кернеулер қатынасы.

U_ном>20кВ ауалық, кабельдік, токөткізгіштер өндіретін реактивтік қуатты ескеру керек, ал ұзындығы ұзақ кабель желелері үшін - 6-20кВ желілерінде.

Ұзындығы 1км қимасы S=150мм² желі кернеудің әр түрлі мәндерінде өндірілетін орташа реактивтік қуат мәндері:

1 Кесте

U, кВ	6	10	20	35	110	220
Q0,	10,4	18,3	47	112	1180	3600

Реактивті қуаттың статикалық көздері

Жұмыс істеу принципы: түрлендіргіштен түзетілген тоғы арқылы индуктивтілік (реактор немесе дроссель) магнит энергиясымен зарядталады, ол айнымалы ток желісіне озық cos -мен беріледі. Берілетін реактивті қуатты реттеу 30:1 аралығында жүргізіледі. Реттеу өте тез жүреді (өтпелі процестің 1периоды). Реактивті қуат көздерінің кемшілігі: ток қисығының бұзылуы.

2-сұрақ. Кернеуі 1000В-қа дейінгі тораптарда конденсаторлар батареяларын қосу схемалары

Конденсатор батареялары сұлбаларында, конденсаторға параллель қосылатын арнайы активті және индуктивті кедергілер қараластырады. Бұл кедергілер - конденсаторлар өшкеннен кейін разрядтау үшін қажет, себебі конденсаторлардың өздік разрядталуы өте баяу жүреді (3-5 минут).

Р азрядтық кедергілер конденсатор батареялары тораптан өшкен сайын сөніп тұруы қажет. Сондықтан конденсатор батареяларына әрқашан тұрақты түрде разрядтық кедергілер қосыуы қажет (бөлгіштерсіз, айырғыштарсыз және сақтандарғыштарсыз):

Разрядты кедергіні мына формула бойынша анықтайды

r_раз=15(U_ф²/Q)10⁶, Ом,

мұндағы U_ф - фазалық кернеу, кВ;

Q - батарея қуаты, квар;

Мысал: U_ф=0,4 кВ және Q=300 квар болған кезде, r_раз=8 Ом.

а ) б) в)

13 Сурет - Конденсатор батареяларының 380 В шинасына қосылу сұлбалары

Қорғаныс және коммутациялық аппараттар:

а) автоматты ажыратқыш А (автоматты реттеу кезінде де және ол жоқ кезде де қолданыла береді);

б) айырғыш Р және сақтандырғыш П (автоматты реттеу жоқ кезде қолданады);

в) контактор КТ немесе магнитті жібергіш бар сақтандырғыш П (автоматты реттеу болған кезде қолданады).

а) сұлбасы жеке өтемелеу кезінде пайдаланылады.

б) және в) сұлбалары топтық және орталықтандырылған өтемелеуде пайдаланады.

а) б) в)

14 Сурет - Конденсатор батареяларының кернеуі 6-10кВ шиналарға қосылу сұлбалары:

а) конденсатор батареяларының бөлек сөндіргіш арқылы қосылуы, конденсатор батареяларының қуаты >400 квар болған кезде пайдаланылады;

б) конденсатор батареяларының қуаты ≤400квар кезде олар бір-бірімен ВН-17 арқылы қосылады;

в) трансформатордың немесе қозғалтқыштың реактивті қуатын жеке өтемелеу сұлбасы. Кемшілігі – ортақ сөндіргіш.

Конденсаторлық қондырғылардың қуатының реттелуін 3 түрде орындауға болады: қолмен, автоматты және диспетчерлік бөлімнен.

Сатылы реттеу (1-2-3 сатылар)

Конденсатор батареяларының қуатын автоматты реттеу әртүрлі принципке байланысты орындалады:

а) тәулік уақыты бойынша;

б) кернеудің мәні бойынша;

в) жүктеме тоғы бойынша;

г) реактивті қуаттың бағыты бойынша,

д) кернеуді түзету арқылы тәулік уақыты бойынша.

7-сұрақ. Электрэнергиясын есепке алу

Электрэнергияны есептік есепке алынуы деп өндірілген, сонымен қатар тұтынушыларға жіберілген электрэнергияның ақшалай есепке алынуы аталады. Есептік есепке алу үшін орнатылатын санауыштар есептік санауыштар деп аталады, және олардың дәлдік класы 2-ден төмен болмауы керек; егер санауыштар өлшеуіш трансформаторлары арқылы жалғанса, онда соңғыларының дәлдік класы 0,5-тен төмен болмауы керек.

Электрэнергияның техникалық (бақылау) есепке алынуы деп электрстанция, қосалқы станция, кәсіпорынның, ғимараттың, пәтердің және т.с.с. электрэнергияны жұмсауын бақылау үшін есепке алуды айтады. Техникалық есепке алу үшін орнатылатын санауыштар бақылау санауыштары (класс дәлдігі 2,5).

Активті энергияны анықтаған кезде келесі энергияларды ескеру керек: электрстанциялардың генераторларымен өндірілген энергияны; электрстанцияның және қосалқы станцияның өзіндік қажеттіліктеріне жұмсалған энергияны; таратушы тораптарға электрстанциялардың жіберген энергияны; басқа энергожүйелерге жіберілген немесе олардан алынған энергияны; тұтынушыларға берілген энергияны.

Сонымен қатар электрэнергияны тұтынудың және балансының берілген режимдерін тұтынушылар сақталуын, электрэнергияның жұмсалуының меншікті нормаларын орнатуды және шаруашылықты есептеуді өткізу бақылау қажет.

Реактивті энергияны анықтаған кезде келесі энергияларды ескеру керек: электрстанция генераторларымен өндірілген; энергожүйенің синхронды компенсаторларымен немесе конденсатор батареяларымен өндірілген энергияны; энергожүйемен алынған немесе басқа энергожүйелерге жіберілген энергияны; өндірістік кәсіпорындардың энергожүйеден алған және осы кәсіпорындардың қарымталаушы құрылғыларымен өндірілген.

Бұл есепке алу сонымен қатар энергожүйенің әр түрлі элементтерінде және тұтынушыларда қондырғыларының қуаты 100кВ·А және одан көп болғанда қуат коэффициентінің қажетті мәнін қарастыру керек.

Электрэнергия тұтынушыларымен есептеу үшін санауыштарды энергиямен қамтамасыз ететін ұйымдардың тораптарының және тұтынушгылардың тораптарының арасындағы шекарада орнату керек.

Егер кәсіпорын (энергожүйенің келісімімен) реактивті қуатты энергожүйенің торабына берсе, онда жіберілетін және алатын реактивті энергияны есепке алу үшін стопорлы механизмлі екі реактивті энергия санауыштарын орнату қажет.

Кәсіпорында және цех бойынша электрэнергия жұмсалуын есепке алу шығарылатын әр түрлі өнімге электрэнергияның меншікті жұмсалуын анықтауға мүмкіндік береді. Электрэнергияның меншікті жұмсалуы жұмыстың қажетті техникалық-экономикалық көрсеткіштерінің бірі болып табылады.

Бақылау санауыштарын, әдетте, төменгі кернеу торабына қосады (1000В-қа дейін), олардың артықшылықтары: санауышты орнату арзанға түседі (жоғарғы кернеу жағына қарағанда), себебі монтажы әлде-қайда қарапайым; трансформаторларда және жоғарғы кернеу тораптарында шығындарды анықтау мүмкіншілігі пайда болады;

Класс дәлдігі бойынша бақылау санауыштарына қойылатын талаптар есептік санауыштарға қойылатын талаптарға қарағанда төмен, өйткені бақылау санауыштары бойынша ақшалай есептеуді жүргізбейді. Сондықтан бақылау санауыштары класс дәлдігі 1 өлшеуіш трансформаторларына жалғана алады, сонымен қатар санауыштардан басқа ток трансформаторларына басқа өлшеуіш аспаптар немесе релелік қорғаныс аспаптары жалғана алады.

Біркелкі емес жүктеме кезінде үшфазалы тораптарда активті энергияны өлшеу үшін екі- және үшжүйелі санауыштар қолданылады. Нөлдік сымды үшфазалы тораптарда жеке фазалардың токтарының қосындысы нөлге тең болмайды, сондықтан екіжүйелі санауыштар қолданыла алмайды.

Біркелкі емес жүктеме кезінде төртсымды тораптарда үш токтық орамды үш- немесе екіжүйелі санауыштарды қолданады.

9.7-9.10-суреттерінде кернеуі 1000В-қа дейінгі және одан жоғары үш- немесе төртсымды тораптарда активті және реактивті электрэнергияны өлшеу үшін СА4, СА4У, СА3, СА3У және СР4, СР4У типті санауыштарының қосылу схемалары келтірілген.