Мiнiстерство освiти і науки україни

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНIВЕРСИТЕТ "ЛЬВIВСЬКА ПОЛIТЕХНIКА"

ІНСТИТУТ ЕНЕРГЕТИКИ ТА СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

Дослідження режимів реактивної потужності в електропостачальних системах

Теоретичні засади та методичні настанови до лабораторної роботи №5

з дисципліни "Основи електропостачання" для студентів базового напряму 050701 "Електротехніка та електротехнології" та дисципліни "Основи електроенергетики та електропостачання" для студентів базового напряму 050702 "Електромеханіка"

Затверджено на засіданні кафедри

"Електропостачання промислових підприємств,

міст та сільського господарства"

Протокол № 9 від "24" 01 2008р.

Львів 2008.

Дослідження режимів реактивної потужності в електропостачальних системах. Теоретичні засади та методичні настанови до лабораторної роботи №5 з дисципліни "Основи електропостачання" для студентів базового напряму 050701 "Електротехніка та електротехнології" та дисципліни "Основи електроенергетики та електропостачання" для студентів базового напряму 050702 "Електромеханіка"/Укладачі Б.К.Хохулін, В.М. Амброз – Львів: НУ “Львівська політехніка”, 2008. – 12 с.

Відповідальний за випуск: А.А. Маліновський, д.т.н., проф.

Рецензенти: Л. А. Никонець, д.т.н., проф.,

М. Й. Олійник, к.т.н., доц..

Лабораторна робота №5

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕЖИМІВ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

В ЕЛЕКТРОПОСТАЧАЛЬНИХ СИСТЕМАХ

1. Мета роботи

1. Вивчення впливу реактивної потужності на параметри режиму роботи системи електропостачання.

2. Ознайомлення з методами компенсації реактивної потужності і схемами приєднання конденсаторів.

3. Закріплення навиків проведення електричних розрахунків.

2. Загальні теоретичні відомості

2.1. Поняття реактивної потужності

Реактивна потужність дорівнює квадратному кореню із різниці квадратів повної і активної потужності. Це визначення повторює записану формулу:

(1)

і практично не дає поняття фізичного змісту реактивної потужності.

З формули

(2)

випливає, що повна потужність в колі змінного струму може бути розділена на активну і реактивну складові.

Розглянемо співвідношення струму, напруги, повної, активної і реактивної потужності в колі змінного струму. Якщо миттєве значення змінних синусоїдних напруги і струму представити у вигляді

(3)

то, перемноживши їх, отримаємо вираз для миттєвої потужності

. (4)

Після перетворень отримаємо

. (5)

Миттєве значення першої частини (5)

(6)

змінюється від нуля до максимального значення і не змінює свій знак.

Середнє значення величини р(t) за період становить

(7)

і називається активною потужністю.

Для другої частини (5)

(8)

середнє значення за період дорівнює нулю. Ця частина представляє собою потужність обміну між магнітним і електричним полем (чи між індуктивністю і ємністю). Цей обмін є складовою частиною процесу передачі енергії на змінному струмі.

Амплітудне значення обмінної потужності в останньому виразі дорівнює

(9)

і називається реактивною потужністю.

У комплексній формі запису вираз для повної потужності може бути представлено у вигляді

, (10)

де - спряжений комплекс величини струму ,

– зсув фаз між векторами напруги і струму.

Тоді

(11)

Умовно прийнято, що реактивна потужність індуктивності, приєднаної до мережі, є споживаною, а ємності - генеруваною.

Споживання чи генерування реактивної потужності часто характеризується коефіцієнтом потужності

(12)

або коефіцієнтом реактивної потужності

. (13)

В аналізі та синтезі електричних мереж неможливо відмовитись від використання реактивної потужності, як фізичного поняття й математичної величини. Однак, в цілому ряді випадків її використання зустрічає деякі труднощі. Малопоказовим є її додавання в несиметричних режимах, непорозуміння виникають в зв’язку з інтегруванням її в часі, її не можливо використовувати для аналізу вищих гармонік. Очевидно, поряд з цілим рядом аналогій з поняттям активної потужності слід враховувати і суттєві відмінності і особливості. Найбільш важливі властивості реактивної потужності в електричних мережах - рівність нулю в будь-який момент часу суми її миттєвих значень всіх трьох фаз і рівність нулю її середнього значення за період в будь-якій фазі і точці мережі, а також можливість і економічність вироблення реактивної потужності у вузлах електричної мережі і біля споживачів, тобто децентралізація її виробництва.

Використання поняття “реактивна потужність” дозволяє описати математично чи представити графічно у вигляді хвильових чи векторних діаграм цілий ряд процесів, що відбуваються в електричних мережах. Поняття “реактивна потужність” дозволяє розв’язувати багато практичних задач - підвищити ефективність роботи електричних мереж в цілому і окремих елементів шляхом компенсації реактивної потужності за рахунок зниження втрат потужності і енергії, регулювання напруги і покращення її якості, а також за рахунок підвищення стійкості вузлів навантаження і паралельної роботи генераторів, збільшення пропускної здатності. Реактивна потужність може суттєво впливати на параметри режиму. Відомо, наприклад, що в умовах дефіциту реактивної потужності в електричній мережі напруга знижується, і спроби підтримувати її за допомогою регулювання коефіцієнтів трансформації в багатьох випадках не покращує становища, а збільшення дефіциту реактивної потужності може призвести до порушення статичної стійкості.