Лабораторна 5
.pdf
.Лабораторна робота №5
Виконав: Елизавета Хомутовська Дисципліна: Основи проектування електротехнічних та електроенергетичних об'єктів Группа: ЕЕЕ-20001б
Варіант 18
Розраховувати потужність конденсаторних установок для трансформаторної підстанції 10/0,4 кВ, вибирати їх кількість, тип та отримати практичний досвід роботи з різними методиками розрахунків. Вихідні дані у табл. 1, а схема для розрахунку зображена на рис. 1.
№ |
|
|
|
|
Будівля 1 |
|
|
|
|
|
|
Будівля 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Будівля 3 |
|
|
|
|
|
|
Будівля 4 |
|||||||||||||
50 |
|
|
3 |
|
|
0,5 |
|
0,85 |
|
45 |
|
|
3 |
|
|
0,4 |
|
|
0,85 |
|
150 |
|
3 |
|
- |
|
|
0,85 |
|
65 |
|
|
3 |
|
0,7 |
|
0,85 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Житлові |
|
будинки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
заввишки до 5 поверхів |
|
|
Бібліотеки й архіви: з |
|
Вбудовані нежитлові |
|
|
Підприємства торгівлі з |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
включно з плитами на |
|
|
|
фондом до 100 тис. |
|
приміщення в житлових |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
торговою площею: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
природному, |
|
|
|
одиниць зберігання |
|
будинках: при загальній |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
до 250 м2 включно |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
скрапленому газі або |
|
|
|
|
|
включно |
|
|
площі до 2 000 м2 включно |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
твердому паливі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Технологія виготовлення силового трансформатора: Resin
Згідно результатів першої частини лабораторної роботи, рекомендована максимальна реактивна потужність, яку доцільно передавати через трансформатор 10/0,4 кВ у мережу напругою до 1 кВ, складає 86 квар. З урахуванням коефіцієнта, що визначає тип використання конденсаторних установок (13,73%, що менше 15%), можна обрати конденсаторну установку із фіксованим значенням реактивної потужності.
Однак у каталозі доступні фіксовані значення 32 та 50 квар. Незважаючи на те, що 32 квар недостатні для досягнення величини коефіцієнта потужності 0,93, а 50 квар є завеликими, ми повинні врахувати економічний аспект. Обрана конденсаторна установка повинна бути найближчою до розрахункової величини.
Отже, враховуючи вищезазначене та відповідно до поставленого завдання забезпечити cos φ = 0,93, обираємо з каталогу конденсаторну установку VarSet VLVFW0N03504AA з фіксованою реактивною потужністю 32 квар для напруги 0,4 кВ. Це значення забезпечить досягнення необхідного коефіцієнта потужності після компенсації.
Контрольні запитання:
· На які параметри впливає підвищення, або пониження коефіцієнту потужності?
Підвищення або пониження коефіцієнта потужності (power factor) впливає на ефективність роботи електричних систем та електроустановок. Коефіцієнт потужності визначається як косинус кута зсуву фази між струмом і напругою в електричному колі. Цей кут зсуву фази може бути більшим або меншим, і це впливає на різні аспекти роботи системи. Ось деякі з параметрів, на які впливає підвищення або пониження коефіцієнта потужності:
·Втрати електроенергії: Підвищення коефіцієнта потужності допомагає зменшити втрати електроенергії в системі. Коли кут зсуву фази близький до нуля (косинус кута дуже близький до 1), втрати через активну потужність зменшуються.
·Обладнання інфраструктури: Високий коефіцієнт потужності дозволяє використовувати електрообладнання та інфраструктуру більш ефективно, оскільки потребує менших струмів для передачі такої ж потужності. Це може зменшити розмір і витрати на обладнання.
·Розрахунок потужності: В багатьох випадках споживачі електроенергії платять за реактивну потужність, тому зниження коефіцієнта потужності може призвести до вищих рахунків за електроенергію.
·Релейна захист та обладнання: Низький коефіцієнт потужності може викликати неправильну роботу релейної захисті та іншого обладнання в електричних системах.
·Перегруження трансформаторів: Низький коефіцієнт потужності може призвести до перегрузок трансформаторів і іншого обладнання, оскільки для передачі такої ж потужності потрібні більші струми.
Отже, підвищення коефіцієнта потужності корисно для забезпечення ефективної роботи електричних систем і покращення їх продуктивності, а низький коефіцієнт потужності може призвести до різних проблем, включаючи збільшення втрат та додаткові витрати.
· Які переваги та недоліки використання конденсаторних установок?
Конденсаторні установки використовуються для підвищення коефіцієнта потужності в електричних системах, зокрема для компенсації реактивної потужності. Вони мають свої переваги та недоліки, які варто враховувати при їх використанні.
Переваги конденсаторних установок:
·Підвищення коефіцієнта потужності: Конденсаторні установки допомагають знизити реактивну потужність в системі, що призводить до підвищення коефіцієнта потужності (power
factor). Це дозволяє оптимізувати використання електроенергії та зменшити втрати потужності в електричних мережах.
·Зменшення втрат: Підвищення коефіцієнта потужності за допомогою конденсаторних установок допомагає зменшити активну потужність, яку необхідно постачати до споживачів. Це може зменшити втрати енергії, що виникають під час транспортування електроенергії.
·Зменшення витрат: Використання конденсаторних установок може призвести до зменшення витрат на електроенергію, оскільки споживачі можуть платити менше за реактивну потужність.
Недоліки конденсаторних установок:
·Випромінювання: Конденсатори можуть випромінювати електромагнітні поля, що може бути небезпечним для здоров'я і спричиняти перешкоди для іншого обладнання.
·Втрати на самі конденсатори: Конденсатори мають внутрішні втрати, що призводять до втрати електроенергії в процесі їх роботи.
·Вимоги до обслуговування: Конденсаторні установки потребують регулярного обслуговування та перевірок для забезпечення надійності та безпеки.
·Ризик перевищення потужності: Неправильне розрахування або експлуатація конденсаторних установок може призвести до перевищення потужності в електричних системах, що може бути небезпечним.
Узагальнюючи, конденсаторні установки мають багато переваг у вирішенні проблеми реактивної потужності в електричних системах, але їх використання повинно бути обгрунтованим і відповідати вимогам безпеки та надійності.
· Як визначається максимальне значення реактивної потужності, яку доцільно передавати через трансформатор?
Максимальне значення реактивної потужності, яку доцільно передавати через трансформатор, визначається кількома факторами, які включають в себе властивості трансформатора і потреби системи. Ось деякі з цих факторів:
·Властивості трансформатора: Кожен трансформатор має обмеження на потужність, яку він може передавати, включаючи реактивну потужність. Максимальна реактивна потужність трансформатора зазвичай вказана в його технічних характеристиках. Це обмеження повинно бути враховане при визначенні максимальної реактивної потужності.
·Вимоги системи: Максимальна реактивна потужність, яку можна передавати через трансформатор, зазвичай визначається потребами системи в реактивній потужності. Система може вимагати певної кількості реактивної потужності для підтримки стабільності напруги, підвищення коефіцієнта потужності тощо. Ці вимоги повинні бути враховані.
·Ефективність трансформатора: Передача великої кількості реактивної потужності через трансформатор може призвести до збільшення втрат та зниження ефективності трансформатора. Потрібно враховувати цей аспект при визначенні максимальної реактивної потужності.
·Економічні обмеження: Велика кількість реактивної потужності може вимагати дорогої обладнання для компенсації. Тому важливо враховувати економічні обмеження при визначенні максимальної реактивної потужності.
·Технічні обмеження: Трансформатори мають технічні обмеження щодо температури, струмів короткого замикання та інших параметрів. Ці обмеження також повинні бути враховані при визначенні максимальної реактивної потужності.
Отже, визначення максимальної реактивної потужності, яку доцільно передавати через трансформатор, є складним завданням, яке вимагає комплексного підходу з урахуванням технічних, економічних та вимог системи. Доцільно проконсультуватися з електротехнічними спеціалістами або інженерами для точного визначення цього параметра.
· Як розраховується необхідна величина реактивної потужності, компенсація якої для підвищить коефіцієнт потужності до 0,928 ?
Для розрахунку необхідної величини реактивної потужності (Qc), яку потрібно додати або відняти для підвищення коефіцієнта потужності (cos(φ)) до певного значення, в даному випадку, до 0,928, можна використовувати наступну формулу:
Qc = P * (1 / tan(φ) - 1 / tan(φ_desired))
Де:
·Qc - необхідна реактивна потужність для компенсації (вари).
·P - активна потужність (вати) споживача.
·φ - поточний кут зсуву фази між струмом та напругою в системі (в радіанах).
·φ_desired - бажаний кут зсуву фази для досягнення бажаного коефіцієнта потужності.
Приклад: Припустимо, що активна потужність споживача (P) дорівнює 10 кВт, і поточний кут зсуву фази (φ) дорівнює, скажімо, 0,5 радіанів. Якщо ми бажаємо
підвищити коефіцієнт потужності до 0,928, то вираховуємо необхідну реактивну потужність (Qc) за допомогою формули:
Qc = 10,000 * (1 / tan(0,5) - 1 / tan(0,928))
Знаючи значення Qc, ви можете визначити, які конденсаторні або інші реактивні компоненти необхідно додати або відняти від системи для досягнення бажаного коефіцієнта потужності.
· Що таке індивідуальна, групова та централізована компенсація реактивної потужності? Їх переваги і недоліки?
Індивідуальна, групова та централізована компенсація реактивної потужності - це різні методи вирішення проблеми реактивної потужності в електричних системах, кожен із яких має свої переваги та недоліки. Ось короткий огляд кожного методу:
·Індивідуальна компенсація:
·В цьому методі кожний окремий споживач (або група споживачів) має свою власну компенсаційну систему для покращення коефіцієнта потужності.
·Переваги: Кожен споживач може оптимізувати свій коефіцієнт потужності з урахуванням власних потреб.
·Недоліки: Може призвести до зайвого обладнання та витрат, особливо для малих споживачів. Вимагає індивідуальної настройки та обслуговування.
·Групова компенсація:
·У цьому методі декілька споживачів об'єднуються для спільної компенсації реактивної потужності.
·Переваги: Зменшує витрати на обладнання порівняно з індивідуальною компенсацією. Спільна робота може підвищити загальну ефективність.
·Недоліки: Вимагає спільного планування та координації. Не завжди ефективно для різних видів споживачів.
·Централізована компенсація:
·В цьому методі компенсація реактивної потужності проводиться централізовано для всієї системи електропостачання.
·Переваги: Може бути більш ефективною та економічно вигідною для великих систем. Зменшує потребу в обладнанні та спрощує управління.
·Недоліки: Може бути менш ефективною для індивідуальних споживачів. Вимагає централізованої контрольної та обслуговувальної системи.
Кожен з цих методів має свої переваги та недоліки, і вибір конкретного методу залежатиме від потреби системи та економічних обмежень. У багатьох випадках використовують комбінацію цих методів для досягнення оптимального коефіцієнта потужності в електричних системах.