146. С какими техническими и экономическими целями осуществляется на промышленных предприятиях установка устройств, компенсирующих реактивные нагрузки?
Характерными резкопеременными нагрузками являются сварочные нагрузки на машиностроительных предприятиях, дуговые печи, прокатные станы и др. Главные приводы прокатных станов оснащаются регулируемыми вентильными преобразователями. Нагрузки с регулируемыми вентильными преобразователями характеризуются большим потреблением реактивной мощности. Резкопеременный характер потребления реактивной мощности вызывает колебания напряжения в сети. Управляемые вентильные преобразователи, кроме того, значительно искажают форму кривой питающего напряжения. Нагрузки дуговых печей ввиду неравномерности потребления тока по фазам могут вызывать значительную несимметрию напряжения. Все изложенное обусловливает принципы компенсации реактивной мощности, существенно отличающиеся от общепринятых в сетях с так называемой спокойной нагрузкой. Особенности компенсации реактивной мощности в сетях с резкопеременной и вентильной нагрузкой заключаются в следующем:
- ввиду низкого коэффициента мощности потребителей и резкопеременного характера нагрузки необходимо осуществить компенсацию как постоянной и переменной составляющей реактивной мощности. Компенсация постоянной составляющей реактивной мощности необходима для уменьшения потребления реактивной мощности от энергосистемы. Компенсация переменной составляющей реактивной мощности преследует цель уменьшения колебаний напряжения в питающей сети;
- ввиду быстрых изменений потребляемой реактивной мощности Необходимо применение быстродействующих компенсирующих устройств, способных изменять регулируемую реактивную мощность со скоростью, соответствующей скорости наброса и сброса потребляемой реактивной мощности;
- ограничивается применение батарей конденсаторов для компенсации постоянной составляющей реактивной мощности в сети с резкопеременной вентильной нагрузкой. Это обусловлено наличием в сети высших гармоник тока и напряжения при работе вентильных преобразователей, которые приводят к значительным перегрузкам батарей конденсаторов;
- при наличии в сети высших гармоник тока и напряжения включение конденсаторов приводит к резонансным явлениям на частотах высших гармоник, что ведет к нарушению нормальной работы БК.
147. Организационные мероприятия по компенсации реактивной мощности.
На промышленном предприятии уменьшение потребляемой реактивной мощности может быть достигнуто естественным путем, например улучшением режима работы приемников, применением двигателей более совершенных конструкций, устранением их недогрузки, а также за счет установки специальных компенсирующих устройств. В качестве таковых используются генераторы (при наличии собственной ТЭЦ), синхронные двигатели, а также дополнительно устанавливаемые компенсирующие устройства — синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов и специальные статические источники реактивной мощности.
Мероприятия по уменьшению потребления приемниками реактивной мощности должны рассматриваться в первую очередь, так как для их осуществления, как правило, не требуется значительных капитальных затрат.
Поскольку основными потребителями реактивной мощности являются асинхронные двигатели, трансформаторы я вентильные преобразователи, то должны быть выполнены следующие мероприятия:
1. замена малозагруженных асинхронных двигателей двигателями меньшей мощности;
2. понижение напряжения у двигателей, систематически работающих с малой загрузкой;
3. ограничение холостого хода двигателей и сварочных трансформаторов;
4. применение синхронных двигателей вместо асинхронных в случае, когда это возможно по условиям технологического процесса;
5. применение синхронизированных асинхронных двигателей;
6. применение наиболее целесообразной силовой схемы и системы управления вентильного преобразователя.
Замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности. Реактивная мощность, потребляемая асинхронным двигателем, зависит от его технических данных и коэффициента загрузки. При номинальной загрузке и номинальном напряжении асинхронный двигатель потребляет реактивную мощность
Для двигателей с номинальным cos<puaM •" 0»91-Ю,93 реактивная мощность Х-Х. составляет около 50 % реактивной мощности при номинальной загрузке двигателя. Для двигателей с cosa___*= 0.77*0.79 она достигает 70 %.
Увеличение потребления реактивной мощности при полной загрузке двигателя по сравнению с потреблением на х.х.
При нагрузках асинхронного двигателя, меньших номинальной, прирост потребления реактивной мощности по сравнению с приростом на х.х. пропорционален квадрату коэффициента загрузки двигателя:
Отсюда следует, что коэффициент мощности двигателя, уменьшается при уменьшении его загрузки. Например, если для какого-то конкретного двигателя при 100%-ной загрузке cosqi — 0,8, то при 50%-ной загрузке он равен 0,65, а при 30%-ной - 0,51. Т.е., замена систематически малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности способствует повышению коэффициента мощности промышленных электроустановок. Такая замена уменьшает суммарные потери активной мощности и в энергосистеме, я в приемнике. Работы Госэнергонадзора показали, что если средняя загрузка двигателя менее 45% номинального значения его мощности, то замена двигателя менее мощным всегда целесообразна и проверка расчетами не требуется. При загрузке двигателя более 70% номинальной мощности можне считать, что замена его в общем случае нецелесообразна. При загрузке двигателей в пределах 45*70 % целесообразность замены их подтверждаю! достаточным уменьшением суммарных потерь активной мощности I электрической системе и двигателе.