2.8. Компенсація реактивної потужності

03.10.2016

2.8. Компенсація реактивної потужності
2.8. Компенсація реактивної потужності

Авторемонтні підприємства.

Перш ніж приступити до компенсації реактивної потужності і вибір засобів для її реалізації, слід провести заходи по зниженню споживання реактивної потужності, які були розглянуті раніше.

Компенсація реактивної потужності не завжди економічно вигідна для підприємства, яке її здійснює. Це пов’язано з необхідністю капітальних витрат на установку засобів компенсації і зростанням споживання активної енергії, що викликається втратами потужності компенсуючих пристроїв. Тому визначення рівня компенсації, засобів її реалізації та місця їх установки вимагає виконання техніко-економічних розрахунків.

В табл. 2.15 наведені орієнтовні дані, які характеризують ефект від компенсації реактивної потужності в системі електропостачання*.

Засоби компенсації реактивної потужності. До таких засобів належать конденсаторні батареї, синхронні двигуни, синхронні компенсатори і фільтрокомпенсірующіе пристрою.

Конденсаторні батареї є основним засобом компенсації реактивної потужності при робочих напругах до 10 кВ і практично не мають обмежень по потужності. Вони характеризуються простотою при монтажі і експлуатації, безшумністю в роботі, відносно невисокою вартістю, можливістю установки практично в будь-якому приміщенні, малими питомими власними втратами потужності порядку 0,0025. 0,005 кВт/квар. Їх недоліком є неможливість плавного регулювання потужності, що віддається, наявність залишкового заряду, що вимагає застосування розрядних резисторів, чутливість до несинусоїдності напруги мережі і пожежонебезпека.

Реактивна потужність батареї конденсаторів Qк, В·А, визначається за співвідношенням

де ? — кутова частота напруги мережі змінного струму з частотою f, Гц, ? = 2?f; Uном — номінальна напруга конденсаторів, В; С — ємність конденсаторної батареї, мкФ.

Як видно з виразу (2.24), конденсаторні батареї одній і тій же ємності більш високої напруги здатні генерувати і велику реактивну потужність Q.

Рис. 2.8. U-образні характеристики синхронного двигуна

Синхронні двигуни, приводячи в рух виконавчі органи робочих машин і виробничих механізмів, що здатні одночасно генерувати реактивну потужність. За рахунок цього електропривод з синхронним двигуном може працювати з необхідним коефіцієнтом потужності cos? і мінімальними втратами потужності (максимальним ККД) або забезпечувати найкращі значення цих показників в системі електропостачання або у вузлі навантаження, до якого він підключений. Вплив на ці енергетичні показники здійснюється за допомогою регулювання струму збудження двигуна, яке може здійснюватися в автоматичному режимі по заданому критерію якості за допомогою систем автоматичного регулювання збудження (АРВ).

Можливість роботи синхронного двигуна як джерела (компенсатора) реактивної потужності ілюструють U-образні характеристики (рис. 2.8): залежності струму статора двигуна I1 і його cos? від струму Ів збудження при Uф = const, f1 = const і Р1 = const. Вони мають мінімум, якому відповідає максимум коефіцієнта потужності cos? = 1.

На рис. 2.8 показані залежності I1 (Ів) (криві 1 і 2) і cos?(Ів) (криві 3 і 4) при двох рівнях механічного навантаження синхронного двигуна: номінальної Рном (криві 1 і 3) і його холостому ході (криві 2 і 4). Область характеристик праворуч від пунктирною лінії 5 відповідає роботі двигуна з випереджаючим cos?, зліва від неї — з відсталим, на самій лінії 5 cos? = 1.

При невеликих струмах збудження струм статора I1 відстає від напруги на кут ?, що відповідає роботі синхронного двигуна з відстаючим cos? і споживання ним реактивної енергії з мережі.

При певному струмі збудження реактивна складова струму стане рівною нулю, тобто струм статора стане чисто активним I1 = б і1а. Цьому режиму відповідає мінімальне значення струму статора і максимально можливе значення cos? = 1. При подальшому збільшенні струму збудження знову з’явиться реактивна складова струму, але вже випереджає напругу мережі на 90°. За рахунок цього струм статора I1 буде також випереджати напруга мережі і двигун почне працювати з випереджаючим cos?, віддаючи реактивну енергію в живильну мережу.

Як видно з рис. 2.8, із зростанням потужності навантаження область генерації реактивної потужності (випереджаючого cos?) зміщується в бік більших струмів збудження. Таким чином, якщо синхронний двигун працює зі змінним навантаженням на валу, то для повного використання його компенсуючих властивостей потрібна відповідна зміна його струму збудження.

Серійні синхронні двигуни випускаються з випереджаючим номінальним cos? в межах 0,8. 0,9, що визначає можливість їх використання в якості джерел реактивної потужності.

Регулювання струму збудження дозволяє використовувати синхронний двигун не тільки в якості компенсатора реактивної потужності, але і забезпечувати з його допомогою інші корисні опції електроприводу та системи електропостачання, серед яких підвищення стійкості роботи синхронного двигуна при коливаннях механічного навантаження та підтримання номінального напруги у вузлі системи енергопостачання, до якого приєднаний двигун. У загальному випадку регулювання струму збудження синхронного двигуна здійснюється в автоматичних схеми, в яких використовуються збудники тиристорні і різні види зворотних зв’язків — АРВ.

Генерація реактивної потужності цими двигунами супроводжується виділенням в них додаткових втрат потужності ?РQ, які визначаються за формулою*:

де Д1, Д2 — постійні для даного двигуна величини, що залежать від типу двигуна, його потужності і швидкості обертання; Оном, Q — відповідно номінальна і генерується реактивні потужності двигуна.

В табл. 2.16 наведені значення Д1, Д2, номінальні потужності Рном, ККД ?ном і реактивної потужності Qном для синхронних двигунів серії СДП напругою 6 кВ з номінальною швидкістю 1 000 об/хв

Синхронні компенсатори являють собою синхронні двигуни полегшеної конструкції, що працюють без механічного навантаження. Їх гідність — можливість швидкого плавного регулювання струму збудження у великому діапазоні, а недоліки — значна вартість і відносно високі питомі втрати потужності, що становлять 0,15. 0,32 кВт/квар. З цих причин застосування синхронних компенсаторів виявляється доцільним при необхідності генерації змінюється в часі значною реактивної потужності (50 Мвар і вище).

Таблиця 2.16

Дані двигунів серії СДП

Короткий опис статті: регулятор реактивної потужності потужності, реактивної, компенсації, двигуна, cos?, збудження, струму, втрати, електропостачання, його потужність, втрат, напруги статора, компенсація, квт, роботі, зниження, пристрої, опір

Джерело: 2.8. Компенсація реактивної потужності

Також ви можете прочитати