Методические рекомендации по выполнению практических работ по ЭС. Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине Электроснабжение предприятий и гражданских зданий
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
Тема: Расчет мощности компенсирующих устройств Цель: Изучить методику расчета и выбора компенсирующего устройства (КУ). Научиться рассчитывать и выбирать КУ. Теоретические сведения Под реактивной мощностью понимается электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. В отличие от активной, реактивная мощность, циркулируя между источниками и потребителями, не выполняет полезной работы. Принято считать, что реактивная мощность потребляется (QL), если нагрузка носит индуктивный характер (ток отстает по фазе от напряжения), и генерируется (QС) при емкостном характере нагрузки (ток опережает по фазе напряжение). Реактивная мощность запасается в виде магнитного и электрического полей в элементах электрической сети, электроприемниках, обладающих индуктивностью и емкостью. Основными электроприемниками реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели – на их долю приходится 60...65 % потребляемой реактивной мощности, 20...25 % – на трансформаторы, 10... 15 % – на другие электроприемники (преобразователи, реакторы, газоразрядные источники света), линии электропередачи. Реактивная мощность производится генераторами электрических станций, синхронными компенсаторами, синхронными двигателями, конденсаторными установками, линиями электропередачи. Естественными источниками реактивной мощности являются только генераторы и линии электропередачи. Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях. Проведение мероприятий по компенсации реактивной мощности дает значительный технико-экономический эффект, заключающийся в снижении потерь активной мощности:  , (6.1)потерь напряжения:  (6.2)в лучшем использовании основного оборудования, в увеличении пропускной способности элементов сети по активной мощности:  (6.3)где Qк – мощность компенсирующих устройств. Во вновь проектируемых электрических сетях компенсация реактивной мощности позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечения проводников линий и габариты аппаратов распределительных устройств. При снижении потребления реактивной мощности Q до значения (Q – Qк) величина угла φ1уменьшается до угла φ2(рисунок 6.1), что приводит к увеличению коэффициента мощности при постоянной величине передаваемой активной мощности до значения  Рисунок 6.1 – Диаграмма, иллюстрирующая работу компенсирующего устройства Компенсировать реактивную мощность экономически целесообразно до определенных, нормативных значений, установленных для характерных узлов электрической сети. До 1974 г. основным нормативным показателем, характеризующим потребляемую реактивную мощность, был коэффициент мощности (соsφ), определяющий, какую часть при неизменной полной (S) составляет активная мощность (Р):  , (6.4)где  и  – расход соответственно активной и реактивной энергии за время t.На границе раздела потребителя и энергоснабжающей организации в зависимости от места присоединения потребителя в энергетической системе средневзвешенное значение коэффициента мощности должно было находиться в пределах 0,85...0,95. Выбор коэффициента мощности в качестве нормативного не давал четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при уменьшении коэффициента мощности с 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10 % , а при уменьшении этого же коэффициента с 0,99 до 0,98 – уже на 42 %. Поэтому был введен коэффициент реактивной мощности, который на границе раздела системы электроснабжения предприятия и энергосистемы определяется как:  (6.5)где Qэ – оптимальная реактивная нагрузка предприятия в часы максимума активной нагрузки в энергосистеме; Pз – заявленная предприятием активная мощность, участвующая в максимуме энергосистемы. Существуют два пути снижения реактивных нагрузок: а) снижение реактивной мощности без применения средств компенсации, не требующее больших материальных затрат, которое должно проводиться в первую очередь; б) установка специальных компенсирующих устройств. К специальным компенсирующим устройствам относятся: а) синхронные компенсаторы (СК); б) конденсаторные батареи (КБ); в) статические источники реактивной мощности (ИРМ). Наибольшее применение в селях потребителей нашли КБ. В сетях с резкопеременной, ударной нагрузкой на напряжении 6-10 кВ рекомендуется применение статических ИРМ. Для компенсации больших реактивных нагрузок, чаще в энергосистемах, применяются СК. В основе расчета мощности компенсирующих устройств при проектировании систем электроснабжения лежит критерий минимума приведенных затрат на конденсаторные батареи до и выше 1 кВ, трансформаторные подстанции (ТП) и потери электроэнергии в питающих ТП электрических сетях. В действующих системах электроснабжения мощность компенсирующих устройств можно определить по следующему выражению:  (6.6)где  расчётная мощность КУ, кВар; коэффициент учитывающий повышение  естественным способом, принимается равным  ; – максимальная расчетная активная нагрузка, кВт;  и  – соответственно коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения  .Задавших  из этого промежутка, определяют .Значения и определяют по результату расчета электрических нагрузок силовых приемников и сети освещения.Задавшись типом КУ, зная расчётную реактивную мощность и напряжение, выбирают стандартную компенсирующую установку близкую по мощности. Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы, предназначенные для этой цели. После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение  по выражению: (6.7)где  – стандартное значение мощности выбранного КУ, кВар.По  определяют : (6.8)Задание: Рассчитать мощность компенсирующего устройства и выбрать конденсаторную батарею по исходным данным для своего варианта. Исходные данные взять из расчета электрических нагрузок группы электроприемников в практической работе №1, произвести необходимые расчеты и выбор КУ, результаты расчета оформить в «Сводную ведомость нагрузок» (таблица 6.2). Пример: Произведем выбор и расчет мощности компенсирующего устройства для проектируемого объекта. Исходные данные по нагрузкам объекта представлены в таблице 6.1. Таблица 6.1 – Исходные данные по нагрузкам
Задаемся значением коэффициента мощности:  .Из этого значения определяем  .Определяем расчетную реактивную мощность КУ по (6.6):  Выбираем стандартную компенсирующую установку типа УКН-0,38-150 мощностью 150 кВар. Определяем фактическое значение по (6.7): По определяем фактическое значение по (6.8): Расчетные данные заносим в таблицу 6.2, где определяем параметры нагрузки после компенсации (строка «Итого по НН с КУ») путем вычитания из расчетной реактивной мощности объекта мощность выбранной КУ. Потери в трансформаторе, определяются по выражениям:  (6.9) (6.10) (6.11)Определяем потери в трансформаторе по (6.9) – (6.11):    Расчетные данные заносим в таблицу 6.2 (строка «Потери»), где затем определяем параметры нагрузки на стороне ВН. Таблица 6.2 – Сводная ведомость нагрузок
|
