Расчет мощности. Внутреннее ПР6. Расчет мощности и выбор компенсирующей установки
 Скачать 4.94 Mb.
|
|
Практическая работа № 6 Тема : "Расчет мощности и выбор компенсирующей установки." Цель работы : "Научиться производить расчет и выбирать компенсирующие установки для повышения коэффициента мощности в цеховых эл.сетях." Общие теоретические положения Полная мощность,вырабатываемая синхронными генераторами,условно делится на составляющие:активную и реактивную.Активная составляющая полной мощности полезно используется,превращаясь в механическую,хи- мическую,световую и т.д.энергию.Реактивная составляющая полной мощ- ности не выполняет полезной работы,она служит лишь для создания маг- нитных полей в индуктивных приемниках (например,электродвигатели,тран- сформаторы и т.п.),циркулируя все время между источником и приемником. Она может рассматриваться как характеристика скорости обмена энергии между генератором и магнитным полем приемника электроэнергии. Коэффициент мощности cosφ указывается на щитках генераторов,эл.дви- гателей,трансформаторов.Он показывает,какую часть от полной мощности, вырабатываемой генератором,составляет активная мощность.Влияние ко- эффициента мощности на работу электроустановок очень велико.Так,напри- мер,генератор с номинальной мощностью S =1250 кВ·А при номинальном коэффициенте мощности cosφ = 0,8 может отдать потребителю активную мощность,равную 1250·0,8 = 1 000 кВт.Мощность первичного двигателя при непосредственном сочленении с генератором составит также 1000 кВт.Если генератор работает с той же номинальной мощностью S =1250 кВ·А,но с cosφ = 0,6,он отдает в сеть 1250·0,6 = 750 кВт активной составляющей пол- ной мощности,т.е. недоиспользуется по активной мощности на 25%.Тоже и в отношении первичного двигателя генератора (паровая или гидравлическая турбина),который в этом случае также недоиспользуется на 25%. Уменьшение cosφ при той же вырабатываемой генератором активной мощ- ности (при неизменной активной нагрузке у потребителя) ведет к увеличе- нию полной мощности генератора.В данном примере при снижении cosφ с 0,8 до 0,6 потребует генератор полной мощностью 1000 : 0,6 = 1700 кВА вместо 1250 кВА,т.е увеличение полной мощности на 27 %. У силовых трансформаторов при уменьшении cosφ уменьшается пропуск- ная способность по активной мощности вследствие увеличения реактивной нагрузки.Для передачи потребителям 1000 кВт активной мощности при cosφ = 0,8 требуется трансформатор мощностью 1250 кВА.При снижении cosφ до 0,6 для передачи той же активной нагрузки потребуется трансфор- матор мощностью 1700 кВА. Увеличение полной мощности при снижении cosφ приводит к возрастанию тока и,следовательно,потерям мощности,которые пропорциональны квадра- ту тока.Увеличение тока требует повышения сечения линии электропере- дачи,а следовательно,веса проводов и кабелей. Увеличение тока при снижении cosφ ведет к увеличению потери напряже- ния во всех звеньях энергосистемы,что вызывает понижение напряжения у потребителей электрической энергии. На промышленных предприятиях понижение напряжения нарушает нор- мальную работу электроприемников.Снижается частота вращения эл.двига- телей,что приводит к снижению производительности рабочих машин и ухуд- шению качества продукции.Уменьшается производительность электрических печей,ухудшается качество сварки,снижается световой поток ламп,уменьша- ется пропускная способность заводских электрических сетей. Рассмотренные случаи влияния низкого коэффициента мощности на работу электроустановок показывает,что снижение cosφ отрицательно сказывается на всех звеньях энергосистемы,в том числе и на работе промыщленных пре- дприятий.Поэтому вопросы повышения коэффициента мощности имеют большое народнохозяйственное значение. Решение задач,связанных с наличием в системе электроснабжения ре- активных нагрузок,идет по пути компенсации реактивной мощности. Это обусловлено проведением двух взаимно дополняющих групп меро- приятий: снижением потребления реактивной мощности электроприемника- ми и установкой непосредственно у потребителей и в узлах сетей специаль- ных источников реактивной мощности - компенсирующих устройств. Для снижения потребления реактивной мощности при эксплуатации элект- роустановок рекомендуются следующие мероприятия: - упорядочение технологического процесса,ведущее к улучшению энергети- ческого режима оборудования и к снижению расчетного максимума реак- тивной нагрузки; - сокращение холостой работы асинхронных электродвигателей,сварочных трансформаторов и других эл.приемников путем внедрения ограничителей холостого хода; - замена или отключение трансформаторов,загруженных менее чем на 30% их номинальной мощности,если это допускается по условиям режима работы сети электроприемников; - замена по возможности загруженных менее чем на 60% асинхронных эл. двигателей эл.двигателями меньшей мощности при условии технико-эконо- мического обоснования: - замена асинхронных эл.двигателей синхронными,допустимая по условиям работы электропривода,если асинхронные эл.двигатели подлежат демонта- жу вследствие износа,изменения технологического процесса или возможнос- ти использования в других установках,не нуждающихся в искусственной компенсации реактивных нагрузок,а также в других случаях,если замена обоснована технико-экономическими расчетами; - понижение напряжения у малозагруженных асинхронных эл.двигателей путем переключения статорной обмотки с треугольника на звезду,секциони- рования статорных обмоток;понижения напряжения в сетях,питающих аси- нхронные эл.двигатели,путем переключения ответвлений цехового трансфор- матора; - повышение качества ремонта электродвигателей (недопустимы обточка ро- тора,уменьшение числа проводников в пазу,расточка пазов,выжигание об- мотки). Для преобразовательных установок,получающих все более широкое расп- ространение на промышленных предприятиях,снижение реактивной мощно- сти может быть достигнуто уменьшением угла открывания вентилей и преде- лов его регулирования,несимметричным управлением вентилями,применени- ем схем с искусственной коммутацией. Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности электро- приемниками,проводимые на предприятиях,снижают суммарную реактив- ную нагрузку обычно не более чем на 10%.Поэтому основная роль отводит- ся компенсирующим устройствам. Компенсирующими установками являются : косинусные конденсаторы, синхронные электродвигатели,синхронные компенсаторы,компенсационные преобразователи.Преимущественное применение на промышленных предп- риятиях получили косинусные конденсаторы и синхронные электродви- гатели. Косинусные конденсаторы изготавливают следующих типов:КМ,КМ2, КМА,КМ2А,КС,КС2,КСА,КС2А,где К означает косинусный,М и С - с про- питкой минеральным маслом или синтетическим жидким диэлектриком,А- исполнение для наружной установки (без буквы А - для внутренней),2 - ис- полнение в корпусе второго габарита (без цифры 2 - в корпусе первого габа- рита).После обозначения типа конденсатора цифрами указываются его номи- нальное напряжение (кВ) и номинальная мощность (кВАр.).Так,например, КМ-0,38-26 расшифровывается как конденсатор косинусный (для компенса- ции реактивной мощности в сети переменного тока с частотой 50 Гц),с про- питкой минеральным маслом,для внутренней установки,первого габарита на напряжение 380 В,мощностью 26 кВАр. Конденсаторы выпускаются четырех серий - I,II,III,IV.  Промышленность изготавливает комплектные конденсаторные установ- ки на напряжение 380 В для внутренней установки и на напряжение 6 - 10 кВ - для внутренней и наружной установки.Большинство типов этих установок оборудовано устройствами для одно- и многоступенчатого автоматического регулирования мощности.  Автоматическое устройство регулирования мощности конденсаторных бата-рей типа АРКОН позволяет включать и отключать секции конденсаторных батарей в зависимости от следующих параметров:реактивной мощности,нап- ряжения сети,напряжения сети и тока. Для экономического стимулирования потребителей за проведение меропри- ятий по компенсации реактивной мощности применяются скидки с тарифа на электрическую энергию и надбавки к нему. Выбор компенсирующего устройства Средневзвешенный коэффициент мощности всего цеха cosφ´ср = Р´/S´ должен находиться в пределах 0,92-0,95. Если при расчетах электрических нагрузок средневзвешенный коэффици- ент мощности окажется меньше,то на ТП должны устанавливаться компенси- рующие устройства,в виде емкостных конденсаторных батарей,реактивная мощность которых равна Qку = α´·Р´·( tgφ´ср - tgφ),где α´- коэффициент,учитывающий повышение коэффициента мощности за счет улучшения технологии производства (обычно α´=0,9); φср и φ углы сдвига фаз до и после компенсации. Определив Qку выбирают стандартные конденсаторные установки с ближа- йшей к Qку номинальной мощности Qн,установка которых и позволяет довес- ти коэффициент мощности цеха до заданного значения. Реактивная мощность цеха с учетом номильной мощности конденсаторной установки составит Q´´ = Q´ - Qн ; Полная расчетная мощность предприятия с учетом конденсаторной устано- вки составит S´´ = √ (P´)² + (Q´´)² (P´´= P´) ; Действительный cosφ´´= Р´/ S´´ цеха после установки КУ. Порядок выполнения работы 1,Выбрать стандартное значение компенсирующего устройства цеха. Значение расчетной активной и реактивной мощности цеха взять из ПР№2. 2.Найти значение величины коэффициента мощности цеха после установки - компенсирующего устройства; 3.Выбрать стандартный силовой трансформатор для эл.снабжения проекти- руемого арматурного цеха ДСК; 4.Вычертить схему индивидуальной,групповой и централизованной компен- сации реактивной мощности; Вычисляем расчетные мощности арматурного цеха с учетом коэффициента участия в максимуме нагрузки Км,принятого равным 0,8, Р´ = Км · Рр = 0,8·37,1 = 29,68 кВт; Q´ = Км · Qр = 0,8·34,4 =27,52 квар; S´ = √ (Р´)² + (Q´)² = √29,68² +27,52² =40,4 кВА; Определяем средневзвешенный соsφср всего арматурного цеха соsφср = Р´/S´ = 29,68 /40,4 = 0,73при этом φ=43º, tqφср=0,93; Определяем мощность компенсирующего устройства,необходимого для уве- личения коэффициента мощности арматурного цеха до 0,9 (соsφ=0,9), tqφ = 0,48 из выражения Qку = α · Р´·( tqφср - tqφ) = = 0,9·29,68·(0,93 - 0,48) = 12,02 квар; Выбираем стандартное компенсирующее устройство типа КМ-0,38-13 номинальной мощностью Qн = 13 квар; Определяем расчетные мощности арм-го цеха,пересчитанные с учетом мощности компенсирующих конденсаторов: Р´´= Р´= 29,68 кВт; Q´´= Q´ - Qн =27,52 - 13= 14,52 квар; S´´ = √ (Р´´)² + (Q´´)² = √(29,68)² + (14,52)² =33,04 кВА; Находим величину коэффициента мощности цеха после установки компе- нсирующих конденсаторов соsφ = Р´´/ S´´=29,68 / 33,04 =0,898; По таблице технических данных трехфазных силовых трансформаторов с естественным масляным охлаждением выбираем силовой трансформатор, имеющий ближайшую мощность Sтр = 40 кВА (первичное напряжение U1н =10кВ,а вторичное U2н = 0,4 кВ) ТМ-40/10. Определяем величину потерь в трансформаторе ∆Ртр = 0,025· Sтр = 0,025·40 = 1 кВт ; ∆Qтр =0,125· Sтр = 0,125·40 = 5 кВАр ; Находим общие расчетные мощности арматурного цеха Pобщ = Р´´+∆Ртр = 29,68 + 1,0 = 30,68 кВт; Qобщ = Q´´+∆Qтр = 14,52+5,0 = 19,52 кВАр; Sобщ = √(Pобщ )² + (Qобщ )² = √( 30,68 )² + ( 19,52 )² = √1322,29 = 36,36 кВА; Так как полная мощность,выбранного трансформатора ТМ-40/10 Sт = 40 кВА, а общая расчетная мощность цеха Sобщ = 36,36 кВА,то транс- форматор ТМ-40/10 может быть использован для электроснабжения проек- тируемого арматурного цеха ДСК. Таблица технических данных силовых трансформатоов с естественным масляным охлаждением  Вопрсы для самоконтроля 1.Что понимается под мощностью электроустановки потребителя. Как определяется мощность в цепях постоянного тока.(укажите формулу) 2.Как определяется полная мощность в цепях однофазного и трехфазного переменного тока; (представьте формулы) 3.Как определяется активная и реактивная мощность в цепях однофазного пе- ременного тока.Представьте треугольник мощностей; 4.Представьте формулы для определения активной и реактивной мощности в цепях трехфазного переменного тока; 5.Как определяется cosφ и tgφ ( представьте формулы); 6.На какие две мощности можно разделить полную мощность (кажущуюся), вырабатываемую генераторами на электростанциях; 7.Для чего используется активная составляющая полной мощности ; 8.Какую роль выполняет реактивная составляющая полной мощности,кото- рую вырабатывает генератор; 9.Что показывает коэффициент мощности,который указывается на щитках двигателей,трансформаторов,генераторов переменного тока; 10.К чему приводит снижение cosφ у силовых трансформаторов; 11.К чему приводит увеличение полной мощности S трансформатора,при снижении cosφ; 12.Укажите мероприятия,которые помогают компенсировать реактивную мощность в электрических сетях; 13.Перечислите мероприятия,способствующие снижению потребляемой реактивной мощности при эксплуатации электроустановок;    |