Л12_ЭПП_ТЭФ7_КРМ. Тема 1
 Скачать 1.2 Mb.
|
Раздел 4. Компенсация реактивной мощности. Тема 4.1. Источники реактивной мощности.4.1.1. Источники реактивной мощности в энергосистеме. Генераторы электростанций, синхронные компенсаторы, назначение, принцип компенсации.4.1.2. Источники реактивной мощности в СЭС. Синхронные двигатели, конденсаторные батареи, назначение, принцип работы, достоинства и недостатки.4.1.3. Особые случаи компенсации реактивной мощности. Статические элементы реактивной мощности, фильтрокомпенсирующие устройства, симметрирующие устройства, область применения.4.1.1. Источники реактивной мощности в энергосистеме. Генераторы электростанций, синхронные компенсаторы, назначение, принцип компенсации. Генераторы электростанций являются основными источниками реактивной мощности. Номинальный коэффициент мощности генераторов, равный отношению активной мощности генератора Рг к его полной мощности Sг(cos φг = Pг/Sг), составляет 0,85—0,9, и, значит, выработка реактивной мощности генераторами не может превышать 0,5—0,6 генерируемой ими активной мощности. Это означает, что генераторы электростанций не могут обеспечить всей потребности в реактивной мощности. Синхронные компенсаторы (СК) — синхронные машины, работающие без нагрузки на валу, т.е. в режиме холостого хода. Синхронные компенсаторы выпускаются сравнительно большой мощности (50—320 MBА) и устанавливаются, как правило, на районных подстанциях, где график нагрузки меняется в широких пределах, в связи с чем существенно изменяется баланс реактивной мощности. Как правило, это подстанции напряжением 330—500 кВ и выше, где СК устанавливаются на шинах низшего напряжения (10—20 кВ). Синхронный компенсатор может быть снабжен устройством автоматического регулирования возбуждения, и при снижении напряжения он автоматически будет увеличивать выработку реактивной мощности, тем самым стабилизируя напряжение; 4.1.2. Источники реактивной мощности в СЭС. Синхронные двигатели, конденсаторные батареи, назначение, принцип работы, достоинства и недостатки. Основное назначение синхронных двигателей (СД) – выполнение механической работы, следовательно, он потребитель реактивной мощности. При перевозбуждении СД его ЭДС больше напряжения сети. В результате вектор тока статора опережает вектор напряжения, т.е. имеет емкостной характер, а СД выдают реактивную мощность. При недовозбуждении СД является потребителем реактивной мощности. При некотором режиме возбуждения СД cosφ=1. Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую реактивную мощность. Затраты на генерацию реактивной мощности определяются в основном стоимостью связанных с этим потерь активной мощности в самом двигателе (чем меньше номинальная мощность и частота вращения, тем больше потери). Н-р, СД с частотой вращения 300 – 500 об/мин – 20 …30 Вт/кВАр, 50 – 100 об/мин – 60…85 Вт/кВАр. В качестве ИРМ обычно используются СД на U 6 – 10 кВ, недогруженные по активной мощности. Максимальная мощность генерируемая СД Рном.СД – номинальная активная мощность двигателя; КСД – коэффициент загрузки по активной мощности; tgφном – номинальный коэффициент реактивной мощности. Преимущества СД: Возможность плавного регулирования вырабатываемой мощности. Недостатки: вращающиеся части; большие габариты; большая масса; сложность монтажа; большая стоимость. Конденсаторные батареи – специальные однофазные или трехфазные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности. Выпускаются 5…100 кВАр в одном элементе U от 220В до 10 кВ. Реактивная мощность, вырабатываемая конденсатором где U – напряжение на зажимах конденсатора; ω – угловая частота переменного тока; Ск – емкость конденсатора определяемая площадью обкладок. ξ – диэлектрическая проницаемость; F – площадь обкладок; d – толщина диэлектрика. Снижение толщины диэлектрика ведет к росту напряженности электрического поля и следовательно к пробою диэлектрика. Оптимальным для бумажно-масляных конденсаторов Е=150 – 200 кВ/мм и она легко реализуется в конденсаторах напряжением 1 Кв и выше. При Uc<1 Кв уменьшение числа слоев становится затруднительно, т.к. снижается надежность КБ из-за повышения вероятности совпадения слабых мест различных слоев, поэтому напряженность поля для КБ напряжением ниже 1 КВ вынуждены снижать, что ведет к удорожанию. КБ обычно изготавливают в виде батарей оснащенных приборами коммутации, защиты и измерения и называются комплексными компенсирующими устройствами (ККУ). Q – вводный автомат на три фазы; А – измерительная аппаратура; К1, К2, К3 – контакторы, включающие различные ступени ККУ. В установках с большой мощностью и на большое напряжение применяются батареи конденсаторов с параллельным и последовательно-параллельным включением элементов. ↑U – последовательное , ↑Q – параллельное соединение. Обычно конденсаторы включаются по схеме треугольника. При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась автоматически на постоянно включенное активное сопротивление (например трансформатор напряжения) Конденсаторные батареи (КБ) являются основным средством компенсации на промышленных предприятиях, подключаемые параллельно к электросети, т. е. поперечная компенсация. Преимущества:
Недостатки: 4.1.3. Особые случаи компенсации реактивной мощности. Статические элементы реактивной мощности применяются в сети с резко переменными нагрузками для уменьшения колебаний напряжения. Фильтрокомпенсирующие устройства – в случае нелинейной нагрузки, защищенные от повышенных гармоник. Токосимметрирующие устройства – в случае несимметричной нагрузки. Статические тиристорные компенсаторы (СТК) состоят из параллельно включенных управляемых реакторов и КБ, которые подключаются к сети высокого напряжения через трансформатор. Для регулирования реактивной мощности используются тиристоры. Такое сочетание реакторов и КБ позволяет использовать СТК как для генерации (при преобладании емкостного элемента), так и для потребления реактивной мощности (при преобладании индуктивного элемента). Статические тиристорные компенсаторы выпускаются большой номинальной мощности и устанавливаются на промежуточных и конечных подстанциях мощных электропередач, а также в крупных узлах нагрузки для стабилизации режима сети при резкопеременном характере нагрузки. Использование СТК в питающих сетях позволяет: стабилизировать напряжение в месте подключения СТК; уменьшить потери активной мощности в электропередаче; увеличить пропускную способность линии и тем самым устранить необходимость сооружения новой линии; улучшить условия регулирования напряжения; демпфировать колебания мощности и напряжения; Шунтирующие реакторы (ШР) используются для потребления излишней реактивной мощности в ЭЭС и ввода напряжений в допустимую область. Реакторы абсолютно необходимы при наличии в ЭЭС протяженных воздушных линий сверхвысокого напряжения, которые, как указывалось выше, генерируют реактивную мощность, вследствие чего возможно увеличение напряжений на элементах ЭЭС сверх допустимых значений. Устанавливаются реакторы на конечных и промежуточных подстанциях длинных линий электропередач, их включение и отключение производится дежурным персоналом по распоряжению диспетчера ЭЭС. Использование регулируемых ШР позволяет осуществить стабилизацию напряжения в точке подключения реактора. статические тиристорные компенсаторы (СТК) состоят из параллельно включенных управляемых реакторов и КБ, которые подключаются к сети высокого напряжения через трансформатор. Для регулирования реактивной мощности используются тиристоры. Такое сочетание реакторов и КБ позволяет использовать СТК как для генерации (при преобладании емкостного элемента), так и для потребления реактивной мощности (при преобладании индуктивного элемента). Статические тиристорные компенсаторы выпускаются большой номинальной мощности и устанавливаются на промежуточных и конечных подстанциях мощных электропередач, а также в крупных узлах нагрузки для стабилизации режима сети при резкопеременном характере нагрузки. Использование СТК в питающих сетях позволяет: стабилизировать напряжение в месте подключения СТК; уменьшить потери активной мощности в электропередаче; увеличить пропускную способность линии и тем самым устранить необходимость сооружения новой линии; улучшить условия регулирования напряжения; демпфировать колебания мощности и напряжения; шунтирующие реакторы (ШР) используются для потребления излишней реактивной мощности в ЭЭС и ввода напряжений в допустимую область. Реакторы абсолютно необходимы при наличии в ЭЭС протяженных воздушных линий сверхвысокого напряжения, которые, как указывалось выше, генерируют реактивную мощность, вследствие чего возможно увеличение напряжений на элементах ЭЭС сверх допустимых значений. Устанавливаются реакторы на конечных и промежуточных подстанциях длинных линий электропередач, их включение и отключение производится дежурным персоналом по распоряжению диспетчера ЭЭС. Использование регулируемых ШР позволяет осуществить стабилизацию напряжения в точке подключения реактора. |