ЭСм-21-1 Пикалов А.И. БСК. Тенденции развития энергоэффективного электротехнического оборудования устройств батарей статических конденсаторов для компенсации реактивной мощности
 Скачать 2.82 Mb.
|
Тенденции развития энергоэффективного электротехнического оборудования устройств батарей статических конденсаторов для компенсации реактивной мощностиВыполнил студент гр. ЭСм-21-1: Пикалов А.И. Проверил: к.т.н., доц. Коновалов Ю.В. 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 (Qc) при емкостном характере нагрузки (ток опережает по фазе напряжение).Генерируемая генераторами реактивная мощность передается в высоковольтные электрические сети. В отличие от активной мощности реактивная мощность для потребителей не должна поставляться по линиям электропередачи высокого напряжения, так как это значительно увеличивает потери в сети и снижает пропускную способность ВЛ. Регулирование напряжения в системе электроснабжения осуществляется изменением коэффициентов трансформации трансформаторов, реакторами, синхронными компенсаторами, батареями статических конденсаторов и т.п. Нехватку реактивной мощности потребитель должен компенсировать собственными источниками реактивной мощности. Это выгодно всем: потребителям, электросетевым компаниям, ЕЭС России и экономике России! Потоки реактивной мощности в энергосистеме Электротехника Необходимость увеличения сечения проводов - удорожание Повышенное потребление реактивной мощности электроприемниками или пониженный коэффициент мощности Необходимость прокладки новых ЛЭП–удорожание Дополнительное увеличение тока в электрической сети, которое приводит к еще большим потерям напряжения Увеличиваются потери напряжения Возрастание тока , про-текающего через сеть Увеличиваются потери активной мощности Перерасходуется электроэнергия на транспорт Снижается напряжение на шинах электроприемников Снижается пропускная способность сетей Р Q S Потребители реактивной мощности
Поскольку большая часть электроустановок потребителей генерирует индуктивную мощность, её можно компенсировать при помощи специальных конденсаторных установок — батарей статических конденсаторов. Компенсация реактивной мощности позволяет:
Компенсировать реактивную мощность экономически целесообразно до определенных, нормативных значений, установленных для характерных узлов электрической сети.Нормативным показателем, характеризующим потребляемую реактивную мощность является коэффициент мощности cosφ.Уменьшение потребления реактивной мощности на предприятии достигается путем компенсации реактивной мощности как естественными мерами (сущность которых состоит в ограничении влияния приемника на питающую сеть путем воздействия на сам приемник), так и за счет специальных компенсирующих устройств (реактивной мощности) в соответствующих точках системы электроснабжения.Мероприятия, связанные с применением компенсирующих устройств
А также применение статических источников реактивной мощности и систем компенсации, состоящих из нескольких перечисленных устройств, работающих параллельно. В зависимости от способа установки конденсаторов компенсация бывает:
– с размещением конденсаторов непосредственно у токоприемника (в этом случае от реактивных токов разгружаются трансформаторы подстанции, т.е. вся сеть ЭСН).При полной компенсации приемник и устройство компенсации представляют для питающей сети устройства, потребляющие только активную мощность. Однако при выключенном потребителе компенсирующие устройства также не используются, что является главным недостатком индивидуальной компенсации. Групповая
Централизованная
– с подключением батареи на шины 0,38 кВ и на шины 6 – 10 кВ подстанции.Для реализации компенсации этого вида требуется дополнительная аппаратура – коммутационная и защитная; кроме того, компенсирующие устройства должны обеспечивать достаточный диапазон регулирования потребляемой мощности. Диапазон изменения мощности, потребляемой компенсирующими устройствами, должен быть определен на основе анализа суточной потребности в реактивной мощности для данной группы потребителей. Как правило, для группы потребителей характерно частое изменение нагрузки, что требует применения компенсирующих устройств с автоматическим регулированием мощности, отдаваемой компенсатором. Статические конденсаторы выполнены из определенного числа секций, которые в зависимости от рабочего напряжения и расчетной величины реактивной мощности соединяют между собойПоследовательное:- если нагрузка резкопеременная (при питании дуговых печей, сварочных установок), то это продольная компенсация.Параллельное:- СК включены параллельно электроприемникам, это поперечная компенсацияПараллельно – последовательноеККУ – комплектные конденсаторные установки используются для повышения и регулирования напряженияКомплектная конденсаторная установка состоит из вводного шкафа и шкафов с конденсаторами. В установках на напряжение 380 В в вводном шкафу устанавливаются: устройство автоматического регулирования, трансформаторы тока, разъединители, измерительные приборы (три амперметра и вольтметр), аппаратура управления и сигнализации, а также ошиновка. 1 – амперметр; 2 – вольтметр; 3 – предохранитель; 4 – контактор; 5 – панель управления; 6 – трансформатор тока; 7 – заземляющий болт; 8 – конденсатор В случае применения конденсаторов со встроенными разрядными сопротивлениями трансформаторы напряжения не устанавливаются. Ячейка ввода питается кабелем от ячейки распределительного устройства (РУ) 6 (10) кВ, в которой устанавливается аппаратура управления, измерения и защиты. 1 – конденсаторы; 2 – предохранитель; 3 – шины; 4 – трансформатор напряжения Самые перспективные разработки на сегодняшний день1. В приведенном ниже изобретении описана новая схема соединения статических батарей и шунтирующих реакторов. Предлагается улучшить характеристики часто используемой связки «батарея конденсаторов + шунтирующий реактор». Батарея статических конденсаторов одним вводом подключена к линейной шине, а другим вводом – к заземлению. Выключатель, подсоединяется параллельно части конденсаторов, расположенных со стороны заземления. Один ввод выключателя заземлён. Управляемый шунтирующий реактор подключен через выключатель и разъединитель. Принцип работы устройства следующий. При нормальном режиме работы сети происходит снижение напряжения из-за падения напряжения в линии. Трансформатор напряжения 16 фиксирует снижение напряжения, система автоматического управления 12, снижает реактивную мощность шунтирующего реактора 5. Из-за возрастания емкостной составляющей тока БСК 4, падение напряжения в подводящей сети компенсируется. В случае, когда нагрузка увеличивается до максимальной, срабатывает система автоматического управления 12, и даёт сигнал включение выключателя 11. При этом дополнительно компенсируется падение напряжения, из за возросшей мощности батареи конденсаторов 4. В данном режиме источник реактивной мощности выдает в сеть максимально возможную реактивную мощность. Таким образом, эта схема позволяет решить проблему плавного регулирования реактивной мощности, увеличения диапазона изменения реактивной мощности. Так же снижаются потери мощности в сети и в нагрузке и улучшается качество стабилизации напряжения. 2. Следующее из изобретений представляет собой устройство, позволяющее производить автоматическое регулирование компенсации реактивной мощности. Оно состоит из цепочки соединенных последовательно конденсаторных батарей и шунтирующих реакторов. Назначение данного устройства – регулирование мощности устройства компенсации реактивной мощности в зависимости от напряжения сети и поддерживание напряжения сети. В оперативной части переключения может использоваться электронное коммутирующее устройство (тиристорный ключ), который имеет неограниченный ресурс работы, позволяет упростить управление (а значит, и повысить надежность) переключений конденсаторно-реакторного оборудования. Цепочка из конденсаторных батарей и индуктивности разделена на две части с заданным коэффициентом деления. Они представляют собой основную цепь (L1, C1) и оперативную (L2, C2). Цепи соединены между собой последовательно и подключены через высоковольтный выключатель к контактному проводу. Параллельно оперативной цепи подключен биполярный коммутатор 2, который регулирует мощность компенсатора. Коммутатор 2 выполняется в виде тиристорного ключа. Блок управления 3 регулирует работу тиристорного ключа 2. Изобретение предназначено для электроснабжения железнодорожного транспорта на электрической тяге, обеспечивает компенсацию реактивной мощности, потребляемой электровозами на частоте 50 Гц, так же одновременно осуществляет фильтрацию высших гармоник, генерируемых электровозами. Таким образом, изобретение решает такую задачу, как расширение функциональных возможностей за счет возможности решения нескольких задач одновременно, т.е. устройство позволяет не только компенсировать реактивную мощность, но и одновременно фильтровать гармонические составляющие токов. 3. Также изобретена еще одна из полезных моделей - это устройство для регулируемой компенсации реактивной мощности в электрических сетях высокого напряжения, имеющее устройство для защиты от перенапряжений. Важно то, что устройство оборудовано блоком изменения напряжения, который соединен с конденсаторной батареей, а выход блока управления присоединен к входу блока коммутации, при этом его коммутирующие элементы соединены с цепью конденсаторной батареи. Конденсаторная батарея включает в себя три конденсатора разной емкости (в соотношении 0,8:1,0:1,2 номинального значения), имеет 7 ступеней переключения. Устройство включает в себя блок конденсаторных батарей 1, устройства для защиты конденсаторных батарей от перенапряжения 5, блока измерения напряжения 6, блока управления 7 и блока коммутации 8. Блок измерения напряжения 6 отслеживает изменение напряжения в линии, подает сигнал блоку управления 7, соединенному с блоком коммутации 8 и определяет какой набор выключателей необходимо включить, чтобы конденсаторная батарея скомпенсировала требуемое значение реактивной мощности. Данная модель помимо плавного ступенчатого регулирования реактивной мощности способна защитить устройство компенсации реактивной мощности от перенапряжений. Благодарю за внимание |