ГлавнаяРазноеКомпенсаторы реактивной мощности синхронные
СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ КАК КОМПЕНСАТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ. Компенсаторы реактивной мощности синхронные
СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ КАК КОМПЕНСАТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ.
СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ КАК КОМПЕНСАТОРЫ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ.
Всё чаще вместе со специальными средствами компенсации реактивной мощности рекомендуется использовать синхронные двигатели, если они уже установлены у потребителя по технологическим соображениям.
Синхронные двигатели, в процессе своей работы способны генерировать реактивную мощность. По этой причине электропривод с синхронным двигателем может работать с заданным коэффициентом мощности cosФ, максимальным КПД и обеспечивать необходимый уровень показателей качества электросети, к которой он подключён. Воздействие на энергетические показатели осуществляется с помощью регулирования тока возбуждения двигателя в ручном или автоматическом режиме.
При некотором токе возбуждения реактивная составляющая тока станет равной нулю, т.е. ток статора станет чисто активным. Это состояние характеризуется минимальным значением тока статора и максимальным значением cosФ = 1. Если продолжить увеличивать ток возбуждения вновь появится, и начнёт расти реактивная составляющая тока, но она будет опережать напряжение сети на 900. За счёт этого ток статора, будет также опережать напряжение сети, и синхронный двигатель начнет работать с опережающим cosФ, уже отдавая реактивную энергию в питающую сеть. Обобщая выше сказанное, получим что, при работе синхронного двигателя с переменной нагрузкой на валу для наилучшего использования его компенсирующих свойств требуется соответствующее изменение тока возбуждения.
Рис.1. U - образная характеристика синхронного двигателя.
Принимая синхронный двигатель как компенсатор реактивной мощности необходимо отметить, что преимуществом его использования в этом качестве является плавность регулировки величины отдаваемой или принимаемой реактивной мощности, а основным недостатком является - большая удельная величина потребляемой активной мощности для выработки реактивной.
Способность перевозбуждённого синхронного двигателя потреблять кроме активной составляющей тока и активной мощности ещё и ёмкостную составляющую тока и ёмкостную мощность легла в основу создания синхронной машины под названием синхронный компенсатор. Синхронный компенсатор представляет собой синхронный двигатель облегчённой конструкции, работающие без механической нагрузки.
Практика показывает, что применение синхронного двигателя как компенсатора реактивной мощности наиболее выгодно при малом коэффициенте мощности нагрузки. Использование синхронного двигателя как компенсатора реактивной мощности наиболее выгодно на рабочем напряжении 0,4 кВ чем на 6,3 и 10 кВ.
где З1 – стоимость конденсаторной установки, руб; З2 – затраты на электроэнергию без компенсации, руб/мес; З3 – затраты на электроэнергию при применении конденсаторных установок, руб/мес.
Источники реактивной мощности
К источникам реактивной мощности относятся: протяженные воздушные и кабельные линии электрических сетей, генераторы электростанций, синхронные двигатели и специально устанавливаемые компенсирующие устройства – синхронные компенсаторы, батареи конденсаторов поперечного включения, вентильные установки со специальным регулированием и др.
Наибольшее распространение в электроустановках промышленных потребителей получило использование имеющихся синхронных двигателей для генерации реактивной мощности и применение конденсаторных батарей.
1. Синхронные двигатели. Синхронные двигатели (СД), как правило выполняются с опережающим cosj, что дает возможность использовать их для компенсации реактивной мощности в сети.
Наибольшее значение генерируемой реактивной мощности, Мвар,
Где Рн – номинальная активная мощность СД, МВт; tgjн соответствует cosjн; hн – номинальный к. п. д. двигателя; aм – набольшая допускаемая нагрузка СД по реактивной мощности, зависящая от типа двигателя, загрузки по активной мощности и от значения относительного напряжения на его зажимах
.
Значения aм для двигателей СДН, СТД, СД и СДЗ приведены в таблице (по данным ВНИИЭ)
Таблица. Средние значения aм для синхронных двигателей СДН, СТД, СД и СДЗ.
Серия, номинальное напряжение и частота вращения двигателя
Напряжение на зажимах U
Коэффициент нагрузки b
0.9
0.8
0.7
СДН, 6 и 10 кВ (для всех частот вращения)
СДН, 6 кВ:
1000 – 600 об/мин
500 – 375 об/мин
300 – 187 об/мин
167 – 100 об/мин
СНД, 10 кВ:
1000 об/мин
750 – 250 об/мин
СТД, 6 и 10 кВ,
3000 об/ мин
СД и СДЗ, 380 В, для всех частот вращения
0.95
1.0
1.05
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
0.95
1.0
1.05
1.1
0.95
1.0
1.05
1.1
1.31
1.21
1.06
0.89
0.88
0.86
0.81
0.9
0.86
1.3
1.23
1.12
0.9
1.16
1.15
1.1
0.9
1.39
1.27
1.12
0.94
0.92
0.88
0.85
0.98
0.9
1.42
1.34
1.23
1.08
1.26
1.24
1.18
1.06
1.45
1.33
1.17
0.96
0.94
0.9
0.87
1.0
0.92
1.52
1.43
1.31
1.16
1.36
1.32
1.25
1.15
Примечание. Для всех двигателей cosj = 0.9 опережающий.
2. Конденсаторы поперечного включения. Реактивная мощность батареи конденсаторов (БК), соединенной в треугольник, в зависимости от емкости конденсаторов равна, квар:
где С – суммарная емкость конденсаторной батареи, мкФ; Uн – номинальное напряжение конденсаторов, кВ; w = 2pf – угловая частота переменного тока с частотой f, Гц.
Как видно из выражения, реактивная мощность батареи одной и той же емкости пропорциональна квадрату напряжения. Так, например, реактивная мощность конденсатора емкостью 6 кВ, 2 мкФ при напряжении 6.3 и 0.38 кВ соответственно равна:
3. Технико-экономическое расчеты на компенсацию реактивной мощности
3.1 Общие положения
Затраты на генерацию реактивной мощности зависят от применяемого устройства:
- синхронный генератор – стоимость дополнительных потерь в статорной обмотке и в обмотке возбуждения;
- синхронный двигатель – стоимость дополнительных потерь активной мощности в двигателе;
- батареи конденсаторов – стоимость потерь активной мощности и приведенные капиталовложения;
- синхронный компенсатор – стоимость потерь активной мощности и приведенные капиталовложения.
Удельные затраты на генерацию реактивной мощности синхронными генераторами меньше чем синхронными двигателями или батареей конденсаторов. Затраты на генерацию РМ батареей конденсаторов в сети до 1 кВ несколько больше чем в сети 6 – 10 кВ. Двигатели мощностью 1000 кВт и выше оказываются более экономичными чем батареи конденсаторов, а до 1000 кВт менее экономичными. Синхронный компенсатор самый неэкономичный источник реактивной мощности.
Мощность компенсирующего устройства определяется:
Qky=P(tqj- tqjв) , (3.1)
где tqjв ,соответствует cosjв=0,93 – нормативное значение средневзвешеного коэффициента мощности.
3.2 Определение затрат на генерацию реактивной мощности СГ
Затраты на синхронные генераторы определяются
,
где Са, Ср – ставки двухставочного тарифа; Км – коэффициент участия потерь мощности в максимуме электрической системы; Тм – время использования максимума реактивной мощности; D1 и D2 – постоянные коэффициенты; t - годовое число наибольших потерь активной мощности; Q и Qн – генерируемая и номинальная реактивная мощность.
3.3 Определение расчетных затрат на генерацию реактивной мощности БК
vunivere.ru
Синхронные компенсаторы
Важной проблемой в электрических системах является регулирование, так называемой, реактивной мощности. Для этого используются синхронные генераторы, конденсаторные батареи, реакторы, синхронные и тири-сторные компенсаторы, а также ряд других устройств, обобщенно называемые источниками реактивной мощности (ИРМ).
В электрических системах ИРМ применяют в сетях напряжением ПО кВ и выше для решения следующих задач:
снижения потерь активной мощности и электроэнергии;
регулирования напряжения в узлах нагрузки;
увеличения пропускной способности электропередачи;
увеличения запасов статической устойчивости электропередачи и генераторов электростанций;
В системах электроснабжения промышленных предприятий ИРМ применяют в целях компенсации реактивной мощности, потребляемой мощной резкопеременной нагрузкой, и симметрирования нагрузки.
Основными источниками реактивной мощности, необходимость которых определяется индуктивным характером подавляющего числа современных электротехнических устройств, являются синхронные генераторы электростанций. Особенность основных современных схем генерирования, передачи и потребления электрической энергии состоит в том, что источники энергии весьма часто удалены от потребителей. Это приводит к необходимости передавать необходимую для потребителей и линий электропередачи реактивную энергию на большие расстояния, что и приводит к большим энергетическим затратам и падениям напряжения. Функции источников реактивной энергии могут быть переданы в пункты потребления значительной реактивной энергии синхронным электрическим машинам, называемым синхронными компенсаторами.
Синхронные компенсаторы (СК), как правило, устанавливаются через понижающий трансформатор на подстанциях 110—500 кВ, где присоединяются к шинам низкого напряжения 6—20 кВ.
Синхронные компенсаторы — это вращающиеся синхронные машины, работающие в режиме холостого хода. Они обычно не имеют выходного конца вала, поэтому их легко выполнить закрытыми с воздушным или водородным охлаждением. В последнем случае они имеют герметически закрытое исполнение при избыточном давлении водорода 0,1—0,2 МПа. Частота вращения СК от 500 до 3000 1/мин, их реактивная мощность составляет 50—320 МВАР даже при воздушном охлаждении.
При потреблении реактивной мощности (индуктивный режим) в случае необходимости регулирования напряжения в системе мощность СК обычно вдвое меньше мощности при генерировании реактивной мощности (емкостный режим)
,
