Компенсация реактивной мощности в квартире, быту и на производстве

Эксплуатация и обслуживание конденсаторных установок

До включения конденсаторной установки в работу необходимо провести следующие механические испытания:

  • проверку контакторов, конденсаторов, электронного регулятора, силовых предохранителей и предохранителей вторичных цепей на отсутствие механических повреждений и наличия посторонних предметов;
  • проверку соединений силовых проводов и контакторов, протянуть по необходимости;
  • проверку болтовых соединений на шинах, выводов предохранителей;
  • проверку механического крепления и заземления конденсаторов;
  • проверку фазировки подсоединения силового кабеля к вводным шинам;
  • проверку качества болтовых соединений подводящего силового кабеля;
  • проверку подключения к контуру заземления.

До включения конденсаторной установки в работу необходимо провести следующие электрические испытания:

  • программирование параметров регулятора реактивной мощности;
  • проверку работоспособности УКМ;
  • включение всех ступеней УКМ в ручном режиме для всех видов регуляторов;
  • проверку отсутствия мест локального перегрева контактов. Отключение УКМ в ручном режиме;
  • проверку соответствия включения ступеней регулятора и конденсаторов;
  • трехкратное включение всех ступеней УКМ в ручном режиме для всех типов регуляторов;
  • проверку отсутствия дребезга контактов в контакторах. 8.4 Все измерения, испытания и опробования в соответствии с действующими директивными документами, настоящей инструкции, проведенные монтажным персоналом, должны быть оформлены соответствующими актами и протоколами.

При температуре в помещении, превышающей +40°С в течение 4-х часов, следует отключить установки от сети. Во время эксплуатации УКМ, необходимо регулярно производить технические осмотры. Осмотры подразделяются:

  • ежедневные;
  • ежемесячные;
  • внеочередные.

Ежедневный осмотр. Необходимо контролировать:

  • температуры окружающего воздуха, в месте расположения установки;
  • аварийных сигналов на регуляторе.

Ежемесячный осмотр. Необходимо проверять:

  • исправность ограждений, целостность замков дверей, отсутствие посторонних предметов;
  • отсутствие пыли, грязи;
  • срабатывание защиты в конденсаторных элементах (поднятие крышки конденсаторного элемента на 10-12 мм);
  • значение напряжения на шинах установки (смотри описание на регулятор);
  • значение тока установки и равномерность нагрузки отдельных фаз;
  • исправность всех контактов внешним осмотром электрической схемы включения установки (токопроводящих шин, заземления, контакторов, разъединителей, и т. п.);
  • подтяжка крепежа контактных соединений;
  • наличие и исправность блокировок;
  • исправность цепи разрядного резистора;
  • проверка целостности плавких вставок предохранителей, проверяется ом-метром;
  • наличие и качество средств защиты (специальной штанги и др.), средств тушения пожара.

Внеочередной осмотр. Производится в случаях:

  • появления разрядов (непрерывного треска) в конденсаторах;
  • повышения напряжения на вводе в установку;
  • повышение температуры окружающего воздуха до значений близких к предельно допустимым.

Неисправные элементы схемы необходимо заменять элементами того же типономинала. Допускается использовать элементы, способные по техническим характеристикам заменить неисправные в допустимых режимах работы. Обо всех технических осмотрах и неисправностях, обнаруженных во время технических осмотров установок, должны быть произведены соответствующие записи в журнал эксплуатации.

Параметры режимов электрических систем

Режим работы электрической системы характеризуется значениями показателей ее состояния, называемых параметрами режимов. Все процессы в электрических системах можно охарактеризовать тремя параметрами: напряжением, током и активной мощностью. Но для удобства расчетов режимов применяются и другие параметры, в частности, реактивная и полная мощность. Произведение показаний вольтметра и амперметра в цепи переменного тока называется полной мощностью. Для трехфазной цепи она выражается формулой:(1) где
I — ток в одной фазе; U — линейное напряжение.
Активная мощность трехфазного переменного тока определяется по формуле:(2) Множитель cosφ называется коэффициентом мощности. Угол ф указывает сдвиг по фазе тока и напряжения.
На основании этих выражений полная мощность S представляется гипотенузой прямоугольного треугольника, один катет которого представляет активную мощность Р = S cosφ, а другой — реактивную Q = S sinφ. Реактивная мощность находится также из выражения:(3) где
tgφ — коэффициент реактивной мощности. Следует помнить об условности толкования Q как мощности. Только активная мощность и энергия могут совершать работу и преобразовываться в механическую, тепловую, световую и химическую энергию. Активная мощность обусловлена преобразованием энергии первичного двигателя, полученной от природного источника, в электроэнергию. Реактивная мощность не преобразуется в другие виды мощности, не совершает работу, и поэтому называется мощностью условно. Реактивная мощность идет на создание магнитного и электрических полей. Для анализа режимов в цепях синусоидального тока реактивная мощность является очень удобной характеристикой, широко используемой на практике.
Особенностью производства и потребления электроэнергии является равенство выработанной и израсходованной в единицу времени электроэнергии (мощности). Следовательно, в электрической системе должно выполняться равенство (баланс) для активных мощностей: (4)
где Рг — суммарная активная мощность, отдаваемая в сеть генераторами электростанций, входящих в систему;
РПОтр — суммарная совмещенная активная нагрузка потребителей системы; АРпер — суммарные потери активной мощности во всех элементах передачи электроэнергии (линиях, трансформаторах) по электрическим сетям;
Рсн — суммарная активная нагрузка собственных нужд всех электростанций системы при наибольшей нагрузке потребителя. Основная доля выработанной мощности идет на покрытие нагрузки потребителей. Суммарные потери на передачу зависят от протяженности линий электрических сетей, их сечений и числа трансформаций и находятся в пределах 5…15% от суммарной нагрузки. Нагрузка собственных нужд электростанций зависит от их типа, рода топлива и типа оборудования; она составляет для тепловых электростанций

  1. .12%, для гидростанций — 0,5… 1 % от мощности электростанции.

Что такое реактивная мощность и что с ней делать.

Асинхронные двигатели, трансформаторы, газоразрядные и люминесцентные лампы, индукционные и дуговые печи и т.д. в силу своих физических свойств вместе с активной энергией потребляют из сети также и реактивную энергию, которая необходима для создания электромагнитного поля. В отличие от активной энергии, реактивная не преобразуется в другие виды – механическую или тепловую – и не выполняет полезной работы, однако вызывает потери при ее передаче. На Рис.1

изображены направления протекания тока при работе с реактивными нагрузками.

Рис.1. Полная мощность.

Наличие в сети реактивной мощности (Q, Вар) характеризуется коэффициентом мощности (PF, cos ф) и является соотношением активной (P, Вт) к полной (S, ВА). Ниже можно увидеть зависимость полной мощности от ее составляющих как на векторной диаграмме, так и на более житейском уровне – бокале пива, где пиво является активной составляющей, а пена – реактивной. Никто же не хочет иметь бокал только с пеной?

Рис.2. Треугольник мощностей. Расчет коэффициента мощности.

При низких значениях коэффициента мощности в сети будет возникать ряд нежелательных явлений, которые могут привести к существенному уменьшению срока службы оборудования. Рекомендуется иметь cos ф не менее 0,9 (например, в Чехии за cos ф менее 0,95 штрафуют). Для этого разработан ряд мероприятий по регулированию баланса реактивной мощности в сети – компенсация реактивной мощности.

Популярные статьи  Расчет мощности трехфазного тока

Основные компоненты УКРМ

Что такое коэффициент мощности

Для компенсации индуктивной составляющей реактивной мощности применяют конденсаторные установки. Иногда их объединяют в целые батареи и оснащают различной коммутирующей аппаратурой. Она необходима для автоматического переключения конденсаторов с целью повышения или понижения конечной ёмкости батареи. Дополнительно требуется к.л. измерительный прибор для отслеживания коэффициента мощности cosф и прочих параметров УКРМ. На сегодняшний день такие контроллеры выполняются на основе микропроцессоров, которые делают всю работу без вмешательства человека.

Конденсаторный компенсатор

Ёмкостная составляющая компенсируется похожим образом. Здесь уже в качестве выравнивающего cosф устройства выступают синхронные двигатели или специальные реакторы (катушки, дроссели). Ёмкостная составляющая свойственна протяжённым кабельным и воздушным линиям, а не самому промышленному оборудованию.

Определение емкости конденсаторов

При проектировании УКРМ следует уделить внимание расчету ёмкости и мощности конденсаторных установок

Важно это по той причине, что в случае неправильного выбора этих параметров установка может нанести электросети больше вреда, чем пользы. Формула для расчета необходимой ёмкости конденсатора имеет следующий вид

Формула для расчета необходимой ёмкости конденсатора имеет следующий вид.

Ёмкость конденсатора

Здесь:

  • C – ёмкость конденсаторной установки, Ф;
  • U – сетевое напряжение, В;
  • f – частота, Гц;
  • Q – реактивная мощность конденсатора, вар;
  • p – 3.14.

Переменная Q, в свою очередь, определяется по следующему выражению.

Реактивная мощность конденсатора

Где:

  • P – активная мощность потребителя;
  • К – коэффициент, подбираемый из таблицы.

Компенсация реактивной мощности в квартире, быту и на производстве
Таблица для расчёта УКРМ

Дополнительная информация. На просторах интернета полно ресурсов, содержащих в себе калькуляторы для онлайн расчета различных параметров компенсаторов.

Состав установок КРМ 6(10) кВ

УКРМ комплектуется из отдельных шкафов (модулей), в каждом из которых размещается аппаратура одного функционального назначения и присоединения к сборным шинам.

В стандартный комплект поставки УКРМ входят:

  • шкафы УКРМ в соответствии с опросным листом заказа;
  • комплект эксплуатационных принадлежностей согласно спецификации на заказ (рукоятки оперирования разъединителем, ключи для электромагнитных блокировок и ключи от дверей отсеков шкафов УКРМ);
  • комплект монтажных принадлежностей согласно рабочей документации по заказу (контрольные кабели, жгуты соединительные, сборные шины, проходные и тупиковые изоляторы сборных шин, панели под изоляторы, метизы и смазка);
  • комплект ЗИП по нормам завода-изготовителя (предохранители, метизы, краска, лампы освещения, наконечники и трубки для маркировки проводов и т.п.);
  • паспорт;
  • руководство по эксплуатации;
  • рабочая документация, содержащая принципиальные и монтажные электрические схемы главных и вспомогательных цепей, монтажные чертежи сборных шин и шин заземления, а также чертежи общего вида УКРМ.

Типы оборудования, применяемого в УКРМ:

Наименование оборудования Тип, марка Предприятие-изготовитель
Разъединители РВЗ Трейд Инжиниринг
Контакторы VSC ABB
HCA Hyudai
КВТ АО «НПП «Контакт»
Трансформаторы напряжения ЗНОЛП ПАО «СЗТТ»
ЗНОЛП-ЭК Электрощит-К
ЗНОЛП-НТЗ ООО «НТЗ «Волхов»
Трансформаторы тока ТОЛ-10, ТЛО-10 Различные
Конденсаторные батареи A TEFA LIFASA
Токоограничивающий реактор ICR LIFASA
Ограничители перенапряжений ОПН Различные
Контроллер Master control VAR LIFASA

Конструкция шкафов УКРМ с разъединителем и кабельными вводами обеспечивает возможность подключения высоковольтных кабелей сечением до 240 мм².

По согласованию с заводом изготовителем в шкафах УКРМ возможно применение оборудования других предприятий-изготовителей.

Как правило, принципиальные схемы вспомогательных цепей УКРМ предоставляются заказчиком. При отсутствии таких схем предприятие-изготовитель может предоставить заказчику типовую схему для согласования их применения или корректировки.

Возможно выполнение схем вспомогательных цепей УКРМ по Техническому заданию Заказчика.

Монтаж вспомогательных цепей в пределах УКРМ производиться многопроволочным проводом или кабелем с медными жилами с сечением не менее 2,5 мм² для токовых цепей и не менее 1 мм² для остальных цепей.

Принципиальные и монтажные схемы вспомогательных цепей входят в состав рабочей документации УКРМ, поставляемой с заказом.

Самокоммутируемые преобразователи

 С развитием силовых полупроводниковых приборов (биполярные транзисторы с изолированным затвором IGBT) внимание было сосредоточено на коммутации компенсаторов реактивной мощности. Возможно несколько подходов, включающие источник тока и напряжения

Инвертор источника тока использует реактор с регулируемым постоянным током, а источник напряжения использует конденсатор с регулируемым напряжением постоянного тока. В самостоятельно коммутируемых компенсаторах реактивной мощности также применяется преобразователь напряжения (рис. 5).

  Рисунок 5 – Cамокоммутирующийся преобразователь напряжения на IGBT транзисторе

Основными преимуществами собственной коммутацией компенсаторов реактивной мощности является значительное сокращение размера, стоимости и гармонических искажений. Самокоммутируемые компенсаторы для стабилизации систем передачи электроэнергии улучшают регулирование напряжения, обеспечивают правильный коэффициент мощности, а также правильный дисбаланс нагрузки. Кроме того, они могут быть использованы для реализации продольной и последовательной компенсации. Рисунок 6 показывает возможности поперечных компенсаторов реактивной мощности, реализованных с помощью самостоятельной коммутации на преобразователе напряжения. Управление реактивной мощностью осуществляется путем изменения амплитуды выходного напряжения Vmod, которое изменяется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (рис. 6 (а)). При Vmod больше напряжения на компенсаторе Vcomp, компенсатор генерирует реактивную мощность (рис. 6 (б)), а при Vmod меньше, чем Vcomp, компенсатор реактивной мощности потребляет энергию (рис. 6 (с)). Его принцип работы схож с синхронной машиной. Ток компенсатора может быть опережающим или отстающим, в зависимости от относительной амплитуды Vcomp и Vmod. Напряжение на конденсаторе VD, подключенного к цепи постоянного тока преобразователя, остается постоянным и равным эталонной величине V, реализуемое контуром управления обратной связью.

  Рисунок 6 – Ток и напряжение источника, самокоммутируемого поперечного компенсатора реактивной мощности; (а) – топология компенсатора; (б) – ток и напряжение для опережеющей компенсации (Vmod >Vcomp); (с) – ток и напряжение для отстающей компенсации (Vmod <Vcomp).

Библиография

  1. J. Dixon et al., Reactive power compensation technologies: State-of-the-art review, Proc. IEEE , 93:2144–2164, 2005 DOI:10.1109/JPROC.2005.859937
  2. T.J.E. Miller, Reactive Power Control in Electric Systems , Wiley, 1982
  3. E. Wanner, R. Mathys, and M. Hausler, Compensation systems for industry, Brown Boveri Rev. , 70:330–340, 1983

Зачем нужна компенсация реактивной мощности

Чем больше требуется энергии – тем выше становится уровень потребления топлива. И это не всегда оправдано. Компенсация мощности, т.е, её правильный расчет, поможет сэкономить в промышленных распределительных электросетях на производстве до 50 % затрачиваемого топлива, а в некоторых случаях и больше.

Нужно понимать, что тем больше ресурсов затрачено на производство, тем выше будет цена конечного продукта. При возможности снизить стоимость изготовления товара, производитель либо предприниматель, сможет снизить его цену, чем привлечь потенциальных клиентов и потребителей.

Как наглядный пример – пара диаграмм ниже. Эти векторы визуально передают полный эффект от работы установки.

Диаграмма до работы установки

Диаграмма после работы установки

Кроме этого, мы также избавляемся от потерь в электросетях, от чего эффект следующий:

  • напряжение ровное, без перепадов;
  • увеличивается долговечность проводов (abb – авв, аку) и индукционной обмотки в жилых помещениях и на заводе;
  • значительная экономия на работе домашних трансформаторов и выпрямителей тока;
  • проведенная компенсация мощности и реактивной энергии значительно продлит время работы мощных устройств (асинхронный двигатель трехфазный и однофазный).
  • значительное снижение электрических затрат.
Популярные статьи  Варианты подсветки натяжного потолка

Компенсация реактивной мощности в квартире, быту и на производстве

Общая схема преобразователя

Выбор ступени регулирования УКРМ

Конденсаторная батарея (УКРМ) содержит ограниченный набор конденсаторов. Конденсаторы могут быть одинаковой или различной ёмкости и разбиты на группы. Каждая группа имеет свое коммутационное устройство (контактор) для включения в электрическую цепь. Микропроцессорный блок контроля и управления измеряет параметры текущего режима (ток и напряжение) и подбирает такое сочетание имеющихся групп конденсаторов, чтобы обеспечить требуемое значение коэффициента реактивной мощности. Очевидно, что регулирование реактивной мощности УКРМ является дискретным. Минимальная величина изменяемого значения реактивной мощности УКРМ называется ступенью регулирования ΔQКУ. Чем меньше ступень регулирования, тем более громоздким и дорогим получается УКРМ, так как увеличивается число конденсаторных групп и коммутационных устройств, но тем точнее поддерживается заданный коэффициент реактивной мощности.

Таким образом, при выборе УКРМ необходимо наряду с номинальной мощностью определить величину ступени регулирования. Ступень регулирования должна быть достаточно мала для поддержания коэффициента реактивной мощности в заданном диапазоне, см. (12), и в то же время без необходимости не увеличивала габариты и стоимость УКРМ.

Для наглядности нанесём значения QКУ, QКУ.min и QКУ.max на числовую ось Q для текущего (не расчетного) режима нагрузки в фиксированный момент времени (см. рис. 2, а).

Текущий режим нагрузки характеризуется значениями:

  • Pнагр.(Qнагр.) – активная (реактивная) мощность нагрузки;
  • cosϕнагр. – коэффициент мощности нагрузки;
  • QКУ – реактивная мощность, вырабатываемая КУ;
  • QКУ.min и QКУ.max – граничные значения реактивной мощности УКРМ для текущего режима нагрузки.

Рис. 2. Изображение реактивной мощности УКРМ в текущем режиме.

а – до переключения ступени регулирования; б – в момент переключения ступени регулирования

Значение QКУ находится между значениями QКУ.min и QКУ.max, значит коэффициент реактивной мощности tgϕВН находится в допустимом диапазоне значений. При уменьшении реактивной мощности нагрузки Qнагр. значения QКУ.min и QКУ.max начинают уменьшаться, см. (5), (16) и (17). При этом они смещаются влево на оси Q до тех пор, пока QКУ.max не достигнет значения QКУ (см. рис. 2, б). При дальнейшем снижении Qнагр. значение QКУ выходит за допустимый диапазон. В этот момент УКРМ снижает вырабатываемую реактивную мощность QКУ на величину ступени регулирования ΔQКУ до значения Q’КУ. Очевидно, что величина ступени регулирования не должна превышать разность между значениями QКУ.max и QКУ.min. Аналогичные рассуждения можно провести при увеличении реактивной мощности нагрузки Qнагр.

Итак, расчётная величина ступени регулирования компенсирующего устройства определяется по выражению:

(21)

Подставив в (21) выражения (16) и (17), получим формулу расчёта ступени регулирования УКРМ:

(22)

Выбор ступени регулирования УКРМ ΔQКУ выполняется по выражению:

(23)

Подставив (22) в (23), окончательно получим:

(24)

Из (22) видно, что расчетное значение ступени регулирования зависит от величины активной мощности нагрузки Pнагр.; при снижении Pнагр. снижается и расчетное значение ΔQКУ.р. Следовательно, если ступень регулирования выбрана по расчетной мощности нагрузки Pр.нагр., то приемлемое значение tgϕВН гарантированно будет обеспечиваться только в диапазоне расчетных (максимальных) значений нагрузок потребителей. При снижении потребляемой нагрузки Pнагр. величина ΔQКУ.р может оказаться меньше ΔQКУ, и tgϕВН выйдет за границы диапазона допустимых значений tgϕmax и tgϕmin. Во избежание этой ситуации рекомендуется производить расчет ΔQКУ.р в режиме малых нагрузок. Тогда выбранная ступень регулирования ΔQКУ по выражению (24) обеспечит поддержание tgϕВН в требуемом диапазоне в режиме и больших, и малых нагрузок.

Снижение потерь при передаче электроэнергии с помощью БСК

Доля технологических потерь электроэнергии в распределительных электрических сетях напряжением 6—10 кВ в среднем составляет 8—12% от величины электроэнергии, отпущенной в сеть данного напряжения. Величина потерь электроэнергии определяется параметрами электрической схемы, конструкцией сетей и режимом нагрузки. Как показали расчеты для реальных сетей 10 кВ, потери электроэнергии существенно зависят от величины реактивной мощности, передаваемой потребителям по элементам сети. Например, при изменении коэффициента мощности (tg φ) от 0,5 до 0,8 потери электроэнергии увеличиваются примерно на 20%.

Анализ показаний счетчиков активной и реактивной электроэнергии показал, что значения коэффициентов мощности на шинах 10 кВ источников питания и на подстанциях 35—110/10 кВ изменяются в процессе эксплуатации и достигают значений 0,77—0,85. То есть, потери электроэнергии при передаче реактивной мощности становятся существенными.

Номенклатура БСК и КРМ Мощность
КРМ 0,4—0,66 кВ 50—2000 кВАр
БСК 6—10 кВ 5—50 МВАр
БСК 35 кВ 10—50 МВАр
БСК 110 кВ 20—60 МВАр
БСК 220 кВ 52—104 МВАр

Эффективным способом снижения потерь электрической энергии в сетях 10 кВ является установка батарей статических конденсаторов.

Выбор мощности и мест установки компенсирующих устройств проводится по условию минимума приведенных затрат с учетом стоимости компенсирующих устройств и ожидаемой экономии от снижения потерь электрической энергии.

Технические характеристики БСК 104 МВАр 220 кВ
Мощность, МВАр 104
Напряжение, кВ 220
Частота, Гц 50
Номинальный ток, А 272,9
Емкость, мкФ 6,84 (одного конденсатора 27,37) 0..+5%
Окружающая температура от -50 до +50°С
Относительная влажность, % до 90
Высота над уровнем моря, м до 1000
Защита Предохранители, встроенные в конденсаторы. Несбалансированный ток (ТФЗМ-220) – 3 шт. Токоограничивающие реакторы – 3 шт.
Количество стоек 3
Вес, кг 22 200
Габариты Д × Ш × В, мм 16 500 × 1 970 × 9 200
Габариты Д × Ш × В, мм 22 500 × 22 500 (по ограждению)
Соединение: — последовательных групп — параллельных блоков — последовательных групп 1622
Всего конденсаторов 192
Режим работы нейтрали Глухозаземленная нейтраль
Конструкция Модульная, соединение конденсаторов в звезду с глухозаземленной нейтралью, две параллельные группы конденсаторов для каждой фазы звезды, в каждой группе 16 конденсаторов, работающих последовательно, по 2 конденсатора в группе
Конденсаторы Однофазные 542 кВАр / 7,94 кВ / 50 Гц со встроенными предохранителями

Смысл реактивной нагрузки

В электрической цепи с реактивной нагрузки фаза тока и фаза напряжения не совпадают во времени. В зависимости от характера подключенного оборудования напряжение либо опережает ток (в индуктивности), либо отстаёт от него (в ёмкости). Для описания вопросов используют векторные диаграммы. Здесь одинаковое направление вектора напряжения и тока указывает на совпадение фаз. А если вектора изображены под некоторым углом, то это и есть опережение или отставание фазы соответствующего вектора (напряжения или тока). Давайте рассмотрим каждый из них.

Популярные статьи  Виды фонарей уличного освещения

В индуктивности напряжение всегда опережает ток. «Расстояние» между фазами измеряется в градусах, что наглядно иллюстрируется на векторных диаграммах. Угол между векторами обозначается греческой буквой «Фи».

В идеализированной индуктивности угол сдвига фаз равен 90 градусов. Но в реальности это определяется полной нагрузкой в цепи, а в реальности не обходится без резистивной (активной) составляющей и паразитной (в этом случае) емкостной.

В ёмкости ситуация противоположна – ток опережает напряжение, потому что индуктивность заряжаясь потребляет большой ток, который уменьшается по мере заряда. Хотя чаще говорят, что напряжение отстаёт от тока.

Если сказать кратко и понятно, то эти сдвиги можно объяснить законами коммутации, согласно которым в ёмкости напряжение не может изменится мгновенно, а в индуктивности – ток.

Что такое УКРМ

Устройство компенсации реактивной мощности

– устройство, поглощающее «лишнее» электричество, не приносящее пользы.

Поток электричества с УКРМ и без установки

Чем мощнее энергопоток по кабелям, тем больше излишков остается из-за колебаний потоков. Результат: износ и перегрев проводов, нецелевые расходы электроэнергии (переплаты), при использовании мощного оборудования повышен риск поломки техники.

Группа «РУСЭЛТ» выпускает приборы для использования в промышленности. В зависимости от условий эксплуатации мы предлагаем различные модели устройств:

  • КРМ-0,4(от 20 до 1000 кВар) – используются для автоматического и ручного регулирования мощности;
  • КРМ-Ф (от 20 до 1000 кВар) кроме компенсации выполняют вторую немаловажную функцию – фильтрации;
  • КРМ-MINI (20, 30, 40 кВар) – управляемые устройства, компенсирующие мощность электричества в сетевых кабелях.

Приборы рассчитаны на промышленную эксплуатацию в умеренных климатических условиях. Полная работоспособность сохраняется в температурном диапазоне -40-+40°С, рекомендованная влажность до 80%.

Расчет мощности УКРМ

Коэффициент реактивной мощности на стороне ВН определяется следующим образом:

(2)

Потребляемая активная мощность на шинах ВН складывается из активной мощности нагрузки и активных потерь мощности в трансформаторе:

(3)

Потребляемая реактивная мощность на шинах ВН складывается из реактивной мощности нагрузки и реактивных потерь мощности в трансформаторе за вычетом расчетной мощности компенсирующего устройства:

(4)

Выразим реактивную мощность нагрузки через известные величины (см. рис.1):

(5)

(6)

Потери активной и реактивной мощности в трансформаторе зависят от передаваемой мощности и рассчитываются по формулам (7) и (8):

(7)

(8)

где ΔPxx – потери активной мощности холостого хода трансформатора (паспортные данные), кВт;

ΔQμ – потери реактивной мощности холостого хода трансформатора, квар;

ΔPнагр. (ΔQнагр.) – нагрузочные активные (реактивные) потери в трансформаторе, кВт (квар);

ΔPк – потери активной мощности короткого замыкания трансформатора (паспортные данные), кВт;

SНН – потребляемая полная мощность на шинах НН, кВ*А:

(9)

SТ – номинальная полная мощность трансформатора, кВ*А;

Iхх – ток холостого хода трансформатора, %;

Uк – напряжение короткого замыкания трансформатора, %.

Следует заметить, что расчеты по формулам (7) – (9) носят приближённый характер, так как на этом этапе нельзя определить значение QНН из-за того, что неизвестно расчетное значение реактивной мощности компенсирующего устройства QКУ.р, см. формулу (4). В этом случае можно:

  • принять QКУ.р = 0 и выполнить расчет без компенсирующего устройства;
  • принять QКУ.р = Qр.нагр. и выполнить расчет при полной компенсации реактивной мощности на шинах НН (этот вариант рекомендуется использовать из-за меньшей расчетной погрешности первой итерации расчёта потерь в трансформаторе).

Подставляя в (2) выражения (3), (4) и (5), получим выражение для расчета коэффициента реактивной мощности на шинах ВН, где вторым неизвестным является значение реактивной мощности компенсирующего устройства QКУ:

(10)

Так как максимальное значение коэффициента реактивной мощности на шинах ВН нормировано, значит должно выполняться следующее условие:

(11)

Выполнение условия (11) необходимо по нормативным требованиям, но недостаточно, так как коэффициент реактивной мощности может быть отрицательной величиной. Действительно, если в (10) QКУ.р будет достаточно большой величиной, чтобы числитель дроби стал отрицательным, то получим перекомпенсацию реактивной мощности QВН< 0 (генерацию в сеть высокого напряжения) и tgϕВН < 0. Перекомпенсация реактивной мощности также нежелательна, как и недокомпенсация, так как в сети опять появляются дополнительные потери мощности и энергии в электрической сети и возрастают капитальные затраты на её строительство. Таким образом, наряду с максимальным значением коэффициента реактивной мощности должно задаваться его минимальное значение tgϕmin. В отсутствие нормативных требований к величине tgϕmin его значение может быть определено из следующих соображений:

  • если генерация реактивной мощности в сеть ВН недопустима, то tgϕmin = 0;
  • если нельзя превышать заданный уровень потерь мощности и энергии в сети, а также обеспечить работу оборудования в номинальных режимах (перекомпенсация допустима), то tgϕmin = -tgϕmax.

Необходимое и достаточное условие для выбора УКРМ выглядит следующим образом:

(12)

Подставив (10) в (12), получим:

(13)

Рассмотрим отдельно левую и правую части выражения (13).

Очевидно, что tgϕmax будет при наименьшем расчетном значении реактивной мощности компенсирующего устройства QКУ.р.min. Заменим в (13) QКУ.р на QКУ.р.min и подставим знак равенства между правой и средней частью выражения:

(14)

Выразив в (14) QКУ.р.min и выполнив необходимые преобразования (15), получим выражение для расчета минимально допустимой мощности компенсирующего устройства (16):

(15)

(16)

Аналогично для левой части (13), tgϕmin будет при наибольшем расчетном значении реактивной мощности компенсирующего устройства QКУ.р.max. Соответственно, выражение для расчета максимально допустимой мощности КУ:

(17)

Номинальная мощность установки компенсации реактивной мощности выбирается из условия:

(18)

где QКУ.р.max и QКУ.р.min – граничные значения реактивной мощности УКРМ, определенные для расчётных значений Pр.нагр. и cosϕр.нагр..

Подставив (16) и (17) в (18), получаем окончательные выражения для выбора номинальной реактивной мощности УКРМ:

(19)

(20)

Выбрав УКРМ, проводим вторую итерацию расчетов по формулам (7) – (9), подставляя в формулы вместо QКУ.р значение QКУ.ном, и уточняем величину QКУ.ном по выражениям (19) и (20).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: