Регулирование работы компенсирующих устройств

Конденсаторные установки

Одним из простых и дешевых способов компенсации реактивной мощности есть конденсаторные установки. Они просты по конструкции, малогабаритные и наиболее просты в управлении.

Они состоят из конденсаторов и коммутационной аппаратуры. Силовая часть может собираться по различным схемам (треугольник или звезда) в зависимости от условий и требований по эксплуатации.

В зависимости от мощности могут выполняться секционно (регулируемые). Схема конденсаторной установки приведена ниже:

Секционное исполнение позволяет подключать и отключать секции конденсаторных батарей в зависимости от изменения cosφ . Этот способ не очень удобен так как требует большего числа коммутирующего оборудования, которое нужно обслуживать. К тому же шаг изменения мощности ступеней может подбираться под различные требования.

Но при подключении конденсаторной установки большой мощности к сети может возникнуть большой бросок тока, обусловленный зарядкой конденсаторов. Для его ограничения используют либо добавочное сопротивление (резисторы), либо предохранители. При запуске секционного устройства в работу вводятся не все сразу конденсаторы, а разбиваются на секции и вводятся в работу постепенно.

Также этот способ очень удобен если на предприятие преобладает резко-переменная нагрузка (сварочные трансформаторы, моторы компрессоров и т.д.). Подключая-отключая секции можно держать cosφ примерно на одном уровне.

Если преобладает постоянная нагрузка (конвейер, изготовление бумаги, вентилятор) тогда используют нерегулируемые. Она просто подключается к сети и работает, отдавая энергию в сеть пока это требуется.

Конденсаторные установки изготавливаются на различные напряжения 0,4 кВ, 6 кВ, 10 кВ.

Если наибольшее количество реактивной составляющей потребляется на стороне 0,4 кВ, то имеет смысл компенсировать на стороне низкого напряжения. Это зависит от схемы электроснабжения:

При такой схеме снабжения компенсация происходит на стороне 0,4 кВ. Это позволит разгрузить питающий трансформатор и уменьшить суммарный ток в цепи 0,4 кВ.

При такой схеме включения целесообразнее компенсировать на стороне 6 кВ, 10 кВ, за исключением, когда реактивная мощность в цепи 0,4 кВ уж слишком высока. Тогда они могут устанавливаться на стороне 6 кВ, 10 кВ и 0,4 кВ.

Высоковольтные конденсаторные установки в обязательном порядке должны быть оснащены датчиками напряжения конденсаторов для безопасности работ по обслуживанию. После отключения от сети конденсаторные установки еще какое-то время способен хранить заряд. Для допуска людей к работе следует убедиться, что емкости разряжены. Для безопасности установки должны быть ограждены. Доступ к ним может осуществляться, только если напряжение не будет превышать допустимое значение.

Ниже на рисунках приведены результаты моделирования работы конденсаторных установок.

Как видим, при подключении компенсатора фазовый сдвиг уменьшился, cosφ>0.9.

Для промышленных предприятий cosφ не должен превышать 0,95, потому мощность компенсатора должна быть чуть меньше чем нагрузки, что бы не допустить генерацию энергии в сеть.

Если на предприятии преобладает резко-переменная нагрузка зачастую используют автоматические конденсаторные установки АКУ.

При выборе компенсатора следует исследовать гармонический состав сети. При работе различных преобразовательных устройств сеть искажается высшими гармониками. Это может приводить к перенапряжениям и сверхтокам в конденсаторах, из-за чего они могут быстро выйти из строя. Если гармонический состав цепи перенасыщен высшими гармониками, устанавливаются фильтро-компенсирующие устройства (ФКУ).

Источник

Регулирование работы компенсирующих устройств

При минимальной нагрузке потребителя мощность батареи конденсаторов должна быть уменьшена, так как поступление избыточной емкостной нагрузки в сеть вызывает повышение напряжения и увеличивает потери электроэнергии. При максимальной нагрузке и недостаточной мощности БК наблюдается недокомпенсация реактивной мощности, снижение уровня напряжения и увеличение потерь электроэнергии. Для более экономичной работы компенсирующих устройств применяют автоматическое регулирование мощности БК и других видов компенсирующих устройств.

Регулирование мощности конденсаторных установок можно вести тремя способами: вручную, автоматически и с диспетчерского пункта. Регулирование мощности БК не плавное, а ступенчатое (1-2-3ступени).

Автоматическое регулирование мощности БК производится в функции: напряжения, тока нагрузки, направления реактивной мощности, по времени суток.

· Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок по напряжению на шинах подстанции применяется в случае, когда желательно одновременно обеспечить регулирование напряжения.

· Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок по току нагрузки применяется для приемников, имеющих резкопеременный график потребления реактивной мощности.

· Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок по направлению реактивной мощности применяется на отдельных удаленных тупиковых подстанциях.

· Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок по времени суток применяется при хорошо известном и достаточно постоянном суточном графике реактивной нагрузки предприятия.

· Автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок по времени суток с коррекцией по напряжению.

На рисунке 8.11 приведена схема автоматического одноступенчатого регулирования мощности конденсаторной установки по уровню напряжения в сети.

а – цепи трансформатора напряжения; б – цепи оперативного тока; в – цепи питания реле KV1 и KV2

Рисунок 8.11 – Схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности конденсаторной установки

Такое регулирование можно использовать в конденсаторных установках напряжением выше 1000 В, но преимущественно оно применяется в сетях напряжением до 1000 В. В последнем случае реле напряжения подключают непосредственно к сети.

При понижении напряжения срабатывает реле напряжения KV1 и замыкает свой контакт в цепи катушки реле времени КТ1, которое с выдержкой времени включает конденсаторную установку. При повышении напряжения срабатывает реле KV2, в результате чего реле КТ2 отключает установку от сети. Для более точной настройки схемы в цепи катушек реле KV1 и KV2 включены добавочные резисторы Rk. Для отстройки от кратковременных колебаний напряжения выдержки времени реле принимаются равными 2-3 мин.

Для ручного управления установкой ключ управления SA4 переводят в положение P. Подача напряжения на катушку включения YАС привода выключателя QF осуществляется кнопкой включения SB. Отключают выключатель кнопкой SO, контакты которой находятся в цепи катушки отключения YAT. Защитное отключение осуществляет промежуточное реле KL, которое срабатывает при кратковременном замыкании контакта S реле защиты. Замкнув контакты в цепи своей катушки и в цепи катушки YAT, реле KL самоудерживается, обеспечивая надежное отключение выключателя QF, и предотвращает включение на короткое замыкание, разомкнув свой контакт в цепи катушки YAC. После срабатывания релейной защиты схему возвращают в исходное положение нажатием кнопки SO3, в результате чего катушка реле KL теряет питание.

Читайте также:  Установка Двигателя Лифан На Мотоблок Крот

Многоступенчатое автоматическое регулирование комплектными конденсаторными установками серии УК-0,38 мощностью от 220 до 540 квар и серии УК-6(10) мощностью от 660 до 1800 квар обеспечивается устройством типа АРКОН.

Контрольные вопросы

1. Каковые технические и экономические результаты компенсации реактивной мощности?

2. Назначение и области применения компенсирующих устройств.

3. Как влияет коэффициент мощности на экономичность системы электроснабжения?

4. Почему невыгодна передача реактивной мощности по электрическим сетям системы электроснабжения?

5. Перечислите средства, применяемые для компенсации реактивной мощности, их достоинства и недостатки.

6. Почему в качестве показателя, характеризующего реактивную мощность, принят коэффициент реактивной мощности tg φ?

7. Как осуществляется регулирование реактивной мощности конденсаторной установки?

8. Почему не целесообразно использовать всю реактивную мощность СД для повышения сos φ?

9. Назовите особенности размещения компенсирующих устройств в электрических сетях.

10. Как влияет работа компенсирующих устройств на режим напряжения в узле присоединения?

Источник



Конденсаторные установки для повышения коэффициента мощности — Регулирование и форсировка мощности конденсаторных установок

Регулирование реактивной мощности конденсаторных установок производится с целью регулирования напряжения в сети, к которой они присоединены, и снижения потерь энергии в ней. Наблюдающиеся при этом изменения напряжения сети пропорциональны изменениям мощности конденсаторной установки и суммарному реактивному сопротивлению участков сети, расположенных последовательно с батареей (§ 5-1).
Параметры сетей крупных промышленных центров обычно бывают таковы, что включение или отключение одной конденсаторной батареи мощностью в несколько сот киловольт-ампер реактивных очень мало влияет на уровень напряжения сети. Однако из этого нельзя делать вывод о неэффективности регулирования мощности небольших конденсаторных установок. Одновременное регулирование многих конденсаторных батарей, присоединенных к электрической системе, может дать существенный эффект в отношении регулирования напряжения, так как суммарная мощность конденсаторных батарей, установленных у абонентов электроснабжающей системы, нередко превышает в несколько раз суммарную мощность синхронных компенсаторов, установленных на районных подстанциях той же системы.
Тем более эффективно регулирование мощности конденсаторных установок, присоединенных к протяженным воздушным сетям со сравнительно большими реактивными сопротивлениями.
Регулирование мощности конденсаторной установки сопровождается уменьшением потерь мощности и энергии в тех участках электрической сети, реактивная нагрузка которых уменьшается вследствие регулирования. Если же в целях регулирования напряжения допускается увеличение реактивной нагрузки, то потери мощности и энергии в соответствующих участках сети возрастают. Последний режим работы чаще встречается при регулировании напряжения в электрической системе посредством синхронных компенсаторов. Он возможен и в случае конденсаторных установок, если в целях регулирования напряжения отключается мощность конденсаторов, большая, чем это необходимо для получения минимума реактивной нагрузки.
Электроснабжающие организации иногда предъявляют к абонентам требование об отключении конденсаторных установок в ночное время. Это требование вызывается тем, что работа абонентских конденсаторных установок в периоды снижения нагрузки вызывает излишнее и даже вредное повышение напряжения в системе.
Отключение конденсаторов в ночное время и в другие периоды повышения напряжения в сети полезно еще потому, что оно служит защитой конденсаторов от работы при повышенном напряжении.
При неравномерном графике реактивной нагрузки, присоединенной параллельно конденсаторам, регулирование мощности конденсаторной установки позволяет приблизить ее график к графику реактивной нагрузки. Тем самым можно уменьшить потери мощности и энергии в системе сравнительно с потерями при отсутствии регулирования.
Достичь полного совпадения обоих графиков и, следовательно, теоретически возможного минимума потерь в системе практически невозможно, так как для него необходимо плавное, а не ступенчатое регулирование мощности установки.
В тех электрических системах, где установленная мощность конденсаторов еще мала, регулирование мощности конденсаторных установок не является необходимостью, хотя и в этих случаях оно улучшает режим работы системы.

8-2. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МОЩНОСТИ

Реактивная мощность конденсатора пропорциональна его емкости, квадрату напряжения на зажимах и частоте этого напряжения (§ 2-5). Поскольку последняя практически не может регулироваться, возможны следующие способы регулирования мощности конденсаторных установок:
регулирование емкости установки путем изменения числа параллельно включенных конденсаторов;
регулирование напряжения на зажимах конденсаторов путем изменения числа последовательно соединенных групп при параллельно-последовательном соединении однофазных конденсаторов в батарее или путем изменения схемы соединения фаз в ней;
регулирование напряжения на зажимах конденсаторной установки посредством регулировочных трансформаторов, автотрансформаторов или потенциал-регуляторов.
В регулируемых установках применяется почти исключительно первый способ в форме автоматического или ручного регулирования. Второй способ начал изучаться только в последние годы в связи с выяснившейся потребностью в форсировке мощности конденсаторных установок. Третий способ требует вспомогательного оборудования для регулирования напряжения, что значительно увеличивает общую стоимость установки, и потому этот способ не применяется.
При первом способе мощность установки меняется
в процессе регулирования пропорционально суммарной емкости включенных конденсаторов. Включение и отключение всей батареи в целом можно назвать одноступенчатым регулированием в отличие от многоступенчатого регулирования секционированной батареи или конденсаторной установки, подразделенной на батареи.
При групповой компенсации многоступенчатое регулирование общей мощности конденсаторов, присоединенных к сети, может осуществляться путем включения и отключения отдельных несекционированных батарей. Этот способ регулирования может с успехом применяться, например, при децентрализованной установке конденсаторов в сети 220—500 В.
В случае индивидуальной компенсации, когда конденсаторы присоединены через общие выключатели с электродвигателями или трансформаторами, включение и отключение этого оборудования имеет результатом многоступенчатое регулирование общей мощности включенных конденсаторов. Такое регулирование подчиняется графику работы основного оборудования.

Источник

Компенсация реактивной мощности: расчет мощности и выбор ступени регулирования конденсаторной батареи

Мощность, потребляемая нагрузкой на переменном токе, подразделяется на активную (P) и реактивную (Q) составляющую. Полезную работу совершает только активная мощность, а реактивная мощность идет на создание магнитного и электрического поля. Передача реактивной мощности от источников генерации к потребителю нежелательна по следующим причинам:

  • появляются дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах электрической сети;
  • возрастают потери напряжения;
  • увеличиваются капитальные затраты на строительство сетей, так как приходится ставить более мощное оборудование на подстанциях и прокладывать линии с большим сечением жил проводов и кабелей.
Читайте также:  Тест драйв подрамника Нива Комфорт на ВАЗ 2131 20 04 2017 09 45

Существует ряд мероприятий по снижению потребления реактивной мощности, в частности, установка компенсирующих устройств (КУ). Очевидно, что наиболее целесообразно ставить КУ в местах потребления реактивной мощности, так как в этом случае разгружается все элементы сети, участвующие в передаче электроэнергии. Для компенсации реактивной мощности используются конденсаторные батареи, синхронные компенсаторы, тиристорные компенсаторы.

Соотношение потребления активной и реактивной мощности характеризуется коэффициентом реактивной мощности – tgϕ.

Коэффициент реактивной мощности

Предельные значения tgϕ в часы больших суточных нагрузок электрической сети для потребителей, присоединенных к сетям напряжением ниже 220 кВ, определяются в соответствии с приложением к [1] (см. табл. 1).

Таблица 1.

Предельные значения коэффициента реактивной мощности

Положение точки присоединения потребителя к электрической сети

tgϕ

— напряжением 110 кВ (154 кВ)

— напряжением 35 кВ (60 кВ)

— напряжением 6-20 кВ

— напряжением 0,4 кВ

Следует заметить, что эти значения устанавливаются

«…в отношении потребителей электрической энергии, присоединенная мощность энергопринимающих устройств которых более 150 кВт (за исключением граждан-потребителей, использующих электрическую энергию для бытового потребления, и приравненных к ним в соответствии с нормативными правовыми актами в области государственного регулирования тарифов групп (категорий) потребителей (покупателей), в том числе многоквартирных домов, садоводческих, огороднических, дачных и прочих некоммерческих объединений граждан)» [1].

Кроме того, максимальная величина tgϕ может указываться в выдаваемых потребителям технических условиях (ТУ) на подключение к электрическим сетям. В этом случае примерная формулировка следующая (пример для ТП-10/0,4 кВ):

«Согласованный системным оператором tgϕ на стороне 10 кВ принять не более 0,1. Проектом необходимо выполнить расчёт реактивной мощности, предусмотреть компенсирующие устройства с автоматическим регулированием в РУ-0,4 кВ трансформаторной подстанции. Количество и мощность компенсирующих устройств определить проектом».

В приведенной формулировке требования к максимальному значению tgϕ жёстче, чем в [1] (см. табл. 1). При этом не указывается, к какому режиму относится требование – часы больших или малых суточных нагрузок.

В статье рассматривается распространенный случай компенсации реактивной мощности в системе электроснабжения при установке регулируемой батареи конденсаторов на шинах 0,4 кВ трансформаторной подстанции (ТП) напряжением 10(6)/0,4 кВ.

Постановка задачи

Принципиальная электрическая схема трансформаторной подстанции с установленными устройствами компенсации реактивной мощности (конденсаторными батареями) приведена на рис. 1.

Принципиальная электрическая схема трансформаторной подстанции

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема трансформаторной подстанции.

Как правило, секционный автоматический выключатель в нормальном режиме работы ТП разомкнут. Каждую секцию шин можно рассматривать изолировано друг от друга и рассчитывать параметры режима отдельно. Для упрощения расчетов будем считать режимы потребления электроэнергии на обеих секциях симметричными и примем следующие обозначения:

  • Pр.нагр.1 = Pр.нагр.2 = Pр.нагр. – расчётная активная мощность нагрузки;
  • cosϕр.нагр.1 = cosϕр.нагр.2 = cosϕр.нагр. – расчётный коэффициент мощности нагрузки;
  • QКУ-1.ном = QКУ-2.ном = QКУ.ном – номинальная мощность устройства компенсации реактивной мощности (УКРМ);
  • ΔQКУ-1 = ΔQКУ-2 = ΔQКУ – мощность ступени регулирования УКРМ;
  • UНН – номинальное напряжение стороны низкого напряжения (НН);
  • P1НН = P2НН = PНН = Pр.нагр.– расчётная активная мощность на шинах НН;
  • Q1НН = Q2НН = QНН – расчётная реактивная мощность на шинах НН;
  • tgϕ1НН = tgϕ2НН = tgϕНН – расчётный коэффициент реактивной мощности на шинах НН;
  • ΔPТ – потери активной мощности в трансформаторе;
  • ΔQТ – потери реактивной мощности в трансформаторе;
  • UВН – номинальное напряжение стороны высокого напряжения (ВН);
  • tgϕmax (tgϕmin) – максимальное (минимальное) значение нормируемого коэффициента реактивной мощности на шинах ВН;
  • P1ВН = P2ВН = PВН – расчётная активная мощность на шинах ВН;
  • Q1ВН= Q2ВН = QВН – расчётная реактивная мощность на шинах ВН;
  • tgϕ1ВН = tgϕ2ВН = tgϕВН – расчётный коэффициент реактивной мощности на шинах ВН.

Цель: рассчитать номинальную реактивную мощность (QКУ.ном) и ступень регулирования (ΔQКУ) УКРМ.

Расчет мощности УКРМ

Коэффициент реактивной мощности на стороне ВН определяется следующим образом:

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

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

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

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

Потребляемая полная мощность на шинах НН

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:

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

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.
Читайте также:  СБОРНЫЙ ФУНДАМЕНТ ИЗ БЛОКОВ ФБС

Необходимое и достаточное условие для выбора УКРМ выглядит следующим образом:

Подставив (10) в (12), получим:

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:

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

Номинальная мощность установки компенсации реактивной мощности выбирается из условия:

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:

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).

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.

Изображение реактивной мощности УКРМ для текущего режима

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:

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

Выбор ступени регулирования УКРМ ΔQКУ выполняется по выражению:

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

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.

Пример расчёта

Произведем расчет номинальной мощности и ступени регулирования УКРМ для следующих условий:

параметры нагрузки:

  • Pр.нагр.= 400 кВт;
  • Pр.min.нагр.= 150 кВт (расчётная мощность в режиме малых нагрузок);
  • cosϕр.нагр. = 0,85;

заданный диапазон значений коэффициента реактивной мощности:

  • tgϕmax= 0,1;
  • tgϕmin = 0;

паспортные значения трансформатора:

  • SТ = 630 кВ*А;
  • ΔPxx =0,94 кВт;
  • ΔPк = 7,6 кВт;
  • Iхх = 1,6%;
  • Uк = 5,5 %.

Выполним последовательно расчеты по формулам (6), (5), (9), (7), (8), (16) и (17), при этом примем номинальную мощность УКРМ равной реактивной мощности нагрузки.

Источник

Adblock
detector