🗊Презентация Источники и потребители реактивной мощности

Источники и потребители реактивной мощности

Потребители ЭЭ, кроме активной мощности, потреб-ляют от генераторов системы реактивную мощность, которая затрачивается на создание магнитных полей, необходимых для работы асинхронных двигателей, индукционных печей, трансформаторов и других ЭП. Потребители ЭЭ, кроме активной мощности, потреб-ляют от генераторов системы реактивную мощность, которая затрачивается на создание магнитных полей, необходимых для работы асинхронных двигателей, индукционных печей, трансформаторов и других ЭП. На создание реактивной мощности топливо практически не расходуется. Однако передача реактивной мощности от генераторов к потребителям связана с доп.потерями (мощности и напряжения) в трансформаторах и сетях. Потери активной энергии в сетях оплачиваются потребителями, что ложится на них немалым бременем. Потери напряжения приводят к снижению качества энергии, получаемой ЭП. Поэтому для получения реактивной мощности экономически выгодно устанавливать источники реактивной мощности вблизи потребителей. Такими источниками являются синхронные и статические компенсаторы.

Синхронный компенсатор (СК) это синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Если в центре нагрузок включить СК, он, генерируя реактивную мощность, необходимую ЭП, позволить разгрузить линии, соединяющие эл.станции с нагрузкой, от реактивного тока, что улучшит условия работы сети в целом. При этом СК должен работать с перевозбужденном в режиме выдачи реактивной мощности.

Статические компенсаторы это батареи конденсаторов (БК)и другие источники реактивной мощности (ИРМ), не имеющие вращающихся частей. В энергосистемах БК на напряжение 6 и 10 кВ устанавливаются в узлах сети, на подстанциях подключаются (через выключатель) к шинам 6 и 10 кВ. Реактивная мощность, вырабатываемая 3-хфазной конденсаторной установки, соединенной по схеме «треугольник» Qкб=3ωUл²Сф, «звезда» Qкб= ωUл²Сф. где Uл – линейное напряжение, на которое включена БК; Сф – суммарная емкость конденсаторов одной фазы БК; ω = 2πfо. Силовые конденсаторы до 1 кВ выпускаются в однофазном и 3-хфаз- ном исполнении, на напряжение выше 1кВ (1,05; 3,15; 6,3; 10,5) - в 3-хфазном. Из отдельных конденсаторов собирают КБ требуемой мощности. Схема батарей определяется от технических данных конденсаторов и режимами работы КБ в энергосистеме.

КБ, укомплектованные коммутационными аппаратами, средствами контроля, приборами учета и предназначенные для повышения коэффициента мощности ЭУ пром.предприятий и распределительных сетей на 6 и 10 кВ, также и для цеховых сетей 0,4 кВ – называют комплектными конденсаторными установками (ККУ). КБ, укомплектованные коммутационными аппаратами, средствами контроля, приборами учета и предназначенные для повышения коэффициента мощности ЭУ пром.предприятий и распределительных сетей на 6 и 10 кВ, также и для цеховых сетей 0,4 кВ – называют комплектными конденсаторными установками (ККУ). ККУ состоят из стандартных заводских шкафов и могут быть нерегулируемыми и регулируемыми.

КБ как ИРМ распространены благодаря относительно низкой стоимости, удобству эксплуатации, малым удельным сопротивлениям. КБ как ИРМ распространены благодаря относительно низкой стоимости, удобству эксплуатации, малым удельным сопротивлениям. Отечественные КБ для повышения коэффициента мощности ЭУ переменного тока частоты 50Гц имеют потери: 2-2,5 Вт/квар для исполнений напряжением 6-10 кВ , 3,5-4,5 т/квар - для U < 1 кВ.

В настоящее время, темпы роста производства и развития инфраструктуры городов, способствующие резкому увеличению энергопотребления, привели к значительным технологическим проблемам: В настоящее время, темпы роста производства и развития инфраструктуры городов, способствующие резкому увеличению энергопотребления, привели к значительным технологическим проблемам: к возрастанию потоков реактивной мощности в ЛЭП всех классов напряжения, в том числе в электрических сетях потребителей; к возникновению дефицита реактивной мощности в узлах нагрузки и, как следствие, к снижению напряжения на шинах нагрузок и подстанций и снижению запаса статической устойчивости нагрузки по напряжению; к увеличению до предельно допустимых значений загрузки ЛЭП и подстанций токами полной нагрузки и ограничению их пропускной способности по активной мощности из-за необоснованной загрузки реактивной мощностью; к существенному рост потерь активной мощности в электрических сетях и системах электроснабжения потребителей и значительному ухудшению технико-экономических показателей работы;

Снижение степени участия потребителей в регулировании режима работы энергосистемы по реактивной мощности привело к искусственно вызванному дефициту активной мощности в ряде узлов и в целых регионах, что, в свою очередь приводит к невозможности осуществлять присоединение новых потребителей или обеспечивать прирост потребления наращивающими свои производственные мощности потребителями, так как происходит дополнительная необоснованная загрузка электрооборудования Распределительных сетевых компаний и ОАО «ФСК ЕЭС» реактивной мощностью, поставляемой потребителям от генераторов электростанций или из сети 220-500 кВ. Снижение степени участия потребителей в регулировании режима работы энергосистемы по реактивной мощности привело к искусственно вызванному дефициту активной мощности в ряде узлов и в целых регионах, что, в свою очередь приводит к невозможности осуществлять присоединение новых потребителей или обеспечивать прирост потребления наращивающими свои производственные мощности потребителями, так как происходит дополнительная необоснованная загрузка электрооборудования Распределительных сетевых компаний и ОАО «ФСК ЕЭС» реактивной мощностью, поставляемой потребителям от генераторов электростанций или из сети 220-500 кВ.

ЭТУ в большинстве являются потребителями реактивной мощности. Передача ее по ЛЭП и через трансформаторы вызывает потери активной мощности и напряжения . Для снижения потоков реактивной мощности при проектировании предусматривают установки дополнительных источников вблизи потребителей. Эта мера получила название компенсации реактивной мощности приемников. Для компенсации реактивной мощности, потребляемой ЭУ пром.предприятия, используют генераторы эл.станций, синхронные двигатели, а также дополнительно устанавливаемые ЭТУ в большинстве являются потребителями реактивной мощности. Передача ее по ЛЭП и через трансформаторы вызывает потери активной мощности и напряжения . Для снижения потоков реактивной мощности при проектировании предусматривают установки дополнительных источников вблизи потребителей. Эта мера получила название компенсации реактивной мощности приемников. Для компенсации реактивной мощности, потребляемой ЭУ пром.предприятия, используют генераторы эл.станций, синхронные двигатели, а также дополнительно устанавливаемые устройства, компенсирующие реактивную мощность: статические конденсаторные батареи, шунтирующие реакторы, синхронные компенсаторы (СК), специальные статические ИРМ ( статические тиристорные компенсаторы (СТК)), а также устройства, компенсирующие реактивные сопротивления сетей: конденсаторные установки и реакторы продольного включения. Компенсирующие устройства (КУ) в зависимости от их типа и режима работы могут генерировать или потреблять реактивную мощность QKУ, компенсируя ее дефицит или избыток в электрической сети, уменьшать или увеличивать ин- дуктивное сопротивление.

Н-р, включение КУ в какой-либо точке сети изменяет реактивную составляющую наг-рузки. В итоге изменяется полная мощность узла нагрузки в соответствии с векторны-ми диаграммами. В результате включения КУ, генерирующих или потребляющих реактивную мощность (например, СК или СТК), изменяется передаваемая по участкам сети реактивная мощность и, потери напряжения. Создаются возможности регулирования U в узлах сети и на зажимах ЭП Н-р, включение КУ в какой-либо точке сети изменяет реактивную составляющую наг-рузки. В итоге изменяется полная мощность узла нагрузки в соответствии с векторны-ми диаграммами. В результате включения КУ, генерирующих или потребляющих реактивную мощность (например, СК или СТК), изменяется передаваемая по участкам сети реактивная мощность и, потери напряжения. Создаются возможности регулирования U в узлах сети и на зажимах ЭП

Реактивная мощность, передаваемая от электростанции и других центральных источников, загружает все элементы электрической сети, уменьшая возможность передачи активной мощности. Поэтому по экономическим соображениям потребность в реактивной мощности (в большей ее части) необходимо удовлетворять за счет установки местных источников реактивной мощности. В этом случае уменьшается передача реактивной мощности по участкам сетей: Реактивная мощность, передаваемая от электростанции и других центральных источников, загружает все элементы электрической сети, уменьшая возможность передачи активной мощности. Поэтому по экономическим соображениям потребность в реактивной мощности (в большей ее части) необходимо удовлетворять за счет установки местных источников реактивной мощности. В этом случае уменьшается передача реактивной мощности по участкам сетей: снижаются потери активной и реактивной мощности в них:

Компенсация реактивной мощности в сетях Потребителя

Представление реакторов поперечного включения Шунтирующий реактор (реактор поперечного включения) — это статическое электромагнитное устройство, применяемое в эл. энергетических системах для регулирования реактивной мощности, напряжения и компенсации емкостных токов на землю. Обладает преимущественно индуктивным сопротивлением. Во включенном состоянии реак-тивная мощность, потребляемая реактором, зависит от квадрата напряжения:

Недостатки: Недостатки: Зависимость генерируемой РМ от напряжения; недостаточная прочность, особенно при КЗ и перенапряжениях; малый срок службы; пожароопасность; наличие остаточного заряда; перегрев при повышении напряжения и наличии в сети высших гармоник, ведущих к повреждению конденсаторов; сложность регулирования РМ (РМ регулируется ступенчато)

Возможные виды компенсации: Возможные виды компенсации: индивидуальная, групповая, централизованная

а-индивидуальная-с присоединением конденсаторов наглухо к зажимам ЭП. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть СЭС. Применяется на U<1кВ, недостаток их –неполно используются конденсаторы в связи с их отключением при отключении ЭП, а-индивидуальная-с присоединением конденсаторов наглухо к зажимам ЭП. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть СЭС. Применяется на U<1кВ, недостаток их –неполно используются конденсаторы в связи с их отключением при отключении ЭП, б- групповая – присоединением конденсаторов к РП сети (шкафы, шинопро-воды). В этом случае распределительная сеть до ЭП не разгружается от протекания РМ, но эффективнее используется БК

в- централизованная – в- централизованная – с подключением БК на шины 0,38 кВ и/или 6-10 к РП или ГПП. При подключении БК на шины 0,38 кВ разгружаются только цеховые трансформа-торы и вышележащая часть сети.

Принципиальные схемы включения токоограничивающих реакторов: в цепи отходящей линии (а), в цепи трансформатора (б), между шин генераторного напряжения ТЭЦ (в)

Синхронный компенсатор (СК) — синхронная явнополюсная вращающаяся (750 об/мин) машина, работающая в режиме холостого хода. СК устанав-ливают на крупных подстан-циях специально для генериро-вания и потребления реактив-ной мощности. Синхронный компенсатор (СК) — синхронная явнополюсная вращающаяся (750 об/мин) машина, работающая в режиме холостого хода. СК устанав-ливают на крупных подстан-циях специально для генериро-вания и потребления реактив-ной мощности. Управляя балансом реактивной мощности, представляется возможность стабилизировать напряжение в точке подключе-ния СК и регулировать его в небольших пределах:

Статические тиристорные компенсаторы (СТК) — это комплексные устройства, предназначенные как для выдачи, так и для потребления Q. Основу СТК сос- Статические тиристорные компенсаторы (СТК) — это комплексные устройства, предназначенные как для выдачи, так и для потребления Q. Основу СТК сос- тавляют накопительные элементы (С, L), реакторно-тиристорные и конденсаторно- тиристорные блоки. Плавное управление мощностью СТК осуществляется с помощью встречно-параллельно включенных управляемых вентилей — тиристоров, снабженных устройст-вом управления (УУ), с помощью его регулируется угол θ тиристоров

Основными источниками реактивной мощности, как известно, являются генераторы электрических станций, ЛЭП (за счет зарядной мощности) и компенсирующие устройства поперечной компенсации, подключаемые параллельно нагрузке. Основными источниками реактивной мощности, как известно, являются генераторы электрических станций, ЛЭП (за счет зарядной мощности) и компенсирующие устройства поперечной компенсации, подключаемые параллельно нагрузке. Т.е.,включение в узлы электрической сети компенсирующих устройств приводит к разгрузке элементов сети от реактивной мощности, следствием этого является снижение нагрузочных потерь мощности и электроэнергии. Таким образом, за счет изменения потоков реактивной мощности (управления ими) можно улучшить экономические показатели сети.