рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Лекция 28. Компенсация реактивной мощности

Лекция 28. Компенсация реактивной мощности - раздел История, ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ Вопрос О Компенсации Реактивной Мощности Является Одним Из Основных Вопросов,...

Вопрос о компенсации реактивной мощности является одним из основных вопросов, решаемых как на стадии проектиро­вания, так и на стадии эксплуатации систем промышленного электро­снабжения, и вклю­чает выбор целесообразных источников, расчет и регулирование их мощности, размещение источников в системе электроснабжения.

Перед тем как рассмотреть вопрос о компенсации реактивной мощности необходимо повторить понятия и термины тесно связанные с данной темой. Вспомним, что полной мощностью называется та максимальная активная мощность, которая может быть получена в цепи при данных действительных значениях напряжения и тока: S=U·I.

В свою очередь активная мощность определяет совершаемую работу или передаваемую энергию. Любая электротехническая установка рассчитывается на полную мощность. Однако из-за наличия угла сдвига фаз между полным напряжением и током φ она используется не полностью. Таким образом, угол φ имеет важное значение, т.к. определяет значения активной и реактивной мощности при данных значениях тока и напряжения:

Р=UIcosφ, Q=UIsin φ. (26.1)

Полная и реактивная мощности не определяют ни совершаемой работы, ни передаваемой энергии. Тем не менее, в электротехнике реактивной мощности приписывают аналогичный смысл, рассматривая ее как мощность отдачи, получения или передачи некоторой величины, которую условно называют реактивной энергией

Wреак=Q·t; [Wреак]= вар·час. (26.2)

Хотя за счет реактивной энергии и не совершается работа, без нее невозможна работа любого электротехнического устройства, в котором создается магнитное поле (двигатель, трансформатор).

Для реактивной мощности приняты такие понятия, как потребление, генерация, передача, потери, баланс. Считается, что если ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощ­ность потребляется и имеет положительный знак, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки), то реактивная мощность ге­нерируется и имеет отрицательное значение. С точки зрения генерации и потребления между реактивной и активной мощностью существуют зна­чительные различия. Если большая часть активной мощности потребляется приемниками и лишь незначительная теряется в элементах сети и электрооборудования, то потери реактивной мощности в элементах сети могут быть соизмеримы с реактивной мощностью, потребляемой прием­никами электроэнергии. Активная мощность генерируется электростанция­ми, а реактивная — генераторами электростанций, синхронными компенса­торами, синхронными двигателями, батареями конденсаторов, тиристорными источниками реактивной мощности и линиями.

Концентрация производства реактивной мощности во многих случаях экономически нецелесообразна по следующим причинам.

1. При передаче значительной реактивной мощности возникают до­полнительные потери активной мощности и электроэнергии во всех эле­ментах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактив­ной мощностью. Так, при передаче активной Р и реактивной Q мощ­ностей через элемент системы электроснабжения с сопротивлением R по­тери активной мощности составят

 

(26.3)

 

Дополнительные потери активной мощности ∆РР, вызванные протека­нием реактивной мощности Q, пропорциональны ее квадрату. Поэтому во многих случаях передача значительной реактивной мощности от генера­торов электростанций к потребителям нецелесообразна, несмотря на низкие удельные затраты, связанные с ее генерацией.

2. Возникают дополнительные потери напряжения, которые особенно существенны в сетях районного значения. Например, при передаче мощ­ностей Р и Q через элемент системы электроснабжения с активным сопротивлением R и реактивным X потери напряжения составят

, (26.4)

где ∆Uа — потери напряжения, обусловленные активной мощностью; ∆Uр — потери напряжения, обусловленные реактивной мощностью.

С влиянием реактивной мощности, передаваемой по элементам сети, на напряжение тесно связано понятие баланса реактивной мощности. Под балансом реактивной мощности понимают равенство генерируемой и потребляемой мощностей при допустимых отклонениях напряжения у прием­ников электроэнергии.

3. Загрузка реактивной мощностью систем промышленного электроснаб­жения и трансформаторов уменьшает их пропускную способность и тре­бует увеличения сечений проводов воздушных и кабельных линий, увеличения номинальной мощности или числа трансформаторов подстанций и т. п.

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели (60 - 65 % общего потреб­ления), трансформаторы (20—25 %), вентильные преобразователи, реакторы, воздушные электрические сети и прочие приемники (10%).

До недавнего времени основным нормативным показателем, характе­ризующим реактивную мощность, был коэффициент мощности cosφ = P/S. На вводах, питающих промышленное предприятие, средневзвешенное значение этого коэффициента должно было находиться в пределах 0,92 — 0,95. Однако выбор соотношения P/S в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при изменении коэффициента мощности от 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10%, а при изменении этого же коэффициента от 0,99 до 0,98 приращение реактивной мощности составляет уже 42 %.

При расчетах удобнее оперировать соотношением Крм = Q/P = tgφ, которое называют коэффициентом реактивной мощности.

 

Способы компенсации реактивной мощности

Для компенсации реактивной мощности, потребляемой электроустанов­ками промышленного предприятия, используют генераторы электростанций синхронные двигатели, а также дополнительно устанавливаемые ком­пенсирующие устройства — синхронные компенсаторы, батареи конденса­торов и специальные статические источники реактивной мощности..

Синхронные компенсаторы представляют собой синхрон­ные двигатели облегченной конструкции без нагрузки на валу. Они могут ра­ботать как в режиме генерирования реактивной мощности (при возбуждении ком­пенсатора), так и в режиме ее потребления (при недовозбуждении).

К достоинствам синхронных компенсаторов как источников реактивной мощности относятся: положительный регулирующий эффект, заключающийся в том, то при уменьшении напряжения в сети генерируемая мощность компенсатора величивается; возможность плавного и автоматического регулирования генериру­емой реактивной мощности, что повышает устойчивость режимов работы системы, улучшает режимные параметры сети; достаточная термическая и электродинамическая стойкость обмоток компенсаторов во время КЗ: возможность восстановления поврежденных СК путем проведения ремонтных работ.

К недостаткам СК относятся удорожание и усложнение эксплуатации (по сравнению, например, с БСК) и значительный шум во время работы. Потери активной мощности в СК при их полной загрузке довольно значительны и в зависимости от номинальной мощности находятся в пределах 0,011-0,03 кВт/квар.

Синхронные двигатели, применяемые для электропривода, в основном из­готовляют с коэффициентом мощности 0,9 при опережающем токе. Они явля­ются эффективным средством компенсации реактивной мощности. Наибольший верхний предел возбуждения синхронного двигателя определяется допустимой температурой обмотки ротора с выдержкой времени, достаточной для форсировки возбуждения при кратковременных снижениях напряжения. Максимальное значение реактивной мощности зависит от загрузки двигателя активной мощностью, подводимого напряжения и технических данных двигателя.

Конденсаторы - специальные емкости, предназначенные для выработки реактив­ной мощности. По своему действию они эквивалентны перевозбужденному син­хронному компенсатору и могут работать лишь как генераторы реактивной мощности. Конденсаторы изготовляют на номинальные напряжения 660 В и ниже мощностью 12,5 — 50 квар в трех- и однофазном исполнениях, а на 1050 В и выше мощностью 25 —100 квар — в однофазном исполнении. Из таких элементов собирают батареи конденсаторов требуемой мощности, которые могут быть раз­делены на секции. Схема батареи конденсаторов определяется техническими дан­ными конденсаторов и режимом работы в системе электроснабжения.

Конденсаторы по сравнению с другими источниками реактивной мощно­сти обладают следующими преимуще­ствами:

1)малыми потерями активной мощности (0,0025-0,005 кВт/квар);

2)простотой эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей);

3)простотой производства монтажных работ (малая масса, отсутствие фундаметов);

4)возможностью установки конден­саторов в любом сухом помещении.

К недостаткам конденсаторов следует отнести:

1) зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения

2) чувствительность к искажениям питающего напряжения;

3) недостаточную прочность, особенно при КЗ и перенапряжениях.

В сетях до 1000 В устанавливают только БСК. В сетях выше 1000 В устанавливают как БС так и СМ, для этого производят ТЭР

Установки конденсаторов бывают индивидуальные, групповые и централизо­ванные. Индивидуальные установки чаще применяют на напряжениях до 660 В. В этих случаях конденсаторы присоединяют наглухо к зажимам приемника. Такой вид установки компенсирующих устройств обладает существенным не­достатком — плохим использованием конденсаторов, так как с отключением при­емника отключается и компенсирующая установка. При групповой установке кон­денсаторы присоединяют к распределительным пунктам сети. При этом исполь­зование установленной мощности конденсаторов несколько увеличивается. При централизованной установке батареи конденсаторов присоединяют на стороне выс­шего напряжения трансформаторной подстанции промышленного предприятия.

Появление мощных приемников с резкопеременной нагрузкой (главные при­воды непрерывных и обжимных прокатных станов, дуговые сталеплавильные печи и т. п.) привело к необходимости создания принципиально новых источников реактивной мощности — статических компенсирующих устройств.

Набросы реактивной мощности, сопровождающие работу этих приемников, вы­зывают значительные изменения питающего напряжения. Кроме того, эти при­емники как нелинейные элементы в системе электроснабжения вызывают допол­нительные искажения токов и напряжений. Поэтому к компенсирующим устрой­ствам предъявляют следующие требования:

высокое быстродействие изменения реактивной мощности;

достаточный диапазон регулирования реактивной мощности;

возможность регулирования и потребления реактивной мощности;

минимальные искажения питающего напряжения.

Основными элементами статических компенсирующих устройств являются конденсатор и дроссель — накопители электромагнитной энергии и вентили (ти­ристоры), обеспечивающие ее быстрое преобразование.

На рис. 26.1 приведены некоторые варианты статических компенсирующих устройств; они содержат фильтры высших гармоник (генерирующая часть) и ре­гулируемый дроссель в различных исполнениях.

 

Рис.26.1 - Статические компенсирующие устройства

 

Таким образом, задачей компенсации реактивной мощности является проведение мероприятий, при осуществлении которых:

– расчетная мощность, потребляемая из сети питания, была бы оптимальной;

– обеспечивался баланс реактивной мощности в режиме максимальных и минимальных нагрузок при минимуме затрат на производство и передачу полной мощности.

Основной принцип компенсации Q состоит в том, чтобы для ЭП требующих для своей работы Q не брать реактивную мощность от системы, а вырабатывать её на предприятии при помощи специальных устройств, участвующих в технологическом процессе.

Идеальный случай: φ=0, Р=мах, т.к. сosφ=1, Q=0.

Q – мощность обмена между потребителем и источником. Необходимо уменьшать φ до 0.

Цель компенсации Q сводится к определению (расчету) средств компенсации для оптимального снижения перетока Q.

 

 

Заключение

 

Труд современного инженера в значительной мере вновь приобретает творческую направленность, что вызывается потребностями развития техники, необходимостью внедрения в производство новейших научных достижений. Инженер должен быть широко эрудированным специалистом, способным оценить различные аспекты принимаемых решений, знающим историю развития техники в своей области и умеющим видеть перспективы.

Конечно, в данной работе не ставилась задача подробного, глубокого рассмотрения процессов или принципов работы и конструктивного выполнения электрического оборудования. Эти вопросы обстоятельно изучаются в специальных дисциплинах. Основная цель заключалась в создании общих впечатлений об электроэнергетических системах, их отдельных элементов, основных процессах и о роли энергетики в жизни современного общества. Кроме того, ставилась цель выработки у студентов первого курса навыков работы в вузе с учетом применения современных методических и технических средств активизации учебных занятий.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ИСТОРИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Государственное образовательное учреждение... Высшего профессионального образования... Омский государственный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Лекция 28. Компенсация реактивной мощности

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Лекция 3. Электрический ток. Электрическое поле
  Электрический ток – это упорядоченное движение электрических зарядов. Для возникновения электрического тока необходимо (рис. 3.1): 1) наличие свободных зарядов;

Лекция 4. ЭДС источника электрической энергии. Напряжение
  ЭДС источника электрической энергии численно равна работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда с отрицательного к положительному источнику полюса, т.

Постоянные и мгновенные значения тока, напряжения и ЭДС
Так как ток, напряжение, ЭДС могут быть постоянными и переменными, то для отражения этого факта используют различные обозначения. Мгновенные значения тока, напряжения, ЭДС принято обознача

Лекция 5. Идеализированные элементы электрической цепи
Таблица 5.1 Идеализированные элементы электрической цепи № Название идеализированного элемента Графическое изображение Буквен

Характеристики переменного тока
  Для однозначного описания процессов в электрической цепи необходимо знать не только значение величин, но и направление этих величин. За направление тока принято движение по

Второй закон Кирхгофа
Алгебраическая сумма падений напряжений в любом замкнутом контуре численно равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре:  

Метод векторных диаграмм
Этот метод используется для лучшего понимания и наглядности представления процесса, изменяющегося по гармоническому закону. Суть метода: переменные величины

Лекция 7. Действующее значение переменного тока. Связь между током и напряжением в элементах электрической цепи тока
  Действующее значение переменного тока равно такому значению постоянного тока, которое за время, равное периоду переменного тока, выделяет в том же сопротивлении такое же количество

Активное сопротивление
Пусть имеется цепь переменного тока (рис. 7.3).

Индуктивность
  Рис. 7.5. Электрическая цепь c индукт

Емкость
  Рис. 7.7. Электрическая цепь с емкостью

Лекция 9. Мощность цепи переменного тока
Из определения разности потенциалов следует, что работа электрического поля по перемещению положительного заряда из точки А с потенциалом

Лекция 10. Трехфазные электрические цепи
Электрическая цепь, в которой действует одна ЭДС, называется однофазной. Многофазные электрические цепи – это цепи, в которых имеются несколько ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относитель

Принцип действия синхронного генератора
При вращении ротора, его магнитное поле пересекает витки статора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС, смещенные относительно друг друга по фазе на 120° (рис. 10.1). &nb

Связь линейного напряжения с фазным
  Допустим, что рассматривается симметричная трехфазная система, т.е.

Связь линейного и фазного тока
Рассмотрим часть приведенной схемы (рис.10.4), относящейся к фазе А. Из рисунка следует, что IАФ=IА. Аналогично IВФ= IВ, IСФ= IС

Мощность в трехфазных цепях переменного тока
Активная мощность трехфазного симметричного приемника электрической энергии состоит из трех составляющих

Принцип действия трансформатора
При подключении первичной обмотки на напряжение u1в обмотке возникает переменный ток i1, который создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф1. Этот магнитный

Коэффициент трансформации трансформатора
  Из теории трансформаторов следует, что U1 ≈ E1. Поделим выражения (11.2) на (11.3):

Саморегулирование магнитного потока трансформатором
  При эксплуатации трансформатора в системах электроснабжения выполняется следующие условия : ƒ = const, U1 = const. Отклонение напряжения

Трехфазные силовые трансформаторы
Подразделяются: · на групповые; · трехстержневые. Групповые трансформаторы – это трансформаторы с отдельным для каждой фазы сердечником (рис .11.3).

Энергетическая диаграмма трансформатора
  Рассмотрим однофазный двухобмоточный трансформатор.

Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки
Для описания этой зависимости вводится понятие – коэффициента загрузки трансформатора, который определяется по формуле

Лекция 13. Электрические машины
Электрические машины – это электротехнические устройства, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическую (двигатель), или механической в электрическую (генератор).

Лекция 14. Устройство машин переменного тока
Из законов Ампера и Фарадея следует, что в основу принципа действия любой электрической машины упрощенно могут быть положены эти законы. Из них следует, что в любой электрической машине должна быть

Электрические машины переменного тока
К электрическим машинам переменного тока относятся синхронные и асинхронные машины. Синхронные машины – это электрические машины, в которых вращающееся магнитное поле статора и ротор

Конструктивное исполнение электрических машин переменного тока
  Статор электрических машин переменного тока несет на себе двух- или трехфазную обмотку, которая подключается соответственно к двух- или трехфазной сети переменного тока. Назначение

Конструкция роторов электрических машин переменного тока
  Отличаются электрические машины переменного тока в основном конструкцией исполнения ротора. Роторы синхронных машин выполняются из электротехнической стали и подразделяются

Роторы асинхронных машин
Короткозамкнутый ротор набирается из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга. В пазах находится обмотка. Если выполнить сечение перпендикулярно к оси ротора, то получается сле

Лекция 15. Принцип действия асинхронного двигателя
При подключении обмотки статора к сети переменного тока в статоре практически мгновенно возникает вращающееся магнитное поле.  

Однофазный асинхронный двигатель
Рассмотрим электрическую схему однофазного асинхронного двигателя с одной обмоткой на статоре. Однофазный асинхронный двигатель – это асинхронный двигатель, подключенный к однофазной сети переменно

Лекция 16. Электрические машины постоянного тока
Машина постоянного тока – это электротехническое устройство представляющее собой, объединенные в единую конструкцию синхронную машину (СМ) и коммутатор (К). Коммутатор – элемент электричес

Принцип действия генератора постоянного тока
При вращении якоря со скоростью ω от какого-либо внешнего устройства в проводниках по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, а так как обмотка замкнута на нагрузку, то по ней течет то

Лекция 17. Машины постоянного тока
Вентильный генератор постоянного тока   Принцип действия. При вращении индуктора в проводниках обмотки якоря по зако

Лекция 18. ЭДС обмотки якоря
Число полюсов индуктора равно четырем. Вводится р – число пар полюсов. Для этого статора р = 2, а 2р = 4;  

Регулирование скорости двигателя постоянного тока
1. Уравнение баланса напряжений в цепи якоря (см. (17.10) имеет вид Ея = Uс – Iя(Rд + Rп + Rя), (18.1) При работе

Якорный способ
Пусть UС меняется следующим образом: (уменьшаем напряжение), так как при

Полюсное регулирование
Пусть Ф изменяется согласно неравенству ФНОМ > Ф1 > Ф2. из уравнения следует, что при уменьшении Ф, коэффициенты А и В увеличиваются, а IП=const. Т

Реостатное регулирование
Пусть RД изменяется следующим образом: RД НАЧ<RД1<RД2 , RД НАЧ = 0. Из уравнения (18.10) следует, что при изменении RД коэффи

Лекция 20. Измерительные трансформаторы тока и напряжения
Измерительные трансформаторы тока и напряжения используются для преобразования и передачи электрических сигналов из первичной (силовой) цепи во вторичную (слаботочную) цепь. В результате цепи перви

Трансформатора тока
  Трансформатор тока (рис. 19.1) состоит из сердечника, выполненного из высококачественной листовой электротехнической стали, первичной обмотки с числом витков W1, вторично

Особенности эксплуатации трансформаторов тока
Известно, что у силовых трансформаторов существует свойство саморегулирования магнитного потока сердечника Фс (рис. 19.2), иначе можно записать Фс = Ф1 – Ф

Измерительные трансформаторы напряжения
  Трансформаторы напряжения применяются для питания обмотки вольтметра и реле в устройствах переменного тока при напряжении U ≥ 380В. Трансформатор напряжения состоит из сердечн

Лекция 21. Системы электроснабжения. Определения, терминология.
  Электроустановками – называются электрические машины, линии и вспомогательное оборудование (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенные для прои

Принцип построения систем электроснабжения
Построение систем электроснабжения осуществляется по ряду основных принципов. Эти принципы можно сгруппировать, или сформулировать следующим образом: 1. Максимальное приближение источника

Лекция 23. Основные термины и понятия в области энергосбережения
Энергосбережение – это:   1) подъем производства; 2) увеличение доходов населения; 3) охрана окружающей среды.   В Рос

Лекция 24. Основные мероприятия и принципы энергосбережения
  1. Энергетическая паспортизация всех предприятии независимо от форм собственности. Наличие энергетического паспорта позволяет сократить затраты на оплату энергоресурсов практически

При энергосбережении
  Стоимость энергоресурсов складывается на предприятии из платы за электрическую, тепловую энергию и топлива прямого использования. В ряде случаев сюда относят сжатый воздух, пар и т.

Лекция 25. Уравнение Максвелла. Вихревое электрическое поле.
  Из закона Фарадея: , (23.1) следует, что изменение

Ток смещения
3. Всякое изменение электрического поля вызывает появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. 4. Так как источником магнитного поля является электрический ток, то перемен

Особенности тока смещения
Рассмотрим электрическую цепь переменного тока: Рис. 23.1 - Элект

Лекция 26. Закон изменения напряжения на обкладках конденсатора
  ; (24.1)

Напряженность электрического поля внутри конденсатора
, (24.5) где

Цели и задачи дисциплины
Данная дисциплина призвана подтвердить правильность выбора студентами своей будущей профессии, пробудить интерес к изучению других дисциплин связанных с электричеством, электротехникой, электроэнер

Рекомендуется для удобства работы распечатать этот материал
Для подготовки к сдаче экзамена и зачета необходимо: 1. Уметь ответить на контрольные вопросы, (см. файл «Контрольные вопросы»). Для подготовки ответов на контрольные вопр

Рекомендации для сдачи зачета и экзамена
Для стимулирования систематической работы студентов в течении семестра обучение на 1 курсе проводится по модульно-рейтинговой системе. Основные моменты такой методики изложены в д

СЕМЕСТР
  1 неделя рубежного контроля 12-17 октября:   Практическая работа (дополнительная) (2,4 балла) а) посе

СЕМЕСТР
  1 неделя рубежного контроля 15-20 марта: Практическая работа (дополнительная) (2,4 балла)

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
1. Саморегулирование магнитного потока трансформатора. (Л.12 фор.11.15 стр.41,см.также фор. 11.1-11.11 стр.39-40) 2. Определение напряженности электрического поля. Потенциал элект

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25
1. Связь между током и напряжением на индуктивности. (Л.7 рис.7.5-7.6 фор.7.19-7.27 стр.24-25,знать 2-ой закон Кирхгофа Л.6 фор.6.2 рис.6.3 стр.17-18, закон Фарадея Л.13 фор. 12.7-12.9) 2.

Технические средства обучения и контроля.
5.1.1 Использование учебных плакатов. Плакаты: 1. Электрическое сопротивление. 2. Последовательное соединение резистора и конденсатора. 3. Последовательное соединение рез

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги