Диссертация (1143999), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Коэффициент мощности – величина,показывающая, какая доля полной мощности стала активной:(1.9)где:– активная мощность,– полная мощность.Так же существует понятие коэффициента реактивной мощности:(1.10)где:– реактивная мощность.Стоит отметить, что коэффициент реактивной мощности точнеекоэффициента мощности по двум причинам:1.Коэффициент мощности не учитывает знака реактивноймощности, в то время как коэффициент реактивной мощности показываетхарактер реактивной мощности, индуктивный или емкостной;2.Коэффициент мощности не точен при относительно малыхзначениях реактивной мощности.Однако, несмотря на эти недостатки распространение получилименно коэффициент мощности, по той причине, что коэффициентреактивной мощности актуален лишь на основной гармонике, в то время25как коэффициент мощности применим даже при наличии в сети высшихгармонических искажений напряжения и (или) тока.При наличии в сети реактивной мощности, потери при передачеэлектрической энергии определяются также по выражению (1.3).Однако полный ток в этом случае определяется по выражению:(1.11)где:– активная составляющая тока.В идеальном случае коэффициент мощности равен единице.Очевидно,чтоприувеличениидолиреактивноймощности,а,следовательно, уменьшении коэффициента мощности, модуль полноготока увеличивается, увеличивая величину потерь.В этом случае потери активной мощности определяются повыражению:(1.12)Таким образом очевидно, что реактивная мощность увеличиваетпотери при передаче электрической энергии, увеличивая полный токлинии.
Влияние реактивной мощности характеризуется коэффициентоммощности, при этом установлено, что потери напрямую связаны сиопределяются по выражению (1.12).Из вышесказанного следует вывод о том, что влияние показателейкачества электрической энергии на потери мощности, в случаях ихразличных отклонений от установленных параметров, определяется поразному и в зависимости от рода предприятий, обладающими различнымхарактеромспособом.нагрузки,должноосуществлятьсяиндивидуальным261.2Выбор объекта исследованияДля проведения исследования в области коррекции показателейкачества электрической энергии и энергетических показателей нагрузкипредприятий и обобщения результатов, необходимо выбрать объектыисследования с различающимися границами изменения их параметров,особенностейрежимовработыэлектрооборудования,атакжехарактерных свойств объекта.Особенностямиминерально-сырьевоготехнологическихсистемэлектроснабжениякомплексаустановок,являютсяпредприятийбольшиеспецифическийхарактермощностинагрузкимногочисленных электроприемников и их большая территориальнаяразбросанность.
В тоже время помимо предприятий минеральносырьевого комплекса существуют и другие объекты со своимихарактернымиособенностями,накоторыхпроявляетсяпроблемакачества электроэнергии. Например, социально-значимые объекты.Особенностями систем электроснабжения социально-значимых объектовявляются несимметрия нагрузки, территориальная сосредоточенность (вотличиеотобъектовминерально-сырьевогокомплекса),чувствительность к качеству электрической энергии. В качестве объектовисследованиякомплексывдиссертациипредприятийрассматриваютсяалюминиевойэлектротехническиепромышленности,горнодобывающих предприятий и социально-значимых объектов, какпримеры разнохарактерных предприятий. Отличительные особенностиуказанных предприятий представлены ниже.Такой выбор обусловлен кардинально отличающимися проблемамив области качества электрической энергии, влиянием на качествоэлектрической энергии внешней сети и зависимостью технологического27процесса от качества электрической энергии.
В таблице 1.1 приведеныхарактеристики указанных электротехнических комплексов.Таблица 1.1 – Сравнительный анализ электротехническихкомплексов исследуемых объектов№п/п123456789Характеристика \электротехническийкомплексАлюминиеваяпромышленностьГорнодобывающиепредприятияСхема электроснабжения++Категория надежности электроснабженияI++II++IIIСимметрия нагрузки- симметрична;++- несимметрична.Линейность нагрузки- линейна;++- нелинейна.++Потребление++реактивной мощностиНагрузкачувствительнак++провалам напряженияНагрузка – источник+провалов напряженияГрафик нагрузки- равномерный;+- неравномерный.+Уровень напряжения, кВ110 / 220+35+6 / 10++0,4+- радиальная;- магистральная;- смешанная.Социальнозначимыеобъекты+++++++++++++Проведя сравнительный анализ (таблица 1.1) можно сделать вывод,что на выбранных объектах исследования существуют идентичныепроблемы с искажением качества электрической энергии.
Однакоимеются индивидуальные особенности, не допускающие одного и тогоже подхода к решению схожих проблем.28Типовые схемы электроснабжения приведены на рисунках 1.7 – 1.9.Рисунок 1.7 – Типовая схема электроснабженияэлектротехнического комплекса предприятий алюминиевойпромышленности2929Рисунок 1.8 – Однолинейная схема электроснабжения подземных горных работ через ствол шахты3030Рисунок 1.9 – Типовая схема электроснабжения электротехнического комплекса социально-значимыхобъектов31Существенными отличиями рассматриваемых объектов являются:- для электротехнических комплексов предприятий алюминиевойпромышленности: большая доля нелинейной нагрузки (около 90 %установленной мощности предприятия), большая протяженность линийэлектропередач,равномерныйграфикпотребленияэлектрическойэнергии, близость источника электрической энергии.для-электротехническихкомплексовпредприятийгорнодобывающей промышленности: большое расстояние до источникаэлектрической энергии, мощные потребители, при пуске которыхпроисходит провал напряжения [72].-дляэлектротехническихкомплексовсоциально-значимыхобъектов: малая длина линий электропередач, большой коэффициентнелинейности, относительно малая установленная мощность.Таким образом для дальнейшего анализа выявлены три объекта созначительно отличающимися системами электроснабжения (топологиейсети) и характером нагрузки, что имеет значительное влияние наопределениепотерьмощностивфункциипоказателейкачестваэлектрической энергии.1.2.1 Электротехническийкомплекспредприятийалюминиевой промышленностиОтличительнойособенностьюпредприятийалюминиевойпромышленности (рисунок 1.7) является наличие чрезвычайно мощнойэлектрической нагрузки.
Установленная мощность предприятия можетсоставлять от 800 МВт до 3 ГВт. Кроме этого, как говорилось выше,основнымипотребителяминаэтихпредприятияхявляютсяэлектролизёры. А это предполагает наличие мощных выпрямительныхустройств, которые значительно влияют на качество электрическойэнергии всего электротехнического комплекса предприятия.32Рисунок 1.10 – Серия электролиза алюминиевого Надвоицкогоалюминиевого завода в п. НадвоицыСцельютранспортировкеуменьшенияпотерьэлектроэнергииактивноймощностипредприятияприрасполагаютсямаксимально близко к генерирующим станциям, а электрический вводосуществляется на высоком уровне напряжения 220 / 110 кВ.
Далее идетпонижение до 10 кВ и по предприятию электрическая энергияраспределяетсянапряжением10 кВ.Т.к.основнойпотребительэлектроэнергии – электролизные ванны (более 90 % установленноймощности),работающиенапостоянномтоке,напредприятииустановлены мощные выпрямительные агрегаты, которые значительноискажают форму тока. Как правило, выпрямительные агрегаты итехнологическоеоборудованиеподключаютсячерезотдельныетрансформаторы к уровню напряжения 10 кВ, чтобы исключитьпроникновение в сеть гармонических искажений напряжения. Однаковстречаются предприятия, где оборудование и выпрямительные агрегатыподключены к одному понижающему трансформатору с высшимнапряжениемискажений10 кВ,чтонапряженияприводитвкпитающейпоявлениюсетигармоническихтехнологического33оборудования.
Такая проблема четко выражена на предприятии«Братский алюминиевый завод» ПАО «РУСАЛ БРАТСК».На рисунках 1.11 – 1.14 представлены форма и спектр напряженияи тока, полученные путем инструментального контроля качестваэлектроэнергиинаПАО«РУСАЛБРАТСК»наасинхронномэлектродвигателе напряжением 0,4 кВ.Рисунок 1.11 – Форма питающего напряжения на двигателеРисунок 1.12 – Гармонический спектр напряженияРисунок 1.13 – Форма тока электродвигателя34Рисунок 1.14 – Гармонический спектр формы токаПомимо гармонических искажений на предприятиях алюминиевойпромышленности наблюдается как сильное потребление реактивноймощности, так и сильная генерация реактивной мощности.Синхронная машина может как потреблять, так и генерироватьреактивную мощность. На большинстве предприятий не осуществляетсяконтроль над током возбуждения синхронной машины и часть машингенерирует реактивную мощность в больших объемах, что приводит кдополнительным потерям в сети предприятия.Кроме этого, существуют случайные события [23], влияющие накачество выпускаемой продукции (чистота алюминиевого сплава,толщинаалюминиевойфольгиит.д.),которыенеобходимопредотвращать.В тоже время коэффициенты несимметрии на таких предприятияхвесьмамалы,таккакбольшаячастьэлектрическогонагрузкисимметрична.Был проведен анализ нескольких предприятий алюминиевойпромышленности(Братскийалюминиевыйзавод,Иркутскийалюминиевый завод, Надвоицкий алюминиевый завод), на основекоторогоможносделатьвывод,чтопредприятияалюминиевойпромышленности не оказывают негативного влияния на внешнюю сеть,35так как располагаются максимально близко к источнику электрическойэнергии, что снижает сопротивление системы, увеличивает мощностькороткого замыкания системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
