6. Введение, раздел 1-2 (1193840), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

− более 30 А при напряжении 3 – 6 кВ;

− более 20 А при напряжении 10 кВ;

− более 15 А при напряжении 15 – 20 кВ;

− в схемах генераторного напряжения 6 – 20 кВ блоков генератор-трансформатор – более 5А.

Задача КРМ не может эффективно решаться без соответствующего нормативно-правового обеспечения. Так в большинстве индустриально развитых странах проблемы КРМ и низкого уровня напряжения в районных электрических сетях (РЭС) отсутствует, благодаря, стимулирующим нормативным документам правительств этих стран.

К примеру, в Китае существуют стандарты качества электроэнергии (таблица 1.2), при нарушении которых потребители несут соответствующее наказание [13].

Как видно из таблицы 1.2, в Китае за несоблюдение требований по несимметрии и несинусоидальности напряжений и токов энергетическая компания имеет право прекратить передачу электроэнергии потребителю, а при превышении же потребления реактивной мощности сверх утвержденных значений существует менее строгое наказание в виде штрафа-надбавки к тарифу за потребленную электроэнергию.

Таблица 1.2 – Стандарты качества электроэнергии, последствия и наказания: мировой опыт

В России же с начала 1930-х годов и до 2001 г. взаимоотношения энергоснабжающих компаний и потребителей в области КРМ регулировались на основании методики расчета экономических значений реактивной мощности, потребляемой из сети энергоснабжающей организации, и системы скидок и надбавок к тарифам на электроэнергию при отклонениях фактического потребления реактивной мощности от величины, установленной в договоре энергоснабжения [14].

В период 2001-2006 гг. взаимоотношения энергоснабжающих компаний и потребителей в области КРМ фактически не регулировались. Возврат к проблеме компенсации реактивной мощности произошел в 2006 г. Постановлением Правительства РФ от 31.08.06 № 530 «Об утверждении правил функционирования розничных рынков электрической энергии в переходный период реформирования электроэнергетики» было внесено изменение в «Правила недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг», утвержденные постановлением Правительства РФ от 27.12.04 № 861. В соответствии с правилами потребители электроэнергии должны соблюдать соотношения потребления активной и реактивной мощности, определенные в договоре энергоснабжения, и оплачивать услуги электроснабжения с учетом повышающего или понижающего коэффициента.

Таким образом, в настоящее время в нашей стране взаимоотношения энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии в области компенсации реактивной мощности регулируются нормативными документами устанавливающими порядок расчета значений соотношений потребления активной и реактивной мощности [15], а также расчета повышающих и понижающих коэффициентов [16]. Согласно этим документам для потребителей электроэнергии напряжением 6-35 кВ устанавливается следующее предельное значение коэффициента реактивной мощности tgφ = 0,4.

Однако данный механизм взаимоотношений нуждается в совершенствовании, в связи с тем, что установленные значения tgφ и повышающие (понижающие) коэффициенты к тарифам на электроэнергию не являются результатом строгого расчета затрат энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии на компенсацию реактивной мощности. Иногда потребителям выгоднее платить за реактивную мощность, чем устанавливать дорогостоящие компенсирующие устройства. Кроме того, в нормативных документах не определены количественные критерии существенности влияния потребителей на режим работы энергосистемы и необходимости установки КУ. Не определены и экономические механизмы действий потребителей в часы малых нагрузок электрической сети, поскольку в этом случае потребителям также целесообразнее потреблять реактивную мощность из сети энергоснабжающей организации, чем устанавливать компенсирующие устройства. Необходимо, чтобы устройства КРМ поддерживали наиболее оптимальный режим работы электрической сети, а потребитель не платил за избыточный расход реактивной мощности.

Поэтому модернизация государственного регулирования должна осуществляться на основе рыночных принципов и учитывать взаимные интересы энергоснабжающих компаний и потребителей, что позволит определить экономически целесообразные значения и технические пределы потребления и генерации реактивной мощности и будет способствовать повышению эффективности режимов работы электрических сетей. А это значит, что особую актуальность и значимость приобретут устройства КРМ.

Таким образом, на основании обзора основных аспектов КРМ в распределительных сетях можно заключить следующее:

1. ввиду специфических особенностей российских распределительных сетей 6÷35 кВ существует актуальная потребность в компенсации реактивной мощности;

2. главной особенностью электрических сетей 6÷35 кВ в нашей стране является режим изолированной нейтрали;

3. поскольку преимущественно в электрических сетях РФ применяется режим работы с изолированной нейтралью, при настройке устройств КРМ необходимо учитывать емкостные токи замыкания на землю;

4. нормативно-правовое обеспечение в области КРМ в нашей стране нуждается в модернизации.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ И ВИДОВ УСТРОЙСТВ КРМ В СЕТЯХ 6÷35 КВ

2.1 Обзор физических основ КРМ

Передача электрической энергии с использованием переменного тока началась еще в конце 19 века, заменяя существовавшие небольшие локальные системы постоянного тока. При расширении локальных систем энергоснабжения и обеспечении передачи на дальние расстояния возникали различные проблемы с управлением напряжением и его стабильностью, связанные, в первую очередь, с небалансом реактивной мощности в системах.

В связи с этим энергетика находится в постоянном поиске наиболее экономичного способа передачи большей мощности по линиям электропередачи (ЛЭП). Как показала история, это может быть достигнуто только за счет независимого управления активным и реактивным потоками в ЛЭП. Отметим, что в электрической сети в целом должно обеспечиваться равенство генерации и потребления активной и реактивной мощности.

Активная мощность, потребляемая электроприемником (ЭП), может совершать работу и преобразовываться в другие виды энергии: механическую, тепловую, световую, химическую, энергию сжатого воздуха и газа и т.п. Определенная часть активной энергии расходуется на потери в элементах электрической сети.

Реактивная мощность, напротив, напрямую не связана с полезной работой электроприемника и расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях, т.е. на создание условий для совершения полезной работы.

Векторная диаграмма, поясняющая этот физический процесс, называемая треугольником мощностей показана на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Векторная диаграмма мощностей

Как известно [17], ток, проходящий через конденсатор, опережает приложенное к нему напряжение на 90°, в то время как ток, проходящий через катушку индуктивности, отстает от приложенного напряжения на 90°. Таким образом, емкостный ток противоположен индуктивному току и реактивная мощность, идущая на создание электрического поля, противоположна по направлению реактивной мощности, идущей на создание магнитного поля. Поэтому емкостный ток и емкостная мощность условно считаются отрицательными по отношению к току намагничивания, а мощности намагничивания, условно принято считать положительными.

Таким образом, численно равные друг другу реактивные мощности емкости и намагничивания взаимно "уничтожаются" (Q_C – Q_L = 0) и сеть разгружается от протекания реактивной составляющей тока нагрузки, в этом и заключается физический смысл компенсации реактивной мощности.

Основным показателем потребления реактивной энергии (мощности) является коэффициент мощности сosφ. Он показывает соотношение активной мощности Р и полной мощности S, потребляемой электроприемниками из сети:

Также используют отношение реактивной мощности к активной, которое характеризует коэффициент реактивной мощности цепи. Тем самым это отношение выражает реактивную мощность в долях от активной. Оно является более показательным при оценке реактивной мощности:

В настоящее время, темпы роста производства и развития инфраструктуры городов и транспортных систем, способствующие резкому увеличению энергопотребления, привели к значительным технологическим проблемам в распределительных сетях 6÷35 кВ:

- возрастание потоков реактивной мощности в ЛЭП всех классов напряжения, в том числе в электрических сетях потребителей;

- возникновение 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, что характеризуется выражением:

- увеличение до предельно допустимых значений загрузки ЛЭП и подстанций токами полной нагрузки и ограничению пропускной способности ЛЭП и подстанций (ПС) по активной мощности из-за необоснованной загрузки реактивной мощностью. В этом случае ток загрузки определяется по выражению:

- существенный рост потерь активной мощности в электрических сетях и системах электроснабжения потребителей и значительное ухудшение технико-экономических показателей работы. Потери активной мощности в этом случае определяются выражением:

Как показывает опыт применения КРМ [17-20], установка устройств КРМ в существующие сети зачастую является более дешевым мероприятием в сравнении со строительством новых ЛЭП и ПС.

Отметим, что в сетях 6÷35 кВ существует проблема качества электроэнергии, связанная с наличием несимметрии и несинусоидальности напряжений и токов в сети, возникающих из-за постоянного увеличения числа и мощности потребителей с нелинейными вольт-амперными характеристиками, с резкопеременным и импульсным режимами работы, а также однофазных потребителей, таких как тяговые подстанции железнодорожного транспорта.

Однако современные устройства КРМ обладают возможностью не только компенсировать реактивную мощность, но и способны устранять несимметрию и несинусоидальность напряжений и токов в сети.

Эффективность применения устройств КРМ во многом зависит от правильного выбора места их установки, адекватного выбора конструкции и параметров самих устройств, а также адаптивного алгоритма управления их мощности в условиях резкопеременного и широкоамплитудного характера изменения нагрузки потребителей. Так как внедрение устройств КРМ на практике все чаще приходится решать не на стадии проектирования системы электроснабжения, а непосредственно в процессе эксплуатации, то на основании анализа литературных источников [3, 7, 9, 10, 18] нами были сформулированы ключевые критерии к устройствам КРМ для рассматриваемых распределительных сетей, представленные на рисунке 2.2.

Характеристики

Список файлов ВКР