Печать (1217210), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

1 РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

Реактивная мощность – это одна из основных тем на сегодняшний день, играющих особую роль в передаче, распределении, а также в потреблении электрической энергии. Решения по данной теме должны рассматриваться на основании современных познаний в области электроэнергетики, что приведет к сокращению как денежных, так и материальных ресурсов, увеличению качества электроснабжения.

Реактивная мощность, как сказано выше, это неотъемлемая часть процессов передачи, потребления, распределения электроэнергии. Поэтому назвать ее плохой, вредной и тому подобное не имеет возможности. Реактивная мощность важна, но равно на столько , сколько того требует электроэнергетическая система. Характеристикой скорости обмена электрической энергии между магнитным полем электоприемника и генератором можно назвать реактивную мощность, то есть в 1/2 периода она идет в сторону нагрузки, в другой половине периода обратно. РМ не выполняет полезной работы, но в свою очередь нужна для создания магнитных полей в электродвигателях, трансформаторах и тому подобное [13].

В настоящее время энергию невозможно накапливать в больших объемах либо консервировать ее, поэтому следует передавать ее на довольно большие расстояния, что сопровождается значительными потерями. Мгновенная передача электрической энергии от источника к потребителю является важнейшей особенностью электроэнергетических систем. В установившемся режиме системы в каждый момент времени должно соблюдаться равенство как вырабатываемой активной и реактивной энергий, так и потребляемой. Запишем эти условия:

где , - генерируемая активная и реактивная мощности; - активная и реактивная мощности потребителей; - сумма потерь активной и реактивной мощности в сети; - суммарное потребление активной и реактивной мощности.

Уравнения (1.1) и (1.2) представляют собой балансов активной и реактивной мощности. Уровень напряжения в системе определяет баланс реактивной мощности. В зависимости от вида нагрузки, конфигурации сети напряжение в каждой узловой точке сети будет отличаться от среднего значения.

Когда генерация реактивной мощности больше потребляемой – повышение напряжения и наоборот понижение.

Асинхронные двигатели являются основным потребителем РМ (60-65%), трансформаторы (20-25), реакторы, вентильное преобразователи и тому подобное [7].

Ряд отрицательных моментов, вызванных реактивной мощностью [7]:

• Нестабильность уровней напряжения в сети, а также на шинах потребителей. Низкое качество электроэнергии;

• Увеличение потерь активной мощности в элементах электрической сети;

• Линии электропередач, силовые трансформаторы дополнительно загружаются потоками реактивной мощности, из-за которых увеличивается токовая нагрузка электрической сети, уменьшается пропускная способность и устойчивость сети.

1.1 Компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности – это повышение экономических показателей, повышенная надежность работы электрооборудования, меньшие скачки напряжения в сети, улучшенное качество электроэнергии, сокращение потерь, путем изменения компенсирующими устройствами реактивной мощности [10].

Естественная компенсация – целенаправленные действия на снижение реактивной мощности самих приёмников электрической энергии.

Мероприятия по естественной компенсации:

• Выравнивание графика нагрузки, заметное улучшение энергетического режима оборудования достигается путем изменения технологического процесса. Равномерное размещение нагрузок по фазам, смещение времени обеденных перерывов , в часы максимальных нагрузок вывод в ремонт мощных электроприемников и перевод на работу вне часов максимума энергосистемы);

• замена оборудования;

• замена более мощных трансформаторов с наименьшей загрузкой на менее мощные , но с их полной загрузкой;

• уменьшение холостого хода двигателей и сварочных трансформаторов;

• отключение при малой нагрузке части силовых трансформаторов.

Некоторые мероприятия из приведенных выше не требуют больших денежных затрат, за счет чего производятся в первую очередь.

Технико-экономические задачи по компенсации реактивной мощности:

• подготовительные действия для возможности осуществления естественной компенсации;

• подбор компенсирующих устройств;

• установка компенсирующих устройств в сети;

• оптимизация режимов работы компенсирующих устройств.

Виды компенсации [10]:

1. Продольная (последовательно электроприямникам)

2. Поперечная (параллельно электроприемникам)

Поперечная компенсация широко применяется на промышленных предприятиях. От того где подключено компенсирующее устройство поперечная компенсация делится на:

1. индивидуальную

2. групповую

3. централизованную

Индивидуальная компенсация осуществляется с помощью статических конденсаторов, наглухо подключаемых к зажимам электроприёмника.

При данной компенсации происходит полная разгрузка от реактивного тока электроприемника на протяжении всей цепи от генератора до электроприёмника.

Главным недостатком этого способа является то, что конденсаторы при этом используются только в период работы того электроприёмника, к зажимам которого они подключены. Следовательно, индивидуальная компенсация используется для электроприёмников, имеющих большие мощности, которые работают в длительном режиме.

Централизованная компенсация:

Компенсирующие устройства присоединяются к шинам подстанции на стороне до 1000 В – это статические конденсаторы, синхронные двигатели) или к шинам распределительного пункта напряжением 6-10 кВ (синхронные двигатели). При данном виде компенсации компенсирующее устройство наиболее полно задействовано в работе, но от реактивных токов не разгружаются все элементы распределительной сети, питающейся от подстанции.

Наиболее целесообразным способом компенсации является – групповая, при которой компенсирующее устройство (конденсаторы) присоединяются к групповым сборкам (силовым шкафам). Групповая компенсация широко применяется в цехах, среда которых не агрессивная и не опасна с точки зрения пожара и взрыва. В противном случае компенсирующее устройство устанавливается в электропомещении и осуществляется централизованная компенсация.

_{При продольной компенсации происходит компенсация реактивных потерь в линии, обусловленных ее реактивным сопротивлением}

. (1.3)

Реактивные потери в линии после включения конденсаторов:

При последовательном включении конденсаторов снижается и величина потери напряжения в сети.

До включения конденсаторов равна:

, (1.5)

то после включения

_(1.6)

Следовательно,

. (1.7)

Для потребителей с резко меняющейся нагрузкой (цеха с мощными сварочными агрегатами) продольная компенсация является действенным средством снижения колебаний напряжения, хотя при ее применении реактивная мощность, потребляемая из сети, снижается в меньшей степени, чем при параллельной компенсации.

Для продольной компенсации применяются специальные конденсаторы, более устойчивые к перенапряжениям и броскам тока, чем конденсаторы, предназначенные для поперечной компенсации[4].

2 УСТРОЙСТВА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Исходя из названия темы Выпускной Квалификационной Работы - Установка УШР 220 кВ на подстанции 220 кВ Февральская для осуществления ТП филиала ОАО «ДРСК» - «Амурские электрические сети», в дальнейшем речь пойдет о устройстве компенсации реактивной мощности, а именно о управляемом шунтирующем реакторе.

2.1 Переход от ШР к УШР

Так как реконструкция линий электропередач требует больших материальных и трудовых затрат, то целесообразным решением, направленным на повышение пропускной способности будет являться максимальное использование линий электропередач с внедрением современных технологических устройств компенсации реактивной мощности, а именно управляемых шунтирующих реакторов.

Использование неуправляемых шунтирующих реакторов (НШР) позволяет регулировать как реактивную мощность, так и напряжение в сети, компенсировать ёмкостные токи на землю. Их применение широко распространено в сетях напряжением 35 – 750 кВ.

Ряд недостатков, с которыми сталкиваются при эксплуатации НШР [11]:

• при передаче электроэнергии изменение режима влечет за собой частые коммутации НШР;

• подключения НШР к линиям сопровождается установкой силовых выключателей;

• быстрый износ НШР, а так же изоляции высоковольтного оборудования за счет появления коммутационных перенапряжений при коммутации реактора;

• быстрое срабатывание ресурса выключателей;

• отсутствие управления реактором;

Решением данных вопросов является использование управляемых шунтирующих реакторов.

2.2 Понятие УШР

УШР – статическое устройство шунтирующего типа с возможностью плавного регулирования индуктивного сопротивления. Которое имеет возможность в автоматическом режиме управлять потоками реактивной мощности, а так же стабилизировать напряжение, что непосредственно влечет за собой[5]:

• устранение суточных и сезонных колебаний напряжения;

• повышение качества электрической энергии;

• автоматизацию режимов работы электрической сети;

• уменьшение потерь при передаче, распределении и потреблении электроэнергии;

• повышение устойчивости энергосистемы;

• снижение числа коммутаций выключателей и действий РПН трансформаторов;

• увеличение пропускной способности ЛЭП и обеспечивает надежность управления уровнями напряжения при перетоках мощности, приближенных к предельным по статической устойчивости;

• не допустить эффект «лавины напряжения» при авариях (аварийное отключение нагрузки, генератора, линии электропередач и т.д.);

• обеспечить удовлетворяющий диапазон реактивной мощности для надежной работы генераторов электростанций.

2.3 Преимущества УШР над аналогичными устройствами

Преимущества[5]:

• интервал регулирования равен 100% номинальной мощности устройства;

• управление реактора с неограниченно-возможным ресурсом изменений;

• способность работы без устройств РПН;

• норма по перегрузке реактора до 130% и кратковременная до 200%;

• в точке подключения регулируется как напряжение так и реактивная мощность;

• меньшие потери за счет использования вентильных устройств малой мощности, а так же нет нужды в водяном охлаждении;

• низкий уровень потерь;

• наружная установка;

• малая стоимость.

2.4 Классификация управляемого шунтирующего реактора

Управляемый шунтирующий реактор мощно разделить на три вида[9]:

• УШР с регулированием переключения отпаек;

• УШР трансформаторного типа;

• УШР с подмагничиванием магнитопровода.

Таблица 1 - Классификация УШР

Окончание таблицы 1

Особого применения УШР с РПН на практике не получили. Из-за низкой скорости регулирования (3-5 мин) и ограниченного диапазона регулирования около 60%. Иногда встречаются в США и странах Европы. Применяют для компенсации суточных и сезонных потерь.

Из сказанного выше следует, что достаточное быстродействие и оптимальное регулированию реактивной мощности, позволяют обеспечить реакторы подмагничивающего типа либо трансформаторные реакторы. То есть реакторы, регулирование которых производится группой тиристоров на всю мощность УШР.

2.5 Сравнительная характеристика УШРТ и УШРП

УШР трансформаторного типа состоит из понижающего трансформатора, также реактора, управление которого осуществляется тиристорами.

Характеристики

Список файлов ВКР