close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Понкратов Константин Владимирович. Исследование методов и устройств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой

код для вставки
1
2
Аннотация
Ключевые слова: коэффициент мощности, система электроснабжения,
нелинейная и резкопеременная нагрузка, компенсация реактивной мощности.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка литературы.
В работе решаются задачи исследования методов и устройств
компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения
предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой. Проведен анализ
источников и потребителей реактивной мощности на предприятиях с
нелинейной и резкопеременной нагрузкой; рассмотрены методы
компенсации реактивной мощности; проведен патентный поиск,
направленный на реализацию эффективных методов и устройств
компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения
промышленных предприятий; проведены технико-экономические расчеты
эффективности
компенсации
реактивной
мощности
в
системах
электроснабжения предприятий. В заключительной части представлен
технико-экономический анализ проведенных в работе расчетов решений,
делается вывод относительно экономической эффективности компенсации
реактивной мощности на промышленном предприятии «ТекстильИндустрия»
Страниц – 98; рисунков – 29; таблиц – 5; литературных источников – 69.
2
Summary
Keywords: power factor, power supply system, nonlinear and sharply
variable load, reactive power compensation.
Final qualification work consists of introduction, four chapters, the
conclusion, the list of references.
In the work the problems of research of methods and devices of reactive
power compensation in power supply systems of enterprises with nonlinear and
sharply variable load are solved. The analysis of sources and consumers of reactive
power at enterprises with nonlinear and sharply variable load was considered,
methods for compensating reactive power were considered, a patent search aimed
at implementing effective methods and devices for compensating reactive power in
industrial power supply systems was carried out, technical and economic
calculations of reactive power compensation efficiency in power supply systems of
enterprises. In the final part, a technical and economic analysis of the decisions
made in the work of calculations is made, a conclusion is made regarding the
economic efficiency of reactive power compensation in an industrial enterprise.
Pages – 98; drawings – 29; tables – 5; references – 69.
3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................... 5
1. АКТУАЛЬНОСТЬ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ С НЕЛИНЕЙНОЙ И
РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ .......................................................................... 6
1.1 Ретроспективный анализ источников и потребителей реактивной мощности
на промышленных предприятиях. ............................................................................. 6
1.2 Определение основных факторов, влияющих на коэффициент мощности
систем электроснабжения. ....................................................................................... 17
1.3 Формулирование причин целесообразности выполнения компенсации
реактивной мощности на предприятиях с нелинейной и резкопеременной
нагрузкой. ................................................................................................................. 26
2 МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕЛИНЕЙНОЙ И
РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ ........................................................................ 31
2.1 Анализ методов компенсации реактивной мощности. ..................................... 31
2.1.1 Поперечная и продольная компенсация реактивной мощности. .................. 31
2.1.2 Сравнительный анализ поперечной и продольной компенсации. ................ 46
2.1.3 Определение сравнительной эффективности использования конденсаторных
батарей и синхронных двигателей........................................................................... 47
2.2 Регулирование реактивной мощности в сетях систем электроснабжения. ..... 48
2.3 Подключение конденсаторных установок к сети и особенности их
эксплуатации. ........................................................................................................... 49
3 ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК, НАПРАВЛЕННЫЙ НА ПРИМЕНЕНИЕ
ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ
МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ
ПРЕДПРИЯТИЙ .......................................................................................................... 60
3.1 Компенсация реактивной мощности в сетях с переменным током. ................ 60
3.2 Регулирование коэффициента мощности в преобразователях или инверторах.
................................................................................................................................... 63
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ
КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕЛИНЕЙНОЙ
И РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ .................................................................... 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................ 93
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................... 95
4
ВВЕДЕНИЕ
Промышленные предприятия с нелинейной резкопеременной нагрузкой
могут
быть
модернизированы
(рационализировано
потребление
электроэнергии) за счет установления дополнительного электрооборудования
и преобразования системы электроснабжения. Наиболее часто это
происходит за счет использования дополнительных кабелей (прокладка
новых линий) или замена старых кабелей на новые, обладающие большим
сечением, а так же использование дополнительных трансформаторов. В
случае осуществления такого рода мероприятий необходимо затратить
большие средства, что отразится на цене продукции, которую выпускает
предприятие. Следует учитывать, что пропускная способность ограничена
для сетей среднего напряжения. Из-за чего возможно получение отказа для
организации в предоставлении дополнительной мощности или увеличение
платы, поскольку будут включены затраты по реконструкции питающей
сети.
По вышеизложенным причинам обычно на предприятии осуществляется
установка устройств компенсации реактивной мощности, поскольку данная
процедура
дешевле,
чем
осуществление
реконструкции
сети
электроснабжения.
Существует три направления, по которым происходит повышение
эффективности использования электроэнергии за счет компенсации
реактивной
мощности:
повышение
пропускной
способности
в
трансформаторах и линиях, уменьшение потерь активной мощности,
осуществление нормализации напряжения. Активные потери уменьшаются
благодаря снижению полного тока. Следовательно, мероприятия,
направленные на компенсацию реактивной мощности, можно называть
одним из видов технологий энергосбережения. Мероприятия по компенсации
реактивной мощности целесообразны даже на предприятиях, где нет проблем
с перегрузкой электросетевого оборудования, поскольку срок окупаемости
сравнительно короткий.
Показателем, на основании которого возможно отслеживать, какая часть
потребляемой энергии используется полезно, является коэффициент
реактивной мощности. Основной проблемой компенсации реактивной
мощности является приближение коэффициента мощности приемных
устройств к единице.
5
1. АКТУАЛЬНОСТЬ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ С НЕЛИНЕЙНОЙ И
РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ
1.1 Ретроспективный анализ источников и потребителей реактивной
мощности на промышленных предприятиях.
Источниками
реактивной
мощности
являются
устройства,
целенаправленно воздействующие на баланс реактивной мощности в системе
электроснабжения объекта [1].
Основными источниками реактивной мощности являются: синхронные
компенсаторы и двигатели; конденсаторные батареи; статические
тиристорные компенсаторы; реакторы; насыщающиеся реакторы; реакторы,
коммутируемые тиристорами; линии электропередач [2].
Перечисленные устройства разделяются на две группы (вращающиеся
синхронные машины и статические источники). В первую группу входят
синхронные генераторы электростанций, синхронные компенсаторы,
синхронные двигатели. Эти устройства позволяют плавно регулировать
реактивную мощность как в режиме генерирования, так и потребления. Во
вторую группу входят: конденсаторные батареи, реакторы (но не
токоограничивающие), устройства на базе преобразователей (выпрямители,
инверторы) с искусственной коммутацией тиристоров или их комбинации.
Различные источники реактивной мощности используются в сетях в
зависимости от напряжения в этой сети. Конденсаторные батареи способны
регулировать генерируемую ими мощность только ступенчато, поэтому
используют контакторы для их коммутации, а в случае, где 6-10 кВ и более
используют тиристорные ключи [3, 4].
Реактивную мощность для реакторов можно регулировать ступенчато,
используя для этого коммутационную аппаратуру, как и для конденсаторов, а
так же можно осуществлять плавно, используя тиристоры. Насыщающиеся
реакторы, могут осуществлять потребление реактивной мощности
параметрически, это зависит от напряжения, приложенного в точке его
подключения [5, 6].
Наиболее часто используются ИРМ для предприятий с нелинейной
резко переменной нагрузкой, способных генерировать реактивную
мощность. К ним относятся синхронные машины и конденсаторные батареи.
Однако существует и недостаток у синхронных машин. Они имеют большую
инерционность, из-за постоянной времени системы возбуждения, которая
обусловлена способностью плавно регулировать реактивную мощность. При
ступенчатом регулировании реактивной мощности конденсаторные батареи,
особенно коммутируемые тиристорами, обладают высоким быстродействием
(10−20 мс). При обеспечении статической устойчивости ступенчатое
регулирование практически неприемлемо. Поэтому целесообразно применять
6
комбинированные ИРМ, которые способны при высоком быстродействии
плавно регулировать реактивную мощность [7, 8].
Для некоторых предприятий выгодно иметь собственные тепловые
электростанции, это обычно происходит в случаях, когда промышленные
предприятия потребляют большое количество тепловой энергии, но даже в
таких случаях предусматривается связь с энергосистемой для получения
недостающего количества электроэнергии и для передачи ее излишка [9].
Синхронные генераторы электростанций являются основным
источником в балансе реактивной мощности энергосистем. Это обусловлено
их надежностью, способностью автоматизированного регулирования, а так
же не высокими затратами на реактивную мощность [10].
В случае осуществления работы в режиме перевозбуждения
синхронные электрические машины могут вырабатывать и передавать
реактивную мощность, а потребляют реактивную мощность в режиме
недовозбуждения [11, 12, 13]. Зоны допустимых режимов работы и
предельные значения реактивной мощности синхронного генератора зависят
от активной нагрузки, а границы этих зон определяются номинальными
значениями трех основных параметров режима генератора: тока
возбуждения, напряжения и тока статора. Полная номинальная мощность для
трехфазного синхронного генератора рассчитывается по формуле:
S НОМ  3  U НОМ  I НОМ . .
(1.1)
Максимальная нагрузка при Рг = 0 составляет:
U2
QГ 
xd 
(1.2)
При этом при Рг, когда Qг = 0 определяется как:
1,77U 2
PГ 
xd 
(1.3)
Следует отметить, что происходит нагрев лобовых частей обмоток и
крепежных частей при работе генератора с недовозбуждением, это является
причиной уменьшения потребления реактивной мощности генератором.
Синхронные генераторы являются
средством регулирования
напряжения [14].
Турбогенератор как генерирует, так и потребляет реактивную
мощность (рис. 1.1).
7
Рисунок 1.1 – Ограничения выдачи и потребления реактивной
мощности
Основным экономическим недостатком синхронного генератора
является осуществление больших потерь мощности на передачу
выработанной реактивной мощности Qг.
Так же используются синхронные компенсаторы для создания
реактивной мощности там, где график нагрузки изменяется в широких
пределах [15].
Ток статора для синхронного компенсатора можно рассчитать по
формуле:
E  Uc
E  Uc
I q
j q
.
j  xd
xd
(1.4)
При возбуждении холостого хода ЭДС равна номинальному
напряжению.
При перевозбуждении электродвижущая сила больше напряжения сети
на величину падения напряжения:
Eq  U c  j  xd  I  E ( П ) .
(1.5)
Тогда ток статора определяется:
E ( П )
I j
.
xd
(1.6)
При недовозбуждении ЭДС меньше напряжения сети. Направление
тока статора меняет направление:
E ( П )
I j
.
xd
(1.7)
Минимально допускаемая реактивная мощность синхронного
компенсатора составляет 50% от номинальной мощности. При снижение
потребляемой мощности приводит к снижению ЭДС, из-за чего снижается
запас устойчивой работы.
8
В случае нагружения реактивной и активной составляющими у
синхронной
машины
появляется
активная
составляющая
тока.
Следовательно, синхронная машина является источником реактивной
мощности.
В качестве источника реактивной мощности используют синхронные
двигатели, которые обладают рядом достоинств: малочувствительны к
несинусоидальности напряжения; находятся в цехах, поэтому активные
потери минимальны; затраты на реактивную мощность синхронных
двигателей ниже, чем у конденсаторов.
Изменение cosφном двигателя на 0,1 с 1 до 0,9 увеличивает полную
мощность на 11%, при этом реактивная мощность изменяется в диапазоне от
0 до 48% в отношении номинальной мощности.
В отличие от двигателей для генераторов характерна передача
реактивной мощности на большие расстояния с превышающими потерями
мощности. Из-за этого генераторы не так часто используются на
предприятиях как источники реактивной мощности.
Косинусные конденсаторы применяются для компенсации реактивной
мощноти, работают на частоте 50 Гц, обладают мощность от 2 до 100 кВАр.
Перегрузочная способность по току до 30%, а по напряжению до 10%.
Сопротивление конденсатора зависит от частоты гармоники. За счет
высших гармоник, проникающих в конденсатор, происходит увеличение
потерь мощности, из-за чего происходит их нагрев.
В случае с быстродействующим регулированием реактивной мощности
практически невозможно использование косинусных конденсаторов. Это
связанно с частым переключением секций конденсаторной батареи, а именно
с бросками тока и возникающим перенапряжением, при коммутации
выключателями. В случае замены выключателей тиристорными ключами,
что позволяет осуществлять коммутацию в определенный момент времени,
происходит снижение бросков тока и перенапряжения. Такое решение
позволяет снять ограничения по частоте коммутаций и сделать возможным
применение косинусных конденсаторов при компенсации реактивной
мощности, в том числе и в сетях с непостоянной и резкопеременной
нагрузкой.
В случае с реакторами происходит положительный регулирующий
эффект, то есть происходит увеличение потребления реактивной мощности
синхронно с увеличением напряжения. В связи с этими свойствами реакторы
применяются для протяженных электропередачах с напряжением 220 кВ и
выше.
Насыщающиеся реакторы используются для регулирования реактивной
мощности как параметрическое устройство. Увеличивая напряжение ток в
реакторе возрастает, при повышении потребляемой реактивной мощности
происходит стабилизация напряжения в точке его подключения.
9
Для плавного регулирования реакторы используются тиристорные
ключи, за счет изменения угла управления обеспечивается изменение тока в
реакторе [16].
Комбинированные
источники
применяются
в
случаях
с
необходимостью плавного регулирования реактивной мощности как ее
потребителя, так и генерирования [17].
Так же линии электропередачи обладают индуктивным (приемники
реактивной мощности) и емкостным (источники реактивной мощности)
сопротивлениями [18]. Индуктивная мощность зависит от квадрата силы
тока, а реактивная мощность от квадрата напряжения. Для длинных
высоковольтных линий характерно, что зарядная емкостная мощность может
превалировать над индуктивной при малых нагрузках [19]. Линия
электропередач является источником реактивной мощности при холостом
режиме. На 1 км ЛЭП напряжением 110 кВ генерирует около 30кВАр.
Реактивная мощность воздушных и кабельных линий не регулируется [20].
Состав электроприемников в системах электроснабжения предприятий
с нелинейной резкопеременной нагрузкой представлен в таблице 1.1 [21].
Реактивную мощность потребляют не только электроприемники
предприятий, но и элементы питающей сети (40% потерь). Из 100%
реактивной мощности 22%
идет на потери в трансформаторах
электростанций, 6,5% − линии сетей системы, 13,5% − понижающие
трансформаторы, а 58% приходится на шины 6/10 кВ потребителей [22]
Таблица 1.1 − Состав электроприемников в системе электроснабжения
предприятий
Виды электроприемников
Установленная мощность
электроприемников энергосистемы, %
активная
реактивная
Асинхронные электродвигатели
31
35
Синхронные электродвигатели
22
0
Вентильные преобразователи
15
9
Электропечные установки
13
7
Бытовые, сельскохозяйственные и
8
6
др.
6
3
Собственные нужды
5
40
электростанций
Потери в электрических сетях
Состав потребителей реактивной мощности показывает, что основную
ее часть потребляют четыре вида устройств: асинхронные двигатели – 35%,
вентильные преобразователи – 9%, трансформаторы всех ступеней
трансформации (потери в них) – 40%, электропечные установки – 7%, линии
электропередачи (потери в них) – 6%. В различных энергосистемах
процентное соотношение может отличаться, но тенденция сохраняется [22].
10
Около 75% вырабатываемой в системах реактивной мощности
потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Их работа
основывается на принципе электромагнитной индукции, что соответственно
сопровождается процессом непрерывного изменения магнитного потока.
Поэтому необходимо подавать не только активную составляющую, но и
реактивную индуктивного характера [23, 24].
Реактивную мощность, потребляемую трехфазным асинхронным
двигателем, можно определяется по формуле:
QАД  3  I12  x1  3  I 02  x0  3  ( I 2' ) 2  x2'  3  I 02 ( x1  x0 )  3( I 2' ) 2 ( x1  x2' )  Q0  Q p
(1.8)
Для асинхронного двигателя реактивная мощность изменяется в
пределах от мощности холостого хода, независящей от нагрузки, до
потребляемой при номинальной нагрузке мощности.
При номинальном напряжении потребляемая асинхронным двигателем
реактивная мощность определяется по формуле:
QАД  Q0   2Q p
(1.9)
Номинальная
реактивная
мощность асинхронного двигателя
определяется по паспортным данным:
P
QНОМ  НОМ tgНОМ
НОМ
(1.10)
Можно
мощность:
принять
sinφхх ≈ 1
[25].
Тогда
реактивная
трехфазная
Q0  3  I xx  U НОМ
(1.11)
или:
Q0  3  I xx  U НОМ  3  I НОМ  U НОМ  cos НОМ
I xx
P
I xx
 НОМ
.
I НОМ cos НОМ НОМ I НОМ cos НОМ
(1.12)
Реактивная мощность для потоков рассеяния определяется:
P
I xx
Q p  (QНОМ  Q0 )  2   2 НОМ (tg НОМ 
).
 НОМ
I НОМ cos НОМ
(1.13)
Полная реактивная мощность:
P  tg PНОМ
I xx
I xx
QАД 

(
  2 (tgНОМ 
)).

 НОМ I НОМ cos НОМ
I НОМ cos  НОМ
(1.14)
В соответствие с выше приведенными формулами становиться
возможно определить реактивную мощность асинхронного двигателя для
нагрузок 100 и 50%, при следующих паспортных данных двигателя: PНОМ =
10 кВт; U НОМ = 380 В; cos  = 0,89 ( tg = 0,512);  НОМ =0,875. Ток холостого
хода при расцепленной муфте Ixx=5 А.
Номинальная нагрузка равна:
11
QНОМ 
PНОМ
10
tg НОМ 
 0,512  5,85кВАр.
НОМ
0,875
Номинальный ток при этом равен:
PНОМ
10
I НОМ 

 19,6 А.
3  U НОМ НОМ  cosНОМ
3  0,38  0,875  0,89
Для нагрузки в 50%:
P  tg PНОМ
I xx
I xx
QАД 

(
  2 (tg НОМ 
)) 

 НОМ I НОМ cos НОМ
I НОМ cos  НОМ
5
5
5
(
 0,52 (0,512 
))  3,9кВАр.
0,875 19,6  0,89
19,6  0,89
Анализ проведенного расчета показывает, что загрузка асинхронных
двигателей сильно влияет на потребление реактивной мощности. Данный
вывод напрашивается, поскольку при уменьшении коэффициента загрузки
асинхронного двигателя значение tg  возрастает, а следовательно,
возрастает и потребляемая реактивная мощность. Следует отметить, что tg 
сильно возрастает при использовании асинхронного двигателя на мощностях
ниже номинальной.При анализе расчетов, величина tg  асинхронных
двигателей зависит от значения тока холостого хода. Если рассмотреть
асинхронные двигатели серии 4А с n=3000 об/мин в диапазонах
номинальных мощностей и асинхронных двигателей АИ с таким же числом
оборотов в минуту (рис. 1.2, рис. 1.3).

tgφ
Кз
Рисунок 1.2 – График зависимости tg  от коэффициента загрузки
асинхронных двигателей серии 4А
12
tgφ
Кз
Рисунок 1.3 – График зависимости tg  от коэффициента загрузки
асинхронных двигателей серии АИ
Потребление реактивной мощности асинхронными двигателями
зависит от их загрузки гораздо больше чем силовые трансформаторы.
Значение коэффициента реактивной мощности асинхронных двигателей
увеличивается при уменьшении номинальной мощности. Это обусловлено
тем, что конструктивное исполнение асинхронных двигателей таково, что с
уменьшением их номинальной мощности увеличивается величина
воздушного зазора и соответственно величина потребляемой им реактивной
мощности. Для повышения эффективности использования реактивной
мощности следует заменять малонагруженные асинхронные двигатели
электродвигателями меньшей номинальной мощности или снижать
напряжение на их зажимах. Снижение напряжения, подводимого к обмоткам
асинхронного двигателя, до минимально допустимого значения приводит к
уменьшению реактивной мощности. При этом одновременно снижаются
потери активной мощности и увеличивается КПД электродвигателя.
Переключение статорной обмотки с треугольника на звезду или
секционирование статорных обмоток, или понижение напряжения в сетях,
которые питают асинхронные двигатели позволяет снизить напряжения у
малозагруженных асинхронных двигателей.
Реактивная мощность трехфазного трансформатора определяется по
формуле:
i %  S НОМ 3  I 2  u КЗ %  U 2
QТР  Q0  QР  Qxx  3  I 2 xТР  xx


100
100  S НОМ
2
ixx %  S НОМ u КЗ %  S 2 ixx %  S НОМ
 u КЗ %  S 2




100
100  S НОМ
100  S НОМ
2
S НОМ ixx %  S НОМ
 u КЗ %  S 2
S НОМ

(
)

(ixx %  u КЗ %   2 ).
2
100
S НОМ
100
(1.15)
13
Определим реактивную мощность трансформатора с учетом
паспортных значений тока холостого хода ixx=2% и напряжения короткого
замыкания uкз=5,5% для разных условий его нагрузки.
При холостом ходе реактивная мощность трансформатора равна:
i %  S НОМ 2  630
Q0  xx

 12,6кВАр.
100
100
Реактивная мощность для номинальной нагрузки:
u %  S НОМ 2 5,5  630 2
Qp  кз
 
1  34,65кВАр.
100
100
Суммарная реактивная мощность для номинальной нагрузки будет
составлять:
QТР  Q0  Qp  12,6  34,65  47, 25кВАр.
Суммарная реактивная мощность для половинной нагрузки составит:
S
630
QТР  НОМ (ixx %  uкз %   2 ) 
(2  5,5  0,52 )  21,26кВАр.
100
100
Рассмотрим трансформаторы с большей мощностью при таком же токе
холостого хода и напряжения короткого замыкания.
Для трансформатора с мощностью 1000кВА:
i %  S НОМ 2 1000
Q0  xx

 20кВАр.
100
100
u %  S НОМ 2 5,5  1000 2
Qp  кз
 
1  55кВАр.
100
100
QТР  Q0  Qp  20  55  75кВАр.
S НОМ
1000
(ixx %  uкз %   2 ) 
(2  5,5  0,52 )  33,75кВАр.
100
100
Для трансформатора с мощностью 1600 кВА:
i %  S НОМ 2 1600
Q0  xx

 32кВАр.
100
100
u %  S НОМ 2 5,5  1600 2
Qp  кз
 
1  88кВАр.
100
100
QТР  Q0  Q p  32  88  120кВАр.
QТР 
S НОМ
1600
(ixx %  uкз %   2 ) 
(2  5,5  0,52 )  54кВАр.
100
100
Таким образом из расчетов видно, что нецелесообразно использовать
трансформаторы с высокой номинальной мощностью при малой
загруженности. Более рационально на их месте использовать
трансформаторы с малой мощностью, либо отключать трансформаторы с
малой загрузкой (переводить в резерв) для увеличении загрузки на других
трансформаторах.
Потребление реактивной мощности трансформаторами меньше, чем
асинхронными двигателями, но если рассматривать систему в целом то оно
QТР 
14
соизмеримо. Это обусловлено большим числом трансформаций в системе,
которое достигает 3–4, а иногда увеличивается и до 5–6. Поэтому суммарная
номинальная мощность трансформаторов больше, чем асинхронных
двигателей [26, 27].
Электропечи для обеспечения процесса плавки потребляют большое
количество реактивной мощности, а так же реактивная мощность
расходуется на покрытие потерь в элементах печной установки.
Потребление реактивной мощности печью дугового типа происходит
из-за большого угла сдвига по фазе тока и напряжения в цепи питания.
Так
же
потребителем
реактивной
мощности
являются
электросварочные установки. Наиболее распространены однофазные, с
резкопеременной нагрузкой и низким коэффициентом мощности: cosφ −
0,30–0,35, в случае контактной сварки 0,2–0,6. В тех случаях, когда
сварочные установки при низком cosφ создают недопустимые колебания и
несимметрию напряжений по всей сети, применяется сварка на постоянном
токе, а питание происходит благодаря преобразователю переменного тока
[28].
Источниками питания сварочных установок постоянного тока являются
тиристорные преобразователи, являющиеся потребителями реактивной
мощности. Реактивная нагрузка у них стабильна по сравнению с сварочными
установками переменного тока. Но они являются генераторами высших
гармоник тока и напряжения, особенно это происходит при подключении
сварочных установок с преобразователями к сети 380−660 В.
Потребление реактивной мощности осуществляется по двум причинам:
из-за коммутационного процесса и из-за задержек момента открытия
вентиля. Из-за этого происходит сдвиг тока в цепях вентилей относительно
напряжения, что приводит к понижению cosφ в сетях и увеличивает
потребление реактивной мощности.
Взаимная связь между анодным током и углом коммутации
определяется по формуле:
2 U2
Id 
(1  cos  ).
xa
(1.16)
Для снижения выпрямленного напряжения в управляемых вентилях
искусственно создается задержка открытия вентиля. При этом возникает
сдвиг анодного тока, угол сдвига по фазе тока относительно амплитуды
напряжения определяется как:
1
2     .
2
(1.17)
Тогда формула 1.16 будет иметь вид:
2 U2
Id 
(cos  cos(   )).
xa
(1.18)
15
Коэффициент мощности λ преобразовательного агрегата определяется
по формуле:
    cos  .
(1.19)
где коэффициент искажения первичного тока по сравнению с
синусоидальной формой первой гармоники этого тока определяется:
i
  11 .
i1
(1.20)
А коэффициент сдвига тока относительно напряжения:
P1

cos 
 cos(  ).
2
P12  Q12
(1.21)
Тогда реактивная мощность равна:
ixx % uКЗ %


)  PВЫП  tg (  ).
100 100
2 (1.22)
Таким образом, агрегаты направленные на преобразование тока
являются крупными потребителями реактивной мощности. Её потребление
имеет особенности, связанные с нелинейностью и нестабильностью
параметров нагрузки. Создание компенсационного преобразовательного
агрегата с искусственной коммутацией, который при этом генерирует
реактивную мощность является эффективный решением для компенсации
реактивной мощности.
Так же одним из мелких потребителей реактивной мощности является
люминесцентное освещение. Данный тип освещения применяется для
освещения промышленных помещений, улиц, площадей. Этот вид ламп
работает за счет электрического разряда в разряженном газовом пространстве
с парами ртути. Из-за разряда образуется ультрафиолетовое излучение,
воздействующее на люминофор колбы в следствие чего происходит
свечение. Поскольку в лампах данного типа есть дроссель то они являются
потребителями реактивной мощности.
Активные потери около 25% от мощности лампы [29].
Из-за такого процента потребления реактивной мощности необходимо
предусмотреть компенсацию, в следствие чего люминесцентная лампа
включается с пускорегулирующим аппаратом, в котором находится
конденсатор, который и направлен на компенсацию реактивной мощности.
Поскольку конденсаторы имеют меньший срок службы чем дроссели
пускорегулирующая аппаратура для данного вида ламп с конденсаторами в
качестве балластного сопротивления имеет относительно короткий срок
работы.
Встроенные конденсаторы повышают cosφ до 0,92–0,95.
Линии электропередачи и токоограничивающие реакторы так же
являются потребителями реактивной мощности. В случае с воздушной
Qпр.агр  QТР  QВЫП  S НОМ .ТР (
16
трехфазной линией реактивная мощность, которая потребляется, может быть
определена по формуле:
L
P
QЛ  3  I 2
(
) 2 xL  103.
1000 U  cos 
(1.23)
Индуктивность такой линии на 1 км определяется по формуле:
D
L  (4, 61g ср  0,5)  10 4.
r
(1.24)
Емкостная составляющая реактивного сопротивления превалирует для
воздушных и кабельных линий, по этой причине такие линии являются
источниками отрицательной реактивной мощности.
Так
же
потребителями
реактивной
мощности
являются
токоограничивающие реакторы. Для них реактивная мощность определяется
по такой же формуле что и для линий.
На долю различных линий электропередач приходится около 10%
потребляемой реактивной энергии [30].
1.2 Определение основных факторов, влияющих на коэффициент
мощности систем электроснабжения.
Основной причиной понижения коэффициента мощности является
работа в системах электроснабжения при cosφ имеющих значение
значительно ниже номинального [31, 32].
Факторы, влияющие на cosφ можно разделить на эксплуатационные
факторы, техническое состояние, а так же конструктивные решения. К
эксплуатационным факторам относятся, например, при работе асинхронных
двигателей потери при холостом ходе, недогрузках и перегрузках
электродвигателя.
Активные потери в статоре и роторе незначительны при холостом ходу,
а ток определяется, на основе составляющей, которая идет на
намагничивание. При этом Iхх составляет 35−80% для двигателей малой
мощности и 20−35% для мощных от номинального значения. У асинхронных
двигателей реактивная мощность холостого хода составляет 60−70% от
полной реактивной мощности. Из-за этого cosφ не превышает 0,10−0,15.
Поэтому энергия между источником питания и двигателем не совершает
никакой полезной работы, а коэффициент мощности будет понижен [33].
При cos(φ) = 1 для передачи 500 кВт в сети переменного тока с
напряжением 400 В ток имеет значение 722 А, а при передачи той же
активной мощности при коэффициенте cos(φ) = 0,6 значение тока
повышается до 1203 А [34].
При недогрузках реактивная мощность рассеяния, которая
определяется на основе величины приведенного тока ротора, имеет прямую
зависимость от реактивных сопротивлений, которые возникают при
рассеянии обмоток статора и ротора. При отклонении нагрузки от
17
номинального значения происходит изменение тока ротора, тока статора, а
следовательно коэффициент мощности так же изменяется в сторону
уменьшения, при чем уменьшение происходит пропорционально по
отношению к снижению нагрузки [35].
Величина Iхх изменяется в зависимости от недогрузки двигателя до
номинального значения. Следовательно, при недогрузке двигателя величина
тока холостого хода изменится незначительно, а нагрузочная составляющая
статорного тока резко уменьшиться, что приведет к снижению коэффициента
мощности. Таким образом, чем больше ток холостого хода, тем при прочих
равных условиях в случае снижения нагрузки двигателя резче падение
коэффициента мощности, что подтверждается графиками, представленными
на рисунке 1.4.
Рисунок 1.4 − Влияние нагрузки и тока холостого хода на коэффициент
мощности
На предприятиях очень часто бывают случаи неполной загрузки
двигателя, а иногда бывает нагрузка меньше чем на рисунке 1.2, что
приводит к значительному снижению коэффициента мощности.
При перегрузке коэффициент мощности достигает максимального
значения при нагрузке, несколько меньшей номинальной, а если ее и дальше
увеличивать, то начинает происходить уменьшение из-за роста магнитных
потоков рассеяния и потребление реактивной мощности увеличивается.
Так же следует учитывать влияние трансформаторов на коэффициент
мощности. Являясь промежуточным звеном при передаче электроэнергии от
источников к электроприемникам, а так же учитывая, что как обычно
имеется в наличие несколько трансформаторных подстанций, существенно
влияют на коэффициент мощности [36].
18
При этом трансформаторы даже при номинальной работе ухудшают
коэффициент мощности. При осуществлении загрузки трансформатора
реактивная мощность увеличивается, из-за появления полей рассеивания.
Следует отметить, что существенное снижение cosφ наблюдается в случае
когда происходит одновременное снижение коэффициента мощности и
нагрузки. Таким образом, оказывается влияние на изменение коэффициента
мощности, когда происходит работа трансформаторов с загрузкой до 60% от
номинальной мощности.
Следующая формула описывает их взаимосвязь с напряжением и
частотой:
U2
Q0  C
f V .

(1.25)
отсюда следует, что реактивная мощность зависит от квадрата
напряжения сети; происходит возрастание реактивной мощности у
двигателей высокочастотных, а так же в зависимости от объема
магнитопровода.
Магнитный поток увеличивается с увеличением напряжения, создаётся
электродвижущая сила, которая уравновешивает практически в полном
объеме напряжение сети. Из-за увеличение намагничивающего тока,
происходит увеличение реактивной составляющей мощности. При
достижении
насыщения
магнитопровода,
происходит
уеличение
намагничивающего тока не пропорционально напряжению, а гораздо больше,
но при этом увеличение реактивной мощности происходит пропорционально
напряжению.
На рисунке 1.5 показано, как изменяется скольжение при постоянном
моменте сопротивления, а так же при изменении вращающего момента
двигателя, который зависит от квадрата напряжения.
Рисунок 1.5 – Зависимость скольжения от напряжения
Ток ротора в этом случае будет изменяться обратно пропорционально
напряжению, которое будет прикладываться. При этом статорный ток будет
равен геометрической сумме приведенного тока и тока холостого хода.
19
Рисунок 1.6 – Зависимость тока от напряжения
Магнитный поток и намагничивающий ток уменьшается при снижении
напряжения. При этом возрастут активные составляющие токов если
нагрузка на валу не уменьшится, поэтому возрастает составляющая
реактивной мощности. Следовательно из-за снижения напряжения cosφ
возрастает, однако это приводит к повышению потребляемого активного
тока, по этой причине происходит перегрев обмотки двигателя.
Рисунок 1.7 – Влияние напряжения на коэффициент мощности
электродвигателя при разной загрузке (25%, 65%, 100%)
В целях повышения cosφ эффективно снижение напряжения при
недогрузках двигателя в интервале от 0 до 50% [37].
Так же при изменении частоты, а именно уменьшении, возрастает
потребляемая реактивная мощность. При этом реактивная мощность
намагничевания изменяется более резко, это продемонстрировано на
рисунке.
20
Рисунок 1.8 – Реактивная мощность при изменении частоты
Коэффициент мощности снижается при понижении частоты тока
подводимого к двигателю. При этом на практике отклонения напряжения
гораздо серьезней влияют на cosφ, чем отклонения частоты.
Для трансформаторов характерно увеличение намагничивающего тока
при повышении напряжения выше номинального. В некоторых конструкциях
трансформаторов 10%-е повышение напряжения приводит к увеличению
намагничивающего тока в два раза, из-за чего происходит снижение
коэффициента мощности.В системах электроснабжения не допускается более
чем на 5% снижение напряжения, не взирая на то, что это положительно
влияет на cosφ, это связано с дополнительным нагревом обмотки ротора и ее
преждевременный износ. Отсюда и возникает правило при снижении
напряжения более 5% номинального происходит обязательное снижение
нагрузки электродвигателя по отношению к номинальному. Таким образом,
для бесперебойной работы электросети и что немало важно поддержания
cosφ немаловажное значение имеет напряжение и частота [38].
Учитывая, что асинхронный двигатель имеет магнитное сопротивление
воздушного зазора около 70−80% по отношению к полному сопротивлению
магнитной цепи, то отношение тока холостого хода по отношению к
номинальному току имеет зависимость:
I xx

 .
I НОМ 
(1.26)
Процесс конструирования асинхронных двигателей происходит с
предельно допустимой величиной воздушного зазора, это происходитв связи
с механическими факторами: вибрация вала, допустимый прогиб вала,
гладкостью поверхности ротора и статора, допусками на износ подшипников,
допусками на просадку подшипников [39].Воздушный зазор колеблется в
пределах от 0,2 до 1,75 мм, это зависит от типа двигателя и числа его
оборотов.
Таблица 1.2 − Воздушный зазор в асинхронных электродвигателях
Частота
Мощности двигателя, кВт
вращения 0,2
0,2-1 1-2,5 2,5-5 5-10 102050100- 20021
об/мин
3000
500-1500
0,25
0,2
0,3
0,25
0,35
0,3
0,4
0,35
0,5
0,4
20
0,65
0,4
50
0,8
0,5
100
1
0,65
200
1,25
0,8
300
1,5
1
Воздушный зазор в электродвигателях увеличивается при
эксплуатации из-за износа подшипников, это приводит к снижению
коэффициента мощности [39, 40]. Графики, иллюстрирующие изменение
тока холостого хода асинхронных электродвигателей при увеличении
воздушного зазора (рис. 1.9).
Рисунок 1.9 – Изменение холостого хода в зависимости от воздушного
зазора: 1 – двигатель 1,5 кВт, 2 – двигатель 3 кВт, 3 – двигатель 14,5 кВт, 4 –
двигатель 44 кВт
У двигателей малой мощности нарастание тока холостого хода
проявляется сильнее, чем у более мощных двигателей при одинаковых
воздушных зазорах. Отсюда следует, что снижение cosφ у них происходит
более сильно. Поэтому при эксплуатации двигателей с увеличивающимся
воздушным зазором приводит к ухудшению потребления мощности из-за
низкого коэффициента мощности [39-41].
При этом следует отметить, что воздушный зазор может увеличится не
только из-за износа подшипников, но и в ходе ремонта, кода сместятся
геометрические оси статора и ротора или может произойти сдвиг стали
ротора вдоль оси двигателя. Распиловка пазов для замены обмоточного
провода другого сечения также приводит к нарушению воздушного зазора.
Незначительное расхождение осей статора и ротора ведет к
неравномерности распределения магнитного потока в общей магнитной
системе двигателя, а так же в воздушном зазоре. Поэтому происходит
увеличение реактивной мощности. Исходя из эксплуатационных показателей
это влечет снижение cosφ на величину около 0,02 по сравнению с его
номинальным значением и происходит падение КПД на 1,4−3,7% [42].
В случае со сдвигом, в следствие которого может произойти смещение
более чем на 10 мм, допустим из-за отсутствия крепления происходит
увеличение реактивной мощности [43]. Это происходит потому, что ток
22
создает поля рассеяния вокруг проводников в пазах, между зубцами, лобовых
частей обмоток. При нормальных условиях cosφ определяется из отношения
намагничивающего тока и тока короткого замыкания:
I
x
   К.
I КЗ xт
(1.27)
Увеличение реактивности потока рассеяния и уменьшение
реактивности главного потока происходит при появлении ненормального
сдвига [44]. В этом случае происходит увеличение коэффициента рассеяния,
что приводит к росту потребления реактивной мощности и снижению cosφ
(рис. 1.10).
Рисунок 1.10 – Зависимость коэффициента мощности от коэффициента
рассеяния
Для двигателей малой мощности этот процесс имеет большое влияние,
поскольку для них коэффициент мощности может снизится на величину до
30% от номинальной мощности.
В случаях с распиловкой, которая увеличивает магнитное
сопротивление, приводящее к увеличению тока холостого хода и
уменьшению cosφ, чем больше мощность, тем меньше влияет увеличение
паза [45].
Рисунок 1.11 – Влияние ширины паза на cosφ, где τ – полюсное деление
Как видно из графиков рисунка 1.11 у двигателей малой мощности
распиловка паза даже на 0,2 мм приводит к уменьшению коэффициента
мощности до значения в 5%.
23
Это также ведет к отклонению от первоначальных данных. Если
допущено уменьшение числа витков в фазе, то происходит увеличение
магнитного потока и магнитной индукции, а в процентной зависимости это
происходит эквивалентно. Из-за чего увеличение реактивной мощности и
тока холостого хода может достигать 25% (в случае уменьшения числа
витков на 10%). По этой причине может произойти уменьшение
коэффициента мощности на величину до 10%.
При этом происходит снижение КПД.
В случае с конструктивными факторами можно провести следующую
классификацию короткозамкнутые и фазные, защищенные и открытые,
быстро- и тихоходные двигатели. Все перечисленные факторы влияют на
величину мощности.
Короткозамкнутые двигатели с двойной белечьей клеткой обладают
коэффициентом мощности большим, чем фазные, но при этом меньшим, чем
у короткозамкнутых двигателей. Это происходит из-за индуктивного
сопротивления рассеяния рабочей обмотки.
Используя данные из таблицы можно сделать вывод о том, что cosφ у
фазных двигателей снижается быстрее, чем у двигателей с
короткозамкнутым ротором.
Таблица 1.3 – Данные для асинхронных двигателей
Параметр
Нагрузка
С
С фазовым
короткозамкнутым
ротором
контуром
cosφ
4/4
0,92
0,85
3/4
0,9
0,79
1/2
0,82
0,67
КПД
4/4
0,9
0,88
3/4
0,9
0,88
1/2
0,89
0,86
С двойной
белечьей
клеткой
0,86
0,83
0,76
0,9
0,895
0,875
Так же следует отметить, что при одинаковых параметрах
быстроходные двигатели имеют более высокий cosφ и КПД, чем тихоходные.
У тихоходных машин величина δ / τ больше, чем у быстроходных.
Тихоходные двигатели потребляют больше реактивной мощности и имеют
более низкий коэффициент мощности. Для подтверждения данного
высказывания в таблице 1.4 рассматриваются двигатели одной мощности, но
с разным числом оборотов.
Таблица 1.4 − Влияние числа оборотов асинхронных двигателей на их cosφ
Мощность, кВт
92
92
92
92
Число об/мин
1500
1000
750
600
24
cosφ при 100%
нагрузке
0,92
0,9
0,89
0,88
Наиболее целесообразным видится использование быстроходного
электродвигателя с редуктором, обладающим большим передаточным
числом [46]. Большая часть потребляемой реактивной мощности двигателем
необходима для намагничивания магнитопровода, при этом большая часть
идет на создание магнитного поля в воздушном зазоре. Поэтому чем
двигатель мощнее тем коэффициент мощности будет выше при этом еще
следует учитывать его быстроходны качества.
Рисунок 1.12 – Зависимость коэффициента мощности от номинальной
мощности
Из рисунка 1.12 видно, что для тихоходного двигателя коэффициент
мощности составляет 0,63−0,90, для быстроходного двигателя 0,85−0,93 [47].
Так же следует отметить, что закрытие электродвигателя, ведет к
нагреву, что в свою очередь снижает допустимую нагрузку. При этом если
такой электродвигатель открыть, то его нагрузка увеличивается на 25−30%
по отношению к номинальной мощности. В случае если оставшиеся условия
остаются равными защищенные и открытые двигатели нуждаются в
одинаковой реактивной мощности намагничивания, но при этом следует
учитывать, что у них разные допустимые нагрузки. В таблице приведено
сопоставление по cosφ электродвигателей разного исполнения.
Таблица 1.5 − Коэффициент мощности асинхронных электродвигателей
Мощность,
Открытые
Закрытые
кВт
с
с фазным
с
с фазным
короткозамкнутым ротором короткозамкнутым ротором
ротором
ротором
обороты
1000
750
1000
750
10
0,83
0,81
0,78
0,74
4,5
0,81
0,77
0,73
0,72
Коэффициент мощности в среднем варьируется в пределах 0,05−0,06 в
сторону предпочтения двигателей открытого типа.
25
Все приведенные выше факторы следует принимать к сведению и
внедрять на предприятие, для наиболее рационального использования
реактивной мощности.
1.3 Формулирование причин целесообразности выполнения
компенсации реактивной мощности на предприятиях с нелинейной и
резкопеременной нагрузкой.
Реактивная составляющая полной мощности необходима, чтобы
создавались магнитные и электрические поля в элементах электрической
сети. Данная составляющая мощности практически не потребляется, а
перетекает от источника питания к электроприемнику и в обратном
направлении [48].
При этом передача реактивной мощности по линиям и через
трансформаторные сети не выгодна по таким причинам: возникают
дополнителные потери активной мощности во всех элементах системы
электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью;
возникновение дополнительных потерь реактивной мощности; потери
напряжения; уменьшение пропускной способности сетей электроснабжения,
что в некоторых случаях не позволяет использовать полную установленную
мощность электрооборудования; снижение коэффициента полезного
действия трансформаторов; не полное использование полезной мощности
генераторов, что приводит к увеличению удельного расхода топлива.
Данные причины легко описываются формализованно. Таким образом
первую причину связанную с дополнительной потерей активной мощности
из-за загрузки реактивной мощности можно найти используя формулу:
S 2
S2
P2  Q2
p2 R Q2R
2
P  3I R  3(
) R 2 R
R  2  2  Pp  PQ
U
U2
U
U
3 U
(1.28)
где PQ пропорционально квадрату нескомпенсированной реактивной
мощностью и определяются как:
Q2 R
PQ  2 .
U
(1.29)
При этом дополнительные активные потери пропорциональны
активному сопротивлению проводников:
l
R .
S
(1.30)
где ρ − удельное сопротивление материала проводников, l и S −
соответственно их длина и сечение.
Отсюда следует, что компенсировать реактивную мощность особенно
актуально, когда нагрузка подключена тонким длинным кабелем с
алюминиевой жилой, а если учитывать, что нагрузка подключается
26
отрезками проводников, то активное сопротивление становится еще
значительней [49].
Учитывая коэффициент мощности, который равен:
P
P
cos   
.
S
p2  Q2
(1.31)
откуда:
p2
p2  Q2 
cos 2 
(1.32)
соответственно потери мощности равны:
P2  R
P  2
.
U  cos 2 
(1.33)
Поэтому при постоянных: передаваемой мощности, напряжении и
сопротивлении сети - потери
активной мощности в сети обратно
пропорциональна квадрату коэффициента мощности передаваемой нагрузки:
1
P  f ( 2 ).
cos 
(1.34)
Из этой формулы следует, что потери активной мощности в
электрической сети растут с понижением cosφ, а величина реактивной
мощности может достигать до размера превышающего активную мощность в
три раза.
А с учетом условия нагрева, при обратном перетекании реактивной
мощности, увеличивают сечение проводников, что влечет за собой
увеличение необходимого цветного метала для создания проводов, а так же
вынуждает применять новые конструкторские решения при создании опор
линий электропередач. Все это влечет к большим экономическим затратам
[50].
Учитывая, что:
I a  I  cos.
(1.35)
общие потери активной мощности рассчитываются по формуле:
Pp
3I a2 R
2
P  3I R 

.
cos 2  cos2 
(1.36)
При рассмотрении следующей проблемы, необходимо отметить, что
при передаче реактивной мощности потребителю, она будет сопровождаться
дополнительными потерями. Если в линии, то:
Q  3  I 2  x0  l.
(1.37)
А если в трансформаторе, то:
S НОМ
(ixx  uКЗ  2 ).
100
(1.38)
На данные величины необходимо будет увеличивать мощность
компенсирующих устройств.
Q 
27
Относительно третьей причины связанной с потерей напряжения то это
актуально для протяженных сетей с малым сечением проводников:
P R Q X P R Q X
U 


 U p  U Q .
U
U
U
(1.39)
Отсюда следует, что если уменьшить значение передаваемой
реактивной мощности до нуля, то напряжение на конце линии увеличится на
величину равную:
Q X
U Q 
.
U
(1.40)
Так же в зависимости от величины реактивной мощности снижается и
напряжение в трансформаторе. При этом следует учитывать, что при
снижении коэффициент мощности вторичной цепи растут потери
напряжения [51].
Повышение потребления реактивной мощности происходит при
уменьшении напряжения на шинах, что приводит к увеличению потери
напряжения, а так же приводит к дальнейшему снижению напряжения и в
конечном итоге к лавине напряжения.
Так же необходимо выдерживать запас статической устойчивости
нагрузки по напряжению при провалах напряжений:
U  U КР
KU 
100%.
U
(1.41)
Поскольку в установившихся режимах работы сети это условие в
большинстве случаев не выдерживается, в частности и из-за загрузки
реактивной мощностью.
Учитывая четвертую причину, следует отметить, основываясь на том,
что коэффициент мощности асинхронных двигателей предприятий близок к
0,7 и общий cosφ близок к 0,7 и осуществляется питание, где полная
номинальная мощность трансформатора 1000 кВА [54], то максимальная
активная мощность будет равна 700 кВт, а если компенсировать реактивную
мощность и увеличить cosφ до 0,9 то можно получить дополнительно
200 кВт [55].
При увеличении реактивной мощности на трансформаторах,
происходит снижение коэффициента полезного действия, допустим при
cos  =1 и cos  =0,5, а потери холостого хода трансформатора = 0,36 кВт,
короткого замыкания = 1,97 кВт. Тогда при cos  =1:
P1
100

100% 
 100%  97,7%.
P1  Pxx  PКЗ
100  0,36  1,97
При cos  =0,5:
P1  S  cos   100  0,5  50кВт.
Из-за того, что сила тока остается без изменений, то потери будут везде
одинаковые, но КПД:
28
P1
50
100% 
 100%  95,5%.
P1  Pxx  PКЗ
50  0,36  1,97
Для генераторов электростанций, в случае когда реактивная мощность
превышает номинальное значение, активную нагрузку необходимо
уменьшить. Полный ток нагрузки обмоток не должен превышать
номинального тока генератора из-за увеличения нагрева. В случае если
коэффициент мощности будет ниже номинального произойдет снижение
напряжения на клеммах статора. Это происходит по причине изменения
сдвига фаз в сети в сторону увеличения из-за усиления продольного поля
реакции якоря. В этом случае потребуется более сильное возбуждение, что
приведет к снижению коэффициента полезного действия и увеличению
мощности первичных двигателей [56].
В случае осуществления питания предприятия от электростанции, на
которой установлено два турбогенератора по 12000кВА, а предприятие в
свою очередь потребляет 11000кВт ( cos  =0,9), то
S  P / cos   11000 / 0,9  12000кВА.
Следовательно,
возможно
осуществлять
работу
на
одном
турбогенераторе, тем самым не нарушая потребностей предприятия в
электроэнергии.
Если коэффициент мощности у потребителя снизится до 0,7, то тогда
потребуется:
S  P / cos  11000 / 0,7  16000кВА.
В таком случае необходимо чтобы работали оба турбогенератора, но
загрузка на них:
P
11000

 0,46.
n  S 2  12000
Следовательно, при снижении коэффициента мощности ухудшаются
эксплуатационные показатели электрической станции.
Таким образом, увеличение потребления реактивной мощности
электроприемника или же уменьшение коэффициент мощности влечет за
собой возрастание тока из-за чего снижается пропускная способность.
Вследствие чего необходимо либо увеличивать сечение проводника, а также
прокладывать новые сетевые магистрали; увеличению потери активной
мощности из-за чего перерасходуется электроэнергия; увеличению потерь
напряжения связанных с уменьшением напряжения на шинах
электроприемника, что влечет к дополнительному увеличению тока в сети
[57, 58].
Поэтому для снижения реактивной мощности необходимо
использовать специальные компенсирующие устройства (искусственная
компенсация) на предприятиях, как наиболее распространненный случай
устанавливать компенсирующие устройства, таки как: батареи конденсаторов
высокого и низкого напряжения, синхронные компенсаторы, вентильные
установки со специальным регулированием [59].

29
А так же использовать снижение реактивной мощности самих
приемников, так называемая естественная компенсация. Это можно
осуществить благодаря: осуществлению эффективного технологического
процесса, которое приводит к рациональному энергетическому режиму
оборудования, а так же к сбалансированному графику нагрузки, создание
оптимальных схем электроснабжения, этого возможно добиться при
минимизации количества трансформаций энергии, замена старого
оборудования на новое с более эффективным энергопотреблением, а так же с
меньшими потерями на перемагничивание, рациональное использование
трансформаторов по загрузке, применение синхронных двигателей вместо
асинхронных, когда это допустимо по условиям технологического процесса,
ограничение продолжительности холостого хода двигателей и сварочных
трансформаторов, изменения графика использования оборудования,
являющегося крупным электроприемником, повышение качества ремонта
электродвигателей, использование силовых трансформаторов в случаях,
когда нагрузка не является малой в противном случае отключение таковых.
Учитывая, что большинство мероприятий по естественной
компенсации реактивной мощности не требует финансовых вливаний, то
данные мероприятия необходимо и целесообразно проводить в первую
очередь, что принесет только дополнительный эффект.
30
2 МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ С НЕЛИНЕЙНОЙ И
РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ
2.1 Анализ методов компенсации реактивной мощности.
Чаще всего применяются резонансные LC-фильтры и RC-цепи для
снижения искажений напряжения сети. На данный момент наиболее
популярно использование батареи конденсаторов для компенсации
реактивной мощности. В сетях с нелинейными нагрузками при
использовании классических способов, использование конденсаторных
батарей и пассивных фильтров, может привести к распространению
гармоник, из-за возникновения резонанса между индуктивностью линий и
параллельно включенными конденсаторами источников реактивной
мощности. В связи с этим получили распространение так называемые
активные устройства подавления гармоник, например активные фильтры
[60].
2.1.1 Поперечная и продольная компенсация реактивной мощности.
Для осуществления повышения коэффициента мощности используется
поперечная компенсация.
Исходя из принципа наибольшего снижения потерь мощности
происходит размещение конденсаторов в электрической сети. Весьма важное
значение в ходе данного процесса имеет повышение уровня напряжения,
которое сопровождает процесс установки конденсаторов.
Для осуществления расчетов и анализа поперечной компенсации
реактивной мощности в сетях с нелинейной и резкопеременной нагрузкой
как источника реактивной мощности предлагается рассмотреть цепь
переменного тока в которую параллельно включены приемники
электроэнергии и батареи конденсаторов.
Рисунок 2.1 – Поперечная емкостная компенсация
Поскольку включение емкости произошло параллельно нагрузке угол
φ1 уменьшился до значения φ2, произошла разгрузка линии по току ток, то
есть ток нагрузки приемника изменился (уменьшился) от значения I1 до
31
значения I2, таким образом разгрузка произошла на величину разности этих
токов. Генераторы энергосистемы разгрузились на величину равную
разности токов, следовательно:
2
 QБК 
PК  
  R;
 U 
2
Q 
QК   БК   x;
 U 
(2.1)
где R и х – эквивалентные сопротивления цепи энергосистема −
потребитель.
Отсюда следует, что при проектировании сети такое снижение тока
позволяет уменьшить сечение проводника на величину равную:
I
F 
,
JE
(2.2)
где JE – экономическая плотность тока в линии.
Таким образом происходит уменьшение установленной мощности
трансформаторов:
PR  (Q  QБК ) x
U 
.
U
(2.3)
Ток IБК будет больше индуктивной нагрузки IС > IпL, в том случае если
мощность конденсаторной батареи будет слишком велика. Следовательно
угол φ2 < 0 и коэффициент мощности перейдет через значение cosφ = 1 в
емкостный квадрант.
В том случае если нагрузка будет иметь емкостный характер, то тогда
для осуществления компенсации избыточной емкостной составляющей тока
IСК (чтобы приблизить коэффициент мощности к 1) необходимо применить
индуктивность, которая будет включена в цепь параллельно нагрузке. Для
предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой с имеющимися
линиями высокого напряжения такие случаи характерны тогда, когда
происходит снижение нагрузки сети или конденсаторная батарея сохраняет в
работе всю свою мощность, а на предприятии минимальная нагрузка на
оборудование [61].
Поперечной компенсация оказывает влияние не только на токовую
нагрузку всех элементов системы электроснабжения, но так же и на потерю
напряжения в сети, а еще на соотношение замеряемого напряжения в начале
и в конце электропередачи.
Реализовывается поперечная емкостная компенсация на предприятиях
путем установок в определенных местах системы электроснабжения
комплектных конденсаторов.
Для однофазного конденсатора при синусоидальной форме
напряжения, которое приложено к его зажимам, мощность определяется по
формуле:
32
Q  U 2C
(2.4)
Для трехфазного конденсатора, соединенного звездой, когда емкости
всех трех фаз равны мощность определяется по формуле:
1
Q  U 2C
3
.
(2.5)
Отсюда следует, что коэффициент реактивной мощности до
компенсации tgφ1 = Q / Р, а после компенсации tgφ2 = (Q − QБК) / Р. Так как
tgφ2 < tgφ1, то cosφ2 > cosφ1.
Потери мощности в сети до компенсации составляют
S2
P2  Q2
2
P1  3  I R  2 R 
R
U
U2
(2.6)
а после компенсации:
P 2  (Q  QБК ) 2
P2 
R
U2
(2.7)
Следовательно уменьшение потерь мощности найдем как разность 2.7
и 2.6 и они составят после компенсации:
P2  Q2
P 2  (Q  QБК ) 2
(2Q  QБК )QБК
P1  P2 
R

R
R
2
2
U
U
U2
(2.8)
S2 cos 1

S1 cos2
(2.9)
Так как cosφ2 > cosφ1, то следовательно S2 < S1. Полная нагрузка после
осуществления компенсации снижается обратно пропорционально значениям
коэффициентов мощности после компенсации.
Отсюда следует, что применив поперечную компенсацию можно
снизить потери мощности, при этом сохранив величину передаваемой
мощности, или оставаясь в пределах тех же потерь, осуществляя увеличение
пропускной способности сети, повышая передаваемую мощность.
Потери, которые происходят по напряжению в трехфазной линии
можно
рассчитать
по
формулам:
до
компенсации
PRQ X
U1  3  I ( R  cos   X sin  ) или после преобразования U1 
;
U
P  R  (Q  QБК )  X
после компенсации U 2 
U
.
В таком случае рассчитать увеличение напряжения на приемном конце
можно по формуле, по которой и определяется уменьшение потери
напряжения:
P  R  Q  X P  R  (Q  QБК )  X QБК  X
U1  U 2 


U
U
U
(2.10)
Учитывая соотношение, величина при полной нагрузке до компенсации
рассчитывается по формуле:
33
U1 
PRQ X
U
(2.11)
в случае неполной нагрузки
k (P  R  Q  X )
U
(2.12)
где k – коэффициент, учитывающий пропорциональное уменьшение
нагрузки.
При этом уменьшение потери напряжения при неполной нагрузки
будет определятся разностью формул 2.11 и 2.12:
P  R  Q  X k (P  R  Q  X )
PRQ X
U1  U1' 

 (1  k )
 (1  k )U1
U
U
U
(2.13)
После компенсации потери напряжения при полной нагрузке составят
P  R  (Q  QБК )  X
U 2 
а при неполной нагрузке
U
kP  R  (kQ  QБК )  X
U 2' 
U
Уменьшение потери напряжения при компенсации и неполной нагрузке
P  R  (Q  QБК )  X kP  R  (kQ  QБК )  X
U 2  U 2' 


U
U
P  R  Q  X  QБК  X  kP  R  kQ  X  QБК  X


U
P  R  Q  X  k ( PR  QX ) (1  k )( P  R  Q  X )


 (1  k )  U1
U
U
(2.14)
Колебания напряжения в сети после компенсации будут такими же, как
и до компенсации, что следует из соотношения, но вот уровень напряжения
будет повышаться. Поскольку от величин QБК и Х зависит уменьшение
потери напряжения, а эти величины для электроустановки являются
величинами постоянными.
Рассмотрим, как изменяться потери мощности и напряжения при
питании предприятия с нелинейной резкопеременной нагрузкой воздушной
или кабельной линиями и установкой КБ параллельно нагрузке.
Для алюминиевого проводника с сечением 3*70мм2, высоковольтной
линии с напряжением 6 кВ длиной 2 км, при этом погонное активное
сопротивление r0 = 0,445 Ом/км осуществляется питание сосредоточенной в
конце нагрузки, активная мощность которой составляет 600 кВт, реактивная
– 700 кВт и полная – 920 кВт.
С целью повышения cosφ, а так же для осуществления понижения
потерь мощности и напряжения будет подключена конденсаторная батарея
параллельно нагрузке мощностью 400 кВАр. Для предварительной оценки
полученного эффекта от данной конденсаторной батареи необходимо
определить, как изменятся указанные параметры в случае если:
U1' 
34
кабельная линия: х0 кл = 0,08 Ом/км;
воздушная линия: х0 вл = 0,37 Ом/км.
Рассчитав коэффициент мощности до установки конденсаторных
батарей определим
P 600
cos1  
 0,652
S1 920
а после их установки повысится до
Q  QБК 700  400
tg 2  1

 0,5
P
600
или cos 2  0,895
Таким образом, найдем, что увеличение значения косинуса составит
0,243.
После установки конденсаторных батарей по линии будет передаваться
полная мощность
P
600
S2 

 670кВА.
cos 2 0,895
Следовательно, полная нагрузка и ток уменьшатся на
S1  S 2
920  670
 100% 
 100%  27,2%
S1
920
Тогда активное сопротивление линии будет равно
R  r0  l  0,445  2  0,89Ом.
Потери мощности до компенсации составят
( P 2  Q12 )  R (600 2  700 2 )  0,89
P1 

103  21кВт
2
2
U
6
а после установки конденсаторных батарей уменьшатся до
P 2  (Q1  QБК )2  R (600 2  (700  400)2 )  0,89
P2 

 10 3  11,1кВт ,
2
2
U
6
то есть будут нивелированы потери в размере
P1  P2  21  11,1  9,9кВт
Или
(2Q1  QБК )QБК  R (2  700  400)  400  0,89
P1  P2 

 10 3  9,9кВт .
2
2
U
6
Таким образом, потери мощности снизятся с 21 до 11,1 кВт, или на
P1  P2
21  11,1
100% 
 100%  47% .
P1
21
Кабельная линия. Индуктивное сопротивление линии равно
X  x0 кл  l  0,08  2  0,16Ом .
Потери напряжения до компенсации
35
P  R  Q1  X 600  0,89  700  0,16

 108 B ,
U
6
а после установки конденсаторных батарей
P  R  (Q1  QБК )  X 600  0,89  (700  400)  0,16
U 2 

 97 B .
U
6
Уменьшение потерь напряжения составляет
U1  U 2  108  97  11B
или
Q  X 400  0,16
U1  U 2  БК

 11B .
U
6
Потери напряжения уменьшились, а следовательно, уровень напряжения
повысился на
U1  U 2
108  97
 100% 
 100%  0,18% .
U
6000
Воздушная линия. Индуктивное сопротивление линии равно
X  x0 кл  l  0,37  2  0,74Ом .
Потери напряжения:
до компенсации В;
P  R  Q1  X 600  0,89  700  0,74
U1 

 175B
U
6
после компенсации В;
P  R  (Q1  QБК )  X 600  0,89  (700  400)  0,74
U 2 

 126 B
U
6
уменьшение потерь U1  U 2  175  126  49 B или
Q  X 400  0,74
U1  U 2  БК

 49 B
U
6
Уровень напряжения увеличится на
U1  U 2
175  126
 100% 
 100%  0,81% .
U
6000
Анализируя расчет, следует, что при осуществлении поперечной
компенсации происходит повышение уровня напряжения в сети на
постоянную величину, которая зависит от мощности установленных
конденсаторов, а так же от реактивного сопротивления элементов установки.
Для того чтобы определить место присоединения конденсаторных
батарей необходимо провести анализ схемы электроснабжения. При этом
рассматривается несколько способов компенсации реактивной мощности:
централизованная, групповая, индивидуальная и комбинированная. Так же
существуют смешанные способы, такие как централизованная в сочетании с
групповой или индивидуальной. В зависимости от количества потребителей
возможны случаи, когда индивидуальная компенсация является менее
эффективной, чем групповая. Осуществление индивидуальной компенсации
наиболее эффективно при размещении ее у крупных электроприемников, при
U 1 
36
этом с низким коэффициентом мощности, а так же длительным временем
работы за календарный год. Рассматривая групповую компенсацию следует
отметить, что по сравнению с индивидуальной компенсацией она имеет
большие сроки окупаемости, но используя при данном виде компенсации
установки с автоматическим регулированием реактивной мощности требует
меньшего времени на обслуживание, нет необходимости в ручном
включении и отключении, и является по этим причинам предпочтительным
вариантом компенсации [63].
Реактивная мощность, отдаваемая компенсирующей установкой,
Q = Q1 - Q2,
где Q1 и Q2 — реактивная мощность до и после компенсации.
Активная мощность, потребляемая из сети компенсирующим
устройством
Рк = Р2 - Р1,
где P1 и P2 - нагрузка до и после компенсации.
Для того, чтобы определить приблизительную величину необходимой
мощности конденсаторной батареи без учета потерь в конденсаторах,
которые составляют около 0,004 кВт/квар можно осуществить расчет по
формуле:
Qк = P (tgц1 - tgц2),
где ц1 и ц2 - соответствующие углы сдвига фаз.
Для того, чтобы осуществить выбор конденсаторных батарей для
компенсации реактивной мощности необходимо рассчитать номинальную
мощность Qк конденсаторной батареи, которая необходима, чтобы увеличить
коэффициента мощности до значения 0,95 на предприятии, где реализован
трехсменный график с равномерной нагрузкой. Среднесуточный расход
электроэнергии Аа = 9200 кВт ч; Ар = 7400 кВт ч, а конденсаторы
установлены на напряжение 380 В.
Рассчитав среднесуточную нагрузку
Pср = Аа/24 = 9200/24 = 384 кВт.
Определяем мощность конденсаторных батарей
Qк = P (tgц1 - tgц2) = 384 (0,8 - 0,32) = 185 кВт,
где tgц1 = Ар/Аа = 7400/9200 = 0,8, tgц2 = (1 - 0,952)/0,95 = 0,32.
Таким образом, можно выбирать трехфазные конденсаторы, например,
типа KM1-0,38-13 номинальная мощностью каждого из которых 13 кВт на
напряжение 380 В. Следовательно число конденсаторов в батарее будет
определятся, как отношение:
n = Q/13 = 185/13 = 14.
В отличие от поперечной компенсации при реализации продольной
компенсации конденсаторы включаются в сеть последовательно, то есть
через них проходит полный ток линии.
Для последовательной цепи значения тока и напряжения определяются
по следующей формуле:
37
U
U

;U R  I  R;U L  I  xL ;U C  I  xC ;
Z
R 2  x2
1
x  xL  xC ; xL   L; xC 
;
C
x
  arctg .
R
(2.15)
Векторная диаграмма цепи в зависимости от соотношения между
индуктивным и емкостным сопротивлениями имеет три вида R, L, С:
при индуктивном характере цепи, когда xL > xC, угол
x x
  arctg L C , ток I отстает от напряжения U;
R
при емкостном характере цепи, когда xL < xC, угол φ < 0, ток I
опережает напряжение U;
при равенстве xL = xC, угол φ = 0, ток I совпадает по фазе с
I
напряжением U, а падения напряжения в индуктивности I⋅xL и в емкости I⋅xС
равны и компенсируются, так как взаимно противоположны по направлению.
Резонанс напряжений, данный случай имеет максимальное значение
тока в цепи при U = const:
U
U
I

R 2  ( xL  xC ) 2 R
(2.16)
При таком случае возможно короткое замыкание с большим током при
резонансе напряжений при этом возникает недопустимое повышение
напряжения на индуктивности и емкости: при R → 0, I → ∞, UL = UС → ∞В
это может произойти в сетях, где активное сопротивление мало по
сравнению с индуктивным сопротивлением трансформаторов.
В связи с этим в установках продольной компенсации емкость
выбирается из расчета, чтобы напряжение на конденсаторах UС = I⋅xС
составляло 5−20% номинального напряжения сети. При этом емкость УПК
компенсирует лишь часть потерь реактивной мощности, равную
QC  CU C2
(2.17)
то есть УПК практически не является источником мощности.
38
Сопротивление R, которое превышает сопротивление конденсаторов на
один порядок, необходимо для того, чтобы ограничивать резонансные
явления в установках продольной компенсации.
Продольная компенсация фактически направлена на частичную
компенсацию индуктивного сопротивления на участках электрической цепи,
чтобы понизить потери напряжения на этих участках (рис. 2.2).
Для определения мощности конденсатора при продольной
компенсации необходимо произвести расчет по формуле:
QК  CU 2
(2.18)
или
QК  I К  U
где Iк – ток, протекающий через конденсатор
Q
U К
IК
(2.19)
(2.20)
Рисунок 2.2 − Схема включения емкости в цепь при продольной
компенсации
Заменяя в формуле значение U из выражения, получаем
Q2
I2
QК  CU 2  C 2К  К
I К С
(2.21)
Поскольку для данного вида компенсации ток конденсатора Iк равен
проходящему через него полному току нагрузки линии I2, то
I2
QК  2
С
(2.22)
Следовательно, при продольной компенсации мощность конденсаторов
есть величина переменная, зависящая от изменяющегося во времени тока
нагрузки линии.
Потери напряжения в трехфазной линии до компенсации
рассчитываются по выражению
39
U1 
PRQ X
U
(2.23)
а после:
P  R  Q  ( X  X БК )
U
(2.24)
Уменьшение потери напряжения составляет
P  R  Q  X P  R  Q  ( X  X БК ) Q  X БК
U1  U 2 


U
U
U
(2.25)
Из формулы 2.25 следует, что для продольной компенсации характерно
изменение напряжения на величину, которая изменяется пропорционально
изменению реактивной нагрузки линии.
Образом если осуществить подбор мощности конденсаторов, то можно
установить равенства напряжения на питающем и приемном конце линии. А
в случае, когда в выражении значение ΔU2 принять равным нулю, то
PR
P  R  Q  ( X  X БК )  0 и X БК 
 X то есть ХБК > Х.
Q
До компенсации потери напряжения, при изменении нагрузки составят:
PRQ X
при полной нагрузке U1 
U
k (P  R  Q  X )
при неполной нагрузке U1' 
, где к –
U
коэффициент, учитывающий пропорциональное уменьшение нагрузки;
уменьшение потери напряжения:
P  R  Q  X k (P  R  Q  X )
PRQ X
U1  U1' 

 (1  k )
 (1  k )U1
U
U
U
(2.2
6)
Потери напряжения с учетом продольной компенсации:
P  R  Q  ( X  X БК )
при полной нагрузке U 2 
U
k ( P  R  Q  ( X  X БК ))
при неполной нагрузке U 2' 
U
уменьшение потери напряжения
P  R  Q  ( X  X БК ) k ( P  R  Q  ( X  X БК ))
U 2  U 2' 


U
U
P  R  Q  ( X  X БК )
 (1  k )
 (1  k ) U 2
U
(2.27)
Так как ΔU2 < ΔU1, а (1 − к) – данная величина будет оставаться
постоянной для определенной степени загрузки линии то
U 2  U 2'  U1  U1'
(2.28)
U 2 
40
Линии колебания напряжения при изменении нагрузки в сети, если есть
продольная компенсации меньше, чем при отсутствии продольной
компенсации в сети.
При любом изменении нагрузки, никакого изменения напряжения на
приемном конце линии не будет – напряжение сохранится стабильным, в
случае если добиться равенства напряжения на питающем и приемном
концах линии (ΔU2 = 0), так как в этом случае:
U 2  U 2'  (1  k )U 2  0
(2.29)
Продольная компенсация может разрешить сложности, связанные с
большой протяженностью линий электропередачи.
Но существуют и недостатки продольной компенсации: в цепи
появляется новый элемент, который состоит из большого количества
конденсаторов, вводимый элемент в систему, для того чтобы система
оставалась надежной должен обладать надежностью не меньшей чем другие
элементы системы; условия работы при продольной компенсации для
конденсаторов более тяжелые, чем при поперечной компенсации: это свзано
с повышением напряжения на зажимах конденсаторов во время короткого
замыкания, что влечет за собой наличие дополнительного устройства
обеспечивающего им защиту, такое как например, шунтирование
конденсаторной батареи разрядниками; шунтирование установки продольной
компенсации выводит ее из схемы в тот момент, когда в ней больше всего по
условиям устойчивости нуждается система электроснабжения [63, 64].
Продольная компенсации обладает ценным свойством − стабилизация
напряжения при резкопеременной нагрузке.
Для определения числа и общей мощности батареи конденсаторов,
которая включается последовательно в сеть для регулирования напряжения,
чтобы снизить потери напряжения в сети на 50% в режиме максимальной
нагрузки. При напряжении сети 3 кВ, активном сопротивлении 4 Ом,
реактивном сопротивлении 4 Ом, мощности передаваемой по линии 100 кВт,
коэффициенте мощности нагрузки 0,8. Конденсаторы с рабочим
напряжением 600 В, мощностью 8,5 кВАр, емкость 75 мкФ.
Следовательно, потери напряжения до компенсации:
P  R  Q  X L 100  4  75  4
U 

,
U НОМ
3
Q  P  tg  100  0,75  75кВАр.
Потери напряжения после компенсации:
P  R  Q  (X L  XС )
0,5  U 
U НОМ
Следовательно:
100  4  75  4 100  4  75  (4  X C )
0,5 

3
3
X C  4,67Ом
41
Емкость конденсаторной батареи для одной фазы будет равна:
1
106
С

 682 мкФ.
 X C 314  4,67
Тогда для паралельного соединения необходимое количество
конденсаторов будет равно:
C 682
n

 9, n  3  n  3  9  27.
C0
75
Рабочий ток одной фазы линии электропередачи будет равен:
P
100
I раб 

 24 А.
3  U НОМ  cos 
3  3  0,8
Ток в каждой из ветвей будет равен:
I
I C  раб  24 / 9  2,67 A.
n
Сопротивление каждого конденсатора равно:
1
106
XC0 

 42,5Ом.
 C0 314  75
Напряжение на конденсатрах в рабочем режиме:
U C  I C  X C 0  2,67  42,5  113B.
Тогда общая мощность батареи конденсаторов равна:
2
QC  3  I раб
 X C  3  24 2  4,67  10 3  8, 05кBАр.
Проведем такиеже расчеты для сети с напряжением 6 кВ.
Следовательно, потери напряжения до компенсации:
P  R  Q  X L 100  4  75  4
U 

,
U НОМ
6
Q  P  tg  100  0,75  75кВАр.
Потери напряжения после компенсации:
P  R  Q  (X L  XС )
0,5  U 
U НОМ
Следовательно:
100  4  75  4 100  4  75  (4  X C )
0,5 

6
6
X C  4,67Ом
Емкость конденсаторной батареи для одной фазы будет равна:
1
106
С

 682 мкФ.
 X C 314  4,67
Тогда для паралельного соединения необходимое количество
конденсаторов будет равно:
42
C 682

 9, n  3  n  3  9  27.
C0
75
Рабочий ток одной фазы линии электропередачи будет равен:
P
100
I раб 

 12 А.
3  U НОМ  cos 
3  6  0,8
Ток в каждой из ветвей будет равен:
I
I C  раб  12 / 9  1,33 A.
n
Сопротивление каждого конденсатора равно:
1
106
XC0 

 42,5Ом.
 C0 314  75
Напряжение на конденсатрах в рабочем режиме:
U C  I C  X C 0  1,33  42,5  56,8 B.
Общая мощность батареи конденсаторов будет рассчитана:
2
QC  3  I раб
 X C  6  12 2  4, 67  10 3  4, 03кBАр.
n
Поскольку напряжение между обкладками конденсаторов определяется
не рабочим напряжением сети, а произведением тока на сопротивление нет
необходимости устанавливать для компенсации индуктивного сопротивления
конденсаторы, рассчитанные на рабочее напряжение сети.
На практике при осуществлении настройки установки продольной
компенсации на максимальный режим повышения напряжения не всегда
удается, поскольку возникает параметрический резонанс асинхронных
двигателей,
а
также
происходит
появления
ферромагнитных
субгармонических колебаний.
Определим мощность БК для продольной и поперечной компенсации,
обеспечивающую потери напряжения не превышающие 0,5 кВ в конце
воздушной линии длинной 24 км питающей предприятие с нелинейной
нагрузкой (активная мощность составляет 10000 кВт, реактивная – 9000
кВАр и полная – 13450 кВА), используя однофазные конденсаторы
КПМ−0,6−50−1.
Потери напряжения в линии до компенсации
U1  U a  U b  36  31,5  4,5кВ
Заданное уменьшение потери напряжения
U1  U 2  4,5  0,5  4кВ .
Q  X БК
U a определяем ХБК:
(U1  U 2 )  U a 4  36


 16Ом
Q
9000
.
U 1  U 2 
Из выражения
X БК
Технические данные однофазных конденсаторов КПМ−0,6−50−1 для
продольной компенсации:
43
Qк1 = 50 кВАр – мощность одного конденсатора;
U = 0,6 кВ – рабочее напряжение;
С = 442 мкФ – емкость одного конденсатора;
Q
50
I k1  k1 
 83 А
U
0,6
;
1
1

 7,2Ом
C 314  442  106
.
Определим необходимое количество параллельно включенных
конденсаторов на фазу:
I
S
13450
n


 2,97
Ik1
3  U b  I k1
3  31,5  83
.
X k1 
Принимаем n = 3.
Вычислим необходимое количество последовательно включенных
конденсаторов на фазу:
X БК
X
16
m
 n БК  3
 6,67
X k1 / n
X k1
7,2
.
Принимаем m = 7.
Общее количество конденсаторов на фазу
n*m=7*3=21,
для всей батареи
3*n*m=3*21=63.
Общая мощность
QБК  3  n  m  Qk1  3  3  7  50  3150кВАр.
Общее емкостное сопротивление одной фазы будет:
m  X k1 7  7, 2
X БК 

 16,8Ом
n
3
вместо необходимых 16 Ом.
Проверим полученное значение уменьшения потери напряжения:
Q  X БК 9000  16,8 3
U1  U 2 

 10  4,2кВ
Ua
36
вместо заданных 4 кВ.
Из-за жестких условий по уменьшению потери напряжения и
поддержанию напряжения на необходимом уровне получается большая
мощность конденсаторов QБК = 3150 кВАр.
Если принять мощность конденсаторной батареи QБК = 3nmQк1 = 2250
кВАр, то при n = 3.
QБК
2250
m

5
3  n  Qk 1 3  3  50
;
'
X БК

m  X k1 5  7,2

 12Ом
n
3
;
44
 U 1  U 2 
'
Q  X БК
9000  12

 103  3кВ
Ua
36
;
U 2  U1  3  4,5  3  1,5кВ .
U 2  U a  U 2  36  1,5  34,5кВ .
Мощность батареи конденсаторов для поперечной компенсации
определим из соотношения
Q X
U1  U 2  БК
Ua ,
где Х – реактивное сопротивление линии.
Мощность батареи составит
(U1  U 2 )  U a
4  36
QБК 

 15000кВАр.
X
9,6  103
.
Из расчета легко определяем, что при поперечной компенсации для
заданных условий требуется мощность конденсаторов почти в пять раз
больше (1500 / 3150), чем при продольной компенсации.
Для поперечной компенсации, когда U1  U 2 =3 кВ, потребуется
конденсаторная батарея мощностью
(U1  U 2 )  U a
3  36
'
QБК


 11250кВАр.
X
9,6  103
.
Токи асинхронных двигателей при параметрическом резонансе,
содержащие низшие гармоники, вызывают резонанс между УПК и
индуктивностью цепи и двигателя. В такой ситуации вращения двигателя
происходит с пониженной в соответствии с частотой резонанса скоростью
вращения. В этот момент двигатель работает как преобразователь, при этом
осуществляя потребление энергии на частоте системы и при этом выдавая ее
обратно в сеть на резонансной частоте. Этот процесс сопровождается
большими вибрациями и большими токами в двигателе, в следствие чего
могут возникнуть колебания напряжения в сети [65].
Данные явления колебаний происходят чаще всего при включении
ненагруженных трансформаторов или при значительном повышении
напряжения.
Для исключения или ограничивания нежелательных режимов
используется шунтирующее сопротивление, закорачивание конденсаторов,
уменьшение сопротивления установки.
Параллельно конденсаторам включается активное сопротивление.
Основным недостатком являются потери электроэнергии в шунтирующем
сопротивлении и соответственно снижение эффекта повышения напряжения
установкой продольной компенсации [66].
В случае закорачивания конденсаторов процесс происходит
автоматически по команде от специальной защиты, реагирующей на
субгармонические составляющие тока, по истечении времени прерывания
45
установка вводится в работу так же автоматически. Считается, что за время
паузы двигатели разовьют номинальную скорость. Данный способ
рекомендуется для систем электроснабжения с ответственными
потребителями в которых реализована большая пропускная мощность, так
как эта установка требует дополнительных финансовых затрат на установку
выключателя и специальной фильтровой защиты [66].
При реализации уменьшения сопротивления УПК необходимо
уменьшить ХС установки при этом необходимо одновременно уменьшить
пробивное напряжение специальных защитных разрядников. Это позволяет
реализовать шунтирование конденсаторов для случаев при которых может
появится нежелательный режим со значительной амплитудой напряжения и
одновременно способствует устранению таких режимов [66].
2.1.2 Сравнительный анализ поперечной и продольной компенсации.
Для повышения коэффициента мощности промышленных предприятий
наибольшее распространение получила поперечная компенсация. В большей
степени это стало возможным благодаря простоте устройства, защите,
управлению, простоте в обслуживании и эксплуатации, способности
реализовать в рамках данной компенсации дробления мощности
конденсаторной батареи, установке их в любом месте цепи, где это
экономически целесообразно с учетом технических и эксплуатационных
условий.
Уровень напряжения повышается при поперечной компенсации, но при
изменении нагрузки колебания напряжения сохраняются, как и до
компенсации. Когда в системе наблюдается минимум нагрузки напряжение
на зажимах конденсаторов может оказаться выше номинального. Отклонение
напряжения возрастает при совпадении минимума нагрузки предприятия с
минимумом нагрузки системы. Одной из мер снижения напряжения является
регулирование мощности присоединенных к сети конденсаторов
автоматически или вручную за счет отключения частичного или полного
отключения конденсаторной батареи.
Возникающие колебания напряжения на шинах источников питания в
следствии повторно-кратковременных и ударных нагрузок, которые так же
по этой причине возникают и у других приемников с безударной нагрузкой.
А реализация сети, в которой будет осуществляться питание таких нагрузок
по отдельным линиям или если предусмотреть отдельные трансформаторы
не всегда рационально и экономически выгодно.
При продольной компенсации осуществляются колебания с меньшими
амплитудами за счет повышения напряжения у приемного конца. Такой вид
компенсации эффективно использовать в случаях с кратковременными и
резко изменяющимися нагрузками. Следует учитывать что при таком виде
компенсации номинальная мощность конденсаторов используется не
полностью, из-за того, что номинальная мощность изменяется
46
пропорционально квадрату проходящего по линии тока. В случае включения
в сеть последовательно емкости происходит снижение реактивного
сопротивления цепи, из-за чего возникает повышение токов короткого
замыкания.
Достоинства и недостатки каждого из видов компенсации делит
системы энергоснабжения для которых больше подходит тот или иной вид
компенсации. Поперечная компенсация применяется для повышения cosφ, а
так же для осуществления регулирования напряжения в сетях
промышленных предприятий. Продольная компенсация используется в
качестве способа регулирования и стабилизации напряжения в сетях с
резкопеременными нагрузками.
2.1.3 Определение сравнительной эффективности
конденсаторных батарей и синхронных двигателей.
использования
Для синхронных двигателей затраты соответствуют полному
использованию их реактивной мощности. Использовать компенсирующие
возможности СД низкого напряжения, а также высокого напряжения с
частотой вращения 250 об/мин менее выгодно, чем устанавливать
дополнительные конденсаторные батареи. Это же относиться и к
синхронным двигателям с частотой вращения 500 об/мин и располагаемой
мощностью менее 2 МВАр, а также к СД с частотой вращения 750 об/мин и
мощностью менее 0,7 МВАр для Uном = 6 кВ и мощностью менее 1,5 МВАр
для Uном = 10 кВ. Однако это не означает, что перечисленные СД не должны
использоваться для компенсации реактивной мощности. Затраты на
выработку реактивной мощности для указанных синхронных двигателей 6/10
кВ оказываются меньше, чем для конденсаторных батарей, если
использовать их располагаемую мощность не более чем на 70−80%, а для
синхронных двигателей 0,38 кВ – на 40−60%. Выбор степени использования
СД для компенсации реактивной мощности необходимо производить с
учетом конкретных условий (схемы сети, типа СД, режима их работы). При
совместном использовании конденсаторных батарей и синхронных
двигателей в условиях эксплуатации необходимо согласовывать законы их
регулирования. Так как удельные потери в конденсаторных батареях меньше,
чем в синхронных двигателях, то последовательность регулирования
реактивной мощности следует устанавливать такой, чтобы при
необходимости снижения суммарной генерируемой мощности в первую
очередь снижалась реактивная мощность СД. При снижении ее до
допустимого
предела
должен срабатывать регулятор мощности
конденсаторных батарей. Такая последовательность работы достигается
установкой на регуляторе конденсаторных батарей большего по сравнению с
регулятором СД времени задержки срабатывания на отключение секций и
меньшего на включение. Установка на регуляторе СД меньшей зоны
нечувствительности по реактивному току позволяет также осуществление
47
внутри диапазона, соответствующего мощности секции конденсаторной
батареи. Поэтому наличие в узле СД при решении проектной задачи
позволяет выбрать более дешевую конденсаторную батарею – с меньшими
регулирующими возможностями.
Такая зависимость мощности батареи от напряжения сети
неблагоприятна, так как потребность энергетической системы и системы
электроснабжения предприятия в реактивной мощности увеличивается при
снижении напряжения и уменьшается при его повышении. Этот недостаток
особенно актуален при авариях, когда напряжение кратковременно
снижается и происходящее при этом уменьшение реактивной мощности
отрицательно отражается на устойчивости системы.
В этих схемах регулирование мощности конденсаторной батареи
производится путем изменения схемы соединения конденсаторов в каждой
фазе. В результате изменяются как емкость фазы, так и напряжение,
приходящееся на каждый отдельный конденсатор. Переключение батареи со
звезды на треугольник дает трехкратное форсирование мощности:
Переключение батареи с треугольника на двойной треугольник, при
помощи замыкания вершин, с серединой противоположной стороны
треугольника дает форсирование мощности до четырехкратного: кратное
форсирование мощности. Применение рассмотренных схем целесообразно
для кратковременного форсирования мощности батарей при аварийных
режимах, требуется поддержание устойчивости системы. Однако
приведенные схемы форсировки создают кратковременные значительные
перенапряжения на конденсаторах, входящих в состав батареи, и для них
требуются специальные косинусные конденсаторы, способные выдерживать
длительное повышение напряжения на своих зажимах.
2.2 Регулирование реактивной мощности в сетях систем
электроснабжения.
Одним из наиболее распространенных направлений компенсации
реактивной мощности является улучшение качества энергии и
одновременное сокращение потерь, при этом осуществляя повышение
эффективности энергоустановки в целом [67].
В случае полной компенсации реактивной мощности, при
максимальном режиме реактивной нагрузки, а конденсаторные установки
будут постоянно включены, то если будет происходить снижение реактивной
нагрузки это приведет к перекомпенсации реактивной мощности. От
компенсирующей установки в сеть в этот момент будет передаваться
реактивная мощность, из-за чего происходит перегружение сети реактивным
током, имеющего емкостной характер. При этом происходит увеличение
напряжения в сети, которое может достигать значений, на которые сеть не
рассчитана. Чтобы обезопасить конденсаторные установки от таких ситуаций
необходимо их снабжать устройствами для регулирования реактивной
мощности.
48
Как рассматривалось в предыдущих пунктах осуществление
регулирования в конденсаторных установках реактивной мощности
происходит ступенчато, по этой причине происходит секционирование
конденсаторных батарей. Количество секций в батарее определяется в
зависимости от разработанного на предприятии графика, в соответствии с
которым происходит потребление реактивной мощности на предприятии.
Наиболее часто конденсаторные батареи состоят из 3−4 секций. В случаях,
если график не оптимизирован и на предприятии происходит неравномерное
распределение нагрузок, количество секций увеличивается до 5−6 секций.
Реактивная мощность Qк конденсаторной установки может
компенсироваться в полном объеме благодаря реактивной нагрузки Qн.
Для осуществления регулирования по напряжению реактивной
мощности в узлах с нагрузкой происходит в случае, если напряжение в
электрической сети зависит от используемых режимов реактивной нагрузки.
В случаях, когда на предприятии на протяжении коротких временных
отрезков происходит резкие перемены по току нагрузки, то мощность
конденсаторной установки следует регулировать в соответствии с функцией
зависящей от потребляемого тока.
Осуществление регулирования нагрузки в сети н е о б х о д и м о и з - з а
постоянного ее изменения реактивной составляющей. При таком управлении
КУ используются автоматические регуляторы реактивной мощности.
2.3 Подключение конденсаторных установок к сети и особенности их
эксплуатации.
В цепях электрооборудования и конденсаторных установках
применяют одинаковые аппараты для коммутации. Иногда используются
выключатели с пусковыми сопротивлениями.
Из-за частой перегрузки конденсаторных установок основной и
высшими гармониками необходимо выбирать выключатели, разъединители,
трансформаторы, а также ошиновку батареи, шины, кабели с учетом
возможных перегрузок конденсаторов. Поскольку по нормам указан допуск
по превышению тока в конденсаторах до 30%, то все перечисленные
составляющие конденсаторных установок должны быть рассчитаны на
протекание тока 1,3⋅Iном БК при этом необходимо учитывать, что такого рода
перегрузка не скоротечна.
Выключатели выбираются по принципу номинального тока, то из
расчета на превышение его на 150%. Для установки выключателя нагрузки в
цепи конденсаторной установки необходимо так же устанавливать и аппарат,
который предназначен для отключения тока короткого замыкания.
49
Выключатели нагрузки типа ВН−17 пригодны для использования в
конденсаторных установок мощность которых не превышает 400 кВАр.
Так же могут использоваться разъединители, но только для
электроустановок до 110 кВ, таких как, например, отключение холостого
хода силовых трансформаторов, в случае если проложены короткие
кабельные линии, а так же для отключения токов утечки. Конденсаторные
установки же не используют разъединители поскольку существует
возможность повторных зажиганий и перенапряжений появляющихся из-за
этого во время отключения емкостной цепи.
Независимо от схемы внутренних соединений трехфазные
конденсаторы всегда соединяются в батареях параллельно, однофазные
конденсаторы для каждой из фаз в трехфазной батарее могут соединяться как
параллельно, так и параллельно-последовательно.
В случае когда трехфазная батарея состоит из однофазных
конденсаторов, то такая батарея может быть соединена как треугольник или
как звезда.
Нейтральная точка звезды остается изолированной от земли, или
заземляется при таком виде соединения трехфазной батареи. Заземление
нейтрали производится одним из трех способов: наглухо, через
трансформатор тока или напряжения. Так как первичная обмотка
трансформатора напряжения имеет большое сопротивление, то установки с
заземлением нейтрали через трансформатор напряжения относят к категории
установок с изолированной нейтралью.
Соединенные звездой трехфазные батареи разделяют на: батареи с
изолированной нейтралью; батареи с заземленной нейтралью – эти схемы
обладают своими достоинствами и недостатками.
Более
распространены
батареи
с
заземленной
нейтралью.
Достоинствами заземления нейтрали конденсаторной установки являются:
при любом режиме потенциал последней нейтрали равен потенциалу земли,
что позволяет не осуществлять запас изоляции батареи по отношению к
земле; осуществляется защита другого электрооборудование от атмосферных
перенапряжений в случае если конденсаторная установка с заземленной
нейтралью, чем больше мощность батареи, тем выше степень защиты; при
параллельном соединении конденсаторов,
а так же когда нейтраль
заземлена, короткое замыкание между зажимами конденсаторов равносильно
однофазному короткому замыканию; благодаря этому происходит более
эффективная работа предохранителей, защищающих установку, в случаях
когда установка обладает большим током однофазного короткого замыкания,
которое может угрожать целости корпуса конденсатора, это свойство
переходит из разряда достоинств в недостатки; при обрыве одного из
проводов линии конденсаторной батареи с изолированной нейтралью
возможно питание нагрузок, присоединенных параллельно батарее, через
фазы батареи; что приводит к резонансным явлениям, а так же возникают
перенапряжения, которые возникают из-за последовательного соединения
50
емкости батареи с индуктивностью, а также с возможностью обратного
чередования фаз у потребителей, при заземлении нейтрали батареи
возможность этих явлений исключена.
Наиболее очевидным недостатком данной схемы является протекание
высших гармоник, которые кратны 3, через заземление таким образом
попадающих в сеть к которой подключена конденсаторная установка.
В случае использования схемы с изолированной нейтралью такого
недостатка нет.
Еще одним достоинством этой схемы является возможность
применения релейной защиты, которая осуществляет защиту установки при
изменение потенциала нейтрали.
Конденсаторные установки с соединением фаз треугольником имеют
следующие особенности: при параллельном соединении конденсаторов в
каждой фазе КЗ между зажимами конденсатора равносильно двухфазному
короткому замыканию; напряжение, приходящееся на каждую фазу, в любом
случае равно линейному напряжению сети, то есть не зависит от исправности
других фаз батареи; потенциал каждой точки батареи относительно земли не
фиксирован и определяется потенциалами фаз сети относительно земли;
обрыв одной из линий, питающих батарею, может иметь те же последствия,
что и при соединении фаз звездой с изолированной нейтралью.
Реактивные нагрузки, компенсируемые трехфазными конденсаторными
батареями, симметричны или приближаются к симметричным, поэтому все
три фазы батареи независимо от схемы их соединения должны иметь
одинаковую емкость, чтобы существовала симметрия токов и напряжений в
компенсированной части сети.
Если батарея соединена звездой с изолированной нейтралью, то
равенство емкостей фаз необходимо еще для того, чтобы были равны
напряжения на всех трех фазах батареи.
При параллельно-последовательном соединении конденсаторов
должны быть одинаковы также и емкости всех последовательно соединенных
групп в каждой фазе. В противном случае напряжения на группах будут
неодинаковы: группы с меньшей емкостью окажутся перегруженными по
току, а группы с большей – недогруженными.
Когда в установке используются конденсаторные батареи обладающие
мощностью 500÷1000 кВАр их разбивают на несколько секций, как это
показано на рисунке 2.3, это происходит для того чтобы была возможность
производить испытания конденсаторов на одной отключенной секции вто
время как остальные секции работаю, что позволяет использовать
конденсаторную установку даже при осуществлении обслуживания или
ремонта. Целесообразность секционирования может вытекать из
конструктивного выполнения батареи, если она размещена на нескольких
стеллажах в одном или нескольких помещениях. Число секций в батарее
чаще всего равно двум, реже – трем и более. Необходимость в
секционировании возникает и в случае, если предусматривается
51
многоступенчатое регулирование мощности батареи. Требующееся
количество секций и соотношение их мощностей зависят от количества
ступеней регулирования.
Рисунок 2.3 − Секционная схема конденсаторной установки
Каждая секция подключается к шинам через выключатель Q1,
рассчитанный на отключение полной мощности КЗ. Выключатели в цепях
конденсаторных батарей Q2 на это не рассчитаны и служат лишь для
переключений при автоматическом регулировании конденсаторной
установки. При аварии на какой-либо батарее сначала отключается
выключатель Q1, затем подается импульс на отключение выключателя Q2
поврежденной секции, после чего вновь включается Q1 и восстанавливается
питание оставшихся батарей секции. В качестве выключателей Q2
рекомендуются вакуумные или элегазовые выключатели, рассчитанные на
большое число операций.
Схемы соединений КУ должны обеспечивать разряд конденсаторов
после их отключения от сети. Для этой цели в состав конденсаторных
установок входят разрядные сопротивления, если только конденсаторы не
присоединены к сети через общий выключатель с трансформатором или
электродвигателем (рис. 2.4).
Рисунок 2.4 – Присоединение батареи через общий выключатель с
трансформатором или электродвигателем
Согласно ПУЭ в конденсаторных установках напряжением выше 1000
В разрядные сопротивления постоянно присоединены к конденсаторам, в
52
цепи между сопротивлениями и конденсаторами не должно быть
отключающих аппаратов. Для установок напряжением до 1000 В
рекомендуется в целях экономии электроэнергии работать без постоянно
присоединенных разрядных сопротивлений, а с автоматическим
присоединением последних в момент отключения конденсаторов.
Комплект разрядных сопротивлений устанавливается на каждую
секцию в случае если в секционированной конденсаторной батарее
отключение отдельных секций производится под напряжением.
Для повышения надежности разряда на ответвлении к разрядному
оборудованию не должно быть плавких предохранителей.
Наибольшая надежность работы цепи разряда обеспечивается при
соединении разрядных сопротивлений треугольником, так как при обрыве
одного из сопротивлений эта схема превращается в открытый треугольник и
возможность разряда сохраняется для всех трех фаз батареи. В этих случаях
происходит изменение лишь условий разрядки: для разных фаз батареи
сопротивления цепи разряда неодинаковы при соединении разрядных
сопротивлений открытым треугольником.
При обрыве одного из двух сопротивлений, соединенных открытым
треугольником, батарея разряжается на оставшееся в работе и полный разряд
всех трех фаз ее не обеспечивается. Фаза батареи, присоединенная
параллельно оставшемуся в работе сопротивлению, разрядится полностью.
Разряд других фаз этой батареи будет осуществляться в зависимости от
мгновенных значений напряжения на фазах батареи в момент ее отключения.
При соединении батареи звездой одна ее фаза не разрядится, а две другие
разрядятся в большей или меньшей степени.
Случае соединения звездой условия разряда одинаковы для всех трех
фаз батареи.
Соединение разрядных сопротивлений звездой применяется тогда,
когда оно уже осуществлено в разрядном оборудовании, например, в
трехфазном трансформаторе напряжения, или же если оно более удобно при
существующем номинальном напряжении разрядного оборудования,
например, для ламп накаливания.
С целью снижения стоимости КУ более выгодным является соединение
открытым треугольником, требующее двух однофазных разрядных
сопротивлений вместо трех. Поэтому в установках напряжением выше 1000
В, где стоимость разрядных сопротивлений высока, применяется соединение
их открытым треугольником (рис. 2.5).
53
Рисунок 2.5 – Схема включения разрядных сопротивлений открытым
треугольником (ТН – трансформаторы напряжения)
Сопротивления для разряда конденсаторов должны удовлетворять
следующим требованиям: напряжение на зажимах разряжаемого
конденсатора должно понижаться достаточно быстро, чтобы обеспечить
безопасность прикосновения к конденсатору вскоре после его отключения и
чтобы снизить до минимума напряжение на зажимах конденсатора к моменту
его нового включения; через 30 с после отключения конденсаторной
установки напряжение на ее зажимах не должно превышать 65 В; потери
активной мощности в постоянно присоединенных сопротивлениях должны
быть не более 1 Вт на 1 кВАр мощности батареи; разрядные устройства КУ с
автоматическим регулированием мощности должны снижать напряжение на
зажимах отключенной установки до значения, не превышающего 10%
номинального, за время между отключением и последующим включением
установки.
При включении в сеть неразрядившегося конденсатора может
получиться большой бросок тока, значительно превышающий ток включения
полностью разряженного конденсатора.
Конденсаторная установка может оказаться присоединенной к сборным
шинам,
снабженным
автоматическим
повторным
включением.
Автоматическое повторное включение срабатывает через малый промежуток
времени после отключения. Разрядные сопротивления, выбранные по
приведенным выше нормам, не обеспечивают достаточной степени разряда
конденсаторов перед их повторным включением. Однако при отключении
сборных шин КУ отключается вместе с другим электрооборудованием
(силовыми трансформаторами, электродвигателями), присоединенным к тем
же сборным шинам. Обмотки этого электрооборудования – дополнительные
пути для разряда КУ, причем их сопротивления значительно меньше
сопротивления разрядных устройств. В этих условиях разряд КУ происходит
быстрее, чем на одни разрядные устройства. Напряжение на зажимах
54
отключенной батареи снижается в достаточной степени еще до ее повторного
включения.
В случае применения ламп накаливания, постоянно присоединенных к
конденсаторам, рекомендуется выбирать их номинальное напряжение и
схему соединения таким образом, чтобы они работали при напряжении ниже
номинального. Если лампы присоединяются к батарее только в момент
отключения, то необходимость в снижении напряжения на лампах отпадает
(рис. 2.6).
В конденсаторных установках напряжением выше 1000 В в качестве
разрядных сопротивлений применяются два однофазных трансформатора
напряжения, соединенных открытым треугольником, и реже – один
трехфазный трансформатор напряжения.
Для контроля исправности цепи разряда рекомендуется присоединение
ко вторичным обмоткам разрядных трансформаторов напряжения ламп с
малым потреблением энергии. К этим же обмоткам можно присоединять
измерительные приборы и реле.
Если силовые конденсаторы выпускаются со встроенными или
пристроенными разрядными сопротивлениями, то в этом случае отпадает
необходимость в установке отдельных разрядных сопротивлений.
При эксплуатации в цепях конденсаторных установок измеряют:
напряжение на зажимах конденсаторов; токи, протекающие по
присоединению КУ; количество реактивной энергии, выработанное
конденсаторной установкой.
Рисунок 2.6 – Схемы разряда конденсаторных батарей (220, 380 В) без
постоянно включенных ламп: а,б – с реле; в – с блокировкой
55
Контроль напряжения на зажимах конденсаторов позволяет
фиксировать и устранять перегрузки по напряжению. Особенно контроль
напряжения важен, если конденсаторная установка присоединена в такой
точке сети, где напряжение временами может превышать допустимое для
конденсаторов, а защита установки от повышения напряжения отсутствует.
Измерение напряжения выполняется вольтметром, присоединенным
(через трансформатор напряжения или непосредственно) к тем же сборным
шинам, что и конденсаторные установки. Допускается присоединение
вольтметра по вторичной обмотке разрядного трансформатора напряжения.
Присоединение к сборным шинам предпочтительнее, так как можно измерять
напряжение на шинах при отключенных КУ.
Измерение токов, протекающих по присоединениям конденсаторных
установок, позволяет обнаружить отклонения от их нормального режима
работы. Увеличение показаний амперметров, не пропорциональное
напряжению, является признаком перегрузки конденсаторов токами высших
гармоник, а уменьшение – указывает на отключение части конденсаторов
или конденсаторных секций их индивидуальной защитой.
Для
полного
контроля
работы
конденсаторных
батарей
предпочтительна установка амперметров во всех трех фазах. В этом случае
можно контролировать равенство емкостей фаз, сравнивая показания
амперметров. Правила устройства электроустановок допускают установку
только одного амперметра в цепи конденсаторных батарей мощностью до
400 кВАр. Для батарей более 400 кВАр требуется установка трех
амперметров.
В конденсаторных установках высокого напряжения амперметры
присоединяются через трансформаторы тока. Для присоединения трех
амперметров достаточно двух трансформаторов тока, так как третий
амперметр включается по схеме на сумму токов в двух других фазах (рис.
2.7).
Рисунок 2.7 – Схема включения амперметров в конденсаторных
установках высокого напряжения
Учет выработанной конденсаторной установкой реактивной энергии
целесообразен по следующим причинам:
• данные о количестве выработанной конденсаторными установками
энергии совместно с данными о потреблении активной и реактивной энергии
56
от электроснабжающей системы позволяют находить естественный
коэффициент мощности абонентских электроустановок;
• учет реактивной энергии, выработанной конденсаторными
установками, облегчает контроль ее работы.
Установка счетчика реактивной энергии повышает затраты на
оборудование конденсаторной батареи и для мелких батарей
нецелесообразна. Правила устройства электроустановок требуют установки
счетчиков реактивной энергии у промышленных потребителей на
присоединениях конденсаторных батарей мощностью 100 кВАр и более, если
отдача ими реактивной энергии учитывается при расчете с предприятием по
коэффициенту мощности.
Угол сдвига фаз между током в цепи конденсаторной установки и
напряжением на ее зажимах близок к 90°. Потери активной мощности в цепи
конденсаторной установки могут быть найдены только по tgδ в
конденсаторах, полученных при специальных испытаниях установки. Во
время эксплуатации ни потери активной мощности, ни потери активной
энергии в установке не измеряются.
При эксплуатации КУ следует периодически измерять емкость каждого
конденсатора после отключения батареи. Емкость, не превышающую 10
мкФ, измеряют переносными приборами, при большей емкости используется
метод амперметра и вольтметра. Емкость при применении этого метода
рассчитывается по соотношению. При измерении емкости трехфазных
конденсаторов, соединенных треугольником (рис. 2.8), необходимо
поочередно замыкать каждую пару зажимов и измерять емкость между нею и
третьим зажимом. Например если замкнуть зажимы 2 и 3, показанные на
рисунке 2.8, то необходимо измерить емкость между замкнутыми зажимами
и зажимом 1.
Рисунок 2.8 – Схема трехфазного конденсатора
Для измерения температуры воздуха пользуются термометром с
пределами измерений, охватывающими температуры, наблюдающиеся в
помещении в летнее и зимнее время.
При измерении температуры корпуса конденсатора термопару или
термометр помещают в точку с наибольшей температурой, определив ее
экспериментально. Термопара реагирует на разность температур
конденсатора и окружающего воздуха, то есть именно на ту величину,
57
которая характеризует состояние конденсатора. В этом преимущество
термопар перед термометрами.
Изменение температуры конденсатора термометром дает менее точные
результаты. Кроме того, отсчитывать показания термометров, установленных
на конденсаторах нижнего и в особенности верхнего яруса батареи,
затруднительно.
При эксплуатации КУ возможны повреждения и ненормальные
режимы их работы: повреждения в конденсаторах: замыкания между
обкладками секций, междуфазные перекрытия по торцевой поверхности
секций или по наружной поверхности выводных изоляторов, замыкания на
корпус через внутрикорпусную изоляцию или через выводные изоляторы;
многофазные КЗ и замыкания на землю в других, кроме конденсаторов,
элементах установки, например, в ошиновке батареи; ненормальные режимы
работы: перегрузка конденсаторов высшими гармониками тока выше
допустимых пределов, длительное повышение напряжения на зажимах
конденсаторов
выше
допустимых
пределов,
кратковременные
перенапряжения.
Защита, реагирующая на замыкания между обкладками раньше, чем
они приводят к двухфазному КЗ, называется защитой КУ от замыканий
между обкладками. Она должна срабатывать при возможно меньшей степени
повреждений конденсатора, чтобы сохранилось возможность его ремонта и
чтобы повреждение одного конденсатора не вызвало повреждений других
конденсаторов батареи. Защита от замыканий между обкладками должна
работать селективно, отключая с поврежденным конденсатором минимум
исправных.
Защита КУ от замыканий между обкладками осуществляется:
встроенными в конденсатор предохранителями для индивидуальной защиты
секций; предохранителями для индивидуальной защиты конденсаторов;
релейной защитой всей батареи, реагирующей на неравенство фазных
емкостей трехфазной батареи.
Конденсаторы для повышения коэффициента мощности не нуждаются
в постоянном надзоре и могут устанавливаться на объектах, не имеющих
дежурного персонала. Обслуживание КУ сводится к периодическим
осмотрам и испытаниям. Они подразделяются: на внешний осмотр установки
без ее отключения; более детальный осмотр и испытания установки с
обязательным отключением ее.
Отечественные конденсаторы напряжением до 1050 В имеют
параллельное соединение секций, снабженных индивидуальной защитой. Во
время эксплуатации со временем наблюдается постепенное уменьшение их
емкости из-за отключения дефектных секций предохранителями, что не
препятствует дальнейшей эксплуатации конденсаторов. Исключением
являются только батареи, в которых конденсаторы с параллельным
соединением секций включены параллельно-последовательно.
58
Отечественные конденсаторы напряжением 3150 В и выше не имеют
индивидуальной защиты секций. Уменьшение их емкости может
наблюдаться при нарушении паяных соединений между секциями. При
замыкании между обкладками секции происходит увеличение емкости
конденсатора, которое указывает на необходимость его отключения во
избежание дальнейшего развития повреждения. Конденсаторы разных
номинальных напряжений имеют различное количество последовательно
соединенных групп секций, при пробое одной из секции относительное
увеличение емкости в них будет различно. Поэтому при проверке
исправности конденсаторов путем измерения их емкости следует исходить из
разных норм увеличения емкости для конденсаторов разных напряжений.
59
3 ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК, НАПРАВЛЕННЫЙ НА ПРИМЕНЕНИЕ
ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
В результате проведенного патентного поиска были рассмотрены
приведенные ниже патенты, направленные на применение эффективных
методов и устройств компенсации реактивной мощности в системах
электроснабжения промышленных предприятий.
3.1 Изобретение для компенсации реактивной мощности в сетях с
переменным током.
Изобретение, предназначенное для компенсации реактивной мощности
номер H02J3/18. Технический результат данного изобретения заключается в
увеличении числа ступеней регулирования реактивной мощности.
Фактически устройство состоит из двух устройств 1 и 2 (рис. 3.1),
выполненных по одинаковой схеме и содержащих одни и те же
функциональные элементы [68].
Рисунок 3.1 – Схема компенсации реактивной мощности
Вентильный мостовой преобразователь 3 входящий в состав устройства
1, подключенный к фазам сети переменного тока А, В, С через
конденсаторные батареи 4, 5, 6 и реакторы 7, 8, 9. Мостовой преобразователь
со стороны постоянного тока закорочен тиристором 10, цепочкой из
последовательно соединенного резистора 11 и тиристора 12 и цепочкой из
60
конденсатора 13 и тиристора 14. Реакторы 7, 8, 9 установлены для
исключения резонансных явлений с сетью. Резистор 11 служит для
ограничения тока заряда конденсаторов 4, 5, 6. Конденсатор 13 служит для
принудительного выключения тиристора 14.
Аналогичные элементы содержит устройство 2. Между выводами А1,
B1, С1 каждой фазы переменного тока вентильного преобразователя 3 и
такими же выводами A2, B2, C2 каждой фазы переменного тока
преобразователя 15 устройства 2 включена цепочка, состоящая из
конденсаторов 16-18 и встречно-параллельно включенных управляемых
вентилей 19-24. Одноименные входные зажимы переменного тока
преобразователей подключены через соответствующие реакторы и
конденсаторы батарей к разноименным фазам питающей сети. Так,
например, вывод А1 преобразователя 3 связан через конденсаторную батарею
6 и реактор 9 с фазой "С" сети, а вывод A2 преобразователя 15 устройства 2
через конденсаторную батарею 25 и реактор 26 связан с фазой "А" питающей
сети.
Подобно данному изобретению существует изобретение SU 1415324,
Н02J3/18, содержащее силовые конденсаторы, тиристоры, резистор,
конденсаторы и пары встречно-параллельно включенных тиристоров.
Каждая из пар тиристоров зашунтирована маломощным резистором
соответственно. Каждый из конденсаторов имеет одну и ту же емкость и
включен между одним из входных выводов вентильного регулятора и фазой
сети через пару встречно-параллельно включенных тиристоров. Однако
недостатком данного устройства является ограниченный лишь тремя
ступенями диапазон регулирования. Сущность изобретения заключается в
том, что система компенсации реактивной мощности включает в свой состав
первое устройство компенсации реактивной мощности, содержащее
вентильный мостовой преобразователь, подключенный к фазам сети
переменного тока через реакторы и конденсаторные батареи, установленные
между каждым реактором и соответствующим выводом переменного тока
вентильного мостового преобразователя, к выводам постоянного тока,
которого подсоединены параллельно две цепочки, выполненные с помощью
полностью управляемых ключей, один из которых соединен последовательно
с резистором. Указанная система снабжена вторым таким же устройством
компенсации реактивной мощности, подключенным к той же сети. Между
выводом каждой фазы переменного тока вентильного мостового
преобразователя первого устройства и выводом каждой фазы переменного
тока второго устройства включена цепочка, состоящая из конденсатора,
соединенного последовательно с парой встречно-параллельно включенных
управляемых вентилей. Одноименные входные зажимы вентильных
мостовых преобразователей устройств подключены через соответствующие
реактор и конденсаторы батареи к разноименным фазам сети. Емкости
конденсаторных батарей устройств выбраны различной величины.
61
Система компенсации реактивной мощности обеспечивает 6 ступеней
регулирования, которые обеспечиваются следующим образом. Максимальная
реактивная мощность достигается при одновременном включении
вентильных мостовых преобразователей 3 и 15 устройств 1 и 2, т.е.
закорачивании их выходов. При этом в системе работают конденсаторные
батареи 4-6 и 25-27. При включении только устройства 1 и выключенном
состоянии вентильного мостового преобразователя 15 устройства 2
достигается вторая ступень регулирования. При включении вентильного
мостового преобразователя 15 устройства 2 и выключенном состоянии
вентильного мостового преобразователя 3 устройства 1 достигается третья
ступень регулирования, поскольку в работе будут находиться только
конденсаторные батареи 25-27. При закорачивании входа вентильного
мостового преобразователя 3 устройства 1 и включении встречнопараллельно включенных пар вентилей, например тиристоров 19-24,
получается четвертая ступень регулирования, реактивная мощность которой
определяется суммарной реактивной мощностью конденсаторных батарей
25-27 и включенных последовательно через встречно-параллельно
соединенные тиристоры 19-24, конденсаторы 16-18. Аналогично при
включении устройства 2 и встречно-параллельно включенных пар
тиристоров 19-24 получается пятая ступень реактивной мощности. Если обе
мостовые схемы устройств 1 и 2 выключены, а включены только встречнопараллельные пары тиристоров 19-24, то будет реализоваться шестая ступень
реактивной мощности, соответствующая минимальной реактивной
мощности, поскольку все конденсаторы окажутся в каждой линии
включенными последовательно через соответствующую пару встречнопараллельных вентилей и подключены к линейному напряжению.
Отличие изобретения от других и его преимущества:
1. Система компенсации реактивной мощности, в состав которой
входит первое устройство компенсации реактивной мощности, содержащее
вентильный мостовой преобразователь, подключенный к фазам сети
переменного тока через реакторы и конденсаторные батареи, установленные
между каждым реактором и соответствующим выводом переменного тока
вентильного мостового преобразователя, к выводам постоянного тока
которого подсоединены параллельно две цепочки, выполненные с помощью
полностью управляемых ключей, один из которых соединен последовательно
с резистором, отличающаяся тем, что указанная система снабжена вторым
таким же устройством компенсации реактивной мощности, подключенным к
той же сети, при этом между выводом каждой фазы переменного тока
вентильного мостового преобразователя первого устройства и выводом
каждой фазы переменного тока второго устройства включена цепочка,
состоящая из конденсатора, соединенного последовательно с парой встречнопараллельно включенных управляемых вентилей, причем одноименные
входные зажимы вентильных мостовых преобразователей устройств
62
компенсации реактивной мощности подключены через соответствующие
реактор и конденсаторы батареи к разноименным фазам сети.
2. Система компенсации реактивной мощности, отличающаяся тем, что
емкости конденсаторных батарей устройств выбраны различной величины.
Данное патентное решение может быть использовано в системах
электроснабжения предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой,
но устройство достаточно сложное и направленно больше на увеличение
ступеней регулирования реактивной мощности, что фактически может быть
избыточно. Возможны варианты реализации более простого использования
КБ, что будет более рационально, как показано в 4 разделе данной работы.
3.2 Изобретение, предназначенное для регулирования коэффициента
мощности в преобразователях или инверторах.
Изобретение относится к устройствам для компенсации или
регулированию коэффициента мощности в преобразователях или инверторах
и, в частности, касается способов компенсации реактивной мощности в
питающих сетях промышленных предприятий или индивидуальных
потребителей этой мощности с целью обеспечения требований
энергосистемы к потреблению реактивной мощности.
Заявляемый способ заключается в установлении в каждой линии
питающей сети 1 вентильного моста 2 (рис. 3.2), имеющего во входной цепи
со стороны питающей сети по меньшей мере один конденсатор 3, и
пропускании выходного тока вентильного моста 2 через нагрузку,
обеспечивающую регулирование тока, протекающего через этот конденсатор
3. Новым является то, что в качестве нагрузки используют, по меньшей мере,
один светодиод 6. Предлагаются различные модификации данного способа,
позволяющие оптимизировать процесс компенсации.
При применении предлагаемого способа компенсации реактивной
мощности в сети потребителя индуктивная реактивная мощность
компенсируется емкостной реактивной мощностью источника света, поэтому
улучшается коэффициент мощности (cos ɸ ), одновременно за счет свечения
светодиодов компенсатор работает как источник света общего освещения.
63
Рисунок 3.2 – Схема устройства для осуществления способа согласно
изобретению
В основу изобретения поставлена задача создать такой способ
компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного тока
промышленных предприятий и/или индивидуальных потребителей, в
котором благодаря использованию по меньшей мере одного светодиода как
средства, обеспечивающего регулирование токовыми параметрами входящей
цепи вентильного моста, удалось достаточно просто и без коммутационных
потерь компенсировать индуктивную реактивную мощность в сети
потребителей емкостной реактивной мощностью светодиодов и
одновременно за счет свечения светодиодов в процессе эксплуатации
обеспечить при реализации способа дополнительную функцию общего
освещения.
Поставленная задача решается тем, что в способе компенсации
реактивной мощности в питающей сети переменного тока промышленных
предприятий и/или индивидуальных потребителей, заключающийся в
установлении в каждой линии питающей сети вентильного моста, имеющего
во входной цепи со стороны питающей сети по меньшей мере один
конденсатор, и пропускании выходного тока вентильного моста через
нагрузку, обеспечивающую регулирование тока, протекающего через этот
конденсатор, согласно изобретению, в качестве нагрузки используют по
меньшей мере один светодиод.
Наиболее предпочтительно, чтобы выходной ток вентильного моста,
поступающий на светодиод, предварительно сглаживать резисторно64
емкостным фильтром, подключенным к выходным полюсам этого моста, а
затем пропускать этот ток через последовательно соединенные регулятор
тока и токоограничивающий резистор, причем для формирования
напряжения на управляющем электроде регулятора тока предпочтительно
использовать опорный резистор, подключенный параллельно светодиоду.
Целесообразно также дополнительно к резисторно-емкостному
фильтру подключать ограничитель напряжения, обеспечивающий защиту
светодиода, срезая скачки напряжения, возникающие в питающей сети, а во
входную цепь вентильного моста параллельно конденсатору, формирующему
напряжение на вентильном мосту, включать сглаживающую индуктивность.
Такое выполнение способа согласно изобретению и предпочтительных
вариантов его осуществления позволяет обеспечить компенсацию
индуктивной реактивной мощности в питающей сети переменного тока
промышленных предприятий и/или индивидуальных потребителей
емкостной реактивной мощностью по меньшей мере одного светодиода, или
включающей его схемы, введенной в выходную цепь постоянного тока
вентильного моста.
Реализация рассмотренного способа для обеспечения возможности
компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения
предприятий с нелинейной и резкопеременной нагрузкой представлена на
рисунках 3.2 - 3.5. Так, на рисунке 3.2 показано устройство для компенсации
реактивной составляющей мощности в сетях переменного тока,
потребляющих такую мощность, например, таких сетей, как осветительные
сети или сети электроснабжения промышленных цехов потребителя.
Каждая линия (фаза) питающей сети 1 имеет вентильный мост 2, в
котором со стороны сети 1 в его входной цепи установлены два
последовательно соединенных конденсатора 3, 4, причем конденсатор 3
зашунтирован высокоомным разрядным резистором 5, подключен одним
концом к одному из полюсов моста 2 и предназначен для формирования
величины тока, протекающего через нагрузку, а конденсатор 4 включен
между полюсами входной цепи моста 2 параллельно сети 1 и служит для
формирования уровня напряжения на вентильном мосту 2.
В выходной цепи постоянного тока моста 2, согласно изобретению,
установлен по меньшей мере один светодиод 6 (на рисунке 3.2 показан один
светодиод, а на рисунка 3.3 – 3.5 показана последовательно группа
светодиодов 6). Количество светодиодов 6 выбирают, исходя из требуемого
светового потока для освещения окружающего пространства. При
протекании выпрямленного тока светодиод 6 вспыхивает и освещает
окружающее пространство. При протекании тока через конденсатор 3
возникает емкостная реактивная мощность, и согласно предлагаемому
решению индуктивная реактивная мощность в сети потребителя будет
компенсирована емкостной реактивной мощностью, за счет чего повышается
коэффициент мощности (cos φ ), и одновременно такой компенсатор может
служить источником освещения.
65
Рисунок 3.3 − Вариант устройства для осуществления способа согласно
изобретению, предусматривающего дополнительное использование
сглаживающего фильтра, регулятора тока и токоограничивающего резистора
Согласно рассмотренному изобретению, возможны различные
модификации, обеспечивающие оптимальные условия компенсации
реактивной мощности.
Как показано на рисунке 3.3, в выходной цепи моста 2 до подачи
выпрямленного тока в цепь светодиодов 6 выходной ток сглаживают
емкостным фильтром 7, предпочтительно содержащим включенный
параллельно между полюсами выходной цепи моста 2 конденсатор 8
(например,
электролитический
конденсатор
большой
емкости),
зашунтированный последовательно соединенными резистором 9 и
терморезистором 10. Выходной ток фильтра 7 далее пропускают через
последовательно соединенные регулятор 11 тока и токоограничивающий
резистор 13, причем параллельно светодиоду подключают опорный резистор
12, формирующий напряжение на управляющем электроде регулятора 11
тока. В качестве регулятора тока может быть использована микросхема серии
ЕН или аналоги серии HV.
Такое выполнение позволяет сгладить пульсации выпрямленного тока
и одновременно обеспечить поддержание номинальной величины тока через
светодиоды 6.
Как показано на рисунке 3.4, для защиты светодиодов 6 от скачков
напряжений, возникающих в питающей сети, параллельно фильтру 7
подключают ограничитель напряжения 14.
66
Рисунок 3.4 − Вариант устройства для осуществления способа, согласно
изобретению, предусматривающего дополнительное использование
ограничителя напряжения
Для обеспечения оптимальных условий компенсации и защиты от
нестабильной подачи тока в питающей сети 1 во входную цепь вентильного
моста 2 параллельно конденсатору 4, формирующему напряжение на
вентильном мосту, включают сглаживающую индуктивность 15 (рис. 3.5).
Рисунок 3.5 − Вариант устройства для осуществления способа согласно
изобретению, предусматривающего дополнительное использование
сглаживающей индуктивности
Схема включения устройства 16 для компенсации реактивной
мощности в трехфазную электрическую сеть согласно заявленному способу
показана на рисунке 3.6. Каждое из устройств 16 включается в свою фазу
(линию), чем достигается равномерность компенсации реактивной мощности
по фазам.
67
Рисунок 3.6 − Схема включения в трехфазную электрическую, сеть трех
одинаковых устройств для осуществления способа согласно изобретению
Вырабатываемая устройством реактивная мощность носит характер
емкостной реактивной мощности и вычисляется по формуле (3.1):
(3.1)
где,
U - напряжение в компенсируемой сети потребителя, Uc;
Хс - емкостное сопротивление, рассчитываемое по формуле (3.2).
(3.2)
где,
f - частота переменного тока в сети потребителя;
С - емкость конденсатора 3.
Так как у потребителя генерируется значительная индуктивная
реактивная мощность, то при применении предлагаемого способа
компенсации реактивной мощности в сети потребителя она компенсируется
емкостной реактивной мощностью, в результате улучшается коэффициент
мощности (cos φ) и одновременно за счет свечения светодиодов такой способ
позволяет дополнительно реализовать функции источника света общего
освещения.
Отличие изобретения от других и его преимущества:
1. Способ компенсации реактивной мощности в питающей сети
переменного тока промышленных предприятий и/или индивидуальных
потребителей, заключающийся в установлении в каждой линии питающей
сети вентильного моста, имеющего во входной цепи со стороны питающей
сети по меньшей мере один конденсатор, и пропускании выходного тока
вентильного моста через нагрузку, обеспечивающую регулирование тока,
протекающего через этот конденсатор, отличающийся тем, что в качестве
нагрузки используют по меньшей мере один светодиод.
2. Способ отличающийся тем, что выходной ток вентильного моста,
поступающий на светодиод, предварительно сглаживают резисторноемкостным фильтром, подключенным к выходным полюсам вентильного
моста, а затем пропускают через последовательно соединенные регулятор
тока и токоограничивающий резистор, причем для формирования
напряжения на управляющем электроде регулятора тока используют
опорный резистор, подключенный параллельно светодиоду.
68
3. Способ, отличающийся тем, что дополнительно к резисторноемкостному
фильтру
подключают
ограничитель
напряжения,
обеспечивающий защиту светодиода, срезая скачки напряжения,
возникающие в питающей сети.
4. Способ по любому одному из пунктов, отличающийся тем, что во
входную цепь вентильного моста параллельно конденсатору, формирующему
напряжение на вентильном мосту, включают сглаживающую индуктивность.
Известен способ подключения компенсатора реактивной мощности к
рабочему напряжению, содержащего несколько расположенных параллельно
друг к другу компенсационных компонентов (RU, 2342759, С2). Согласно
такого известного способа для подключения компенсатора реактивной
мощности к рабочему напряжению (U) сначала компенсационные
компоненты (К1-К3) с помощью блока управления (CU) подключают к
рабочему напряжению (U) последовательно друг за другом через добавочное
сопротивление (R), а затем без добавочного сопротивления. В качестве
подключенной компенсационной компоненты (К1) применяют активную
компоненту (К1) с по меньшей мере одним управляемым элементом
реактивной мощности, например, с управляемым тиристором реактивным
сопротивлением (TCR). Хотя этот способ и позволяет устранить недопустимо
высокие обратные воздействия на рабочее напряжение, однако не может
избежать потерь активной мощности на добавочном сопротивлении.
Известно устройство для компенсации реактивной мощности,
содержащее конденсаторную батарею и устройство ее защиты от
перенапряжения, подключаемого параллельно к конденсаторной батареи
(RU, 66620, U1).
Устройство снабжено блоком измерения напряжения, вход которого
подсоединен ко входу конденсаторной батареи, а выход блока управления
соединен с блоком коммутации, при том его коммутирующие части
включены в цепь конденсаторной батареи, выполненной из трех
конденсаторов разных емкостей в соотношении 0,8:1,0:1,2 номинального
значения. Данное устройство достаточно сложное, предназначено
исключительно для электрических сетей высокого напряжения и,
соответственно, решает задачу компенсации реактивной мощности с учетом
специфики таких сетей.
Известен светодиодный источник света, содержащий понижающий
преобразователь напряжения, который через выпрямительный диодный мост
соединен с по меньшей мере одним светодиодом, а между выпрямительным
диодным мостом и светодиодом параллельно с ним включен емкостной
фильтр (RU, 79741, U1). Понижающий преобразователь напряжения
выполнен из цепочки последовательно соединенных конденсаторов, по
меньшей мере один из которых, являющийся конденсатором отбора
мощности, соединен с выпрямительным диодным мостом. Так как в
понижающем
преобразователе
напряжения
отсутствуют активные
сопротивления, работа предлагаемого светодиодного источника света
69
отличается сверхнизким потреблением активной электроэнергии, однако для
такого источника характерна неустойчивая работа в переходных режимах,
особенно в моменты кратковременного многократного повторяющегося
включения-выключения.
Известен также компенсатор реактивной мощности, содержащий
вентильный мост, в плечах которого установлены полупроводниковые ключи
в виде транзисторов или полностью управляемых тиристоров. В цепи
переменного тока моста, соединенного с сетью, установлен конденсатор, а в
цепи постоянного тока мост закорочен через реактор (US, 4647837).
Поскольку полностью управляемые ключи переключаются при
больших значениях токов и напряжений, это приводит к значительным
коммутационным потерям, повышению массы и габаритов устройства.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ
компенсации реактивной мощности в питающей сети переменного тока
промышленных предприятий и/или индивидуальных потребителей,
описанный в патенте RU, 45572, U1. Согласно этого известного способа в
каждой линии питающей сети устанавливают вентильный мост, входная цепь
которого со стороны питающей сети содержит конденсатор 3, и пропускают
выходной ток вентильного моста через нагрузку, представляющую собой
колебательный LC-контур, подключенный к выводам постоянного тока
моста, причем в качестве ключевых элементов моста используют тиристоры,
что обеспечивает регулирование током конденсатора.
Реализация данного способа также приводит к коммутационным
потерям, для способа-прототипа характерна неустойчивая работа в
переходных режимах и ограниченность применения.
Таким образом, для патентных решений рассмотренных при анализе в
данной работе существует возможность их применения на предприятиях с
нелинейной и резкопеременной нагрузкой, однако следует отметить, что оба
варианта имеют недостатки: увеличение массы и габаритов устройств,
коммутационные
потери.
Внедрение
данных решений
является
затруднительным на предприятия, особенно учитывая второе решение, для
реализации которого необходимо в каждой линии питающей сети
устанавливать вентильный мост, который будет иметь во входной цепи со
стороны питающей сети, по меньшей мере один конденсатор, а на
рассматриваемом предприятии в 4 разделе из-за большого количества
разнесенных цехов реализовать данное решение будет не рационально с
экономической точки зрения, поскольку влечет дополнительные затраты не
только на КБ.
70
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ
КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ С
НЕЛИНЕЙНОЙ И РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ
На сегодняшний день основными показателями эффективности работы
электрической части производства (ЭЧП) являются показатели электроэффективности, которые в основном характеризуют эффективность
использованной электрической энергии. У рассматриваемого предприятия
«Текстиль-Индустрия» (текстильное предприятие расположенное в г. Рязань
Рязанской обл.) коэффициент мощности при нормативном значении tg φн=0,2
фактическое значение составило больше единицы (tg φест >1).
Соответственно для уменьшения расходов на электроэнергию необходимо
решить задачу компенсации реактивной мощности. На предприятии
«Текстиль-Индустрия» установлено 42 трансформаторные подстанции с
мощностью 2х1000 кВА 2х1600 кВА, основными потребителями
электроэнергии является асинхронные двигатели.
Потери
реактивной
мощности
определяются
потерями
в
трансформаторах,
поскольку
при
осуществлении
трех-четырех
трансформаций суммарные потери мощности в трансформаторах будут
достигать значения в 40% от передаваемой полной мощности.
При выборе конденсаторных установок на предприятиях с большим
числом трансформаторов необходимо опираться на число устанавливаемых
трансформаторов.
Для того чтобы осуществить расчет необходимого количества
трансформаторов, учитывая что необходимо обеспечить одинаково
оптимальные экономические мощности, чтобы покрыть все эллектрические
нагрузки в цехах, при этом распределение нагрузок неравномерное по
площадям помещений, основываясь на найденное среднее значение
плотности нагрузок цеха  выбирают по выражению
пТР  S СМ /  Т S НОМ ,Т , ЭК 
,
где S СМ -полная средняя мощность цеха за максимально загруженную
смену, кВА; S НОМ ,Т ,ЭК -оптимальная экономическая номинальная мощность
трансформатора, Т -рекомендуемый коэффициент загрузки трансформаторов
(при преобладании нагрузок I категории на двухтрансформаторных ТП 0,65-0,7; при преобладании нагрузки II категории на однотрансформаторных
ТП и взаимном резервировании трансформаторов по связям вторичного
напряжения - 0,7-0,8; при преобладании нагрузки II категории и при наличии
централизованного (складского) резерва трансформаторов, а также при
нагрузке III категории - 0,9-0,95; На ступенях высшего напряжения СЭС
71
мощных промышленных предприятий (на ГПП, УРП, крупных ПГВ) - 0,50,55);
  сos 2 / cos1
отношение коэффициентов мощности на стороне вторичного
напряжения трансформатора соответственно после и до компенсации
реактивных нагрузок.
По условию баланса реактивной мощности определяется мощность
компенсирующих устройств в сети напряжением выше 1 кВ на шинах
вторичного напряжения главной понижающей подстанции. Если в системе
электроснабжения имеются высоковольтные СД, которые могут быть
использованы как ИРМ, то определяется их располагаемая реактивная
мощность, и если их мощность QСД недостаточна для соблюдения условий
баланса, то определяется мощность батарей конденсаторов высокого
напряжения:
QБВ = QКУ - QСД - QБН .
Если цеховые трансформаторы имеют низкий коэффициент загрузки и
коэффициент реактивной мощности нагрузки сетей напряжением до 1 кВ не
превышает единицы, то предпочтительнее установка батарей конденсаторов
в сети напряжением выше 1 кВ вследствие их более низкой удельной
стоимости 1 кВар, чем у низковольтных конденсаторов.
Конденсаторные установки напряжением выше 1 кВ целесообразно
устанавливать на вторичном напряжении главных понижающей подстанции
или распределительной подстанции, а также на РП в системе
электроснабжения
предприятия.
Не
рекомендуется
устанавливать
конденсаторы напряжением выше 1 кВ на бесшинных цеховых подстанциях,
на которых трансформаторы присоединены наглухо или через
разъединитель, выключатель нагрузки и предохранитель, так как
присоединение конденсаторных установок к этим подстанциям вызовет их
усложнение и удорожание.
В данной работе применяются регуляторы АРКОН для осуществления
многоступенчатого комбинированного автоматического регулирования
мощности КБ (серий УК-0,38-220-УК-0,38-540), которые можно
использовать и в сетях 6-10 кВ, например, для УК6(10)-660-УК6(10)-1800. В
этом случае регулятор АРКОН получает питание через измерительный TV. С
помощью регулятора АРКОН можно выполнить требования питающей
энергосистемы относительно компенсацией реактивной мощности.
В качестве схемы установки конденсаторов на промышленном
предприятии с резкопеременными нагрузками основываясь на анализе,
проведенном выше, используется схема централизованная компенсации.
Конденсаторы объединяются в одну батарею, компенсирующую реактивную
нагрузку данной сети. Батарея присоединяется к шинам низкого напряжения
цеховых подстанций. Централизованная компенсация уменьшает мощность
конденсаторов и позволяет хорошо их использовать, но при этом потери
электроэнергии снижаются мало, во всяком случае цеховые сети
72
напряжением до 1000 В не разгружаются от реактивных токов и
конденсаторы не снижают потерь в них.
Для компенсации реактивной мощности используется высоковольтные и
низковольтные конденсаторные компенсирующие устройства (ККУ). Для
определения экономической эффективности компенсации реактивной
мощности используем следующую схему (рис. 4.1), где, 1- точка
коммерческого учета предприятия, точка 2-высокая сторона цеховой
трансформаторной подстанции (ТП), точка 3-низкая сторона ТП.
3
1
Sл=Рл+jQл
2
Sтр
Sн=Рн+jQн
Рисунок 4.1 – Схема компенсации реактивной мощности
Рассматриваем, как выше и обосновывалось расположение ККУ в точке
2. Учитывая, что для рассматриваемого предприятия компенсированная
мощность протекает только через ЛЭП. Уменьшение потерь в ЛЭП после
компенсации можно определить по следующей формуле:
Рл2  (Qл  Qку ) 2
Рл2  Qл2
'
Pл  Рл  Рл.к. 
 R0  l л 
 R0  l л 
U2
U2
2 Q л Qку  Qку2
Рл2  Qл2
Рл2  Qл2

 R0  l л 
 R0  l л 
 R0  l л 
(4.1)
U2
U2
U2
2 Q л Qку  Qку2
 R0  l л .
U2
где, ∆P’л и ∆Pл.к – потери активной мощности до и после компенсации,
кВт; lл –длина ЛЭП, км; R0 - удельное сопротивление ЛЭП, Ом/км; U напряжение ЛЭП, кВ.
Экономия электроэнергии в ЛЭП:

W л 
2 Q л Qку  Qку2
U2
 R0  l л   ,
(4.2)
где, τ-число часов максимальных потерь, час/год.
Экономический эффект от экономии энергии в ЛЭП:
Wл 
2 Q л Qку  Qку2
U2
 R0  l л  m
(4.3)
здесь, m- ставка оплаты электроэнергии, руб/кВт.
Годовые приведенные затраты компенсации реактивной мощности:
73
З ку  ен  К ку  р 0  Q ку  m 
 ен с 0 Q ку  р 0  Q ку  m 
(4.4)
 ( ен с 0  р 0  m )  Q ку
где, Кку- капитальные затраты на ККУ, тыс.руб ; ен- общий коэффициент
отчислений от капиталовложений; р0-удельные потери мощности
конденсаторов,
кВт/кВар;
с0-удельная
стоимость
конденсаторов,
тыс.руб/кВар.
Годовой экономический эффект от компенсации реактивной мощности в
ЛЭП определяется разностью стоимости сэкономленной энергии и
приведенных затрат ККУ, по следующей формуле:
2  Qн  Qку Q ку2
З  U ку З ку 
 R  m  (ен с 0  р0  m)  Qку
(4.5)
U2
При этом, экономический эффект будет нулевым при следующем
равенстве:
(2  Qн Q ку )  Qку
U2
 R  m  (ен с 0  р0  m)  Qку
2  Qн Q ку
или
U2
 R  m  (ен с 0  р0  m)
(4.6)
(4.7)
Из формулы видно, что, экономической эффект компенсации зависит от
параметра (сопротивления) ЛЭП. Поэтому, определяем минимальное
сопротивление ЛЭП, при котором экономический эффект будет
положительным:
Rmin
( eн  c0  p 0  m )  U 2

( 2  Qн  Qку )  m
(4.8)
Из формулы определяем необходимую мощность ККУ, в которой
экономический эффект будет положительный:
( eн  c 0  p 0  m )  U 2
Qку . min  2  Qн 
.
(4.9)
Rл  m
Рассмотрим экономическую эффективности компенсации в точке 3, т.е.
при установке ККУ на низкой стороне ТП. При этом, не учитываем экономии
энергии в ЛЭП, и учитываем только экономический эффект, полученных в
трансформаторах. Потери активной мощности трансформаторов до
компенсации:
РТР  n  (Pк   2  Р0 )
(4.10)
где, ∆Pк и ∆P0-потери мощности к.з. и х.х. трансформатора, кВт; nчисло трансформаторов. β-коэффициент загрузки;
Учитывая, что
74
S н2
Рн2  Qн2
  2 2  2 2
n  S нт n  S нт
2
(4.11)
Это выражение после компенсации будет в следующем виде:
2
ку
 
Рю2  (Qн  Qку ) 2
2
n 2  S нт
2
Рн2  Qн2 2  Qн  Qку  Qку
 2 2 
,
2
n  S нт
n 2  S нт
При этом уменьшение потерь мощности в трансформаторах:
РТР  n  (Pк   2  Р0 )  n  (Pк  ку2  Р0 )  n  Pк  ( 2  ку2 ) ,
2
здесь,   
2
ку
2
2
Рн2  Qн2 Рн2  Qн2 2  Qн  Qку  Qку 2  Qн  Qку Q ку
 2 2  2 2 

2
2
n  S нт
n  S нт
n 2  S нт
n 2  S нт
(4.12)
(4.13)
(4.14)
Таким образом, уменьшение потерь в трансформаторах составляет:
2  Qю  Qку Q ку2
2
2
РТР  n  Pк  (    ку )  n  P к 
(4.15)
2
n 2  S нт
Экономия электроэнергии в трансформаторах:
2  Qн  Qку Q ку2
Wтр  Pк 

(4.16)
2
n  S нт
Стоимость энергии, полученной от уменьшения потерь энергии:
U тр  Pк 
2  Qн  Qку Q ку2
2
n  S нт
m
(4.17)
Годовой экономический эффект от экономии энергии, руб/кВт.
2  Qн  Qку Q ку2
З  U ку З ку 
 Pк  m  (ен с 0  р0  m)  Qку
(4.18)
2
n  S нт
Экономический эффект будет нулевым при следующем равенстве:
(2  Qн Q ку )  Qку
 Рк  m  (ен с 0  р0  m)  Qку
(4.19)
2
n  S нт
или
2  Qн Q ку
2
n  S нт
 Pк  m  (ен с 0  р 0  m)
(4.20)
Исходя из этого, определяем минимальное значение мощности
компенсирующих устройств, при котором экономический эффект будет
положительным:
Qку.min
2
(eн  c0  p0  m)  n  S нт
 2  Qн 
Pк  m
(4.21)
Из формулы видно, что, экономический эффект компенсации зависит от
коэффициента загрузки. После следующих преобразований определяем
минимальное значение коэффициента загрузки трансформатора, при котором
экономический эффект будет положительным:
(  2   пк2 )  n  Рк  m  (ен с 0  р0  m)  Qку
(4.22)
75
 2   пк2 
(ен с 0  р0  m)  Qку
(4.23)
n  Рк  m
Минимальный коэффициент загрузки трансформатора:
 min 
(ен с 0  р 0  m)  Qку
n  Рк  m

Pн2  (Qн  Qку ) 2
2
n 2  S нт
(4.24)
Общая экономия электроэнергии от компенсации реактивной мощности
определяется суммированием экономии энергии в ЛЭП и трансформаторах:
2 Q л Qk  Qку2
2  Qн  Qку Q ку2
W 
 R0  l л   Pк 

(4.25)
2
U2
n  S нт
По схеме показанной рис. 3.1, видно, что Q л  Qн  Qтр . Если, не
учитывать потери реактивной мощности в трансформаторах, т.е.: Q л  Qн ,
тогда, выражение (4.25) можно записать в следующем виде:
Общая стоимость
трансформаторах:
 R l
Pк
W   0 2 
2
n  S нт
 U

  (2  Qн  Qку  Qку2 )  .

энергии,
уменьшения
из-за
потерь
 R l
Pк 
  (2  Qн  Qку  Qку2 )  m .
U   0 2 
2 
n  S нт 
 U
(4.26)
ЛЭП
и
(4.27)
Годовой экономический эффект от компенсации реактивной мощности
составляет:
 R  l Pк 
  (2  Qн  Qку  Qку2 )  m  (ен с 0  р0  m)  Qку
З  U куЗ ку   0 2 
2 
n  S нт 
U
(4.28)
Точно также определяем минимальное значение мощности ККУ, при
котором экономический эффект будет положительным:
Qmin  2  Qн 
(ен с 0  р0  m)
 R0  l
Pк
 2 
2
n  S нт
 U



(4.29)
Проведем предварительные расчеты потребления активной мощности
для проведения расчетов по компенсации реактивной мощности. Если
величина потребления активной энергии в месяц 18000 кВт∙ч, то
устанавливаемая величина потребления реактивной энергии на этот месяц
при применении tgφ = 0,43 должна составлять: 18000х0,43=7700 кВар∙ч.
Потребление реактивной энергии учитывается счетчиками реактивной
энергии. Если потребитель не использует для компенсации реактивной
мощности статические конденсаторы или же синхронные двигатели и не
отчитывается о выполнении им мероприятий по снижению потребления
реактивной энергии, то потребление ее рекомендуется определять из условий
76
естественного (tgφ=0,62 при использовании асинхронных двигателей и
сварочных трансформаторов). К примеру при потреблении в месяц 17500
кВт∙ч активной энергии (в основном асинхронными двигателями) (tgφ=0,62)
потребление реактивной энергии составляет: 17500х0,62=10850 кВар∙ч.
Следовательно величина платы за потребление реактивной энергии, при
тарифе 7,5 руб за 1 кВт∙ч активной энергии, составит:
7700 
7,5  5
7,5  10
 10850  7700  
 5249
100
100
руб
Например: текстильное предприятие месячное потребление,
которого составило 30 тыс. кВт∙ч, потребление реактивной энергии составит
(при cosφ=0,85 tgφ=0,62) 3000х0,62=18600кВар∙ч, плата за которое при
тарифе 4,8 руб за 1 кВт∙ч составит:
18600 
4,8  5
 4464
100
руб;
а объект при потреблении 16000 кВт∙ч потребление реактивной энергии
(при cosφ=0,75 tgφ=0,88) 16000х0,88=14080 кВар∙ч и плата
14080 
4,8  5
 3379 руб.
100
На рисунке ниже приведена схема предприятия, где отображены
прядильно-ткацкие фабрики 1 и 2 (ПТФ-1 и ПТФ-2), красильно-отделочная
фабрика, пряже-красильная фабрика, механический завод, холодильновоздушная компрессорная станция (ХВКС), хозпротивопожарной насосной
станции и химводоподготовки (ХВП), распределительные устройства (РУ).
77
40
ХВКС
Механический завод
ХВП
38
37
30
РУ5
33
4
31
34
Красильно-отделочная
26
Пряже красильная
27
29
28
36
ГПП 26
15
16
1
2
Прядильная
3
5
4
ПТФ 1
17
6
Ткацкая
Ткацкая
РУ2
7
8
9
ЦРП
10
11
12
18
13
14
25
ПТФ 2
24
23
19
20
Прядильная
22
21
45
ТП «ОКС»
Подстанция
«Стрелков»
Рисунок 4.2 – Схема текстильного предприятия «Текстиль Индустрия»
78
Iсш
II с ш
Отводы от шины
Контактные разъемные
соединения
Трансформаторы
Заземление
3'
3
2
2'
Предо
хранит
ели
Рубил
ьники
79
Трехфазные выключатели
Рисунок 4.3 – Однолинейная схема предприятия «Текстиль Индустрия»
Суммарный коэффициент спроса по силовому оборудованию без учета
высоковольтных двигателей составляет 0,78 .
Общая суммарная мощность по ХВКС составляет 5622 кВА, в том
числе 2920 на напряжение 6 кВ.
На территории «Текстиль-Индустрия» смонтировано 43 понизительные
трансформаторные подстанции, с общим количеством трансформаторов 83
шт., с общей установленной трансформаторной мощностью 95460 кВА без
учета трансформаторов, которые используются для понижения напряжения с
10000 вольт на 6000 вольт на которые работают синхронные
электродвигатели для приводов компрессоров на ХВКС
суммарная
установленная трансформаторная мощность при этом составляет 5000 кВА.
Ввиду того, что плотность нагрузки по производственным корпусам
составляет 0,27 кВА/м2 смонтированы двух трансформаторные подстанции
(СН 174-75)
На ПТФ – 1 смонтировано РУ – 2 (южная сторона) которая имеет две
секции между собой резервируемые,
данное РУ – 2 получает
электроэнергию с подстанции ХБК – 110/10 от отходящих ячеек № 29 и 17.
От каждой ячейки отходят по два параллельно работающих кабеля типа АСГ
сечением 3 х 185 мм каждый. Общая протяженность 2х кабелей от каждой
ячейке составляет 1,38 км, суммарная длина кабелей составляет 2,76 км
при длине трассы в 0,69 км.
От данного РУ получают электроэнергию двух трансформаторные
подстанции, смонтированные по южной стороне ПТФ–1,
на каждой
подстанции смонтировано два трансформатора по 1000 кВА каждый. Номер
подстанции 16,7,8,9,10,11,12,13,14 в общем количестве 9 шт с суммарной
установленной трансформаторной мощностью 18000 кВА.
Северная сторона ПТФ–1, по которой также смонтированы двух
трансформаторные подстанции мощностью одного трансформатора 1000
кВА. Номер подстанций 15,1,2,3,4,5,6 в общем количестве 7 шт. с суммарной
установленной трансформаторной мощностью в 14000 кВА. Данные
трансформаторные подстанции получают электроэнергию от ЦРП – 10 кВ с
первой и второй секции. Которые получают электроэнергию с подстанции
ХБК от отходящих ячеек № 3 и 45 по 4 параллельно работающим кабелям
сечением 3 х 85 на каждую секцию шин общей протяженностью 1,8 км
суммарная длина кабелей составляет 3,6 км при длине трассы 0,45 км
Суммарная
трансформаторная
мощность
установленных
трансформаторов по ПТФ – 1 составляет 32000 кВА.
Электроснабжение ПТФ - 2 полностью осуществляется от ЦРП 10 кВ
от 3 и 4 секции которые между собой секционируются. Данные секции
получают электроэнергию так же с подстанции ХБК - 110 /10 от отходящих
ячеек 3 и 34 по кабельным линиям по 6 кабелям работающих параллельно и
идущих на каждую секцию шин сечением 3х185 общей протяженностью 2,8
80
км суммарная протяженность составляет при этом 5,64 км при длине трассы
в 0,47 км
По периметру здания смонтированы двух трансформаторные
подстанции мощностью одного трансформатора 1600 кВА за исключением
подстанции № 23 на которой мощность одного трансформатора составляет
2500 кВА.
С северной стороны располагаются трансформаторные подстанции №
17,18,19,20, в общей сложности 4 шт, а с южной стороны № 21,22,23,24,25 в
общем количестве 5 шт.
Суммарная установленная трансформаторная мощность в целом по
фабрике составляет 30600 кВА.
Электроснабжение ПКФ в целом осуществляется от 1 и 2 секции шин
ЦРП-10 кВ.
По периметру здания смонтированы двух трансформаторные
подстанции мощность одного трансформатора 1000 кВА
С северной стороны располагаются трансформаторные подстанции №
33, 34 а с южной стороны № 36.
Суммарная установленная трансформаторная мощность в целом по
фабрики составляет 6000 кВА.
Электроснабжение КОФ в целом осуществляется от ЦРП – 10 кВ от 3 и
4 секции шин, которые секционируются между собой.
Согласно проектных данных на КОФ смонтированы 2-х
трансформаторные подстанции и исходя из электрических нагрузок
смонтированы трансформаторы мощностью 1000 и 1600 кВА в количестве 2х шт на каждой подстанции.
С южной стороны располагаются подстанции № 26, 27, 28, 29, а на
северной стороне подстанции № 30.
Общая суммарная установленная трансформаторная мощность по
фабрике составляет 13600 кВА.
Электроснабжение вспомогательных объектов и сооружение
осуществляется от 1 и 2 секции ЦРП – 10 кВ.
Электроснабжение ХВКС осуществляется от 1 и 2 секции шин ЦРП–
10 кВ, по фидеру РУ–5.
В периметре
помещения ХВКС смонтировано технологическое
распределительное устройство предназначенное для электроснабжения
синхронных электродвигателей, а также в ОРУ смонтированы понижающие
трансформаторы для привода компрессоров работающих на напряжение 6
кВ, смонтированы 2 двух трансформаторные подстанции для
электроснабжения вспомогательного оборудования работающего
на
напряжение 0,4 кВ.
Согласно категорийности по электроснабжению в периметр здания
встроены две трансформаторные подстанции № 37 и 30 на которых,
смонтированы по два трансформатора 1000 кВА каждый, суммарная
81
мощность их составляет 4000 кВА. Общая же суммарная трансформаторная
мощность по ХВКС с учетом трансформаторов для электродвигателей
составляет 9000 кВА.
Электроснабжение
хозпротивопожарной
насосной
станции
осуществляется от шин 1 и 2 секции шин ЦРП–10 Кв.
В здание смонтирована двух трансформаторная подстанция № 38 на
ней смонтировано 2 трансформатора по 1000 кВА, суммарная мощность
составляет 2000 кВА.
Электроснабжение РМЗ осуществляется по кабельной высоковольтной
линии от трансформаторной подстанции № 38.
В здание РМЗ смонтирована трансформаторная подстанция № 44 с
трансформатором мощностью в 1600 кВА.
Электроснабжение
насосных
станции
осуществляется
от
трансформаторной подстанции № 39 которая смонтирована в помещение
насосной станции № 20 электроснабжение ее осуществляется от 1 и 2 секции
шин ЦРП– 10 Кв.
На данной двух трансформаторной подстанции смонтировано два
трансформатора по 630 кВА каждый, суммарная мощность составляет 1260
кВА.
Электроснабжение оборудования
усреднителя осуществляется от
встроенной в здание воздуходувки двух трансформаторной подстанции №
40, которая получает электроэнергию по двум высоковольтным кабелям от
подстанции № 37, которая в свою очередь получает электроэнергию от РУ–5
с 1 и 2 секции.
На данной трансформаторной подстанции смонтировано два
трансформатора по 400 кВА каждый, суммарная мощность составляет 800
кВА.
Электроснабжение
автотранспортного
предприятия
(АТП)
осуществляется
от двух трансформаторной подстанции которая
смонтирована
в торце здания, данная подстанция АТП получает
электроэнергию от 1и 2 секции шин ЦРП–10 кВ, на данной подстанции
смонтированы трансформаторы по 1000 кВА каждый. Суммарная
трансформаторная мощность составляет 2000 кВА.
Электроснабжение насосной станции 13 осуществляется от отдельно
стоящего ГКТП с одним трансформатором. Это ГКТП
получает
электроэнергию от 3 и 4 секции шин ЦРП – 10 кВ, в данном ГКТП
смонтирован трансформатор 400 кВА.
Электроснабжение базы отдела капитального строительства.
Электроснабжение
электрооборудования
базы
осуществляется
от
смонтированного ГКТП на ее территории с одним трансформатором в 400
кВА.
Электроснабжение данного ГКТП осуществляется от подстанции ХБК–
110/10 кВ от 10 ячейки.
82
Электроснабжение административно управленческих сооружений
осуществляется от отдельно смонтированной
двух трансформаторной
подстанции № 45 которая получает электроэнергию от 3 и 4 секции шин
ЦРП–10 кВ на данной трансформаторной подстанции смонтированы два
трансформатора по 400 кВА каждый. Суммарная трансформаторная
мощность составляет 800 кВА.
Расчет потребления активной мощности. Для определения потребления
реактивной мощности превышающей номинальное значение рассчитываем
потребление активной мощности:
ТП 1
Ракт = Sн.тр∙cosφ = 1340 ∙ 0,8 = 1072 кВт
ТП 2
Ракт = Sном∙cosφ = 1420 ∙ 0,81 = 1150,2 кВт
ТП 3
Ракт = Sном∙cosφ = 1580 ∙ 0,81 = 1279,8 кВт
ТП 4
Ракт = Sном∙cosφ = 1360 ∙ 0,8 = 1088 кВт
ТП 5
Ракт = Sном∙cosφ = 1460 ∙ 0,79 = 1153,4 кВт
ТП 6
Ракт = Sном∙cosφ = 1420 ∙ 0,8 = 1136 кВт
ТП 7
Ракт = Sном∙cosφ = 1300 ∙ 0,8 = 1040 кВт
ТП 8
Ракт = Sном∙cosφ = 1360 ∙ 0,79 = 1074,4 кВт
ТП 9
Ракт = Sном∙cosφ = 1220 ∙ 0,76 = 927,2 кВт
ТП 10
Ракт = Sном∙cosφ = 1360 ∙ 0,77 = 1047,2 кВт
ТП 11
Ракт = Sном∙cosφ = 1320 ∙ 0,71 = 937,2 кВт
ТП 12
Ракт = Sном∙cosφ = 1420 ∙ 0,8 = 1136 кВт
ТП 13
Ракт = Sном∙cosφ = 1400 ∙ 0,8 = 1120 кВт
ТП 14
Ракт = Sном∙cosφ = 1300 ∙ 0,79 = 1027 кВт
ТП 15
Ракт = Sном∙cosφ = 1320 ∙ 0,78 = 1029,6 кВт
ТП 16
Ракт = Sном∙cosφ = 1220 ∙ 0,77 = 939,4 кВт
Расчет уменьшения потерь в кабельных линиях (КЛ) СЭС. Для
определения мощности протекающей по кабельным линиям, определяется
83
мощность нагрузки потребителей, подключенных к кабельным линиям. Во
всех случаях потребителями являются цеховые подстанции, поэтому, в
начале, определяем нагрузку трансформатора подключенного к КЛ.
Например потребителем КЛ является ТП 1 (фабрики ПТФ 1). Нагрузка
трансформатора определяется по коэффициенту загрузки трансформатора,
после обработки суточных графиков нагрузки этих трансформаторов:
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,67=1340 кВА
Для определения реактивной мощности протекающей по КЛ,
определяем коэффициент мощности ТП 1 по суточным графикам нагрузки. И
после приступаем к расчету:
Sinφ=
=0,6
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1340∙0,6=804 кВар
Определяем активную мощность, протекающую по КЛ:
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1340∙0,8=1072 кВт
Определяем естественный коэффициент мощности данной КЛ,
соотношением реактивной мощности протекающей по КЛ на активную:
tgφест= Qл/ Рл=804/1072=0,75
Рассчитываем компенсируемую реактивную мощность, где
tgφнор = 0,26:
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)=1072(0,75-0,27621)=507,9023 кВар
В связи с полученным расчетом компенсируемой реактивной мощности,
мы выбираем ККУ с номинальным напряжение 0,38 кВ. Компенсируемая
мощность равняется установленной мощности конденсаторных батарей.
Стоимость ККУ берем по существующим рыночным ценам.
ККУ 2х280=560
Экономия активной мощности на КЛ определяется:
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл=
ТП 2
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000 ∙0,71=1420 кВА
∙ 0,4=2347,52 кВт
Sinφ=
=0,5864
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1420 ∙ 0,5864=832,7304 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1420∙0,81=1150,2 кВт
tgφест= Qл/ Рл=832,7304 /1150,2 =0,7240
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1150,2 (0,7240-0,27966)=511,0619 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл
0,010=61,90581 кВт
ТП 3
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,79=1580 кВА
=
∙
84
Sinφ=
=0,5864
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1580 ∙ 0,5864=926,5592 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1580∙0,81=1279,8 кВт
tgφест= Qл/ Рл=926,5592/1279,8=0,7240
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)=1279,8(0,7240-0,27966)=568,6463 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл= 2  926 ,5592 2560  560
10
2
∙ 0,250=1810,366
кВт
ТП 4
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,68=1360 кВА
Sinφ=
=0,6
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1360 ∙0,6=816 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1360 ∙ 0,8=1088 кВт
tgφест= Qл/ Рл=816 /1088 =0,75
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1088 (0,75-0,27621)=515,4829 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл=
ТП 5
Sн.тр=Sуст∙kз=2000∙0,73=1460 кВА
∙ 0,247=1482,79 кВт
Sinφ=
=0,6131
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1460 ∙0,6131=895,136 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр ∙ cosφ=1460 ∙0,79=1153,4 кВт
tgφест= Qл/ Рл=895,136 /1153,4 =0,7761
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1153,4 (0,7761-0,27276)=580,5370 кВар
ККУ 2х280=560
∆
Рл=
∙
Ro ∙
0,010=68,89523 кВт
ТП 6
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,71=1420 кВА
lл=
∙
Sinφ=
=0,6
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1420 ∙0,6=852 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1420 ∙0,8=1136 кВт
tgφест= Qл/ Рл=852/1136 =0,75
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1136 (0,75-0,27621)=538,2248 кВар
ККУ 2х280=560
85
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл=
∙ 0,276=1768,166
кВт
ТП 7
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,65=1300 кВА
Sinφ=
=0,6
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1300 ∙0,6=780 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1300 ∙0,8=1040 кВт
tgφест= Qл/ Рл=780/1040 =0,75
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1040 (0,75-0,27621)=492,7411 кВар
ККУ 3х160=480
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл=
ТП 8
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,68=1360 кВА
∙ 0,170=881,28 кВт
Sinφ=
=0,6131
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1360 ∙0,6131=833,8253 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1360 ∙0,79=1074,4 кВт
tgφест= Qл/ Рл=833,8253/1074,4 =0,7761
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1074,4 (0,7761-0,27276)=540,7742 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙
0,010=62,02843 кВт
ТП 9
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,61=1220 кВА
lл=
∙
Sinφ=
=0,6499
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1220 ∙0,6499=792,9061 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1220 ∙0,76=927,2 кВт
tgφест= Qл/ Рл=792,9061/927,2 =0,8552
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 927,9061 (0,8552-0,26240)=549,6089 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙
0,080=459,5639 кВт
ТП 10
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,68=1360 кВА
lл=
∙
Sinφ=
=0,6380
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1360 ∙0,6380=867,7397 кВар
86
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1360 ∙0,77=1047,2 кВт
tgφест= Qл/ Рл=867,7397/1047,2 =0,8286
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1047,2 (0,8286-0,26585)=589,3388 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙
0,015=98,74027 кВт
ТП 11
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,66=1320 кВА
∙
lл=
Sinφ=
=0,7042
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1320 ∙0,7042=929,5462 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1320 ∙0,71=937,2 кВт
tgφест= Qл/ Рл=929,5462/937,2 =0,9918
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 937,2 (0,9918-0,224514)=699,8040 кВар
ККУ 4х160=640
∆ Рл=
∙ Ro ∙
0,080=624,1753 кВт
ТП 12
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,71=1420 кВА
lл=
∙
Sinφ=
=0,6
Qл= Sн.тр ∙ sinφ=1420 ∙0,6=852 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1420 ∙0,8=1136 кВт
tgφест= Qл/ Рл=852/1136 =0,75
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1136 (0,75-0,27621)=538,2248 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл=
ТП 13
Sн.тр=Sуст∙kз=2000∙0,7=1400 кВА
∙ 0,010=60,064 кВт
Sinφ=
=0,6
Qл= Sн.тр ∙ sinφ=1400 ∙0,6=840 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1400 ∙0,8=1120 кВт
tgφест= Qл/ Рл=840/1120 =0,75
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1120 (0,75-0,27621)=530,6442 кВар
ККУ 2х280=560
∆ Рл=
∙ Ro ∙ lл=
ТП 14
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,65=1300 кВА
∙ 0,160=1003,52 кВт
87
Sinφ=
=0,6131
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1300 ∙0,6131=797,0389 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1300 ∙0,79=1027 кВт
tgφест= Qл/ Рл=797,0389/1027 =0,7761
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1027 (0,7761-0,27276)=516,9165 кВар
ККУ 2х280=560
∆
Рл=
∙
Ro
∙
0,010=57,90836 кВт
ТП 15
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,66=1320 кВА
lл=
∙
Sinφ=
=0,6258
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1320 ∙0,6258=826,029 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1320 ∙0,78=1029,6 кВт
tgφест= Qл/ Рл=826,029/1029,6 =0,8023
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 1029,6 (0,8023-0,26931)=548,7523 кВар
ККУ 2х280=560
∆
Рл=
∙
Ro
∙
0,010=61,15524 кВт
ТП 16
Sн.тр.=Sуст∙kз=2000∙0,61=1220 кВА
lл=
∙
Sinφ=
=0,6380
Qл= Sн.тр. ∙ sinφ=1220 ∙0,6380=778,4135 кВар
Рл=Ррас= Sн.тр. ∙ cosφ=1220 ∙0,77=939,4 кВт
tgφест= Qл/ Рл=778,4135/939,4 =0,8286
Qку= Ррас(tgφест- tgφн)= 939,4 (0,8286-0,26585)=528,6716 кВар
ККУ 2х280=560
∆
Рл=
∙
Ro
∙
lл=
∙
0,010=55,82232 кВт
Уменьшение потерь в трансформаторах. Далее идет расчет экономии
активной мощности в трансформаторах ТП (ТП 1, фабрика ПТФ 1), где для
начала по номинальной мощности трансформатора используем табличные
данные ∆ Рк – потери, кВт:
∆ Рк=11,6 кВт
∆ Ртр=∆ Рк ∙
=11,6∙
=2,82133
кВ
ТП 2
88
∆ Рк=11,6 кВт
∆ Ртр=∆ Рк ∙
=11,6∙
=2,60495
кВт
ТП 3
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
∙
=11,6∙
=2,34823 кВт
ТП 4
∆ Рк=11,6 кВт
∆ Ртр=∆ Рк ∙
=11,6∙
=2,78111
кВт
ТП 5
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
∙
=11,6∙
=2,65435 кВт
ТП 6
∆ Рк=11,6 кВт
∆ Ртр=∆ Рк ∙
=11,6∙
=2,66703
=11,6∙
=2,50168
кВт
ТП 7
∆ Рк=11,6 кВт
∆ Ртр=∆ Рк ∙
кВт
ТП 8
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
∙
=11,6∙
=2,84371 кВт
ТП 9
∆ Рк=11,6 кВт
89
∆
Ртр=∆
Рк
∙
=11,6∙
∙
=11,6∙
∙
=11,6∙
∙
=11,6∙
∙
=11,6∙
∙
=11,6∙
∙
=11,6∙
=3,35523 кВт
ТП 10
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
=2,96282 кВт
ТП 11
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
=3,84306кВт
ТП 12
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
=2,66703кВт
ТП 13
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
=2,70400кВт
ТП 14
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
=2,97087кВт
ТП 15
∆ Рк=11,6 кВт
∆
Ртр=∆
Рк
=2,98960кВт
ТП 16
90
∆ Рк=11,6 кВт
∆ Ртр=∆Рк ∙
=11,6∙
=
3,29197 кВт
Расчет экономии электроэнергии в кабельных линиях. Рассчитываем
число часов максимальных нагрузок предприятия (ТП 1 ПТФ 1):
Тmax=(ГД-В-П) ∙3 ∙ 8=(365-52∙2-10) ∙8 ∙3=6024
где ГД – число дней в году, В – выходные дни, П – праздничные дни.
Число часов максимальных потерь:
 (
TMAX
6024
 0,124) 2  Tãîä  (
 0,124) 2  8760  4622, 275
10000
10000
Экономия электроэнергии за счет компенсации реактивной мощности:
ΔW=∆ Рл ∙ τ=2,34752 ∙ 4622,275=10850,88 кВт/час
ТП 2
ΔW=∆ Рл ∙ τ=0,0619 ∙ 4622,275=286,1457 кВт/час
ТП 3
ΔW=∆ Рл ∙ τ=1,8104 ∙ 4622,275=8368,008 кВт/час
ТП 4
ΔW=∆ Рл ∙ τ=1,4828 ∙ 4622,275=6853,865 кВт/час
ТП 5
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0689 ∙ 4622,275=318,4527 кВт/час
ТП 6
ΔW=∆ Рл ∙ τ =1,7682 ∙ 4622,275=8172,951 кВт/час
ТП 7
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,8813 ∙ 4622,275=4073,518 кВт/час
ТП 8
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0620 ∙ 4622,275=286,7125 кВт/час
ТП 9
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,4596 ∙ 4622,275=2124,231 кВт/час
ТП 10
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0987 ∙ 4622,275=456,4047 кВт/час
ТП 11
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,6242 ∙ 4622,275= 2885,11 кВт/час
ТП 12
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0641 ∙ 4622,275= 296,1214 кВт/час
ТП 13
ΔW=∆ Рл ∙ τ =1,0035 ∙ 4622,275= 4638,545 кВт/час
ТП 14
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0579 ∙ 4622,275= 267,6683 кВт/час
ТП 15
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0612 ∙ 4622,275= 282,6764 кВт/час
ТП 16
ΔW=∆ Рл ∙ τ =0,0558 ∙ 4622,275= 258,0261 кВт/час
91
Определяем стоимость активной мощности (по трансформаторам и
кабельным линиям) и стоимость экономии электроэнергии, за счет
компенсации реактивной мощности, по двухставочному тарифу:
U = ∑∆Рэк ∙ α + ∑∆Wэк ∙ β,
(4.30)
где ∑∆Рэк – сумма экономии активной мощности по трансформаторам и
кабельным линиям, кВт; ∑∆Wэк – сумма экономии электроэнергии кВт/час;
α – основная ставка оплаты электроэнергии по двухставочному тарифу,
кВт∙ч/руб; β – дополнительная ставка, кВт∙ч/руб.
Uэк = 168, 402562∙100000 + 3261156, 57∙60 = 16, 84 + 196, 7 = 213, 54
млн.руб
Сумма потребления активной мощности на предприятии:
∑ Ракт = 42051,64 кВт
Сумма потребления реактивной мощности на предприятии:
∑Qл = 32226,8629 кВар
Рассчитываем потребление реактивной мощности, не превышающей
номинальное значение:
Qне пр.н. = ∑ Ракт ∙ tgφ = 42051,64∙ 0,2 = 8410,328 кВар
Рассчитываем потребление реактивной мощности, превышающее
номинальное значение:
Q пр.н. = ∑Qл - Qне пр.н. = 32226,8629 - 8410,328 = 23816,5349 кВар
Компенсируем превышающую реактивную мощность с помощью раннее
выбранных ККУ, она будет равняться ∑Qкл = 21280 кВар
Определяем стоимость превышенной потребленной реактивной мощности:
Uпр.н. = ∑Qкл ∙αр + (∑Qкл ∙τ) ∙βр = 21280∙20000 + (21280∙4622)∙6 = 1,016
млрд.руб
где αр = α ∙ К, βр = β ∙ К, К = 0,2 в связи с превышением реактивной
мощности.
Стоимость ККУ составляет 5000 руб за 1 кВар, но мы еще учитываем
затраты на дорогу, установку и т.д., поэтому берем стоимость ККУ 10000 руб
за 1 кВар:
U = ∑Qкл ∙ 10000 = 212,8 млн. руб
Подсчитываем общую экономию с компенсацией:
Uитог = Uэк + Uпр.н. = 212,8 млн.руб + 1,016 млрд.руб = 1,228 млрд.руб.
Проведенные расчеты показали, что при тарифе 7,5 руб за 1 кВт∙ч, при
установке выбранных конденсаторных компенсирующих устройств,
позволяет для всего комплекса цехов выбранного предприятия при
компенсации 21280 кВар реактивной мощности, а также учитывая, что
стоимость компенсации 1 кВар будет равно 10000 рублей (с учетом доставки,
установки) то общая экономия с компенсацией будет составлять 1,228 млрд.
руб.. Данные расчеты позволяют сказать, что установка ККУ для
компенсации реактивной мощности в течение года позволит окупить все
затраты с этим связанные, а также уменьшить затраты предприятия на
электроэнергию.
92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе рассмотрена компенсация реактивной мощности на
предприятиях с нелинейной и резкопеременной нагрузкой. В качестве
рассматриваемого предприятия выбрано предприятие текстильной отрасли
«Текстиль-Индустрия».
Энергетическое хозяйство является важнейшей составной частью
предприятия текстильной отрасли, надежная и эффективная работа которого
обеспечивает
качественные
показатели
работы
предприятия
и
конкурентоспособность
выпускаемой
продукции.
Современные
промышленные предприятия характеризуется большой энергоёмкостью и
разнообразием видов потребляемой энергии. Повышение эффективности
производства требует уменьшения производственных затрат, которое требует
комплексное исследование всех составляющих затрат и выявление
источников неоправданно больших затрат. Основным направлением решения
этой задачи является энергосбережение в производстве, совершенствование
управления энергопотреблением предприятия.
Для достижения такой цели на предприятиях с нелинейной и
резкопеременной нагрузкой одним из наиболее эффективных способов
является компенсация реактивной мощности, поскольку установка
компенсирующих устройств является более дешевым способом, чем
переоборудование, а в некоторых случаях и полное перестроение энергосети
в целом.
В работе проведен анализ источников и потребителей реактивной
мощности на предприятиях с нелинейной резкопеременной нагрузкой,
рассмотрены методы компенсации реактивной мощности, проведен
патентный поиск, направленный на реализацию эффективных методов и
устройств компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения
промышленных предприятий, проведены технико-экономические расчеты
эффективности
компенсации
реактивной
мощности
в
системах
электроснабжения предприятий.
Анализ проведенных расчетов в работе показал:
1)
загрузка асинхронных двигателей значительно влияет на
потребление ими реактивной мощности. Данный вывод напрашивается,
поскольку при уменьшении коэффициента загрузки асинхронного двигателя
значение tg  возрастает, а следовательно, возрастает и потребляемая
реактивная мощность. Следует отметить, что tg  возрастает при
использовании асинхронного двигателя на мощностях ниже номинальной.
Потребление реактивной мощности асинхронными двигателями зависит от
их загрузки в значительно большей степени по сравнению с силовыми
трансформаторами. Так если при 100% нагрузке реактивная мощность
асинхронного двигателя составляет 5,85 кВАр, то при снижении нагрузки на
50%, реактивная мощность падает до 3,9 кВАр.
93
2)
нецелесообразно использовать трансформаторы с высокой
номинальной мощностью при малой загруженности. Более рационально на
их месте использовать трансформаторы с малой мощностью, либо отключать
трансформаторы с малой загрузкой (переводить в резерв) для увеличении
загрузки на других трансформаторах. Увеличение загрузки трансформатора
на 0,1 приводит к повышению cos φ на 0,04-0,05.
3) поскольку напряжение между обкладками конденсаторов
определяется не рабочим напряжением сети, а произведением тока на
сопротивление, нет необходимости устанавливать для компенсации
индуктивного сопротивления конденсаторы, рассчитанные на рабочее
напряжение сети. Поскольку при напряжении сети в 3 кВ (активном
сопротивлении 4 Ом, реактивном сопротивлении 4 Ом, мощности
передаваемой по линии 100 кВт, коэффициенте мощности нагрузки 0,8,
конденсаторы с рабочим напряжением 600 В, мощностью 8,5 кВАр, емкость
75 мкФ.) общая мощность батареи конденсаторов равна 8,05 кВАр, при
напряжении сети 6 кВ – 4,03 кВАр.
4)
Определена экономическая эффективность от компенсации
реактивной мощности во внешних сетях трех фабрик предприятия: 1прядильно-ткацкая фабрика, 2-прядильно-ткацкая фабрика и красильноотделочная фабрика. Для компенсации принят централизованный способ
компенсации,
т.е.
конденсаторные
батареи
устанавливаются
в
распределительных устройствах на шинах низкого напряжения цеховых
подстанций.
Годовой экономический эффект по предприятию за счет компенсации
реактивной мощности составляет 138,032 млрд.руб.
94
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Паули В. К. Компенсация реактивной мощности как эффективное
средство рационального использования электроэнергии / В. К. Паули, Р. А.
Воротников // Энергоэксперт. 2007. - №2. - с. 16-22.
2.
Железко Ю. С. Компенсация реактивной мощности и повышение
качества электроэнергии. М. :Энергоатомиздат, 1985. 224с.
3.
Компенсация реактивной мощности. К вопросу об техникоэкономической целесообразности / В.А. Овсейчук и др. // Новости
электротехники, 2008. № 4. c. 42-46.
4.
Иванов В. С. Режимы потребления и качество электроэнергии
систем электроснабжения промышленных предприятий /В. С. Иванов, В. И.
Соколов. // М. :Энергоатомиздат, 1987. 336с.
5.
Глушков В. М., Грибин В. П. Компенсация реактивной мощности
в электроустановках промышленных предприятий. М.: Энергия, 1975. 104 с.
6.
Железко Ю. С. Компенсация реактивной мощности в сложных
электрических системах. М.: Электроатомиздат, 1981. 200 с.
7.
Федоров А. А., Каменева В.В. Основы электроснабжения
промышленных предприятий: Учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат,
1984. 472 с.
8.
Коновалова
Л.А.,
Рожкова
Л.Д.
Электроснабжение
промышленных предприятий и установок.. М.: Энергоатомиздат, 1989. 528 с.
9.
Кабышев А.В. Компенсация реактивной мощности в
электроустановках промышленных предприятий: учебное пособие /Томский
политехнический университет.- Томск: Изд-во Томского политехнического
университета, 2012. 234 с.
10. Ковалев И. Н. Выбор компенсирующих устройств при
проектирование электрических сетей. М. :Энергоатомиздат, 1990. 200с.
11. Компенсирующие и регулирующие устройства в электрических
системах.
Г. Е.
Поспелов,
Н.
М.Сыч,
В.
Т.
Федин.Ленинград:Энергоатомиздат, 1983. 112 с.
12. Вагин Г.Я. К вопросу о применении синхронных двигателей для
компенсации реактивной мощности / Г.Я. Вагин, H.H. Головкин, С.Н.
Юртаев // Актуальные проблемы электроэнергетики: труды НГТУ. -2008. с.
99-104
13. Красник В.В. Автоматические устройства по компенсации
реактивной мощности. М.: Энергоатомиздат, 1983. 136 с.
14. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2т.
Т.1. Электроснабжение / Под общ.ред. А.А. Федорова. М.: Энергоатомиздат,
1986. 568 с.
15. Мукосеев Ю.Л. Электроснабжение промышленных предприятий.
М.: Энергия, 1973. 584 с.
95
16. Статистические тиристорные компенсаторы для энергосистем и
сетей электроснабжения / И.М. Бортник, С.Ф. Буряк, М.В. Ольшванг, И.П.
Таратура // Электричество.-1985.-№2-с. 13-19
17. Иванов В.С., Соколов В.И. Режимы потребления и качество
электроэнергии систем электроснабжения промышленных предприятий. М.:
Энергоатомиздат, 1987. 336 с.
18. Статистические
источники
реактивной
мощности
в
электрических сетях / В. А. Веников, Л. А. Жуков, И. И. Карташев и др. М.:
Энергия, 1975. 136 с.
19. Проектирование электрооборудования предприятий лесной
отрасли / Г. П. Ильин, В. А. Скорняков, Е. А. Алексеева и др. Учебное
пособие. Спб.:СПбГЛТА, 2006. 120с.
20. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения.
Методическое пособие для курсового проектирования. М.: ФОРУМ, 2010.
214 с.
21. Шеховцов В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и
электроснабжению.2-е изд. М.: ФОРУМ, 2011. 136 с.
22. Грейсух М. В., Лазарев С. С. Расчеты по электроснабжению
промышленных предприятий. М.: Энергия, 1977. 312 с.
23. Проектирование электроснабжения промышленных предприятий
и гражданских систем / В. Я. Фролов, С.Г. Зверев, В.В. Маркелов, В. А.
Скорняков, С. А. Иванов, Д.В. Иванов и др. Учебное пособие. Спб.:СПбГПУ,
2012. 384с.
24. Абакумов Ю.М., Мартынов А.А., Саламатов О.В., Орехов П.Ф.
Опыт проектирования и внедрения АСКУЭ промышленного предприятия на
базе КТС «Энергия». М.: Журнал «Промышленная энергетика». 2002, №6,
29-33 с.
25. Адамович А.Р. и др. Планирование технических потерь
электроэнергии
в
системе
электроснабжения
металлургического
предприятия. М.: Журнал «Электрика». 2005, №2, 12-17 с.
26. Аракелов В. Е., Кремер А. И.. Методические основы экономии
энергоресурсов. М.: Энергоатомиздат, 1990.
27. Андреев Ю.Н. Управление конечномерными объектами. М:
Наука. 1976 г., 424с.
28. Бутковский
А.Г.
Методы
управления
системами
с
распределительными параметрами. М: Наука 1977 г., 320 с.
29. Воротницкий В.Э., Заслонов С.В., Лысюк С.С. Опыт и
направления совершенствования расчетов балансов и локализации
коммерческих потерь электроэнергии в электрических сетях 0,38 кВ. М.:
Журнал «Электрические станции». 2006, №9, 51-61 с.
30. С. М. Гительсон. Экономические решения при проектировании
электроснабжения промышленных предприятий. М.: «Энергия», 1991
96
31. Грачева Е.И, Саитбаталова Р.С, Определение расхода
электроэнергии на основе
математической модели «Промышленная
энергетика» № 4, 1999. 24-25 с.
32. Грачева Е.И., Наумов О.В., Оценка величины потерь
электроэнергии в электрических сетях до 1000 В. М.: н.т.ж Проблемы
энергетики, 2003, № 1,2. 108-117 с.
33. Гунин В.М, и др. Опыт нормирования и прогнозирования
энергопотребления предприятия на основе математической обработки
статической отчетности. М.: «Промышленная энергетика» № 2,2003г.стр. 2-5.
34. Дьяков В.И. Типовые расчеты по электрооборудованию. М.:
Высшая школа, 1991.
35. Ескин В.В, Булаев Ю. В, Антипов К.А, Оперативных расчеты
промышленных распределительных сетей. М.: «Промышленная энергетика»
№ 4, 2001 г. 22-23 с
36. Жилин Б.В. Расчет электрических нагрузок и параметров
электропотребления на ранних стадиях проектирования. Часть 1 М.:
«Электрика» № 10, 2001 стр. 19-27
37. Жежеленко И.В., Саенко Ю.Л., Степанов В.П. Методы
вероятностного моделирования в расчетах характеристик электрических
нагрузок потребителей. М.: Энергоатомиздат, 1990.
38. Иванчура В.И, Суханов В.В, Усихин В.Н, Определение потерь
электроэнергии в расчетах энергоснабжающей организации. М.: Научный
журнал «Электрика» № 7, 2001г. стр.8-11.
39. Клюев Ю.Б, Планирование энергопотребления на промышленном
предприятии. М: «Энергия» 1970г.
40. Кораблев А.Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве.
М.: ВО «Агропромиздат», 1988 г.
41. Кораблев В.П, Экономия электроэнергии в быту. М: «Энергоатом
издат», 1987г.
42. Конюхова Е.А. Влияние параметров режимов и элементов
системы электроснабжения предприятий на дисконтированные затраты при
проектировании. М.: Журнал «промышленная энергетика». 2005, №2, 21-26
с.
43. Красиков Е.В. и др. Терминологические обеспечение
энергопотребления, энергосбережения, энергоэффективности. М.: Журнал
«Электрика». 2005, №7, 35-48 с.
44. Крупович В.И., Ермилов А.А., Иванов В.С. Проектирование
промышленных электрических сетей.-М.: Энергия, 1979, 328 с.
45. Е.А. Конюхова «Электроснабжение объектов» Издательский
центр «Академия», 2004г.
46. И.Н. Ковалев «Выбор компенсирующих устройств при
проектировании электрических сетей» Москва Энергоатомиздат 1990г.
97
47. Блок В.М. и др. Пособие к курсовому и дипломному
проектированию для электроэнергетических специальностей вузов.–М.:
Высшая школа, 1990.-383 с.
48. Ланген А.М., Красник В.В. Электрооборудование предприятий
текстильной промышленности. М.: Легпромиздат, 1991.
49. Лигерман
И.И,
Конструирование
электроустановок
промышленных предприятий. М: «Энергоатомиздат» 1984г.
50. Львовский Е.Н. Статические методы построения эмперических
формул. М.: Высшая школа, 1988, 238 с.
51. Марков В.А. Оптимизация установившихся режимов в системах
цехового электроснабжения по критерию минимизации потерь мощности.
Журнал «Электрика». М.: 2005, №5. 12-15 с.
52. Михайлов В.В, Тарифы и режимы электропотребления. М;
«Энергия» 1974г.
53. Могиленко А.В. Потери электроэнергии в электрических сетях
различных государств. М.: Журнал «Электрика». 2005, №3, 33-34.
54. Морозов А.В. Определение потерь электрической энергии с
помощью корреляционно-регрессионных моделей. Журнал «Электрика».
2005, №3, 31-35.
55. Островский Б.М., Громадский Ю.С. Проектирование и монтаж
систем учета электроэнергии. Киев. «Будевэльнык», 1989.
56. Поликарпов Е.А. Об оптимизации систем промышленного
электроснабжения. М.: Промышленная энергетика, №8, 2001, 27-29 с.
57. Рэй У. Методы управления технологическими процессами М:
Мир 1983 г., 368с.
58. Садуллаев Н.Н. Автоматизированная система выявления резервов
экономии электроэнергии в промышленности. Научно-технический журнал
ФерПИ. 2002, №3, 99-102 с.
59. Соскин Э.А, Киреева Э.А, Автоматизация управления
промышленным энергоснабжениям. М: «Энергоатомиздат», 1990г.
60. Справочник по проектированию электроснабжения. Под.ред.
Ю.Г.Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат. 1990.
61. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий.
Под ред.Федоров А.А, и Сербиновского Г.В. М.: «Энергия». 1980.
62. Сюскин А.И. Нормативное регулирование взаимоотношений
между поставщиками и потребителями по реактивной мощности. М.: Журнал
«Электрика». 2003, №7, 13-17 с.
63. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения
промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат». 1984, 469 с.
64. Федотов А.И, Абдуллазянов Э.Ю, Проблемы расчета годовых
потерь электроэнергии по продолжительности максимальных потерь. М.:
«Проблемы энергетики» 2002, № 1,2 63-67 с.
98
65. Федоров А.А, Ристхейн Э.М, Электроснабжения промышленных
предприятий. М; «Энергия», 1981г.
66. Электротехнический справочник: В 3 т. Кн.1. Производство и
распределение электрической энергии (под общ. Ред. Профессоров МЭИ).М.: Энергоатомиздат, 1988.-880 с.
67. Экономия топливно-энергетических ресурсов на предприятиях
текстильной промышленности. Охотин А.С. и др. М.: Легпромбытиздат,
1990, 128 с.
68. Изобретение для компенсации реактивной мощности в сетях с
переменным током H02J3/18 RU 2210156 Автор(ы): Игольников Ю.С.
Патентообладатель(и): Мордовский государственный университет им. Н.П.
Огарева.
69. Изобретение, предназначенное для регулирования коэффициента
мощности в преобразователях или инвенторах H02J3/18 - устройства для
регулирования, устранения или компенсации реактивной мощности в сетях
(для регулирования напряжения H02J 3/12; использование катушек
Петерсена H02H 9/08) Владельцы патента RU 2526036: Галущак Валерий
Степанович (RU) Самойленко Юрий Николаевич (UA).
99
ОТЧЕТ О ПРОВЕРКЕ В СИСТЕМЕ «АНТИПЛАГИАТ.ВУЗ»
Проверяющий: Коренков Дмитрий Андреевич ([email protected] / ID: 68)
Организация: Орловский ГУ
Отчет предоставлен сервисом «Антиплагиат»- http://univorel.antiplagiat.ru
ИНФОРМАЦИЯ О ДОКУМЕНТЕ
№ документа: 91
Начало загрузки: 08.02.2018 11:50:51
Длительность загрузки: 00:00:07
Имя исходного файла: Понкратов К.В. Выпускная квалификационная работа магистра
Размер текста: 1255 кБ
Тип документа: Магистерская диссертация
Cимволов в тексте: 177859
Слов в тексте: 21810
Число предложений: 1214
ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОТЧЕТЕ
Последний готовый отчет (ред.)
Начало проверки: 08.02.2018 11:51:00
Длительность проверки: 00:00:16
Комментарии: не указано
Модули поиска: Модуль поиска ЭБС "БиблиоРоссика", Модуль поиска ЭБС "BOOK.ru", Коллекция
РГБ, Цитирование, Модуль поиска ЭБС "Университетская библиотека онлайн", Коллекция
eLIBRARY.RU, Модуль поиска ЭБС "Айбукс", Модуль поиска Интернет, Модуль поиска ЭБС "Лань",
Модуль поиска "ФГБОУ ВО ОГУ им. И.С.Тургенева", Кольцо вузов
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
[01]
18,24%
Компенсация реактивной
20,81% мощности в электроустановках
промышленных предприятий
[02]
1,47%
4,1%
Источник
Электроснабжение района города
с разработкой мероприятий по
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
http://portal.t 08 Янв
pu.ru:7777
2018
Модуль
поиска
Интернет
не указано
Кольцо
30 Мая
100
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
Источник
Ссылка
повышению качества
электроэнергии с помощью
компенсации реактивной
мощности
Актуален Модуль
на
поиска
2016
вузов
Модуль
поиска
Интернет
[03]
3,43%
3,43%
не указано
http://ntpo.co раньше
m
2011
[04]
0,1%
2,32%
123456
не указано
23 Июн
2015
Кольцо
вузов
[05]
0%
2,32%
123
не указано
23 Июн
2015
Кольцо
вузов
[06]
0%
2,32%
123
не указано
23 Июн
2015
Кольцо
вузов
[07]
0%
2,32%
123
не указано
23 Июн
2015
Кольцо
вузов
[08]
0%
2,32%
123
не указано
23 Июн
2015
Кольцо
вузов
[09]
2,09%
2,27%
Загрузить
http://elib.spb 28 Сен
stu.ru
2017
[10]
0%
2,26%
работа
не указано
23 Июн
2015
Кольцо
вузов
[11]
0%
2,26%
14
не указано
24 Июн
2015
Кольцо
вузов
[12]
0%
2,26%
введение
не указано
24 Июн
2015
Кольцо
вузов
[13]
1,7%
1,76%
Бухоро Ози -Ов ат ва Енгил Саноат
технологияси институти - страница
5
http://uz.dene 23 Янв
metr.com
2017
Модуль
поиска
Интернет
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
не указано
[14]
0,48%
1,72%
Мваку Уэбби Мульята диссертация
... кандидата технических наук :
05.09.03 Казань 2013
[15]
0,03%
1,7%
Нургалиева Э.И..docx
08 Июн
2017
Модуль
поиска
Интернет
Кольцо
вузов
101
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
[16]
0,6%
1,59%
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
УМАРОВ Умарчон
не указано
30 Мая
2017
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
Модуль
поиска
Интернет
Источник
Кольцо
вузов
[17]
0%
1,44%
Юртаев, Сергей Николаевич
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03
Нижний Новгород 2012
[18]
0%
1,42%
Скачать/bestref-181211.doc
http://bestrefe 08 Июн
rat.ru
2012
[19]
0%
1,4%
ДП 152606 ТЭФ Бейсембинов БТ.txt
не указано
26 Июн
2015
Кольцо
вузов
[20]
0,28%
1,4%
ДП 152406 ТЭФ Бейсембинов БТ.txt
не указано
24 Июн
2015
Кольцо
вузов
[21]
0,12%
1,24%
Диплом_Шульга КС (2).docx
не указано
17 Июн
2015
Кольцо
вузов
[22]
0,68%
1,24%
Elektrosnabjenie_obektov.pdf
http://vmg.pp. 29 Сен
ua
2012
[23]
0,36%
1,21%
Хренов Е.К.
не указано
10 Июн
2016
Кольцо
вузов
1,15%
Электроснабжение механического
завода с анализом схем
соединения и защиты
конденсаторных батарей в
системах распределительной сети
предприятия при поперечной
компенсации
не указано
03 Июн
2016
Кольцо
вузов
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
Модуль
поиска
Интернет
[24]
0,17%
[25]
0,01%
1,09%
72338
http://e.lanbo 10 Мар
ok.com
2016
[26]
0,84%
1,05%
ЛР № 4
http://portal.t 18 Ноя
pu.ru:7777
2017
[27]
0,06%
1,01%
Хренов Е.К.
не указано
14 Июн
2016
Модуль
поиска
Интернет
Кольцо
вузов
102
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
[28]
0,07%
0,99%
/Вопросы компенсации
реактивной мощности.pdf
http://library.k 26 Окт
uzstu.ru
2012
Модуль
поиска
Интернет
0,83%
Якута, Сергей Антонович
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03 Москва
1999
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
0,82%
Методы и средства компенсации
реактивных мощностей
http://revoluti 05 Мар
on.allbest.ru 2015
Модуль
поиска
Интернет
0,82%
Коэффициент мощности и
факторы, влияющие на его
значение в энергосистемах
промпредприятий и портов
http://ibooks.r 09 Дек
u
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
0,81%
Белей, Валерий Феодосиевич
диссертация ... доктора
технических наук : 05.09.03
Калининград 2004
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
http://uz.dene 20 Янв
metr.com
2017
Модуль
поиска
Интернет
[29]
[30]
[31]
[32]
0,05%
0%
0,34%
0,11%
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
[33]
0,48%
0,79%
Тема: «Определение
экономической эффективности
компенсации реактивной
мощности на предприятии сп
«vooltekst» по первичной
переработке овечьей шерсти»
[34]
0,63%
0,75%
не указано
http://ref.by
0,71%
АНАЛИЗ КОЭФФИЦИЕНТА
ЗАГРУЗКИ СИЛОВЫХ
ТРАНСФОРМАТОРОВ В
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
http://cyberle 08 Окт
ninka.ru
2015
Модуль
поиска
Интернет
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
не указано
[35]
0,71%
[36]
0,24%
0,7%
Демов, Александр Дмитриевич
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.14.02 Киев
1984
[37]
0%
0,66%
Газизов Н.Р..doc
раньше
2011
08 Июн
2016
Модуль
поиска
Интернет
Кольцо
вузов
103
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
[38]
0,04%
0,63%
Осмотры и испытания КУ во время
эксплуатации
http://studope раньше
dia.org
2011
Модуль
поиска
Интернет
0,51%
Конюхова, Елена Александровна
диссертация ... доктора
технических наук : 05.09.03 Москва
1998
http://dlib.rsl.r 19 Янв
u
2010
Коллекция
РГБ
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
[39]
0,13%
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
[40]
0%
0,5%
Журавлев, Юрий Петрович
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03
Магнитогорск 2009
[41]
0,14%
0,46%
Проектирование систем
электроснабжения промышленных
предприятий (теория и примеры)
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
[42]
0%
0,43%
6637
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
[43]
0%
0,41%
диссертация ... доктора
технических наук : 05.09.03
Магнитогорск 2010
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
0,4%
Электроснабжение и
электрооборудование цехов
промышленных предприятий (для
бакалавров)
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
0,37%
Щербаков, Е. Ф. Электроснабжение
объектов строительства : учебное
http://venec.ul 10 Ноя
пособие / Е. Ф. Щербаков, Д. С.
stu.ru
2012
Александров, А. Л. Дубов. Ульяновск : УлГТУ, 2011. - 404 с.
Модуль
поиска
Интернет
0,35%
Еремин, Олег Игоревич
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.14.01
Нижний Новгород 2007
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
0,33%
Кожин, Алексей Сергеевич питание
технологических установок и
генерация реактивной мощности :
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
[44]
[45]
[46]
[47]
0,08%
0%
0,04%
0,02%
104
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
Воронеж 2013
[48]
[49]
[50]
0%
0,32%
0%
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
0,32%
62930
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
0,32%
Расчет и выбор конденсаторных
батарей для компенсации
реактивной мощности » Школа для
электрика: устройство, монтаж,
наладка, эксплуатация и ремонт
электрооборудования
http://electric 06 Апр
alschool.info 2016
Модуль
поиска
Интернет
0,28%
Судовые полупроводниковые
преобразователи. Учебник по
курсу «Полупроводниковые
преобразователи»
http://biblioro 26 Мая
ssica.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
сика"
не указано
[51]
0%
0,27%
Электроснабжение
машиностроительного
предприятия с анализом
автоматического регулирования
централизованной компенсации
реактивной мощности
предприятия напряжением 6-10 кВ
с использованием синхронных
компенсаторов
[52]
0%
0,27%
43164
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
0,27%
Зацепин, Евгений Петрович
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03 Липецк
2004
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
0,25%
Курсовое проектирование по
электроснабжению
промышленных предприятий :
учеб. пособие
http://biblioro раньше
ssica.com
2011
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
сика"
http://bibliocl 19 Апр
ub.ru
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
[53]
[54]
[55]
0,02%
0%
0,06%
0,25%
259181
10 Июн
2016
Кольцо
вузов
105
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
онлайн"
07 Ноя
http://ai08.org
2016
Модуль
поиска
Интернет
[56]
0%
0,23%
Вышеуказанная схема Технический словарь Том IV
[57]
0,15%
0,22%
УМКД
http://amursu. 26 Ноя
ru
2016
Модуль
поиска
Интернет
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
http://sworld. 27 Ноя
com.ua
2016
Модуль
поиска
Интернет
229842
http://bibliocl 19 Апр
ub.ru
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
0,19%
Основы электроэнергетики
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
0,19%
Малышева, Надежда Николаевна
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.22.07 Омск
2011
http://dlib.rsl.r 30 Июл
u
2012
Коллекция
РГБ
0,19%
Справочная книга по
энергетическому оборудованию
предприятий и общественных
зданий
http://ibooks.r раньше
u
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
[58]
0%
0,21%
Скамьин, Александр Николаевич
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03 СанктПетербург 2011
[59]
0,14%
0,2%
http://www.sworld.com.ua/ntsw/21
5-7.pdf
[60]
[61]
[62]
[63]
0%
0,05%
0%
0%
0,2%
[64]
0,1%
0,19%
Зарипов, Шухратилло Умурзокович
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03 Москва
2011
[65]
0%
0,18%
Электроснабжение промышленных http://biblioro раньше
ssica.com
2011
предприятий : в 2 ч. : ч. 1 :
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
106
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
практикум
[66]
[67]
0,05%
0%
сика"
0,18%
Бакшаева, Наталья Сергеевна
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03 Киров
1999
0,18%
Регулируемые установки
емкостной компенсации в
http://ibooks.r раньше
системах тягового
u
2011
электроснабжения железных дорог
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
http://biblioro раньше
ssica.com
2011
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
сика"
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
[68]
0%
0,16%
Основы электроснабжения горных
предприятий
[69]
0%
0,16%
Основы электроснабжения горных
предприятий: Учебник для вузов. 2-е изд., исправленное
http://dlib.rsl.r 29 Ноя
u
2014
Коллекция
РГБ
[70]
0%
0,16%
Основы электроснабжения горных
предприятий. Учебник для вузов
http://bibliocl 20 Апр
ub.ru
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
[71]
0%
0,16%
Основы электроснабжения горных
предприятий
http://ibooks.r раньше
u
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
3299
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
[72]
0%
0,16%
[73]
0%
0,15%
118022
http://bibliocl раньше
ub.ru
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
[74]
0%
0,15%
Скачать сборник
http://science. 24 Ноя
npi-tu.ru
2017
Модуль
поиска
Интернет
107
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
[75]
0%
0,14%
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
Основы финансового
менеджмента
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
[76]
0%
0,14%
1803
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
[77]
0%
0,14%
Передача и распределение
электрической энергии (для
бакалавров)
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
0,14%
Передача и распределение
электрической энергии (для
бакалавров)
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
[78]
[79]
0%
0%
0,11%
Электрификация объектов при
строительстве городских
подземных сооружений: учебник
http://bibliocl 20 Апр
ub.ru
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
http://ibooks.r раньше
u
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
[80]
0%
0,11%
Электрификация объектов при
строительстве городских
подземных сооружений
[81]
0%
0,11%
1526
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
http://ibooks.r 09 Дек
u
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
[82]
0,02%
0,11%
Оценки эффективности частотнорегулируемых электроприводов
[83]
0%
0,11%
250633
http://e.lanbo раньше
ok.com
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
0,1%
Электрификация и
энергосбережение. Выпуск 8
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
0,1%
Савиных, Вадим Владимирович
диссертация ... доктора
технических наук : 05.14.02
Новочеркасск 2013
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
[84]
[85]
0%
0%
108
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
[86]
0,05%
0,09%
Источник
Некоторые особенности
электрических трансформаторов
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
[87]
0%
0,09%
229391
http://bibliocl 19 Апр
ub.ru
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
[88]
0%
0,09%
Электротехнологические установки
http://ibooks.r раньше
u
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
[89]
[90]
0%
0%
0,09%
Фундаментальные исследования.
№ 4, часть 2, 2013
http://biblioro 26 Мая
ssica.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
сика"
0,09%
Электроснабжение и
https://book.r 03 Июл
электрооборудование организаций
u
2017
и учреждений (для бакалавров)
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
http://biblioro 26 Мая
ssica.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
сика"
[91]
0%
0,08%
Электроэнергетические системы и
сети. Учебник
[92]
0%
0,08%
Электроэнергетические системы и
сети
http://ibooks.r 09 Дек
u
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
http://bibliocl 20 Апр
ub.ru
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
[93]
0%
0,07%
Кирилина, Ольга Ивановна
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03
Красноярск 2001
[94]
0,07%
0,07%
Электротехника (СПО)
0,07%
Справочник инженера по наладке,
совершенствованию технологии и
эксплуатации электрических
станций и сетей.
Централизованное и автономное
электроснабжение объектов,
[95]
0%
109
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
цехов, промыслов, предприятий и
промышленных комплексов
[96]
[97]
0,03%
0,07%
онлайн"
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
0,07%
118031
http://bibliocl 14 Апр
ub.ru
2016
0,07%
Электроснабжение
машиностроительного
предприятия с анализом
автоматического регулирования
реактивной мощности в
электросетях общего назначения
предприятия напряжением 6-10 кВ
с использованием синхронных
электродвигателей
не указано
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
10 Июн
2016
Кольцо
вузов
[98]
0%
0,07%
72256
http://e.lanbo 10 Мар
ok.com
2016
[99]
0%
0,06%
66450
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
[100] 0%
0,06%
Проектирование
распределительных электрических
сетей. Учебное пособие
http://biblioro раньше
ssica.com
2011
Модуль
поиска ЭБС
"БиблиоРос
сика"
[101] 0,05%
0,05%
38554
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
[102] 0%
[103] 0%
0,05%
118118
http://bibliocl раньше
ub.ru
2011
Модуль
поиска ЭБС
"Университе
тская
библиотека
онлайн"
0,05%
Электропривод. Энергетика
электропривода. Учебник
http://ibooks.r 09 Дек
u
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
110
№
Доля
в отчете
Доля
в тексте
Источник
Ссылка
Актуален Модуль
на
поиска
0,05%
64922
http://e.lanbo 09 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
0,05%
Савина, Наталья Викторовна
диссертация ... доктора
технических наук : 05.14.02
Благовещенск 2010
http://dlib.rsl.r 07 Мар
u
2012
Коллекция
РГБ
[106] 0%
0,05%
Лядов, Юрий Сергеевич
диссертация ... кандидата
технических наук : 05.09.03
Воронеж 2007
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
[107] 0%
0,05%
Электрооборудование
электрических станций, сетей и
систем (СПО)
https://book.r 03 Июл
u
2017
Модуль
поиска ЭБС
"BOOK.ru"
[108] 0%
0,04%
72341
http://e.lanbo 10 Мар
ok.com
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Лань"
[109] 0%
0,04%
Электропитающие системы и
электрические сети (Черкасова
Н.И.) 2010
http://inst.rub 24 Дек
tsovsk.ru
2016
Модуль
поиска
Интернет
0,03%
Мугалимов, Риф Гарифович
диссертация ... доктора
технических наук : 05.09.03
Магнитогорск 2011
http://dlib.rsl.r раньше
u
2011
Коллекция
РГБ
Электротехника
http://ibooks.r 09 Дек
u
2016
Модуль
поиска ЭБС
"Айбукс"
[104] 0%
[105] 0,04%
[110] 0%
[111] 0%
0,03%
111
112
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа