rdo.kz
Авторизация

Исследование необходимости компенсации реактивной мощности в сетях 10-35 кВ

В электрических цепях переменного тока присутствуют два вида мощности – активная и реактивная.
Потребителями реактивной мощности являются приемники электроэнергии, в которых используется переменное магнитное поле: асинхронные двигатели, индукционные печи, сварочные трансформаторы, выпрямители и т.п., а также звенья электрической сети – трансформаторы, линии электропередачи, реакторы и другое оборудование.
Реактивная мощность возвращается обратно в генераторы, при этом происходят тепловые потери на элементах электрораспределительных сетей, тем самым снижается пропускная способность к передаче активной мощности.
Вопрос о компенсации реактивной мощности начинают решать еще на стадии проектирования, он включает в себя выбор источников мощности, подбор их рабочих характеристик и режимов работы [1].
Компенсация реактивной мощности (т.е. ее минимизация) у потребителя производится одними и теми же методами независимо от природы ее появления, т.е. наличия реактивных элементов в сети или сдвига фаз, а именно с помощью подключения дополнительных конденсаторов. При этом, для минимизации потерь, их емкость должна составлять:
C = 1 / (2πFX),
где X – полное реактивное сопротивление всех включенных в сеть устройств; F – частота напряжения питания (для России, Казахстана и др. стран СНГ - это 50 Гц).
Проблемой здесь является нахождение величины Х в режиме реального времени. Это вызвано неравномерностью работы оборудования, освещения, других потребителей электроэнергии. При этом установки разного типапо разному воздействуют  на  энергосеть. Это может быть и сдвиг фаз, и подключение/отключение реактивных элементов.
В масштабах энергосистемы компенсация происходит непосредственно на электростанциях путём контроля сдвига фаз и обеспечения соответствующего тока подмагничивания роторных обмоток синхронных генераторов станций [2].
На электростанциях в номинальном режиме генераторы вырабатывают активную и реактивную мощности с номинальным углом сдвига фаз  ,   cosφ — результирующий коэффициент мощности приемников электроэнергии.
Полная мощность выдаваемая генераторами в сеть:
где P и Q — активная и реактивная мощности приемников с учетом потери мощности в сетях [3]. Генераторы рассчитываются для работы с их номинальным коэффициентом мощности 0,8-0,85.
Передача реактивной мощности по сети приводит к дополнительным потерям напряжения:
Видно, что передаваемая по сети реактивная мощность Q и реактивное сопротивление сети Х существенно влияют на уровень напряжения у потребителей.
Размер передаваемой реактивной мощности влияет также на потери активной мощности и энергии в электропередаче:
Подставляя в формулу потерь значение полной мощности, выраженной через co, получаем:
Потери активной мощности в электрической сети быстро растут с понижением cosφ. При cosφ= 0,5 они достигают 40%, а при cosφ= 0,316 вся активная мощность, передаваемая по сети, расходуется на потери в ней. При этом величина  реактивной мощности почти в три раза превышает активную мощность[4].
Экономическое значение передачи реактивной мощности следующее. Примем, что средневзвешенный в распределительных сетях cosφ= 0,85.
Отпуск электроэнергии РАО ЕЭС России в сети РСК составил  1 023,5 млрд. кВтч в 2013г [5]. Через самые массовые сети 35 - 10(6) кВ отпускается около половины всей энергии 500 млрд. кВтч, потери в сетях по оценкам специалистов компании составили около 11,6%.
Если за счет мероприятий по оптимизации реактивной мощности cosφ повысился бы на 0,01, то потери бы составили:
Иначе говоря, экономия электроэнергии составила бы около 1.3 млрд кВ∙ч энергии. При себестоимости производства  одного киловатта 0,68 руб. экономия составит 884 млн. руб. в год. Кроме того, повышение коэффициента мощности на 0,01 в сетях 35- 10(6) кВ РСК высвобождает мощности генераторов на электростанциях около 150 тыс кВт.
С 2007 в РФ требования к минимальным значениям коэффициента реактивной мощности для точек присоединения потребителейсети установлены следующие: для сетей 0,4кВ  cosφ= 0,944 (tgφ= 0,35.) , а для сетей 6 - 20 кВ cosφ= 0,93 (tgφ= 0,4). Как известно, применение батареек конденсаторов для компенсации реактивной мощности способно значительно улучшить технико-экономические параметры работы сетей.
Таблица 1 - Технико-экономические параметры работы сетей
Стоимость потерь э/э руб. кВтчQ,  кварЗатраты на возмещение потерь электроэнергии З, тыс.руб/год протяженности ВЛ L,кмЗатраты на установку БК
L0,20,40,60,81,0
0,61003,436,8610,2913,7317,1641,6
20013,7327,4641,1854,9168,6468,8
0,81004,589,1513,7318,322,8841,6
20018,336,6854,9173,2291,5268,8
11005,7211,4417,1622,8828,641,6
20022,8845,7668,6491,52114,468,8
Курсивом выделены позиции при которых установка БК экономически выгодна при условии их работы в течении 5 лет.
Оценим эффективность установки конденсаторных батарей. Предположим что Nтрансформаторных подстанций с номинальной мощностью SH запитаны по радиальной схеме от центра питания. Трансформаторы одинаково нагружены с коэффициентом мощности cosφ. При полной компенсации реактивной мощности на стороне 0,4 кВ трансформаторных подстанций, потери активной мощности в распределительных сетях будут равны (потерями в трансформаторах пренебрежем):
Потери активной мощности при нагрузке S и в отсутствие компенсации реактивной мощности
где Rocp –среднее значение удельного активного сопротивления питающих линий от ЦП до ТП, Ом/км; Lcp–среднее значение протяженности питающих линий от ЦП до ТП, км; Uн – номинальное напряжение электрической сети, кВ.
Соотношение величин этих потерь можно характеризовать соответствующим коэффициентом
Вывод: чем меньше значение предшествующего коэффициента мощности, тем выше эффективность компенсации эффективной мощности. При фактических значения  0,8-0,85 потери активной мощности после установки батареи конденсаторов могут быть снижены в 1,38 -1,56,  т.е. на 26-35%.
Следовательно, прекрасным способом экономии энергии является расширение сферы установки БК в распределительных сетях 35 – 10(6) кВ.
Список используемых источников:
1. Кузьмин В. В.,   Кирисов И. Г., Малинин С. В. Анализ средств компенсации реактивной мощности в электрических сетях Украины/ Энергосбережение. Энергетика, Энергоаудит№ 5 (99) , 2012.
2. Плотников М. П. Компенсация реактивной мощности в районных сетях [Текст] / М. П. Плотников // Молодой ученый. — 2011. — №12. Т.1. — С. 37-39.
3. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Энергоиздат, 2004. 456 с.
18-05-17 | Просмотров: 572 | 3 комментария

Поделиться в социальных сетях

Материал разместил
Азамат
1821 добавленных материалов и 3 комментариев

Олимпиадалар
Читайте также

  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent
Вопрос:* Қазақстанның бас қаласы?
admin
28 мая 2017 23:09
Проверка скрипта
Алмас
29 мая 2017 22:45
Привет, скачал. Спасибо!
goodboy
27 июля 2017 10:25
очень интересная статья про компенсацию реактивки. В сети очень мало информации об этом
Авторизация
лучший сайт где можно скачать шаблоны для dle 11.3 бесплатно