Меню

Компенсация реактивной мощности синхронными генераторами

Эволюция технологий и устройств компенсации реактивной мощности

Если абстрагироваться от дат публикаций ряда важных ранних теоретических исследований в области снижения негативного влияния перетоков реактивной мощности на качество генерируемой/транспортируемой электрической энергии, то текущий год знаменует столетие реального практического использования устройств компенсации реактивной мощности в энергопередающих сетях разного уровня напряжения.

Впервые вне исследовательских лабораторий для компенсации реактивной мощности в 1914 году были использованы шунтирующие конденсаторы (H. Frankand S. Ivner, «Thyristor-ControlledShuntCompensationinPowerNetworks», ASEA Journal, 1981), подключаемые в сеть последовательно с нагрузкой, а к началу текущего тысячелетия эволюционировали не только устройства и технологии для коррекции коэффициента мощности, но и сама концепция — сегодня электрическая сеть уже рассматривается не, как пассивное сооружение для транспорта электроэнергии, а как активное устройство, участвующее в управлении режимами генерации, транспорта и потребления электрической энергии.

Переход к управляемым (гибким) системам электропередачи переменного тока (FACTS — Flexible AlternativeCurrentTransmissionSystem – термин формализован Институтом электроэнергетики EPRI в США) обусловил разработку и внедрение в энергосистемы новых типов устройств коррекции коэффициента мощности и стабилизации сетевого напряжения —управляемых шунтирующих реакторов, статических тиристорных компенсаторов реактивной мощности, синхронных статических компенсаторов реактивной мощности типа СТАТКОМ (StaticSynchronousCompensator — STATCOM), синхронных статических продольных компенсаторов реактивной мощности на базе преобразователей напряжения, управляемых тиристорами устройств продольной емкостной компенсации, управляемых фазоповоротных устройств, вставок постоянного тока на базе преобразователей напряжения, объединенных регуляторов потока мощности, асинхронизированных машин, электромашинновентильных комплексов и т.д., а также управляющих систем — глобального мониторинга, защиты и управления (wide-areamonitoring, protection, andcontrolsystems — WAMPAC), глобального позиционирования (GPS), фазных измерений (PMU), диспетчерского управления и сбора информации (SCADA), защиты схем управления (SPS) и пр.

Вместе с тем, во всяком случае в сетях низкого и среднего напряжения РФ по-прежнему достаточно эффективно используются традиционные устройства компенсации реактивной мощности, имеющие свои достоинства и недостатки в сравнении с устройствами, агрегатами, комплексами и системами FACTS.

Типовые топологии схем компенсации реактивной мощности

Вне зависимости от типа устройств компенсации реактивной мощности традиционными на текущий момент стали две топологии схем их присоединения к сетям электропередачи с переменного тока с линейными и нелинейными нагрузками:

  • параллельная (или поперечная) компенсация реактивной мощности, при которой генерируемая параллельно подключенным в сеть устройством компенсации реактивной мощности не зависит от напряжения в точке присоединения.

Рис. Параллельная (поперечная) компенсация реактивной мощности электродвигателя (индуктивной нагрузки): а — схема без компенсации, б — схема с компенсацией

К достоинствам схем параллельной (поперечной) компенсации реактивной мощности относят:

  • независимость генерируемой реактивной мощности от напряжения в точке присоединения;
  • возможность плавного регулирования потока реактивной мощности для компенсации;
  • эффективная стабилизация сетевого напряжения.

Недостатком параллельной (поперечной) компенсации является ограниченная возможность демпфирования быстрых изменений (колебаний) активной составляющей мощности;

  • последовательная (продольная) компенсация реактивной мощности, при которой генерирующее (или потребляющее при коррекции перенапряжения) реактивную энергию устройство подключено в сеть последовательно и балансирует реактанс передающей линии.

Рис. Параллельная (продольная) компенсация реактивной мощности электродвигателя: а —схема без компенсации, б — схема с компенсацией. Рис. Типовая схема устройства последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности с защитой от перенапряжения

Достоинствами схем последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности считают: возможность оптимизации потоков реактивной энергии по разным фазам напряжения;

значительную степень компенсации; простоту интеграции в сеть компенсирующих устройств. Недостатки последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности — отсутствие возможности регулирования сетевого напряжения, сложность управления устройствами при переменных нагрузках, большие риски перенапряжения во время резких изменений нагрузки из-за задержки срабатывания устройства.

Традиционные устройства компенсации реактивной мощности

Статические или механически переключаемые устройства компенсации реактивной мощности.

Это типовые релейные (контакторные) установки КРМ, УКРМ и т.д. с механическим (ручным) включением/отключением ступеней батарей силовых конденсаторов. Включение или отключение каждой ступени даже с современными вакуумными контакторами занимает время, часто критическое при динамических, быстро изменяющихся нагрузках, что определяет значительные риски, как перенапряжений, так и провалов сетевого напряжения. Условная «плавность» регулирования величины генерируемой реактивной энергии зависит от числа ступеней в установке и мощности каждой ступени, а потому в сети с динамической нагрузкой всегда напряжение нестабильно и может превышать или быть ниже оптимального разности в объемах генерируемой и потребляемой реактивной мощности.

Дополнительным недостатком релейных (контакторных) установок компенсации реактивной мощности с механическим переключением является практически полная неспособность к компенсации мощности искажений, возникающей в цепях с нелинейными нагрузками из-за искажений синусоиды основной частоты тока синусоидами гармоник тока более высокого порядка и показывающей несоответствие синусоидальности кривых тока/напряжения. Причем фильтры гармоник в статических/механически переключаемых устройствах компенсации реактивной мощности остаются малоэффективными из-за нестабильности сети по теку и напряжению, а прогрессивные импульсно-модуляционные преобразователи (ИМП), ориентированные на компенсацию мощности искажений, пока имеют ограниченное применение, как из-за большой стоимости, так и несовершенства алгоритмов адаптации в конкретных сетях с конкретной нелинейностью нагрузки.

Рис. Типовая топология компенсатора с импульсно-модуляционным (ИМП) преобразователем с: а) емкостным и б) индуктивным накопителями энергии

Рис. Диаграммы напряжений и токов компенсатора с импульсно-модуляционным (ИМП) преобразователем с нагрузкой сложного характера, где: а) напряжения и токи трёх фаз распределительной сети; б) напряжение фазы А — UA и токи фазы А — линейной нагрузки IAлн, нелинейной нагрузки IAнн, компенсатора IAк.

Установки синхронной компенсации реактивной мощности

Установки синхронной компенсации реактивной мощности используются в энергосетях развитых стран мира уже более 50 лет, однако из-за больших потерь в сравнении с статическими устройствами компенсации реактивной мощности и стоимости (в том числе систем защиты от токов короткого замыкания) установки синхронной компенсации реактивной мощности постепенно заменяются более прогрессивными устройствами. Кроме того, установки синхронной компенсации реактивной мощности, а по факту — синхронные двигатели специальной конструкции, работающие на холостом ходу и в режиме перевозбуждения обмотки генерирующие реактивную мощность — являются средствами пассивной компенсации и не могут быть адаптированы в системах FACTS.

Читайте также:  Генератор сузуки сх4 мощность

Переключаемые тиристорные установки компенсации реактивной мощности типа TSC. Это статические конденсаторные установки с различным числом ступеней, управляемые тиристорными переключателями, обеспечивающими быстрое подключение/отключение ступеней в момент равенства напряжений на конденсаторных блоках и в сети. Впервые статические установки компенсации реактивной мощности типа TSC были использованы ASEA в 1971 году, имели среднюю задержку переключения от половины до цикла колебаний по току/напряжению, по факту не генерировали гармоник и отличались простотой конструктивных решений.

Рис. Переключаемая тиристорами конденсаторная установка компенсации реактивной мощности. Вместе с тем, устройства типа TSC остались ступенчатыми, а значит дискретными по потокам генерируемой мощности, а каждая батарея конденсаторов оборудовалась своим тиристорным переключателем, что делало установку материалоемкой и финансово затратной.

Отчасти недостатки финансовой доступности установок типа TSC были устранены применением тиристорно-диодных схем, к тому же выгодно отличающихся почти полным отсутствием импульсных токов при переключении, однако имеющих запаздывание включения/отключения ступени не менее одного цикла в сравнении половиной цикла у установок TSC.

Рис. Бинарные тиристорно-диодные переключатели статических установок компенсации реактивной мощности.

Рис. Диаграммы токов бинарной тиристорно-диодной установки компенсации реактивной мощности, где: а — d — токи по В1 — В4; е — результирующая кривая тока установки. Управляемые тиристорами реакторы.

Управляемые тиристорами реакторы (тип TCR), как правило, имеют батареи статических конденсаторов, фильтры гармоник низшего порядка и управляемую тиристорами индуктивность (собственно реактор), интегрируемую в каждую фазу питающей сети. Управляемая тиристорами индуктивность используется для демпфирования избытка реактивной мощности, генерируемой конденсаторами, что исключает риски перенапряжения. В то же время тиристорное управление, как конденсаторными блоками, так и индуктивностью позволяет формировать достаточно плавную компенсацию реактивной мощности, хотя для получения реально плавной на практике компенсации используют:

  • дорогие управляемые тиристорные генераторы, построенные по трех-, шести и более импульсной топологии.

Рис. Трех импульсные (слева) управляемые тиристорами реакторы с пассивными фильтрами низкоуровневых гармоник и двенадцати импульсные (справа) управляемые тиристорами реакторы типа TCR с трансформатором для смещения фаз, позволяющего устранить гармоники 5 и 7 порядка без использования пассивных фильтров.

  • комбинированные установки компенсации реактивной мощности TSC-TCR с управлением тиристорным переключением ступеней батарей статических конденсаторов и реакторов.

Рис. Типовая топология комбинированной установки компенсации реактивной мощности TSC-TCR.

  • тиристорно-управляемые установки последовательной (продольной) компенсации TCSC (ThyristorControlledSeriesCompensator).

Рис. Типовая топология тиристорно-управляемой установки последовательной (продольной) компенсации TCSC.

Самокоммутируемые преобразователи для компенсации реактивной мощности

Самокоммутируемые преобразователи для компенсации реактивной мощности – прогрессивные полупроводниковые устройства, способные к генерированию или поглощению реактивной мощности, и включающие статические синхронные компенсаторы, объединенные энергетические регуляторы потока (unifiedpowerflowcontrollers — UPFC) и динамические восстановители напряжения (dynamicvoltagerestorers — DVR).

Рис. Моделируемый ток и формы волны напряжения само коммутируемого преобразователядля компенсации реактивной мощности, где a — топология установки, b — моделируемый ток иформа волны напряжения (VMOD> VCOMP ); с — моделируемый ток и форма волны напряжения (V MOD COMP ).

Здесь, когда V MOD больше чем напряжение V COMP, установка генерирует реактивную мощность, а когда V MOD меньше, чем V COMP, устройство поглощает реактивную мощность. По сути, работа само коммутируемого преобразователя для компенсации реактивной мощности подобна синхронной машине — ток компенсации может опережать или отставать от напряжения в зависимости от относительных амплитуд V COMP и V MOD. В то же время конденсаторное напряжение V D, сохраняется стабильным, а специальная петля регулирования с обратной связью управляет углом сдвига фаз между V COMP и V MOD.

Одной из ключевых проблемкоммутируемых преобразователей в системах высокого напряжения, является ограниченная емкость полупроводников управляющих схем (IGBT и IGCT) — defacto полупроводники могут работать только с несколькими тысячами ампер при напряжении 6-10 кВ, и этот недостаток устраняется с помощью более сложных топологий в многоуровневых преобразователях.

Источник



Компенсация реактивной мощности в электроустановках с генераторами

1. Введение

До сих пор обсуждалась компенсация реактивной мощности в первом и втором квадрантах системы координат. В последнее время всё чаще промышленные предприятия, к примеру, на которых сжигается древесная пыль, используют генераторы с приводом от паровых машин, работающие параллельно сети.

В этой главе рассматриваются технические и экономические аспекты, относящиеся к требуемому коэффициенту мощности или величине реактивной энергии, которая должна оплачиваться. Если генераторы подают активную энергию обратно к поставщику, это означает, что речь идёт о 4-квадрантной работе. При этом возникают новые аспекты, относящиеся к тарификации потребления реактивной энергии. Как показано далее, тариф, требующий обеспечения среднего коэффициента мощности cosφ = 0,9 (отстающий) (см. главу 4), становится некорректным.

Также разъясняется, что понятия «коэффициент мощности» (cosφ) и «реактивная мощность» (Q) характеризуют совершенно разные электрофизические величины. Это можно выразить следующим неравенством:

То есть коэффициент мощности — это отнюдь не то же самое, что реактивная мощность и наоборот.

2. Общие понятия

О планах по вводу в действие генератора (генераторов) необходимо сообщать поставщику электроэнергии, при этом должен заключаться специальный договор. В нём должно быть указано, к какому входу электропитания (если их больше одного) подключается генератор. При этом необходимо строго соблюдать технические требования, предусмотренные национальными или международными регулирующими организациями [1, 2].

Прежде всего, необходимо отметить, что следует отличать постоянно работающие силовые генераторные устройства, подключенные параллельно сети, от аварийных генераторов, например в больницах, которые включаются в случае аварии в сети питания. Аварийные силовые генераторные установки используются в течение короткого времени, в основном до появления напряжения сети. Поэтому такую ситуацию можно исключить при рассмотрении 4-квадрантной работы.

Силовые генераторные установки могут питаться за счёт энергии воды или ветра, от солнечных батарей, ТЭЦ или топливных элементов.

Электрическая энергия может вырабатываться синхронными или асинхронными генераторами, а также генераторами постоянного тока с преобразователями постоянного тока в переменный.

При работе генератора параллельно с сетью имеют большое значение стабильность напряжения, качество напряжения и синхронизация по частоте. Следует принимать во внимание, планируется ли работа без обмена энергией с сетью. Это возможно в основном при использовании синхронных генераторов.

Читайте также:  Определите минимальную мощность которой должен обладать двигатель подъемника чтобы поднять груз 50кг

3. Автоматическое управление реактивной мощностью в 4 квадрантах

3.1 Техническая сторона вопроса

На рисунке 1 показаны 4 квадранта системы координат. При работе генераторов могут иметь место 4 режима нагрузки:

  • квадрант I — потребление (+) активной и реактивной энергии;
  • квадрант II — потребление (+) активной и отдача (-) реактивной энергии;
  • квадрант III — отдача (-) активной и реактивной энергии;
  • квадрант IV — отдача (-) активной энергии и потребление (+) реактивной энергии.

В квадрантах III и IV генераторы отдают в сеть поставщика активную энергию, которая должна измеряться отдельным киловаттметром. Наибольшее внимание уделяется ситуации в квадранте IV. Асинхронные генераторы могут отдавать активную энергию в сеть, но они потребляют реактивную энергию для намагничивания.

Ситуация в квадрантах I и II хорошо известна. Управление реактивной мощностью осуществляется с помощью автоматического контроллера. Диапазон нечувствительности ограничивается так называемыми пороговыми линиями C/k и вращением вокруг точки нуля системы координат в зависимости от заданного коэффициента мощности.

На рисунке 1 показаны два заданных коэффициента мощности: 0,85 (отстающий) и единичный. Для вектора нагрузки 3 для получения коэффициента мощности около 0,85 (отстающий) достаточно одной ступени батареи, при этом контроллер находится в режиме ожидания. Для получения коэффициента мощности cosφ = 1 контроллер реактивной мощности коммутирует ещё 3 конденсатора.

Если генератор, работающий параллельно, уменьшает потребление активной энергии из сети, векторы остаются в пределах первого или второго квадранта (см. рисунок 2b). Однако если генератор принимает на себя всю потребляемую мощность и даже отдаёт активную энергию в сеть поставщика, векторы переходят в третий или четвёртый квадрант (см. рисунок 2c). Большинство электронных контроллеров реактивной мощности имеют цифровой дисплей, показывающий текущее значение коэффициента мощности. При управлении реактивной мощностью во всех четырёх квадрантах при отдаче мощности генератором может индицироваться неправильное значение коэффициента мощности (см. рисунок 2c). При управлении во всех четырёх квадрантах может индицироваться значение коэффициента мощности от 0 до 1 в первом или третьем квадранте и от 1 до 0 во втором и четвёртом квадрантах. Таким образом, если контроллер пригоден для 4-квадрантной работы, он показывает любое возможное значение в пределах 360° системы координат.

Предполагается, что контроллер реактивной мощности пригоден для работы во всех 4 квадрантах. Необходимо ещё раз подчеркнуть, что текущее значение коэффициента мощности cosφа ничего не говорит о текущем значении реактивной мощности Q.

Рис. 1 Управление реактивной мощностью во всех 4 квадрантах

Вектор 4 в квадранте IV на рисунке 1 изображает ситуацию, когда генератор покрывает всё потребление активной мощности и, кроме того, отдаёт в сеть такую же величину. Если бы был задан коэффициент мощности 0,85 (отстающий), контроллер мог бы неожиданно компенсировать до коэффициента мощности 0,85 на опережающей стороне. Диапазон C/k распространяется от первого квадранта через ноль в третий квадрант. Это называется зеркальной характеристикой контроллера. При этом компенсационной батареи оказывается недостаточно для компенсации до 0,85 на опережающей стороне (вектор 6). Для получения заданного коэффициента мощности может понадобиться 7 конденсаторных ступеней. Как известно, при компенсации в емкостной области имеется недостаток, связанный с увеличением напряжения. Многие современные контроллеры реактивной мощности вырабатывают предупредительный сигнал, если имеющихся ступеней недостаточно для получения требуемого высокого значения коэффициента мощности. Получить надлежащее управление реактивной мощностью — не означает задать требуемое значение во втором квадранте, например, 0,9 на стороне опережения, чтобы получить 0,9 на стороне отставания при управлении в четвёртом квадранте (см. рисунок 1). Простейший способ решить эту проблему — задать требуемый коэффициент мощности равным единице (cosφ = 1). При задании такого коэффициента мощности обеспечивается симметричное управление реактивной мощностью во всех 4 квадрантах (векторы 5 и 2). Таким образом, если компенсация реактивной мощности работает во всех квадрантах, ёмкость конденсатора определяется исходя из необходимости получения среднего коэффициента мощности, равного 1 (cosφ = 1).

Напомним, что полная компенсация реактивной мощности экономит активную энергию благодаря снижению потерь в проводниках. Такое решение незаменимо не только с технической точки зрения, но также с экономической. Об этом идёт речь в следующем разделе.

Рис. 2 Неправильные значения коэффициента мощности при 4-квадрантной работе
(трансформатор тока установлен в точке подвода питания)

3.2 Экономическая сторона вопроса

Как было сказано ранее, потребители, имеющие собственные генераторы, обязаны компенсировать реактивную мощность для обеспечения коэффициента мощности, максимально близкого к единице (cosφd = 1).

При этом любое стандартное тарифное соглашение по достижению, к примеру, среднего коэффициента мощности 0,9 становится недействительным. Такой стандартизированный контракт принимает, что количество реактивной энергии, равное 48,5% потребления активной энергии, не оплачивается. То есть если потребление активной энергии составляет, к примеру, 1000 кВт·ч в течение расчётного периода, то 485 квар·ч реактивной энергии являются бесплатными.

Естественным желанием потребителей, имеющих генераторы, является снижение потребления энергии до нуля. В результате в конце расчётного периода счёт за энергоснабжение может содержать 0 кВт·ч активной энергии и, к примеру, 17 000 квар·ч потребления реактивной энергии. Разумеется, энергоснабжающая компания не будет поставлять реактивную энергию без оплаты. Во многих электроустановках с генераторами используются асинхронные двигатели, работающие с так называемым отрицательным скольжением. Независимо от того, работает машина в режиме двигателя или генератора, она постоянно потребляет реактивную энергию для намагничивания магнитопровода.

Таким образом, каждый потребитель, намеревающийся снизить потребление активной энергии, особенно если он собирается это делать с помощью генератора (генераторов), обязан при этом полностью компенсировать реактивную энергию, за исключением случаев, когда он заключил специальный договор с энергоснабжающей компанией.

Вышесказанное можно проиллюстрировать на следующем примере.

Пример. Асинхронный двигатель с номинальной мощностью 100 кВА работает в режиме генератора. Его номинальный коэффициент мощности — 0,82 (инд.). Генератор отдаёт в сеть активную энергию, но при этом потребляет реактивную мощность, которую можно рассчитать следующим образом.

cosφ = 0,82, φ = 34,9º, sinφ = 0,572.

Читайте также:  Сколько энергии потребляет инфракрасная лампа мощностью 250

Q = 100 кВА · 0,572 = 57,2 квар.

За сутки или 24 часа варметр насчитает 1373 квар·ч или около 41 200 квар·ч за месяц при непрерывной работе генератора, к примеру, на гидроэлектростанции.

При работе с синхронными генераторами потребление реактивной энергии зависит от заданных параметров возбуждения. Они задаются таким образом, чтобы коэффициент мощности был всегда отстающим. При этом реактивная мощность генератора рассчитывается по методике, приведённой выше для асинхронного генератора.

4 Заключение и выводы

Компенсация реактивной мощности во всех 4 квадрантах системы координат в отличие от классической работы в 2 квадрантах из-за наличия параллельно работающих генераторов требует применения совершенно других методов рассмотрения технических и экономических аспектов.

Основной целью компенсации является получение коэффициента мощности, как можно более близкого к единице (cosφ = 1). Исходя из этого должна выбираться компенсационная батарея. Контроллер реактивной мощности должен быть пригоден для работы во всех четырёх квадрантах.

Разумеется, трансформатор тока контроллера должен быть рассчитан также и на реактивный ток генератора (генераторов). Точка подключения питания генератора (генераторов) всегда должна быть обращена к стороне L корпуса трансформатора тока.

Необходимо выполнять все требования местных, национальных и международных нормативных документов.

Источник

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СРЕДСТВАМИ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Одним из эффективных путей целесообразного использования электроэнергии и повышения технико-экономических показателей работы электрооборудования является компенсация реактивной мощности (КРМ). Правильная компенсация реактивной мощности дает ряд преимуществ, таких как:

 высвобождение дополнительной мощности трансформаторов за счет снижения реактивной и, как следствие, полной мощности; 5

 уменьшение потерь активной составляющей тока (за счет уменьшения фазных токов в сетях потребителя);

 использование линий электропередач меньшего сечения;

 увеличение сроков службы электрооборудования за счет снижения нагрузок и нагрева;

 экономия при оплате электроэнергии и мощности (применение повышающих или понижающих коэффициентов к тарифу на передачу электроэнергии);

 улучшение качества электроэнергии у потребителей (улучшается освещенность на рабочих местах, увеличивается производительность труда).

 уменьшение аварий на электроустановках потребителя;

 уменьшение уровня гармоник в сети.

Мельницы мокрого самоизмельчения предназначены для размола руд черных и цветных металлов, алмазо- и золотосодержащих руд, сырья для промышленности строительных материалов. Мельницы самоизмельчения предназначены для измельчения руд дробящей средой, в которых служат не металлические шары и стержни, а крупные куски руды, загружаемые в мельницу. Работа мельницы происходит при непрерывной подаче во вращающийся барабан руды и воды. Материал, поступивший в барабан, захватывается специальными выступающими над бронеплитами подъемниками (лифтерами) и поднимается вверх до тех пор, пока сила тяжести поднятых кусков не превысит действующую на них центробежную силу, после чего эти куски падают и скатываются вниз. Измельчение материала происходит путем раскалывания, раздавливания и истирания. Измельченный материал проходит через разгрузочную решетку и выгружается из мельницы.

Мельницы самоизмельчения предназначены для тонкого измельчения (до 0,3-0,07 мм) крупнокускового (от 300 до 600 мм) неклассифицированного или разделенного на два класса крупности (+100 и –100 мм) материала при переработке медно-молибденовых, железных, золотосодержащих и других типов руд. В процессе измельчения крупные куски измельчают более мелкие зерна руды и одновременно измельчаются сами. По своей конструкции мельницы подобны обычным, принципиальное отличие их состоит лишь большом диаметре (до 11-13 м) при малой длине (0,3-0,5 диаметра). Большой диаметр обеспечивает необходимую силу удара кусков и увеличивает удельную производительность её диаметру в степени 0,6.

Такие мельницы используют в настоящее время в компании Алроса МГОК на обогатительной фабрике №3 для размола алмазосодержащих руд.

Средства компенсации реактивной мощности. Для искусственной компенсации реактивной мощности, называемой иногда «поперечной» компенсацией, применяются специальные компенсирующие устройства, являющиеся средствами компенсации реактивной мощности. Понятие средства компенсации реактивной мощности относят к любым устройствам, способным целенаправленно воздействовать на баланс реактивной мощности в энергетической системе объекта. Это воздействие может быть достигнуто увеличением или уменьшением как генерируемой, так и потребляемой реактивной мощности. К основным техническим средствам компенсации реактивной мощности относятся следующие виды компенсирующих устройств: конденсаторные батареи (КБ), синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы.

Синхронные двигатели компенсаторы. При увеличении тока возбуждения выше номинального значения синхронные двигатели (СД) могут вырабатывать реактивную мощность, следовательно, их можно использовать как средство компенсации реактивной мощности. Главным отличием СД от АД является то, что магнитное поле, необходимое для действия СД, создаётся в основном от отдельного источника постоянного тока (возбудителя). Вследствие этого СД в нормальном режиме (при cos? = 1) почти не потребляет из сети реактивной мощности, необходимой для создания главного магнитного потока, а в режиме перевозбуждения, т.е. при работе с опережающим коэффициентом мощности, может генерировать ёмкостную мощность в сеть. Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности cos? = 0,9 и при номинальной активной нагрузке ?ном и напряжении ?ном могут вырабатывать номинальную реактивную мощность:

При недогрузке СД по активной мощности ? = ? ?ном 1.

Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности. Недостатком является то, что активные потери на генерирование реактивной мощности для СД больше, чем для КБ, так как зависят от квадрата генерируемой мощности СД. Дополнительные активные потери в обмотке СД, кВт, вызываемые генерируемой реактивной мощностью в пределах изменения cos? от 1 до 0,9 при номинальной активной мощности СД, равной Рном,

где ?ном-номинальная реактивная мощность СД, квар; -сопротивление одной фазы обмотки СД в нагретом состоянии, Ом; ?ном -номинальное напряжение сети, кВ. В общем случае когда Р, Q, и U отличаются от номинальных значений, потери активной мощности, кВт, на генерирование реактивной мощности

где Q’-величина генерируемой синхронным двигателем реактивной мощности, кВАр; ?1 и ?2 — постоянные величины, кВт. Реактивная мощность Q’, генерируемая синхронным двигателем при активной нагрузке Р

Источник

Adblock
detector