Переваги використання СДВ порівнянні з асинхронними двигунами (АД) синхронні двигуни (СД) мають певні переваги: 1. Можливість використання в якості компенсуючих пристроїв при порівняно не великих додаткових першочергових затратах, тому що при роботі з випереджаючим коефіцієнтом потужності повна потужність СД зростає в меншій ступені ніж його компенсуюча здатність (Qдв сн./Рном.сн.); 2. Економічність виготовлення на невелику кількість обертів, при цьому відпадає необхідність в проміжних передачах між двигуном і робочою машиною; 3. Менша залежність обертаючого моменту від коливань напруги: в СД цей момент пропорційний напрузі в першій степені, а в АД – в другій степені; 4. Більш висока продуктивність робочого агрегату при синхронному електроприводі, так як швидкість двигуна не залежить від навантаження; 5. Менші втрати активної потужності, так як ККД в СД вищий ніж ККД в АД.
Компенсуюча здатність двигуна визначається навантаженням на валу, напругою, що підводиться до затискачів двигуна та струмом збудження. Якщо струм збудження зменшується, то компенсаційна здатність також знижується. Синхронний двигун, що працює в режимі холостого ходу, тобто без навантаження на валу, являє собою компенсатор, це дозволяє виготовляти спеціальні компенсатори з меншим повітряним зазором та полегшеним валом в порівнянні із звичайним синхронним двигуном. При перезбудженні, синхронний компенсатор генерує випереджаючу реактивну потужність, а при недозбудженні споживає відстаючу реактивну потужність. Ця властивість синхронного компенсатора використовується для регулювання реактивної потужності та підвищення cosφ. Переваги синхронного компенсатора: - Плавне і автоматичне регулювання реактивної потужності та напруги у великому діапазоні, що забезпечує високу надійність роботи енергетичної системи. Недоліки: - Відносно велика вартість, а відповідно високі капітальні витрати на компенсацію; - Великі витрати активної потужності в порівняні із статичним конденсатором; - Велика площа, яка використовується; - Шум при роботі. Враховуючі ці недоліки, а також можливість їх запуску від джерела великої потужності, обмежує використання синхронних компенсаторів тільки на електростанціях енергетичної системи. 2. Використання статичних конденсаторів. Статичні конденсатори виготовляють з певним числом секцій, які в залежності від робочої напруги та розрахункової реактивної потужності з’єднують між собою:
За звичай, на промислових підприємствах, статичні конденсатори (батареї) включають паралельно до споживачів. Така компенсація називається поперечною. В окремих випадках при різко зміненому навантажені доцільно включати конденсатори послідовно. При живлені зварювальних установках, дугових печей, кранів, статичний конденсатор включають паралельно – послідовно. Розміщення конденсаторів мережах до 1000 В і вище повинно задовольняти умови найбільшого зниження втрат активної потужності від реактивних навантажень. Компенсація можлива: 1. Індивідуальна – з розміщенням конденсаторів безпосередньо біля споживачів. В цьому випадку від реактивних струмів розвантажується вся мережа системи електричного постачання (мережі зовнішнього і внутрішнього електропостачання і розподільчі мережі до споживачів). Недоліком такого розміщення є неповне використання великої встановленої потужності конденсаторів, які розташовані біля споживачів. 2. Групова - з розташуванням конденсаторів біля силових шаф та біля шинопроводів в цехах. В цьому випадку розподільча мережа до споживачів не розвантажується від реактивних струмів, проте значно збільшується час використання батарей конденсаторів порівняні з індивідуальною. 3. Централізована - з підключенням батарей на шини 0, 38 кВ і на шини 6-10кВ підстанції. При підключенні БК на шини 0, 38 кВ від реактивних струмів розвантажуються трансформатори підстанції, тоді як живляча та розподільча мережі низької напруги від реактивних струмів не розвантажуються. При підключення БК на шини 6-10 кВ від реактивних струмів розвантажуються тільки мережі енергосистеми, а трансформатори підстанцій не розвантажуються. Конденсатори напругою 6 – 10 кВ слід встановлювати на цехових підстанціях, які мають розподільчі пристрої напругою 6 – 10 кВ, на розподільчих пунктах і, як виключення, на ЦРП (центральний розподільчий пункт) або ГПП (головна понижуюча підстанція). Не рекомендовано встановлювати конденсатори напругою 6 – 10 кВ на безшинних цехових підстанціях. Потужність батарей конденсаторів повинна бути не менше 400 кВАР – при приєднанні конденсаторів через окремий вимикач і не менше 100 кВАР при приєднанні конденсаторів через загальний вимикач із силовим трансформатором або АД або іншими споживачами. 3. Схеми приєднання конденсаторів В залежності від призначення, напруги та потужності конденсаторної батареї, схеми з’єднань конденсаторних установок виконують однофазними та трифазними, з паралельним або паралельно - послідовним з’єднанням конденсаторів. В освітлювальних та силових мережах напругою 220 та 380 В застосовуються трифазні конденсаторні установки з паралельним з’єднанням конденсаторів, які з’єднані в трикутник. В освітлювальних мережах трифазних батарей конденсаторів зазвичай підключають безпосередньо до групових ліній цих мереж після вимикача. В силових мережах трифазні батареї конденсаторів (БК) можуть підключатись до шин розподільчих шаф загальним вимикачем із електричним споживачем або окремим вимикачем. Приєднання конденсаторів напругою 380 В.
Рис 11.1. Приєднання конденсаторів напругою 380 В а) QF – автоматичний вимикач, б) SA – рубильник з запобіжником FU, в) запобіжник FU та контактором або магнітним пускачем КМ Приєднання конденсаторів до шин розподільчого пристрою напругою 6 – 10 кВ.
Рис. 11.2 Приєднання конденсаторів до шин розподільчого пристрою напругою 6 – 10 кВ. а) QS – роз’єднувач, Q – вимикач, TV – трансформатор напруги. б) FU – високовольтний запобіжник, TV – трансформатор напруги, БК – конденсаторна батарея.
Рис. 11.3. а) TV – опір обмотки трансформатора напруги. б) СР – розрядний омічний опір Рис. 11.4. А - автомат відключення батареї конденсаторів і його блок-контакти, СР – розрядний омічний опір, ЛР – лампи розжарювання. В схемах конденсаторних батарей передбачається включення активних та реактивних опорів, які під’єднуються паралельно конденсаторам, ці опори необхідні для розряду конденсаторів після їх відключення, тому що самовільний розряд конденсаторів проходить повільно. Разряд конденсаторів повинен виконуватись автоматично після кожного відключення батареї від мережі. Розряд батареї конденсаторів на опори виконується протягом 3-5 хвилин до отримання на батареї залишкової напруги не більше 50 В. При дистанційному керуванні батареєю конденсаторів цю витримку часу слід враховувати при подачі імпульсу на включення батареї. Розрядний опір визначається: R = 15x106(U2ф /Q); де: Uф - фазна напруга; Q – потужність батареї в кВАр. 4. Маркування конденсаторів В комплектних конденсаторах застосовують папір, який просочений мінеральним маслом, соволом та іншим рідким діелектриком. Конденсатори поділяються: 1) По роду просочування; 2) По напрузі; По числу фаз; 4) По місцю встановлення; Конденсатор виготовляють наступних типів: КМ1, КМА, КС, КС2, КС2А. КМ1-38 – конденсатор косинусний просочений мінеральним маслом для внутрішнього установлення першого габариту на напругу 380 В. КМА – конденсатор косинусний, зовнішнього встановлення. КС2-6, 3 – конденсатор просочений соволом, другого габариту для внутрішнього встанов- лення на напругу 6, 3 кВ. КМ2А-10 – конденсатор просочений маслом, другого габариту для зовнішнього встановлен- ня на напругу 10 кВ. Конденсатори напругою до 1000 В виготовляють одно та трифазними на потужність 4, 5 – 5 кВАР. Конденсатори напругою більше 1000 В виготовляють однофазними на потужність 13 – 45 кВАР. Комплектні конденсаторні установки складаються із відповідного числа конденсаторів певної потужності та допоміжного обладнання для включення, відключення та захисту, виготовляється із однієї або декількох комірок. Приміщення, в яких встановлюються ККУ повинні мати вентиляцію. При встановлення ККУ у виробничих приміщеннях шини та конденсатори повинні додатково закриватись металевим кожухом.
Рис. 11.5. Конденсаторна установка на напругу 380 В потужністю 220 кВАр (схема рис. 11.1 б).1. Шафа вводу, 2 Шафа з конденсаторами (1 шафа зображена зі знятими дверима), 3. Конденсатор, 4. З’єднувальна шина, 5. Прилади, 6. Лампи, 7. Запобіжник, 8. Ручка включення установки. Конденсаторна установка на рис.11.5 складається з шафи вводу та двох шаф з конденсаторами, які захищаються автоматичними вимикачами від перевантажень та коротких замикань.
Рис. 11.6 конденсаторна установка на напругу 10 кВ потужністю 450 кВАр. 1. Конденсатор, 2. Шафа конденсаторів, 3. Запобіжник ПК-10, 4. З’єднувальна шина., 5. З’єднання корпусу конденсатора з корпусом установки, 6. захисне огородження установки, 7. Корпус установки, 8. Дверцята. На рис. 11.6 приведена конденсаторна установка на напругу 10 кВ потужністю 450 кВАр з конденсаторами, які захищені однофазними запобіжниками типу ПК-10. В ККУ передбачається заземлення кожного конденсатора шляхом приєднання його корпусу до металевого каркасу батареї, який підключений до загального контуру заземлення. Тема. Основні розрахунки при компенсації реактивної потужності. План: 1. Загальні вимоги до встановлення компенсуючих пристроїв. 2. Розрахунок потужності компенсуючого пристрою підприємства з великою кількістю трансформаторів. 3. Розрахунок потужності компенсуючого пристрою підприємства з невеликою кількістю встановлених трансформаторів. 4. Приклад розрахунку компенсуючого пристрою. 5. Визначення компенсуючої реактивної потужності.
1.Загальні вимоги до встановлення компенсуючих пристроїв. Так як, електрична мережа являє собою одне ціле, то правильний вибір засобів компенсації для мереж промислового підприємства напругою до 1000 В, а також в мережі 6-10 кВ можна вирішити тільки сумісним рішення цієї задачі. На промислових підприємствах основні споживачі реактивної потужності приєднують до мереж напругою до 1000 В. Компенсація реактивної потужності може виконуватись за допомогою синхронних двигунів - СД або за допомогою конденсаторів, які приєднані безпосередньо до мереж напругою до 1000 В, або реактивна потужність може передаватись в мережу до 1000 В зі сторони напруги 6-10 кВ від СД, БК або від генераторів ТЕЦ або мережі енергосистеми. Джерела реактивної потужності 6-10 кВ економніші за джерела до 1000 В, але передача потужності в мережу до 1000 В може призвести до збільшення числа трансформаторів та до збільшення втрат електроенергії в мережі і трансформаторах. Тому потрібно раніш вибрати оптимальний варіант компенсації реактивної потужності на стороні до 1000 В.
2.Розрахунок потужності компенсуючого пристрою підприємства з великою кількістю трансформаторів. При передачі реактивної потужності зі сторони мережі напругою 6-10кВ в мережу до 1000 В може привести до збільшення числа встановлених трансформаторів. В цьому випадку мінімальна можлива кількість трансформаторів nо при cos φ =1
де: P – сумарна активна потужність; в мережах до 1000 В; kз – коефіцієнт завантаження; Sн.тр.- номінальна потужність одного трансформатора. Збільшення числа трансформаторів на один або два в порівнянні з розрахунковим не приводить до зміни сумарних втрат. Найбільша реактивна потужність, яка може бути передана з мережі 6-10 кВ в мережу до 1000 В без збільшення числа вибраних трансформаторів в МВАр:
Потім розглядаються варіанти із збільшенням числа трансформаторів на один або два в порівнянні з мінімально можливим числом трансформаторів no і визначають розрахункові затрати для кожного варіанту. При цьому для першого варіанту враховують затрати на генерацію реактивної потужності на напругу 6-10 кВ і затрати на встановлення БК в мережі до 1000 В, потужність яких необхідна для балансу реактивних потужностей в цих мережах. Для варіантів із збільшенням числа трансформаторів враховують додаткові затрати на їх встановлення. 3. Розрахунок потужності компенсуючого пристрою підприємства з невеликою кількістю встановлених трансформаторів. Якщо на підприємстві встановлюється один або два трансформатори 6-10/0, 4 кВ, то при зміні степені компенсації реактивної потужності в мережі до 1000 В число трансформаторів за звичай не може бути змінено із-за умов електропостачання, розміщення цехів, необхідної надійності і т.п. В цьому випадку визначають не мінімально можливе число трансформаторів, а мінімально можливу потужність трансформаторів в МВА: . Після цього порівнюють варіанти встановлення трансформаторів з мінімально можливою потужністю трансформаторів на ступінь вищою.
|
