3.8 Синхронные двигатели как источники реактивной мощности

СД могут потреблять из сети либо емкостную, либо индуктивную мощности.

Если I_В <I_НОРМ (I_В – ток возбуждения, I_НОРМ – нормальный ток), то СД для сети – индуктивность; если I_В>I_НОРМ, то СД для сети – емкость.

I_В <I_НОРМ Q>0 – потребление реактивной мощности;

I_В=I_НОРМ Q=0;

I_В>I_НОРМ Q<0 – генерация реактивной мощности.

Все СД в последние годы выпускаются с емкостным коэффициентом мощности равным

.

Тогда в нормальном режиме двигатель генерирует в сеть реактивную мощность равную

,

при I_В=I_{В. НОМ},

где I_{В. НОМ} – предельно допустимое значение тока в длительном режиме. Это большая величина.

Это применяется для обеспечения пуска или для удержания устойчивости при понижении напряжения в сети ниже 0,9U_НОМ.

Недостаток СД – это наличие контактных колец и щеток, которые имеют свойство гореть. Поэтому токи возбуждения стремятся снизить. При снижении I_В:

Токи возбуждения I_В стремятся снизить для того, чтобы снизить обслуживание щеточных узлов.

Двигатели всегда недогружены. Если менять нагрузку на валу двигателя

- коэффициент нагрузки по току.

Рассмотрим только область генерации:

При снижении нагрузки (реактивной мощности) генерация возрастает.

Исходя из этого свойства, СД проектируются так, чтобы оптимальный режим был при .

Величина Q_0,85=1,2Q_ном закладывается в расчеты при проектировании.

Зависимость от напряжения

При снижении напряжения мощность растет, потом резко обрывается вниз.

СД стабилизирует напряжение в сети.

Достоинства:

1. Плавное регулирование реактивной мощности;

2. Экономия капитальных затрат (почти бесплатные средства), так как СД уже есть на предприятиях и не нужно покупать дополнительных приборов.

Недостатки:

1. По сравнению с БК повышенные потери активной мощности (на два порядка, в сотни раз);

2. Зависимость генерации реактивной мощности от нагрузки на валу.

Энергосистема запрещает использовать СД для КРМ.

3.9 Технико-экономические расчеты при крм

При технико-экономических расчетах на стадии сравнения вариантов КРМ учитываются капитальные затраты на установку компенсирующих устройств, коммутационной и регулирующей аппаратуры; затраты на амортизационные отчисления и текущий ремонт; потери мощности в компенсирующих устройствах и снижение потерь мощности в распределительной сети предприятия вследствие установки средств компенсации.

3.9.1 Определение приведенных затрат на батареи конденсаторов

Приведенные затраты на батареи конденсаторов определяются по выражению

З_БК = З₀ + З₁ Q_БК , (1)

где З_БК - приведенные затраты;

З₀ - постоянная часть затрат, не зависящая от мощности

З₀ = Е_В К_В ; (2)

З₁ - удельные затраты на единицу генерируемой РМ (на 1 кВАр)

З₁ = Е_К К_УД + С_Р.Г. Р_УД . (3)

Е_В = 0,22 - суммарный нормативный коэффициент годовых отчислений для вводных устройств, через которые БСК подключается к электрической сети (или к шинам распределительных устройств);

К_В - капитальные затраты на ячейку (или другие вводные устройства), через которые БСК подключается к сети;

Е_К = 0,22 - суммарный нормативный коэффициент отчислений для БСК;

К_УД - удельная стоимость БСК (для высоковольтных батарей без стоимости выключателя 6-10 кВ);

С_Р.Г. - удельная стоимость потерь активной мощности при генерации РМ в конденсаторных установках

С_Р.Г = a + b Т_Г 10^-2; (4)

Р_УД - удельные потери активной мощности в БСК на генерирование РМ; на стадии проектирования при отсутствии конкретных данных можно принимать: для БСК напряжением 6-10 кВ Р_УД = 0,002 кВт/кВАр и для БСК низкого напряжения Р_УД = 0,004 кВт/кВАр [РТМ];

a и b - основная (в руб/кВтгод) и дополнительная (в коп./кВтч.) ставки тарифа на активную мощность и активную энергию;

Т_Г - годовой фонд рабочего времени (время включения), принимаемый в соответствии с таблицей и зависящий от коэффициента К_М. Коэффициент К_М– это рекомендуемое при проектировании значение коэффициента неравномерности графика реактивной расчетной нагрузки, равный отношению натуральной минимальной нагрузки к натуральной максимальной нагрузке.

Для низковольтных батарей конденсаторов (НБК) стоимость вводных устройств обычно входит в стоимость батареи и отдельно не учитывается. Поэтому для НБК принимается З₀ = 0.

Удельные стоимости БСК К_УД принимаются по справочным данным. При отсутствии данных о конкретных типах БСК при сравнении вариантов можно принимать для высоковольтных батарей конденсаторов (ВБК) К_УД = 5 руб/кВАр и для НБК К_УД = 10 руб/кВАр (в ценах 1991 г.)