Вопрос 13 Компенсация реактивной мощности

Компенса́ция реакти́вной мо́щности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.

Компенсация реактивной мощности особенно актуальна для промышленных предприятий, основными электроприёмниками которых являются асинхронные двигатели, в результате чего коэффициент мощности без принятия мер по компенсации составляет 0,7— 0,75. Мероприятия по компенсации реактивной мощности на предприятии позволяют:

• уменьшить нагрузку на трансформаторы, увеличить срок их службы,

• уменьшить нагрузку на провода, кабели, использовать их меньшего сечения,

• улучшить качество электроэнергии у электроприемников (за счёт уменьшения искажения формы напряжения),

• уменьшить нагрузку на коммутационную аппаратуру за счет снижения токов в цепях,

• избежать штрафов за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности,

• снизить расходы на электроэнергию.

Вопрос14. Виды компенсирующих устройств и их назначение

Компенсирующие устройства - элемент электрической сети. Условно их разделяют на устройства:

А) для компенсации реактивной мощности, потребляемой нагрузками и в элементах сети (поперечно включаемые батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, синхронные двигатели и тому подобные устройства),

Б) для компенсации реактивных параметров линий (продольно включаемые батареи конденсаторов, поперечно включаемые реакторы и т. д.) [4].

Синхронные компенсаторы (СК)

Синхронные компенсаторы имеют высокую стоимость, большие единичные мощности (МВА), сложные условия пуска, худшие по сравнению с ККУ технико-экономические показатели (особенно для небольших - до 10 МВА) мощностей компенсации. Эти особенности синхронных компенсаторов практически исключают возможность их применения в качестве компенсирующих устройств в электросетях большинства промышленных предприятий

Синхронные электродвигатели (СД)

Синхронные электродвигатели имеют значительно большие относительные потери на 1 кВАр вырабатываемой реактивной мощности, чем ККУ. Большая стоимость годовых потерь электроэнергии, обусловленной генерацией реактивной мощности, делает неэкономичным применение в качестве компенсирующих устройств как низковольтных СД любой мощности, так и высоковольтных синхронных двигателей мощностью до 1600 кВт.

Конденсаторные компенсирующие установки (ККУ)

Конденсаторные компенсирующие установки работают в режиме как поперечной компенсации (при включении батарей конденсаторов параллельно нагрузке), так и в режиме продольной компенсации (при включении батарей конденсаторов последовательно с нагрузкой) Конденсаторные компенсирующие установки - наиболее распространенное средство компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий Малые (не более 0,25...0,5%) удельные потери активной мощности конденсаторов; отсутствие в них вращающихся частей; простота монтажа и эксплуатации; относительно невысокие капиталовложения; большой диапазон подбора требуемой мощности; возможность установки в любых точках электросети, бесшумность работы. Эти особенности ККУ делают их применение наиболее эффективным в качестве компенсирующих устройств в распределительных сетях промышленных предприятий

Синхронные компенсаторы и двигатели

Cинхронные компенсаторы являются синхронными двигателями облегченной конструкции без нагрузки на валу. Они могут работать как в режиме генерации реактивной мощности (при перевозбуждении компенсатора), так и в режиме ее потребления (при Недовозбуждении). Изменение генерируемой или потребляемой реактивной мощности компенсатора осуществляется регулированием его возбуждения. В настоящее время отечественная промышленность изготовляет синхронные компенсаторы мощностью от 5000 до 10 000 Квар [1]. Потери активной мощности в синхронных компенсаторах при их полной загрузке в зависимости от номинальной мощности колеблются в пределах 0,013-0,015 квт/квар.

-Удорожание и усложнение эксплуатации (по сравнению, например, с конденсаторными батареями);

-Значительный шум во время работы.

+Возможность плавного и автоматического регулирования;

+Независимость генерации реактивной мощности от напряжения на их шинах;

+Достаточная термическая и динамическая стойкость обмоток компенсаторов во время к. З.;

+Возможность восстановления поврежденных синхронных компенсаторов путем проведения ремонтных работ.

+Удельная стоимость синхронных компенсаторов значительно увеличивается при уменьШЕнии их номинальной мощности. Высокая удельная стоимость синхронных компенсаторов небольших мощностей и большие потери активной мощности в них обусловливают применение синхронных компенсаторов лишь значительных мощностей на крупных подстанциях.

Конденсаторы

Конденсаторы - специальные емкости, предназначенные для выработки реактивной мощности. По своему действию они эквивалентны перевозбужденному синхронному компенсатору и могут работать лишь как генераторы реактивной мощности. Мощность конденсаторов в одном элементе составляет 25-100 квар. Из таких элементов собираются батареи требуемой мощности. Обычно батареи конденсаторов включаются в сеть трехфазного тока по схеме треугольника. При отключении конденсаторов необходимо, чтобы запасенная в них энергия разряжалась на автоматически включаемое активное сопротивление. Значение его должно быть таким, чтобы при отключении не возникало перенапряжений на зажимах конденсаторов

+Малые потери активной мощности (0,0025-0,005 кВт/квар);

+Простота эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей);

+Простота производства монтажных работ (малая масса, отсутствие фундаментов), для установки конденсаторов может быть использовано любое сухое помещение.

-Зависимость генерируемой реактивной мощности от напряжения;

-Чувствительность к повышениям питающего напряжения;

-Недостаточная прочность, особенно при коротких замыканиях и перенапряжениях.