16. Компенсация реактивной мощности в системе электроснабжения предприятия

Элементы СЭС и электроприёмники переменного тока, обладающие индуктивностью (электродвигатели, трансформаторы, преобразователи, токопроводы, ЛЭП и т.д.) потребляют наряду с активной и реактивную мощность, необходимую для создания электромагнитного поля. АД и трансформаторы (Т) потребляют 60-80% реактивной энергии в промышленных электросетях. Её передача по электрическим сетям снижает пропускную способность линий и трансформаторов по активной мощности и вызывает дополнительные потери по активной мощности и напряжения. Поэтому при проектировании СЭС стремятся снизить потребляемую предприятием реактивную мощность до оптимального значения. Именно с этой целью и осуществляется компенсация, под которой понимается установка местных источников реактивной мощности, благодаря чему повышается пропускная способность элементов СЭС, снижаются потери мощности и энергии, повышаются уровни напряжения.

Основными средствами компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются конденсаторные установки (КУ) и высоковольтные синхронные двигатели (СД).

• КУ – электроустановка состоящая из одного или нескольких конденсаторов, одной или нескольких конденсаторных батарей, относящегося к ним вспомогательного электрооборудования и ошиновки. Т.е. КУ представляет собой группу единичных конденсаторов электрически связанных между собой. На промышленных предприятиях применяются батареи напряжением до 1 кВ и 6,3 – 10,5 кВ. Возможны следующие виды компенсации:

а) индивидуальная – с присоединением статических конденсаторов наглухо к зажимам электроприёмника. В этом случае от реактивных токов разгружается вся сеть системы электроснабжения. Этот вид компенсации применяется чаще всего на напряжение до 1000 В и обладает существенным недостатком – неполно используются конденсаторы в связи с их отключением при отключении электроприёмника. Поэтому индивидуальную компенсацию применяют для крупных электроприёмников с низким коэффициентом мощности и большим числом часов работы в год;

Рис.27.

б) групповая – осуществляется осуществляется путём подключения конденсаторных установок к распределительным шинопроводам цеховой сети. Она широко применяется в цехах, среда которых не агрессивна и не опасна с точки зрения пожара или взрыва. Тогда распределительная сеть не разгружается от протекания РМ до электроприёмников, но БК используется эффективнее. В противном случае конденсаторные установки размещаются в отдельном помещении – централизованная компенсация;

в) централизованная – КУ подключается к шинам цеховой трансформаторной подстанции на стороне до 1 кВ или к шинам РП напряжением 6-10 кВ и используется наиболее полно. Однако при этом не разгружается распределительная сеть питающаяся от РП.

Формирование генерируемой КУ – и РМ можно вести только ступенями путём деления батарей на секции.

Широкое применение для компенсации КУ объясняется их экономичностью. При проектировании СЭС следует учитывать и недостатки КУ: зависимость генерируемой реактивной мощности от квадрата напряжения, сложность регулирования величины мощности, недостаточная электрическая прочность при КЗ и перенапряжениях, пожароопасность, наличие остаточного заряда после отключения, что вызывает необходимость применения специальных разрядных устройств. Регулирование мощности КУ может производиться вручную (эксплуатационным персоналом) или автоматически (регулируя различные параметры, воздействующие на генерируемую мощность КУ).

• СД , применяемые на предприятиях для привода технологических агрегатов, способны отдавать в сеть реактивную мощность в режиме перевозбуждения и потреблять её из сети в режиме недовозбуждения. Выпускаемые промышленностью СД способны генерировать в сеть реактивную мощность при полезной нагрузке на валу, допускают форсировку возбуждения, обеспечивают полное регулирование реактивной мощности в широком диапазоне, меньше зависят от колебания напряжения, чем КУ, повышают устойчивость СЭС. При генерировании реактивной мощности в двинателе имеют место дополнительные потери активной мощности. Эти потери определяют экономически целесообразную загрузку СД по реактивной мощности.

• СТК – статические тиристорные компенсаторы, могут работать по принципу прямой или косвенной компенсации. Прямая компенсация предусматривает генерирование реактивной мощности статическим компенсатором. Различают ступенчатое и плавное регулирование РМ.

В первом случае различное количество секций БК подключают с помощью тиристорных ключей. Во втором случае используются преобразователи частоты, преобразователи с искусственной коммутацией тиристоров.