Компенсація реактивної потужності. Поняття реактивної потужності

1. Компенсація реактивної потужності. Поняття реактивної потужності

За допомогою поняття реактивної потужності вирішують задачі:
-підвищення економічності електричної мережі;
- регулювання напруги;
- підвищення стійкості вузлів навантаження;
- сприяння стійкості паралельної роботи генераторів станцій та систем
Найбільш важливими властивостями Q є:
- рівність нулю середнього значення за період у будь якій фазі та точці мережі;
- рівність нулю суми миттєвих значень Q усіх трьох фаз у будь який момент
часу ;
- можливість забезпечення балансу Q вузлів мережі та електроприймачів без
участі електростанцій .
Миттєві значення:
Напруги :
U=√2 Usin ωt ;
Струму :
i=√2 Іsin (ωt+ϕ) ;
Потужності :
S= Ui=2UIsin( ωt-ϕ)sinωt =UI(cosφ-cos(2ωt-ω))= UI cosφ(1-cos2ωt-Uisinφ sin2ωt);

2. Компенсація реактивної потужності. Поняття реактивної потужності

для α=0
для α=-90˚
α=90˚
для α=45˚

3. Компенсація реактивної потужності. Поняття реактивної потужності

Р- середнє значення функції S(t) за період .
Q- амплітуда від΄ємного значення S(t) .
В комплексній формі : Ṡ=UІcosφ±jUIsinφ=P±jQ
Споживання (генерування) реактивної потужності
характеризують:
- Коефіцієнтом потужності cosφ=P/S
- або коефіцієнтом реактивної потужності tgφ=Q/P
Споживачі електроенергії мають:
Активно-індуктивний характер Ṡ=P+jQ;
Активно-ємнісний характер S= P-jQ;

4. Компенсація реактивної потужності. Поняття реактивної потужності

Реактивні навантаження в електричних системах забезпечуються:
- Генераторами електростанцій;
- Генеруванням ємнісної потужності ЛЕП;
- Спеціальними компенсувальними пристроями( потужність їх
визначається потужністю споживачів, їх режимами роботи,
можливостями і режимами Q в системі).
В режимі не робочого ходу мережа
генерує реактивну потужність
Qc=U²ωc=U²B
B-ємнісна провідність лінії
Втрата реактивної потужності
ΔQL=S²/U²*xL;
Зарядна потужність Qc та залежність втрат реактивної
потужності ΔQL та власної реактивної потужності лінії Qпл
від завантаження лінії S

5.

Компенсація реактивної потужності.
Негативні явища, викликані передачею реактивної
потужності
Елементи мережі(трансформатори, ЛЕП тощо) потрібно вибирати за повною
потужністю S P Q ; реактивна потужність більш впливає на вибір, ніж активна
(Р). Р*=1; при природному tgφ Q*≥1
2
2
S* P* Q* 1,41
2
Повздовжня складова спаду напруги
U
PR QX
P
Q
R X
U
U
U
Майже завжди R<<X, вплив Q на ΔU значно більший, чим Р
Передача Q -> збільшує ΔU, знижує коефіцієнт запасу статичної стійкості
K cт
2
U
U ст
Uст – критичний рівень напруги за умови стійкості
P2 Q2
P2
Q2
P 3I R
R 2 R 2 R Pa Pp
U2
U
U
2

6.

Компенсація реактивної потужності.
Заходи зменшення споживання реактивної потужності
Заміна малозавантажених асинхронних двигунів на двигуни меншої потужності
(завжди доцільно при Kз<0,45; при Kз>0,7 – заміна доцільна Kз=0,45…0,7 – необхідне
обґрунтування)
Можливість зниження напруги на двигунах систематичним не довантаженням
(зниження U здійснити важко, необхідно спеціальні пристрої. Якщо двигун має Kз<0,3,
доцільно перемикати обмотку с трикутника на зірку, якщо неможливо, то реактивна
потужність зменшується в тричі, але зменшується Мп та Мmax)
Обмеження тривалості не робочого ходу двигунів та зварювальних апаратів;
Застосування синхронних двигунів, замість асинхронних;
Заміна малозавантажених трансформаторів на менш потужні;
Застосування оптимальних силових схем та систем керуванням перетворювачів.
Регульовані перетворювачі споживають реактивну потужність із мережі, мають
cosφ1=cos(α+γ/2)
cos 1
U випр
U випр0
З урахуванням спотворень форм кривих і струму та напруги коефіцієнт потужності
S1
;
- коефіцієнт спотворення; P S1 P cos 1
S
P 3U1 I1 cos
S
S S
i1 3U1 I1

7. Компенсація реактивної потужності. Классифікація компенсувальних пристроїв

Класифікація компенсувальних пристроїв

8. Компенсація реактивної потужності. Синхроні компенсатори та синхроні двигуни.

Синхронні компенсатори:- потужність від 1,6 до 50,100, 160 Мвар
- використовують на великих підстанцях;
- питомі витрати активної потужності 20кВт/Мвар
Переваги СК :
- плавне та глибоке регулювання від Qн у режимі споживання ;
- можливість короткочасного форсування генерування реактивної потужності.
Недоліки:
- значна вартість;
- великі питомі втрати активної потужності;
- складність експлуатації (необхідність в приміщенні, наявність олійного
господарства, наявність циркуляції води для охолоджувачів, при водяному
охолодженні - наявність вдповідного газового господарства) ;
- недостатня швидкість регулювання у схемах електропостачання з ударним
навантаженням;
- для найпотужніших СК існують проблеми з перезавантаженням реактивної
потужності через третинні обмотки автотрансформаторів .
Синхронні двигуни :
Переваги -ті ж що і у СК
Недоліки: великі витрати активної потужності на вироблення Q.
Доцільність використання СД як пристрою компенсації визначають на основі техніко
економічних розрахунків.

9.

Компенсація реактивної потужності.
Шунтові конденсаторні батареї та реактори
Нерегульовані конденсаторні батареї високої та середньої напруги характерезуються
найменшою вартістю одиниці потужності, мінімальними питомими активної потужності –
1,5…2,5 кВт/Мвар. Для конденсаторів низької напруги вартість одиниці потужності в два
рази більша, питомі втрати 3,5…4 кВт/Мвар. Нерегульовані конденсаторні батареї –
6,10,35,110 кВ і вище, потужністю від 1 до 100 Мвар.
Комплексні установки УК – 6(10) – 450 – 450 квар, УК – 0,38 або УКН – 100, 150, 300,
450, 600, 900 квар.
Переваги нерегульованих кондесаторних установок:
• Низька вартість
• Невеликі втрати потужності
• Простота схеми
Недоліки:
• Відсутність регулювання потужності
• Від'ємний регульований ефект за напругою (зменшення генерування Q≡ U 2 під час
зменшення U в точці приєднання КБ, коли необхідно збільшити Q)
• Стрибки струму під час увімкнення та перенапруги під час вимкнення
Шунтові реактори напругою 10, 35, 110 і 500 кВ використовуються в системних
мережах з надлишком Q та як складову частину комплексних, статичних компенсаторів

10.

Компенсація реактивної потужності.
Розрахунок потужності компенсуючих пристроїв
Для стійкої роботи вузла навантаження
QЕМ QКУ Q спож Q реакт Q ПЛ Q трансф
Максимум реактивної потужності підприємства
Q max1 K однQmax
Q max1 - максимум в період максимального навантаження в енергосистемі
Qmax - розрахункова реактивна потужність
K одн = 0,85 – 1,0
Максимальна потужність компенсуючих пристроїв
Q куmax Pp (tg max tg енс ) К одн
Pp К одн Ppi P
Мінімальна потужність компенсуючих пристроїв
Регульована частина компенсуючих пристроїв
Qкуmin Qmin Qенс min
Q курег Q куmax - Q куmin