Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Как продвинуть сайт на первые места?
    Вы создали или только планируете создать свой сайт, но не знаете, как продвигать? Продвижение сайта – это не просто процесс, а целый комплекс мероприятий, направленных на увеличение его посещаемости и повышение его позиций в поисковых системах.
    Ускорение продвижения
    Если вам трудно попасть на первые места в поиске самостоятельно, попробуйте технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз, а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней. Если ни один запрос у вас не продвинется в Топ10 за месяц, то в SeoHammer за бустер вернут деньги.
    Начать продвижение сайта
  • Теоретические сведения






    Компенсирующие устройства (КУ) поперечной компенсации предназначены для выработки или потребления реактивной мощности с целью обеспечения в сети баланса реактивной мощности (кроме дугогасящего реактора, предназначенного для компенсации ёмкостных токов в сетях с изолированной нейтралью).

    Кроме того, КУ поперечной компенсации позволяют снизить потери мощности и электроэнергии в электрических сетях и улучшить качество напряжения в них по отклонению, несимметрии и несинусоидальности.

    Существуют следующие виды устройств поперечной компенсации (кроме дугогасящего реактора):

    – синхронные компенсаторы (СК);

    – батареи статических конденсаторов (БСК);

    – шунтирующие (ШР) и управляемые (УР) реакторы;

    – статические тиристорные компенсаторы (СТК).

    Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные двигатели, работающие без механической нагрузки на валу. Потребляя из сети активную мощность на вращение, путем регулирования токавозбуждения в обмотке возбуждения в них можно изменять ре­жим реактивной мощности. Пренебрегая активным сопротивлением СК, для схемы замещения, приведенной на рис. 6.1, можно записать выражение для тока СК:

    (6.1)

    где E – ЭДС синхронного компенсатора;

    U СК – напряжение на выводах обмотки статора СК;

    X СК – напряжение на выводах обмотки статора СК в установившемся режиме.

           
       
    X СК
     
    E
     


    I СК
    U СК

    Рис. 6.1. Схема замещения синхронного компенсатора

     

    Тогда мощность СК

    (6.2)

    Отсюда следует, что при Е > U СК реактивная мощность Q СК > 0. Следовательно, СК будет выдавать реактивную мощ­ность в сеть. Такой режим называется режимом перевозбужде­ния СК. Уменьшая ЭДС путем снижения тока возбуждения, можно создать режим, в котором Е < U СК и Q CK < 0. Этот режим называется режимом недовозбуждения. В нем СК будет ра­ботать как потребитель реактивной мощности.

    В предельном случае при Е = 0 СК будет потреблять максимальную реактивную мощность:

    (6.3)

    В эксплуатации находятся СК мощностью до 160 Мвар. Они установлены, как правило, на крупных районных подстанциях. Часть из них подключена к обмотке низшего напряжения автотрансформаторов, которые потребляют значительную реактивную мощность.

    К преимуществам СК отно­сятся возможность выдачи и потребления реактивной мощности, плавного и автоматического регулирования, независимость вы­даваемой реактивной мощности от напряжения в сети. При снижении напряжения вы­даваемую реактивную мощность можно регулировать, изменяя ЭДС.

    К недостаткам СК относятся наличие вращающихся час­тей, достаточно большие затраты активной мощности на их вра­щение (1, 5-3, 0% при номинальной нагрузке и до 5-8 % при сниженной нагрузке), большие удельные капи­тальные затраты, особенно при малых мощностях СК.

    Батареи статических конденсаторов устанавливаются в узлах нагрузки и служат для выдачи реактивной мощности, необходимой потребителям. Они собираются из отдельных конденсаторов путём параллельного и последовательного соединения для обеспечения необходимой реактивной мощности и напряжения соответственно.

    Мощность БСК определяется по формуле:

    (6.4)

    где U – напряжение в точке подключения БСК;

    ω – угловая частота сети;

    C БСК – ёмкость БСК.

     

    Конденсаторы, из которых собирают БСК, выпускают на но­минальное напряжение от 0, 22 до 10, 5 кВ единичной мощно­стью 10-125 квар. Для подключения БСК к трёхфазной сети их фазы соединя­ют по схеме звезды или треугольника (рис. 6.2).

           
       
     


    б
    а
    C
    C
    C
    C
    C
    C
    C

    Рис. 6.2. Схемы соединения БСК: а – в звезду; б – в треугольник

     

    Если ёмкость одной фазы равна C, мощность трехфазной БСК, соединенной в звезду:

    (6.5)

    а при соединении в треугольник

    (6.6)

    где U Л – линейное (междуфазное) напряжение.

     

    К достоинствам БСК относят меньшие по сравнению с СК по­тери активной мощности (примерно 0, 5 %), про­стоту в обслуживании и производстве монтажных работ, возможность набрать из отдельных конденсаторов любую мощ­ность.

    В то же время они не могут работать в режиме потребле­ния реактивной мощности.

    Существенный недостаток БСК связан с зависимостью выдаваемой реактивной мощности от напряже­ния. Действительно, понижение напряжения обычно связано с дефицитом реактивной мощности в данном узле сети. Уменьше­ние же мощности БК при этом приводит к еще большему дефи­циту реактивной мощности – отрицательный регулирующий эффект БСК. При особо неблагоприятных усло­виях такое снижение мощности БК может привести к лавине на­пряжения.

    К другим недостаткам БСК можно отнести возникновение сверхтоков и перенапряжений при коммутациях конденсаторов, значительные размеры при большой мощности, недостаточная надежность из-за отно­сительно частых повреждений при токах короткого замыкания и повышении напряжений более 1, 1 U ном, невозможность восста­новления поврежденных конденсаторов, перегрев при наличии в сети высших гармоник, ведущий к выходу конденсаторов из строя.

    В электрических сетях БСК широко используют при напряже­ниях от 0, 38 до 110 кВ включительно. Особенно большое рас­пространение они нашли в сетях промышленных предприятий.

    Шунтирующие реакторы представляют собой индуктив­ную катушку с малым активным сопротивлением, намотанную на магнитопровод. Они могут только потреблять из сети реак­тивную индуктивную мощность. ШР уста­навливают для компенсации избытка реактивной мощности в сетях высоких классов напряжений до 750 кВ. С их помощью ограничиваются длитель­ные повышения напряжения в режимах малых нагрузок, кратко­временные повышения напряжения на линии при ее односто­роннем включении и перенапряжения, возникающие при комму­тации линии.

    Реактивная мощность, потребляемая ШР из сети, определяется по формуле:

    (6.7)

    где U – напряжение в точке подключения ШР;

    B ШР – индуктивная проводимость реактора.

     

    Шунтирующие реакторы могут подключаться непосредственно на напряжении линии либо на вторичном или третичном напряжении подстанции. Если ШР подключаются к сети через коммутационный аппарат, то они могут работать в двух режимах: при включённом ШР из сети потребляется номинальная или близкая к ней реактивная мощность, при отключённом ШР Q ШР = 0.

    Из формулы (6.7) следует, что потребляемая мощность за­висит от напряжения, что является достоинством ШР. При по­вышении напряжения, когда в сети имеется избыток реактивной мощности, ШР увеличивает потребляемую мощность и тем са­мым способствует снижению напряжения.

    В ШР имеют место некоторые потери активной мощности, которые составляют 0, 2-0, 4 % его реактивной мощности.

    Управляемый реактор – тот же ШР, но обладающий способностью регулирования потребляемой реактивной мощности в широких пределах.

    Известны различные технические решения управляемых реакторов. Общим, однако, является то, что УР представляет собой электромагнитную систему, магнитопровод которой подмагничивается постоянным током. Потребляемая УР мощ­ность наименьшая при отсутствии подмагничивания, а номинальная – при номинальном токе подмагничивания.

    Статические тиристорные компенсаторы представляют собой сочетание батарей конденсаторов и реактора с тиристорным ключом, обеспечивающим безинерционное регулирование мощности от выдачи Q БСК до потребления Q Р.

    Сущность управления реак­тивной мощностью заключается во встречно-параллельном включении тиристоров в цепь реактора (рис.6.3, а) либо в цепь БСК (рис.6.3, б).

     

     
     

     


    Р
    Р

               
       
    в
     
    а
     
    б
     


    Рис. 6.3. Схемы СТК с управлением: а – в цепи реактора; б – в цепи БСК; в – в цепи реактора и БСК (комбинированные СТК)

     

    При полностью открытых тиристорах ток в цепи реактора или БСК максимальный. Изменением угла управления тиристорами ток в цепях реактора и БСК можно уменьшить до нуля.

    Путем последовательного и параллельного соединения от­дельных тиристоров можно получить требуемые напряжение и мощность устройства.

    В СТК с управлением в цепи реактора (рис. 6.3, а) управляемые тиристоры Т со встречно-парал­лельным включением соединены последовательно с реактором Р. К шинам подключена нерегулируемая БСК. Мощность СТК определяется по выражению

    (6.8)

    Если мощность БСК в данный момент больше потребляемой мощности реактора (Q БСК > Q Р), то СТК выдает в сеть реактивную мощность. При обратном соотношении (Q БСК < Q Р) СТК являет­ся потребителем реактивной мощности. В этом устройстве БСК может работать в двух режимах: подключена к сети (выда­ваемая мощность Q БСК) и полностью отключена от сети (мощ­ность Q БСК = 0).

    Схему СТК с управлением в цепи БСК обычно используют в режиме ключа, обеспечивая дискретное регулирование. Очевидно, что возможности таких СТК ограничены тем, что они не могут работать в режиме потребления реактивной мощности.

    Комбинированные СТК при использовании встречно-параллельного включения тиристоров содержат одно­временно как управляемый реактор, так и управляемую БСК (рис.6.3, в).

    К достоинствам СТК относятся: возможность работы в режи­мах как выдачи, так и потребления реактивной мощности, возможность осуществления ступенчатого и плавного регу­лирования, высокое быстродействие и неболь­шие потери активной мощности (0, 2-1%), многофункциональность.

    Рассмотрим, каким образом КУ поперечной компенсации влияют на режимные параметры электрической сети.

    Пусть в узле 2 (рис.6.4) существует дефицит реактивной мощности. Тогда по линии 1-2 будет передаваться мощность , причём её реактивная составляющая j Q 2, так же, как и активная P 2, будет направлена от узла 1 к узлу 2 (рис.6.4, а).

    Для уменьшения дефицита реактивной мощности к узлу 2 подключим КУ, генерирующее реактивную мощность (например, БСК). Тогда, в соответствии с первым законом Кирхгофа, при неизменной мощности S 2 в узле 2 поток мощности S Л в линии 1-2 уменьшится на величину j Q КУ, то есть (рис.6.4, б), что также видно из векторной диаграммы (рис.6.4, в).

    Уменьшение дефицита реактивной мощности приводит к снижению падения напряжения в линии 1-2 () и, следовательно, повышению напряжения в узле 2 ().

     

     

     

     


    б

     
     

     

     


    Рис. 6.4. Компенсация дефицита реактивной мощности: а – линия без БСК; б – линия с БСК; в – векторная диаграмма

     

    Если не учитывать поперечную составляющую падения напряжения, то напряжение в узле 2 до и после установки БСК будет равно соответственно:

    (6.9)

    Установка БСК в узле 2 приведёт также к снижению потерь мощности в линии1-2 (), а, следовательно, и потерь электроэнергии. Потери активной мощности в линии до и после установки БСК соответственно:

    (6.10)

    В случае избытка реактивной мощности в узле 2 (рис.6.5) по линии 1-2 мощность j Q 2 будет теперь передаваться в направлении, противоположном активной мощности P 2, т.е. от узла 2 к узлу 1, о чём говорит знак “–” перед j: (рис.6.5, а).

    Чтобы компенсировать избыток реактивной мощности, в узел 2 необходимо включить КУ, которое способно её потребить. В этом качестве может выступить ШР (рис.6.5, б). Тогда по линии 1-2 станет протекать мощность , что так же, как и в случае с дефицитом, означает снижение потока реактивной, а, следовательно, и полной мощности в линии (рис.6.5, б, в).

     


    Рис. 6.5. Компенсация избытка реактивной мощности: а – линия без ШР; б – линия с ШР; в – векторная диаграмма

     

    Компенсация избытка реактивной мощности приводит к увеличению падения напряжения в линии 1-2 (), снижению напряжения в узле 2 () и уменьшению потерь мощности в линии ():

    (6.11)

    (6.12)

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.