Компенсация реактивной мощности в сетях 6/10 кВ

В качестве пускового органа схемы используют реле минимального напряжения H1, имеющее один замыкающий и один размыкающий контакты. При понижении напряжения на подстанции ниже заданного предела реле H1 срабатывает и замыкает свой замыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ1 с заданной выдержкой времени замыкает свой замыкающий контакт в цепи электромагнита ЭВ и включает выключатель.

При повышении напряжения на шинах подстанции выше предельного реле H1 возвращается в исходное положение, размыкает свой замыкающий контакт и замыкает свой размыкающий контакт в цепи реле РВ1. Реле РВ2 срабатывает и с заданной выдержкой времени отключает выключатель -- батарея отключается. Реле времени служат для отстройки от кратковременных повышений и понижений напряжения.

Для отключения конденсаторной батареи от защиты предусмотрено промежуточное реле П (цепи защиты условно показаны одним замыкающим контактом Р3).

При действии защиты реле П срабатывает и в зависимости от положения выключателя отключает его, если он включен, или предотвращает включение на короткое замыкание размыканием размыкающего контакта реле П.

Для многоступенчатого автоматического регулирования по напряжению нескольких конденсаторных установок схема каждой из них аналогична, только напряжение срабатывания пускового реле выбирается в зависимости от заданного режима напряжения в сети.

Автоматическое регулирование мощности конденсаторных батарей по току нагрузки осуществляется примерно по аналогичной схеме, только в качестве пускового органа служат токовые реле, включенные в сеть со стороны питания (ввода).

4.2 Управление компенсирующими установками

Для более экономичного использования компенсирующих установок (СД и КБ) в условиях эксплуатации некоторые из низ должны быть оборудованы устройствами автоматического или ручного управления, позволяющими полностью или частично регулировать мощность КУ в периоды наименьших и наибольших нагрузок в энергосистеме. Таким способом улучшается общий режим работы СЭС, исключается перекомпенсация реактивной мощности, которая может вызвать повышение напряжения в сети и увеличить потери электроэнергии.

В первую очередь следует рассматривать возможности автоматического регулирования возбуждения имеющихся на предприятии СД. Устройство автоматического регулирования возбуждения входит в конструкцию СД и позволяет двигателю работать как с перевозбуждением, генерируя реактивную мощность в сеть в часы максимума нагрузок, так и с недовозбуждением, в период которого СД потребляет из сети реактивную мощность.

Конденсаторные батареи мощностью более 150 квар должны быть снабжены регуляторами реактивной мощности. Это достигается за счёт деления всей мощности КБ на отдельные (не более трёх-четырёх) секции, позволяющие осуществлять как одноступенчатое, так многоступенчатое регулирование.

Одноступенчатое регулирование мощности КБ, при котором вся мощность КБ включается и отключается в определённое время суток в соответствии с графиком нагрузок или при определённом уровне напряжения в сети, выполняется проще. Такой способ одноступенчатого регулирования целесообразен при равномерном графике потребления реактивной мощности и при применении КУ 6-10 кВ, имеющих масляные выключатели, у которых количество переключений должно быть ограничено.

На предприятиях, имеющих неравномерные графики потребления реактивной мощности, применяется многоступенчатое регулирование, при котором становится возможным включение и отключение различного числа секций КБ. Причём часть мощности КБ, равная наименьшей реактивной нагрузки предприятия, должна оставаться нерегулируемой, т.е. постоянно включенной.

Выбор того или иного способа автоматического регулирования реактивной мощности, параметра и схемы регулирования определяется характером технологического процесса и изменением реактивных нагрузок (медленные изменения или резкопеременные ударные нагрузки), исходным заданием энергосистемы и т.п. Параметрами регулирования могут быть время суток, уровень напряжения сети, реактивные токи в сети и др.

На промышленных предприятиях чаще всего применяется автоматическое регулирование по времени суток и по уровню напряжения.

При регулировании в функции времени суток используются сигнальные часы типа ЭВЧС-24, с помощью которых в определённое время суток можно переключать секции КБ. Такое регулирование по временам суток осуществляется на предприятиях ,у которых реактивная мощность нагрузок почти не меняется или меняется во времени. В зависимости от вида регулирования (одно- или многоступенчатое) используются один или несколько комплектов часов ЭВЧС-24.

Регулирование мощности КБ по напряжению применяется в тех случаях, когда потребители требуют одновременного регулирования реактивной мощности и напряжения, например при питании ЭП от нерегулируемого силового трансформатора. В этом случае с увеличением реактивной мощности снижается напряжение и наоборот.

Рис. 4.4. Комбинированная схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности КБ по времени суток с коррекцией по напряжению.

Иногда применяется комбинированное регулирование - по времени суток с коррекцией по напряжению. Такие схемы регулирования могут быть применены для одно- и многоступенчатого регулирования. Особое внимание следует обращать на исключение возможности повторного включения КБ в заряженном состоянии. Для этой цели используется реле времени с выдержкой 2-3 мин после отключения и нового включения КБ. Это время необходимо для разрядки конденсаторов.

На (рис. 10) представлена комбинированная схема одноступенчатого автоматического регулирования мощности КБ по времени суток с коррекцией по напряжению. Особенностью этой схемы является то, что если после включения КБ действием часов ЭВЧС в заданное время суток напряжение в сети окажется повышенным, реле минимального напряжения КV своим замыкающим контактом вновь отключит КБ. И наоборот, если часы ЭВЧС в заданное время суток отключают КБ, а напряжение на данном участке сети будет пониженное, то реле КV своим размыкающим контактом включит КБ, не дожидаясь заданного времени по часам ЭВЧС. Таким образом, часы ЭВЧС включают и отключают КБ в соответствии с программой, заданной по времени суток, а реле КV вводит коррективы в работу ЭВЧС в зависимости от напряжения в сети в данное время суток. В результате такого регулирования напряжение в сети не выходит за нормированные пределы . В цепи реле KV включается добавочное сопротивление R, необходимое для более точной настройки схемы. Схема регулирования по напряжению должна быть отстроена от кратковременных колебаний напряжения, вызываемых толчковыми нагрузками. Для этой цели служит реле времени с выдержкой времени 2-3 мин.

В настоящее время применяются схемы автоматических конденсаторных установок с обслуживанием тиристорными выключателями.

Для многоступенчатого комбинированного автоматического регулирования мощности КБ (серий УК-0,38-220-УК-0,38-540) применяются регуляторы АРКОН, которые можно использовать и в сетях 6-10 кВ, например, для УК6(10)-660-УК6(10)-1800. В этом случае регулятор АРКОН получает питание через измерительный TV. С помощью регулятораАРКОН можно выполнить требования питающей энергосистемы относительно компенсацией реактивной мощности.

Таким образом, в данном курсовом проекте было рассмотрено все, что касается компенсации реактивной мощности. Полученные знания пригодятся для дальнейшей работы на предприятии.

4.3 Выбор мощности батарей статических конденсаторов в системе электроснабжения объекта

В качестве примера рассмотрим выбор комплектной конденсаторной установки для компенсации реактивной мощности на промышленном объекте. Расчет проведем в следующей последовательности:

Выбор кабеля для электроснабжения объекта мощностью 1870 кВА, с cosц=0.8, Uнам=10кВ, Iкз=4100 А.

Выбор мощности компенсирующего устройства для повышения tg до 0.33.

Расчет потерь мощности до и после установки компенсирующего устройства.

Объект с потребляемой мощностью 1870 кВА на напряжении 10 кВ находится на удалении 800 м от источника питания. Кабельная линия проходит частично в земле, частично по кабельной эстакаде.

Схема расчетной электрической сети приведена на Рис. 4.5.

Рис.4.5. Схема расчетной электрической сети.

Выбор кабеля:

Рабочий ток:

I_доп?I_{раб.мах}

Выбираем кабель с пластмассовой прокладкой, не распространяющий горение: АПВВ (3?70) на напряжении 10 кВ.

Способ прокладки в траншее и в воздухе I_доп=140 А.

Проведем выбор сечения кабеля по экономической плотности тока:

Наименования проводников

Продолжительность использования максимума нагрузки, ч

1000-3000

3000-5000

более 5000

Голые провода и шины:

медные

алюминиевые

Кабели с бумажной и провода с резиновой изоляцией с жилами;

медными

алюминиевыми

Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:

медными

алюминиевыми

Для алюминиевого кабеля с пластмассовой изоляцией с жилами экономическая плотность тока j_эк=1.7 А/мм².

Выбираем сечение F_сеч=70 мм^2.

Проведем проверку выбранного кабеля по термической стойкости.

Выбранное сечение удовлетворяет требованиям термической стойкости.

Определим мощность без компенсации:

S₁=P₁+jQ₁

P₁=S₁*cosц=1870*0.8=1496 кВт

Q₁=S₁*sinц=1870*0.6=1122 кВАр

S₁=1496+j1122 кВА.

Мощность с компенсирующим устройством:

P₂=P₁=1496 кВт;

Q₂=P₂*tgц₂=1496*0.33=493 кВАр

Тогда мощность компенсирующего устройства (БСК) равна:

Q_ку=Q₁-Q₂=1122-493=629 кВАр;

Выбираем компенсирующее устройство мощностью 600 кВАр.

Тогда Q₂=Q₁-Q_ку=1122-600=522 кВАр.

Мощность после компенсации:

S₂=1496+j522 кВА

Ток до компенсации:

Ток после компенсации:

Потеря напряжения до компенсации

Потеря напряжения после компенсации:

Потери энергии до компенсации:

Потери энергии после компенсации:

Выбираем установку компенсации реактивной мощности серии ВАРНЕТ 6 / 10 (кВ) мощностью 600 кВАр.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Данная работа была посвещена вопросу компенсации реактивной мощнсти в сетях 6/10 кВ.

В процессе выполнения работы были рассмотрены следующие вопросы:

Понятие о реактивной мощности, потребители реактивной мощности и мероприятиия по ее уменьшению. Мероприятия по снижению потребления реактивной мощности: естественная компенсация без применения специальных компенсирующих устройств и искуственная компенсация . Естественная компенсация должна проводится в первую очередь, т.к. не требует больших материальных затрат. Для искусственной компенсации реактивной мощности применяются специальные компенсирующие устройства, являющиеся источниками реактивной энергии емкостного характера.

Рассмотрена роль компенсирующих устройств в снижении потерь при передаче электроэнергии в системе. Так же компенсирующие устройства применяются в роле регулировщика напряжения в сети.

Так же в этой работе были рассмотрены источники реактивной мощности, к которым относятся:

Синхронные компенсаторы которые используются для улучшения качества напряжения у мощных электроприборов, таких как дуговые печи, прокатные станки.

Синхронные электрические двигатели с успехом используются в качестве источников реактивной мощности в узлах нагрузки для поддержания стабильного уровня напряжения. Синхронные двигатели основное применение находят для вращения мощных вентиляторов, компрессоров и других силовых установок. В качестве недостатков синхронных машин можно отметить их конструктивную сложность, наличие внешнего возбуждения обмоток ротора, сложность запуска и довольно высокие стоимостные характеристики.

Эффективным способом снижения потерь электрической энергии в сетях 10 кВ является установка батарей статических конденсаторов. Выбор мощности и мест установки компенсирующих устройств проводится по условию минимума приведенных затрат с учетом стоимости компенсирующих устройств и ожидаемой экономии от снижения потерь электрической энергии.

Наибольшее распространение на промышленных предприятиях имеют конденсаторы - специальные устройства, предназначенные для выработки реактивной ёмкостной мощности.

Так же в работе был рассмотрен вопрос защиты батарей конденсаторов от коротких замыканий, путем включения в систему предохранителей.

Кроме того в работе был рассмотрен вопрос управления компенсирующими установками, что позволяет более экономично использовать компенсирующие установки.

В расчетной части дипломной работы была выбрана мощность статических конденсаторов в системе электроснабжения объекта. Был выбран кабель для электроснабжения объекта. Были рассчитаны потери мощности и энергии до и после компенсации. Был рассчитан ток и напряжение до и после компенсации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник электрика. Под ред. Э.А. Киреевой и С. А. Цырука, Издательство «Колос», 2007.-464с.

2. Справочник по энергоснабжению и электрооборудованию промышленных предприятий и общественных зданий. Под общ. Ред. Профессоров МЭИ (ТУ) С. И. Гамазина, Б. И. Кудрина, С. А. Цырука.-М, Издательский дом МЭИ, 2010-745 с.

3. «Основы электроснабжения промышленных предприятий». Фёдоров А.А., Каменева В.В.

4. «Электрическая часть станций и подстанций» Васильев А.А, Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф.

5. «Указания по проектированию компенсации реактивной мощности в электрических сетях промышленных предприятий» Железко Ю.С.

6. «Автоматические устройства по компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий» Красник В.В.

Размещено на Allbest.ru