Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Електропостачання промислових підприємств міст і сільського господарства
Інформація про роботу
Рік:
2001
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
НУ “Львівська політехніка”
Дослідження впливу компенсації реактивної потужності на режими роботи системи електропостачання.
Інструкція до лабораторної роботи №5
по курсу
“Основи електроенергетики та електропостачання ”
для студентів по спеціальності
“Електропостачання промислових підприємств, міст і сільського господарства”
Затверджено на засіданні
кафедри електропостачання
промислових підприємств,
міст і сільського господарства
Львів 2001
Дослідження впливу компенсації реактивної потужності на режими роботи системи електропостачання. Інструкція до лабораторної роботи №5 по курсу “Основи електроенергетики та електропостачання ” для студентів базового напрямку “Електромеханіка”.
Укладачі Б. К. Хохулін, В.М. Амброз
Відповідальний за випуск А. А. Маліновський
Рецензенти Л. А. Никонець, М. І. Олійник
1. Мета роботи
1.Вивчити вплив реактивної потужності на параметри режиму системи електропостачання.
2.Ознайомитись з методами компенсації реактивної потужності і схемами підключення конденсаторів.
3.Закріпити навики проведення електричних розрахунків.
2.Загальні теоретичні відомості
2.1.Поняття реактивної потужності
Реактивна потужність дорівнює квадратному кореню із різниці квадратів повної і активної потужності. Це визначення повторює записану формулу
/1/
І практично не дає поняття фізичного змісту реактивної потужності.
З формули
/2/
випливає, що повна потужність в колі змінного струму може бути розділена на дійсну і уявну. Але буквальне розуміння реактивної потужності, як уявної може привести до великих помилок.
Розглянемо співвідношення струму, напруги, повної, активної і реактивної потужності в колі змінного струму. Якщо миттєве значення напруги і струму представити у вигляді
/3/
то, перемноживши їх отримаємо вираз для миттєвої потужності
. /4/
Після перетворень отримаємо
. /5/
Миттєве значення величини
/6/
Змінюється від нуля до максимального значення і не змінює свій знак.
Середнє значення величини P(t) за період становить
і називається активною потужністю.
Для складової
/7/
Середнє значення за період дорівнює нулю. Ця частина представляє собою потужність обміну між магнітним і електричним полем (чи між індуктивністю і ємністю). Цей обмін є складовою частиною процесу передачі енергії на змінному струмі.
Амплітудне значення обмінної потужності в останньому виразі дорівнює
/9/
І називається реактивною потужністю.
При переході до комплексної форми запису вираз для повної потужності може бути представлено у вигляді
, /10/
Де - спряжений комплекс величини .
Тоді
/11/
Умовно прийнято, що реактивна потужність індуктивності, приєднаної до мережі, є споживаною, а ємності - генеруючою.
Споживання чи генерація реактивної потужності часто характеризується коефіцієнтом потужності
/12/
або коефіцієнтом реактивної потужності
. /13/
Використання поняття “реактивна потужність” дозволяє описати математично чи представити графічно у вигляді хвильових чи векторних діаграм цілий ряд процесів, що відбуваються в електричних мережах. Поняття “реактивна потужність” дозволяє розв’язувати багато практичних задач - підвищити ефективність роботи електричних мереж в цілому і окремих елементів шляхом компенсації реактивної потужності за рахунок зниження втрат потужності і енергії, регулювання напруги і покращення її якості, а також за рахунок стійкості вузлів навантаження і паралельної роботи генераторів, збільшення пропускної здатності. Реактивна потужність може суттєво впливати на параметри режиму. Відомо, наприклад, що в умовах дефіциту реактивної потужності в електричній мережі напруга знижується, і спроби підтримувати її за допомогою регулювання коефіцієнтів трансформації в багатьох випадках не покращує становища. При збільшені дефіциту реактивної потужності можливі порушення статичної стійкості.
Вплив реактивної потужності на параметри режиму можна оцінити проаналізувавши втрати напруги, потужності і енергії.
Втрати напруги в елементі електричної мережі можна визначити приблизно як повздовжню складову спаду напруги за формулою
. /14/
Відносний вплив реактивної потужності на втрати напруги буде тим більший, чим більше співвідношення X/R. В повітряних лініях електропередачі, а особливо в трансформаторах і реакторах, це співвідношення велике, тому вплив реактивної потужності на втрати напруги значно більший, ніж активної.
Вплив реактивно потужності на втрати активної потужності і енергії за рік видно з формул
/15/
/16/
Де (- час найбільших втрат.
При аналізі і синтезі електричних мереж неможливо відмовитись від використання реактивної потужності як фізичного поняття і математичної величини. Однак в цілому ряді випадків її призначення зустрічає деякі труднощі. Малопоказовим являється її сумування в несиметричних режимах, непорозуміння виникають в зв’язку з інтегруванням її по часу, її не можливо використовувати при аналізі вищих гармонік. Очевидно, поряд з цілим рядом аналогій з поняттям активної потужності слід враховувати і суттєві відмінності і особливості. Найбільш важливі властивості реактивної потужності в електричних мережах - рівність нулю в любий момент часу її миттєвих значень всіх трьох фаз і рівність нулю її середнього значення за період в будь-якій фазі і точці мережі, а також можливість і економічність вироблення реактивної потужності у вузлах електричної мережі і у споживачів, тобто децентралізація її виробництва.
2.2Споживання і генерація реактивної потужності
Промислові підприємства, транспорт, сільськогосподарські та комунально – побутові споживачі отримують енергію від електроенергетичних систем. Основними електроспоживачами в народному господарстві є асинхронні електродвигуни, перетворювачі, дугові та індукційні електричні печі, зварювальні агрегати та інші, які споживають з мережі активну та реактивну потужності. Відносна величина реактивної потужності tg( змінюється в широких межах і залежить від конструкції ЕП, її потужності, режиму роботи, напруги мережі та інших факторів. Наприклад при коефіцієнті завантаження Кз=0.5 для асинхронного двигуна потужністю 2000 кВт tg(=0.85, а для асинхронного двигуна потужністю 1кВт tg(=2.5. Для перетворювачів коефіцієнт потужності залежить від кутів управління і комутаціі, а також від споживаної реактивної потужності анодним трансформатором і змінюється в широких межах. В залежності від конструкції та режиму роботи зварювальних апаратів коефіцієнт їх потужності рівний 0.2...0.3(0.4...0.5 . В цілому для промисловості природній коефіцієнт потужності не перевищує 0.6 tg(=1.33.
Реактивне навантаження покривають генераторами електростанцій, ємнісною потужністю, яка генерується повітряними і кабельними лініями електропередач, а також спеціальними компенсуючими пристроями. До них відносяться: синхронні компенсатори; синхронні двигуни (CД); статичні регульовані та нерегульовані компенсуючи пристрої.
Найбільш частіше в промислових електромережах застосовуються батареї статичних конденсаторів (БСК) і синхронні двигуни.
Сумарна потужність компенсуючи пристроїв, які належать установці в мережі підприємства, визначається за формулою
Де Qм – реактивне навантаження підприємства в режимі найбільших навантажень енергосистеми; Qс – найбільша реактивна потужність, що передається з енергосистеми підприємству в цьому режимі.
Пристрої, призначені для компенсації реактивної потужності, називаються також установками поперечної компенсації.
Для оптимізації режимів роботи джерел реактивної потужності на підприємствах і визначення умов регулювання їх потужності електропостачаючої організації, крім значення Qс , в режимі найбільшого реактивного навантаження задаються також допустимі по технічних умовах значення реактивної потужності в режимі найменшого активного навантаження енергосистеми ( нічний мінімум ) та в після аварійному режимі.
Для стимулювання міроприємств по компенсації реактивної потужності на діючих підприємствах встановлена шкала знижок і надбавок до тарифу за електроенергію.
Знижки до тарифу і надбавки до нього визначаються в залежності від степені компенсації реактивної потужності, яка оцінюється за допомогою наступних коефіцієнтів (
де tg(е, tg(м – відповідно оптимальний і фактичний коефіцієнти; Рм- заявлена підприємством активна потужність, яка приймає участь в максимумі енергосистеми і зафіксована в угоді на користування електроенергією; Qе – оптимальне реактивне навантаження підприємства (квар) в години максимуму активного навантаження енергосистеми, задана на границі розподілу мереж системи та підприємства; Qм – фактичне реактивне навантаження підприємства (квар ), яка приймає участь в максимумі енергосистеми.
На діючих підприємствах установка компенсуючих пристроїв може проводитись тільки з дозволу електропостачаючої організації, яка також задає добові режими їх роботи. При порушенні цього порядку і їх самовільному підключенні знижки за компенсацію реактивної потужності не надаються.
3. Опис лабораторної установки
Лабораторна установка складається з( панелі, на якій змонтовані вимірювальні пристрої( моделі лінії електропередачі( моделі навантаження.
Модель лінії електропередачі зібрана на стелажі , який розміщений за панеллю. Кожна фаза лінії електропередачі набрана з шести котушок. За допомогою ключа управління 6 (рис.1) можна змінювати параметри моделі лінії R і X . Параметри моделі лінії вказані в табл.1.
Таблиця 1
Фаза
Опір, Ом, при положенні ключа 6
1
2
3
R
Х
R
X
R
X
A
0,54
2,26
1,08
4,52
1,62
6,8
B
0,45
1,8
0,9
3,6
1,36
5,41
C
0,49
1,78
0,98
3,56
1,49
5,38
Панель 1
Панель 2
Панель 3
Навантаження моделюється двома групами електроламп, асинхронним електродвигуном, резисторами і фазорегулятором.
Установка поперечної компенсації складається з трьох конденсаторних батарей, ємність яких вказана в табл.2. Кожна конденсаторна батарея набрана із окремих конденсаторів типу КБГ-П.
Таблиця 2
Батарея
С1
С2
С3
Ємність однієї фази, мкФ
24
35
40
Приклад набору схеми для дослідження поперечної компенсації
Розглянемо випадок включення пристрою поперечної компенсації і асинхронного електродвигуна як навантаження.
З допомогою ключів управління, розміщених безпосередньо на панелях № 1, 2 і 3 (див. Рис.1), виконуємо операцію підключення моделі лінії і пристрою, які імітують навантаження.
Послідовність включення
Включаємо ключ 1, тим самим подаємо напругу на шини П, ключами 3 і 2 переводимо живлення на систему шин 1. Запуск асинхронного електродвигуна здійснюємо ключем 7, після чого набираємо модель ЛЕП вмикаючи ключ 4, відключенням ключа 3. Тумблер Т1 ставимо в положення “Вкл” і ключем 11 підключаємо пристрій поперечної компенсації. Схема з’єднання конденсаторних батарей залежить від положення тумблера Т2. Перемикач Р15 регулює ємність пристрою поперечної компенсації, тобто підключає ту чи іншу батарею чи комбінацію з трьох батарей. Відповідність положення ручки вимикача і підключення батарей показано в табл.3. Збільшуючи чи зменшуючи ємність, змінюємо степінь компенсації.
Ключ 6 змінює параметри ЛЕП. В положенні “менше” включена одна секція, в положенні “більше” - дві секції , та в середньому положенні підключені всі три секції (див. Табл.1).
Ключами 9 і 10 приєднується активне навантаження.
Про спрацювання того чи іншого ключа управління засвідчує сигнал лампочки.
В схемі конденсаторних батарей передбачені спеціальні активні опори, які приєднуються паралельно до конденсаторів (рис.2). Ці опори необхідні для розрядки конденсаторів після їх відключення, так як природний саморозряд проходить помалу.
На рис.3 показана схема управління батареями статичних конденсаторів. Магнітні пускачі ПМ1-ПМ5 і реле Р1-Р4 виконують операцію підключення любої батареї чи комбінації з трьох батарей.
Таблиця 3
Положення перемикача Р15 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Батарея -
С1
С2
С3
-
С1+С2
С1+С3
-
С2+С3
С1+С2+С3
Зміст роботи
Ознайомитись з лабораторною установкою.
По заданих параметрах Рн і Qн номінального режиму навантаження визначити ємність і способи підключення конденсаторних батарей, щоб при підключенні навантаження в кінці лінії електропередачі споживана реактивна потужність Qспож була рівна нулю.
По заданих параметрах Рн і Qн номінального режиму навантаження і напруги на початку Uп визначити ємність і способи підключення конденсаторних батарей, щоб при підключенні навантаження в кінці лінії відхилення напруги було в заданих межах.
Для одного режиму навантаження зняти покази приладів без підключення батарей конденсаторів, а потім з підключенням батарей конденсаторів декількох різних значень ємності і при включенні їх у “зірку” чи “трикутник”.
5.Методичні вказівки
1. За п.2 (розд.4) зняти дані номінального режиму включенням навантаження при шунтуванні лінії електропередачі.
За п.3 (розд.4) визначити допустимі відхилення напруги в залежності від характеру навантаження.
За даними п.4 провести розрахунки для побудови залежностей
та
6.Зміст звіту
Мета і зміст роботи.
Дані устаткування та приладів що використовуються.
Принципова однолінійна схема.
Таблиці дослідних і розрахункових даних.
Необхідні формули і розрахунки.
Розрахунок потрібної потужності та ємності конденсаторної батареї за п.2 і п.3 розд.4.
Побудувати векторну діаграму струмів і напруг з урахуванням поперечної компенсації.
Побудувати залежності та
Контрольні запитання
Мета та методи компенсації реактивної потужності.
Втрати напруги і потужності в системах електропостачання і шляхи їх зменшення.
Векторна діаграма струмів і напруг з урахуванням поперечної компенсації.
Як визначити потужність одного конденсатора, до якого прикладена напруга(
Як визначити потужність батареї конденсаторів, включених в “зірку” чи в “трикутник”(
Поточне і середньозважене значення коефіцієнта потужності.
Які параметри впливають на регулювальний ефект конденсаторної установки за напругою(
Пояснити вплив “перекомпенсації” на втраті потужності.
Міри безпеки при роботі з конденсаторними установками.
Література
1. Федоров А.А., Камєнєва В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий. – М.( Энергоатомиздат ,1984.
Мєльніков Н.А. Реактивная мощность. – М.( Энергия, 1975.
Вєніков В.А., Ідельчік В. І., Лісєєв М. С. Регулирование напряжения в электроэнергетических системах. - М.( Энергоатомиздат, 1985.
Дослідження впливу компенсації реактивної потужності на режими роботи системи електропостачання.
Інструкція до лабораторної роботи №5 по курсу “Електропостачання промислових підприємств” для студентів спеціальності “Електропостачання промислових підприємств, міст і сільського господарства”
Укладачі Борис Костянтинович Хохулін
Василь Михайлович Амброз
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора