Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Компенсація реактивної потужності на шинах 0,38 кВ Дубенського молочного заводу
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний аграрний університет
Інститут:
Не вказано
Факультет:
КН
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2004
Тип роботи:
Бакалаврська робота
Предмет:
Електропостачання сільського господарства
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
НАВЧАЛЬНО-НАУКОВИЙ ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРИФІКАЦІЇ І АВТОМАТИЗАЦІЇ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА
ННЦ ЕНЕРГЕТИКИ І АВТОМАТИЗАЦІЇ АПК
Спеціальність 6.091901 “Енергетика сільськогосподарського виробництва”
Кафедра електропостачання сільського господарства ім. проф. В.М. Синькова
Допущено до захисту
Завідувач кафедри
проф. к.т.н Т.П.Резніченко
_____ _____ ____
рік місяць число
_Компенсація реактивної потужності на шинах 0,38 кВ Дубенського молочного заводу
тема випускної бакалаврської роботи
ВИПУСКНА БАКАЛАВРСЬКА
РОБОТА
Текстові документи
02. 04. 03 – ВР 612 “с” 04. 05. 20 040 ПЗ
умовне позначення проекту
Студент ___________________/ Романюк К. В. /
підпис ініціали та прізвище
Керівник випускної роботи
Ст. викладач__________/ Рубан О. В. /
вчений ступінь, звання підпис ініціали та прізвище
КИЇВ-2004
ЗМІСТ
ВСТУП
АНАЛІЗ ДІЮЧОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Характеристика та показники Дубенського молокозаводу
Аналіз системи електропостачання Дубенського молокозаводу
РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Розрахунок пропускної здатності кабельних ліній
Розрахунок і перевірка трансформаторів 10/0,4 кВ
Аналіз навантаження Дубенського молокозаводу
ТЕХНІЧНІ УМОВИ НА ВПРОВАДЖЕННЯ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
Аналіз і обґрунтування методів компенсації реактивної потужності
Розрахунок і вибір КУ
Обґрунтування вибору регулятора реактивної потужності
Оцінка ефективності компенсації реактивної потужності
Визначення показників ефективності компенсації реактивної потужності
Порядок розрахунку за перетікання реактивної електроенергії
РОЗРОБКА СХЕМ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
Схеми приєднання конденсаторних установок
Захист конденсаторних установок напругою 0,38 кВ
Схеми розрядки конденсаторних батарей
ВИСНОВКИ
ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА
ВСТУП
Кількісні і якісні зміни, які проходять в промисловому електропостачанні за останні роки, придають питанню компенсації реактивної потужності великого значення. В наш час приріст споживання реактивної потужності суттєво перевищує приріст споживання активної потужності. При цьому передача реактивної потужності на великі відстані набагато погіршує техніко-економічні показники систем електропостачання. Все більшу долю в загальному об’ємі сумарних навантажень займають різкозмінні і нелінійні навантаження с підвищеним споживанням реактивної потужності
Ці фактори, а також стихійні пошкодження електричних мереж обумовили тему випускної бакалаврської роботи.
В період адміністративного масового реформування сільського господарства змінюється структура, напрямок господарювання окремих господарств. Крім того, потужні господарства подрібнюються на малі структури, що викликає зміни в структурі і режимах роботи споживачів електроенергії.
Такі зміни в сільському господарстві і в інших галузях викликають зміни параметрів і режимів роботи систем електропостачання, а саме:
- збільшується кількість точок підключення споживачів електроенергії а значить обліку електроенергії;
- зростає розгалудженість електричних мереж, що ускладнює вирішення задачі регулювання напруги на вводах споживачів, знижує надійність електропостачання;
Найважливіша роль у вирішенні цієї задачі відводиться електропостачанню технологічних процесів на базі сучасного високоефективного обладнання, яке відповідає специфічним умовам сільськогосподарського виробництва.
Незважаючи на незадовільний стан з реформуванням галузі прогнозується поступове зростання енергоозброєності, зростає парк нового електрообладнання і, як наслідок, значно зростають його вимоги до надійності електропостачання і якості електричної енергії. Будівництво, реконструкція нових підприємств і цехів потребує спорудження допоміжних кабельних і повітряних ліній електропередачі та елетропроводок, зростає об(єм нових електротехнічних пристроїв та установок. Поряд з цим, зберігається і буде експлуатуватися великий парк існуючих електричних мереж і електрообладнання. Тривала експлуатація електрообладнання і електричних мереж, перевантаження, аварійні ситуації приводять до пошкодження окремих деталей і вузлів, а це в свою чергу, до простоїв обладнання основного виробництва.
Для продовження строку експлуатації електромереж та покращення якості електроенергії, поряд з проведенням технічного обслуговування випускною роботою передбачено перевірку відповідності кабельних ліній електропередачі, вибору силових трансформаторів.
1.АНАЛІЗ ДІЮЧОЇ СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Характеристика Дубенського молокозаводу
В жовтні місяці 1992 року на базі Дубенського сироробного комбінату було створено Дубенське орендне підприємство “Дубномолоко”. Згідно наказу №31 від 22.12.1993 року фонду комунального майна області і рішення працівників колективу підприємства про його приватизацію, орендне підприємство перейменоване у відкрите акціонерне товариство “Дубномолоко”.
Відкрите акціонерне товариство “Дубномолоко” є добровільним об’єднанням працівників ОП “Дубномолоко”, сільськогосподарських товаровиробників, працівників невиробничої сфери, з метою отримання прибутку.
Основні завдання товариства – це задоволення суспільних потреб в його продукції, роботах та послугах в умовах розвитку товарно-грошових відносин і регульованого ринку, а реалізація на основі отриманого продукту соціальних і економічних інтересів учасників.
Основними напрямками діяльності товариства є:
заготівля і переробка молока;
виробництво і реалізація молочної продукції;
організація і здійснення оптової і роздрібної торгівлі, в тому числі у власних торгових точках;
виконання робіт та послуг невиробничого та виробничого характеру по замовленню сторонніх замовників;
участь у господарських, фінансових, кооперативних, громадських та інших об’єднаннях, в тому числі із зарубіжними партнерами;
оренда майна, лізингові та бартерні операції, продаж та придбання цінних паперів;
зовнішньоекономічна діяльність;
перевезення пасажирів і вантажів автомобільним транспортом на внутрішніх і міжнародних лініях.
За період своєї діяльності ВАТ “Дубномолоко” неодноразово нагороджувалося грамотами та медалями за якість виробленої продукції та за високі економічні показники, так підприємство удостоєне звання “Кращий роботодавець року”, за 2002 рік по Рівненській області, а також нагороджене золотою медаллю Національного Рейтингу “Краща торгова марка України” за якість виробленої продукції.
Загальне споживання електроенергії ВАТ “Дубномолоко” за минулий 2003 рік склало 4620 тис. кВт.год.
До споживачів електричної енергії відносяться:
маслоцех;
сирцех;
вентиляційні камери сир- і масло- цехів;
приймальна молока;
цех цільномолочної продукції;
апаратний цех;
компресорна;
тепло пункт;
ЗЦМ;
камери готової продукції;
котельня;
насосна;
адміністративний корпус.
Аналіз системи електропостачання Дубенського молокозаводу
На території ВАТ “Дубномолоко” знаходиться 3 споживчих трансформаторних підстанцій 10/0,4кВ (ТП - 10/0,4кВ). Всі вони за режимами роботи задовольняють вимоги споживачів. Всі споживчі ТП, що знаходяться на території господарства відносяться до типу КТП (комплектні трансформаторні підстанції). Перша КТП розміщена в головному виробничому корпусі, від неї отримують живлення: маслоцех, сирцех, ЦМП, апаратний цех, насосна і адміністративний корпус. Друга КТП розміщена в допоміжному виробничому корпусі, від неї отримують живлення: камери готової продукції, компресорна, ЗЦМ і теплопункт. Третя КТП розміщена в приміщені котельні.
Живлення всіх КТП, що знаходяться на території заводу здійснюється кабельними лініями, прокладеними в землі, від районної трансформаторної підстанції 35/10 кВ. Оскільки завод відноситься до споживачів другої категорії то кожна КТП підключена двома кабелями: один – робочий, другий – резервний.
2. РОЗРАХУНОК СИСТЕМ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
2.1. Уточнений розрахунок і перевірка кабельних ліній
Уточнений розрахунок кабельних ліній, що живлять головний виробничий корпус. Для цього необхідно визначити робочі струми обмоток вищої напруги трансформаторів КТП головного виробничого корпусу, за формулою:
(2.1.1)
де, S – повна потужність головного виробничого корпусу, кВА.
U – напруга мережі, кВ.
Допустимий струм навантаження головного виробничого корпусу визначається за формулою:
(2.1.2)
де, К1 – коефіцієнт, що враховує перевантаження в аварійному режимі.
К2 – знижуючий коефіцієнт на кількість кабелів у траншеї.
Ір – робочий струм, А.
По допустимому струму з довідника вибираємо кабель ААБ – 3х50. Для забезпечення резервного живлення головного виробничого корпусу від РТП в разі виходу з ладу кабельної лінії, прокладаємо резервний кабель тієї ж марки.
Уточнений розрахунок кабельних ліній, що живлять допоміжний виробничий корпус. Визначаємо робочі струми обмоток вищої напруги трансформаторів КТП допоміжного виробничого корпусу:
Допустимий струм навантаження допоміжного виробничого корпусу:
По допустимому струму з довідника вибираємо кабель ААБ – 3х50. Для забезпечення резервного живлення допоміжного виробничого корпусу від РТП в разі виходу з ладу кабельної лінії, прокладаємо резервний кабель тієї ж марки.
Уточнений розрахунок кабельних ліній, що живлять котельню. Визначаємо робочі струми обмоток вищої напруги трансформаторів КТП котельні:
Допустимий струм навантаження котельні:
По допустимому струму з довідника вибираємо кабель ААБ – 3х35. Для забезпечення резервного живлення котельні від РТП в разі виходу з ладу кабельної лінії, прокладаємо резервний кабель тієї ж марки.
2.2 Розрахунок і перевірка відповідності потужності наявних трансформаторів 10/0,4 кВ
Розрахунок і перевірка відповідності потужності трансформатора КТП головного виробничого корпусу:
Повна розрахункова потужність визначається за формулою:
(2. 2.1)
де Р – розрахункова активна потужність споживачів, кВт;
cos φ = 0.75
Оскільки повне розрахункове навантаження КТП головного виробничого корпусу складає S=1903 кВА, то встановлені два силових трансформатори типу ТМЗ-1000/10, номінальною потужністю 1000 кВА кожний задовольняють потреби виробництва.
Розрахунок і перевірка відповідності потужності трансформатора КТП допоміжного виробничого корпусу:
Оскільки повне розрахункове навантаження КТП допоміжного виробничого корпусу складає S=1940 кВА, то встановлені два силових трансформатори типу ТМЗ-1000/10, номінальною потужністю 1000 кВА кожний задовольняють потреби виробництва.
Розрахунок і перевірка відповідності потужності трансформатора КТП котельні:
Оскільки повне розрахункове навантаження КТП котельні складає S=1210 кВА, то встановлені два силових трансформатори типу ТМН-630/10, номінальною потужністю 630 кВА кожний задовольняють потреби виробництва.
2.3 Характеристика навантаження Дубенського молокозаводу
Оскільки завод працює у три зміни то добове навантаження майже не змінюється. В обладнані заводу широко використовуються асинхронні двигуни які споживають 30 % від загального споживання реактивної потужності, що зумовлює велике споживання реактивної потужності і зниження cosφ.
Оскільки багато процесів на заводі короткочасні або повторно-короткочасні тому по навантаженню мають місце великі скачки активної і реактивної потужності. Також значне збільшення навантаження припадає на вечірній і нічний час за рахунок збільшення задіяних освітлювальних приладів, які також є споживачами приблизно 10 % реактивної потужності.
В загальному встановлена потужність заводу становить 5000 кВА тому завершення якого-небудь з процесів не на багато впливає на зміну потужності тому можна сказати, що навантаження заводу майже постійне як по активній так і по реактивній складовій.
3. ТЕХНІЧНІ УМОВИ НА ВПРОВАДЖЕННЯ КОМПЕНСАЦІЇ РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ
3.1 Компенсація реактивної потужності як спосіб підвищення економічності роботи мереж
Одним із основних питань, вирішуваних як на стадії проектування, так і на стадії експлуатації систем промислового електропостачання, являється питання про компенсацію реактивної потужності, який включає вибір джерел, розрахунок і вибір їх потужності і розміщення їх в системі.
Кількісні і якісні зміни, які відбуваються в промисловому електропостачанні, придаються цьому питанню особливу важливість. На даний час приріст споживання реактивної потужності набагато перевищує приріст споживання активної потужності. При цьому передача реактивної потужності на відстань від місць генерації до місць споживання набагато погіршує техніко-економічні показники систем електропостачання.
До основних заходів щодо зменшення втрат електроенергії в електричних мережах належать: встановлення пристроїв компенсації реактивної потужності, заміна проводів на перевантажених лініях, переведення електромереж на більш високу номінальну напругу.
У мережах споживачами реактивної потужності є:
малопотужні асинхронні двигуни (номінальною потужністю до 5 кВт), на частку яких приходиться приблизно 30% реактивної потужності;
асинхронні двигуни середньої і великої потужності (номінальною потужністю понад 5 кВт), що споживають приблизно 20% реактивної потужності;
силові трансформатори, на частку яких приходиться близько 2,5 кВт реактивної потужності;
освітлювальні струмоприймачі з газорозрядними лампами, що споживають близько 10% реактивної потужності;
лінії електропередачі і розподільні електромережі, що споживають близько 5% реактивної потужності;
зварювальні трансформатори і регулятори, що споживають приблизно 2% реактивної потужності;
перетворювальні установки, на частину яких припадає близько 2% реактивної потужності;
різні індуктивні і їм потрібні реактивні елементи, на частку яких припадає приблизно 1% реактивної потужності.
Перетоки реактивної потужності між електричними мережами енергопостачальних організацій та їх споживачів викликають втрати активної електроенергії 5-7% від усієї електроенергії, що виробляють електричні станції України. Крім цього, у режимах мінімальних навантажень зустрічні перетоки реактивної потужності є джерелами виникнення ненормальних рівнів напруг, що суттєво зменшує якість електропостачання і створює загрозу пошкодження основного обладнання споживачів електроенергії.
Економію енергоресурсів і нормалізацію рівнів напруги в електричних мережах на основі компенсації реактивної потужності (КРП) у внутрішніх мережах споживачів електроенергії слід вважати однією з найважливіших задач сучасної техніко-економічної політики в електроенергетиці України.
Реактивні струми компенсуються вмиканням в електричну мережу ємності у вигляді статичних конденсаторів або синхронних компенсаторів, що обертаються. При балансі індуктивної і ємнісної потужності протікання таких струмів дорівнює нулю.
Одним із шляхів підвищення економічності роботи сільських електричних мереж є зменшення до технологічно неминучого мінімуму транспортних витрат в них електроенергії. Сільським розподільним мережам властиві, крім названих і слідуючі ознаки:
низький коефіцієнт потужності cos навантаження електричних мереж (середнє значення cos складає 0,85);
низька ступінь оснащення електричних мереж пристроями компенсації реактивної потужності, котра характеризується відношенням їх сумарної потужності до максимального активного навантаження і становить приблизно 0,15 квар/кВт;
нерівномірні добові графіки електричного навантаженнят мереж в сільських регіонах, максимуми яких співпадають з максимумами електричних навантажень системи електропостачання, тощо.
В таких мережах великий потенціал електрозбереження криється в компенсації реактивної потужності, у зниженні втрат в силових трансформаторах та лініях електропередач.
Для підвищення ефективності використання електроенергії в сільських електричних мережах важливим є доведення рівня компенсації до економічно обгрунтованих рівнів.
Компенсацію реактивної потужності можна, а значить доцільно розглядати як в структурі організаційних, так і в структурах режимних і технічних заходів з енергозбереження. Тому задача компенсації реактивної потужності це,
по-перше, задача визначення оптимальної потужності і місць встановлення засобів компенсації реактивної потужності в мережах системи електропостачання; розвязок такої задачі на рівні системи електропостачання зменшує втрати потужності та електроенергії в мережах системи, зменшує її електричне навантаження, що є важливим особливо в періоди максимуму навантаження та надає можливість регулювання напруги у вузлах навантаження;
по-друге, задача оптимального управління роботою засобів компенсації реактивної потужності як в мережах системи електропостачання (критерієм може бути мінімум втрат потужності чи електроенергіїї, або відхилення напруги в ціх мережах), так і в мережах споживачів (в цьому випадку критерієм може бути мінімум величини вартості оплати за електроенергію).
Залежно від протяжності мережі для зменшення втрат на 1 кВт необхідна ємнісна потужність від 5 до 15 кВА. Співвідношення між капітальними вкладеннями на введення нових потужностей на електростанції і вартістю придбання та монтажу конденсаторних батарей у споживача складає 10-25 разів. Таким чином, для зменшення втрат необхідно в 10-25 разів менші витрати, ніж для введення нових потужностей. Такі кіловат-години не вимагають спалювання палива і забруднення навколишньоо середовища. Собівартість кіловат-години енергії, отриманої в результаті цих заходів, порівняно із собівартістю енергії, виробленої на станції, має ще більшу ефективність. Вона складається тільки з відрахувань на амортизацію і вартості обслуговування батарей. За даними заводів-виготовлювачів середній термін служби статичних конденсаторів – 25 років.
Втрати активної потужності обернено пропорційні квадрату коефіцієнта потужності.
При зменшені реактивної потужності втрати активної потужності у лінії електропередачі знижуються. Отримане при цьому питоме зниження втрат активної потужності відносно реактивної потужності, що передається, називається коефіцієнтом зниження втрат Кіп або економічним еквівалентом Кек , і становить 0,02-0,12 кВт/кВАр. Він залежить від cos φ, схеми електропостачання і віддаленості від джерела живлення.
Залежність втрат електроенергії в системі “трансформатор-
cos φ до
компенсації
0,5
0,5
0,6
0,6
0,7
0,7
0,8
cos φ після
компенсації
0,8
0,9
0,8
0,9
0,8
0,9
0,9
Зменшення струму, %
37,5
44,5
25
33
12,5
22
11
Зменшення втрат, %
61
69
43,5
55,5
23
39,5
21
лінія-споживач” від величини коефіцієнта потужності Таблиця 3.1.1
При встановлені конденсаторів слід пам’ятати, що:
загальна потужність нерегульованих батарей не повинна перевищувати величину найменшої реактивної потужності електромережі;
індивідуальна компенсація доцільна тільки для електроспоживачів потужністю понад 20 кВт з тривалістю роботи протягом року;
на силовому електрообладнанні, яке працює неповну добу, батареї конденсаторів повинні бути обладнані автоматичними пристроями, що забезпечують їх вмикання залежно від споживаного струму.
Виконання лише технічних вимог з компенсації реактивної потужності виключить її дефіцит у вузлах підключення агропромислових споживачів, але може не забезпечити економічно доцільних рішень з побудови систем компенсації реактивної потужності, тому що економічні показники такої системи визначаються обґрунтованою мірою компенсації реактивних навантажень споживачів з урахуванням впливу зміни ряду економічних показників усієї системи електропостачання.
Завдання компенсації реактивної потужності, як і підвищення якості електроенергії, вирішується на міжгалузевому рівні відповідно до нормативних документів, зокрема “Методики розрахунків плати за перетоки реактивної електроенергії між електропостачальною організацією та її споживачами”.
Доцільність впровадження існуючих і розробки нових енергозаощаджувальних заходів зумовлюється сукупністю факторів. Ефективність цих заходів залежить від параметрів розглядуваних об’єктів і параметрів їх режимів роботи, для яких характерні умови невизначеності.
3.1.1. Постановка задачі вибору конденсаторної батареї
Параметри режиму роботи мережі залежать від активної та реактивної потужності. Але якщо для зміни активної потужності необхідно змінювати технологічний режим роботи споживачів електроенергії, то зміна реактивної потужності досягається простіше - за допомогою компенсуючих пристроїв (КП), найбільш поширеними із яких являються батареї конденсаторів (БК) та синхронні компенсатори (СК).
Установка додаткових БК зв'язана з затратами на придбання, доставку, монтаж 1 обслуговування БК та додаткового обладнання. Ці затрати наближено можна представити у вигляді лінійної залежності від потужності БК Qk:
Зк=зк Qk, (3.1.1.1)
де, зk - питомі затрати на БК, грн/квар в рік.
Затрати на втрати потужності в мережі при встановленні БК виражаються формулою:
3п=сО(APp+ΔPQ)=3пp+3пQ, (3.1.1.2)
де, сО - питома вартість втрат, грн/кВт в рік;
Зпр і 3ПQ - затрати на втрати, обумовлені потоками активної та
реактивної потужності, грн/рік. Питомі затрати на БК враховують:
- одночасні затрати (на придбання, доставку та монтаж БК), приведені до річних за допомогою коефіцієнта нормативної ефективності рн;
- щорічні затрати на обслуговування та амортизацію за допомогою одноіменних коефіцієнтів нормативних відрахувань р0 та ра;
- втрати активної потужності в самих БК за допомогою питомої вартості цих втрат ск (грн/квар в рік):
Зк=(Рн+Ро+Ра)(Кк+Кв)+ск (3.1.1.3)
де, Кк та Кв - одночасні затрати на придбання БК та введення ії в дію (придбання додаткового обладнання, його доставку та монтаж), грн/квар.
Чим більша потужність БК, тим більші затрати на їх встановлення і тим менші затрати на втрати потужності в мережі. Метою оптимізаційної задачі є визначення такої потужності БК, при якій сумарні затрати
З = Зк + Зп (3.1.1.4)
будуть найменшими. При початковому нескомпенсованому реактивному навантаженню вузла qh затрати на БК Зк=0.
При зниженні Q затрати на БК зростають лінійно, затрати на передачу реактивної потужності 3пQ зменшуються у відповідності з квадратичною
залежністю, а на передачу активної потужності Зпр залишаються незмінними.
Оптимальна (економічна) потужність БК Qке, при якій сумарні затрати найменші, відповідає точці 0. Потужність
Qе=Qн-Qке
доцільно передавати в даний вузол від енергосистеми, тому що її компенсація приводить до збільшення сумарних затрат.
3.1.2. Визначення оптимальної потужності, передаваної у вузол навантаження
Визначимо Qе для мережі, котра включає один опір, по якому передається потужність Рн+jQн при напрузі U. Вираз для сумарних затрат має вигляд:
3=Зп+Зк=Рн2 RcО/U2+QH2 Rco/U2+зK(QH-Q); (3.1.2.1)
де, q=qh-qk - потужність, що передається по мережі до вузла, в котрому встановлена БК потужністю qk.
Оптимальне значення передаваної по мережі до вузла потужності Q, яку позначимо Qe, знаходимо, прирівнявши до нуля похідну від 3 по Q. Не враховуючи для простоти вплив Q на U, одержимо
d3/dQ=2QeRco/U2-зK=0, (3.1.2.2)
звідки Qe=3KU2/2Rco. (3.1.2.3)
З формули (3.1.2.3) видно, що економічне значення некомпенсованої (одержуваної з мережі) потужності не залежить від споживаної у вузлі потужності Qh, а залежить лише від співвідношення вартісних показників зк і со та параметрів мережі R і U, по котрій передається реактивна
φ потужність. Значення Qe не залежить і від активної потужності Рн, тому нормування споживання реактивної потужності повинне здійснюватись в абсолютних одиницях (квар), а не у відносних, використовуючих Рн (такі, як cos φ, або tg φ). Дійсно, якщо до вузла підключається додаткове активне навантаження, котре передається по тій же мережі, то це не означає, що допускається збільшувати і передавати по ній реактивну потужність, так як втрати від передачі Q не залежать від Р.
3.1.3 Особливості нормування компенсації реактивної потужності.
Нормування до 1975 року середнього значення cos φ, причому на однаковому рівні практично для будь-яких вузлів мережі, було обумовлене деякою недооцінкою впливу КП на економічні і технічні показники роботи енергосистем. Таке нормування відповідало припущенню, що густина струму в провідниках на шляху передачі потужності в кожний вузол мало змінюється з часом, так як з ростом навантаження збільшується і еквівалентний переріз провідників в зв’язку з будівництвом нових та реконструкцією діючих ліній. Відносна постійність на протязі багатьох років відсотка втрат електроенергії в електричних мережах енергосистем давало підставу для такого припущення, тому що показувало, що еквівалентний переріз проводів зростає практично пропорційно навантаженню.
Постійність еквівалентного перерізу для мереж великого регіону в цілому не є доказом пропорційного розвитку мережі в кожному районі. В дійсності збільшення перерізу проводів в конкретному районі здійснюється з інтервалами в десятиріччя. При цьому помилково вважати, що за 20-30 років відхилення, котрі відбуваються в обидві сторони, компенсуються. Відхилення від оптимуму в будь-яку сторону приводять тільки до зростання затрат і, отже, не компенсуються, а складуються.
Числове значення похибки, що вноситься такими припущеннями, можна оцінити по зміні максимальної густини струму в лініях району за останні 20 років (строк служби конденсатора). Як правило ця зміна складає десятки відсотків. На таку ж величину відрізняється Q, що відповідає нормованому cos φ, від Qe. Нормування Qe виключає цю похибку. Зокрема, у випадку постійності параметрів зовнішньої мережі величина Qe залишається незмінною незалежно від зміни активного споживання. У випадку зміни параметрів мережі Qe тоже змінюється, тому періодично приходиться переходити на її нове значення (як правило, підвищене в порівнянні з попереднім, тому що параметри мереж змінюються в більшу сторону). Тому з 1975 року в якості показника використовується величина Qe.
Максимальний економічний ефект, котрий може бути одержаний за рахунок встановлення БК, складає:
E=3-3min. (3.1.3.1)
Встановлення будь-якої потужності БК - від нульової до двухкратної по відношенню до Qк.e - приводить до певного економичного ефекту, але максимальне його значення відповідає точці О. В безпосередньому знаходженні цього рішення складається перевага оптимізаційних розрахунків перед варіантними, при котрих визначають економічні показники декількох намічених варіантів і вибирають варіант з кращими показниками. Імовірність того, що в число намічених попадає оптимальний, мала.
3.1.4. Вплив на оптимальне рішення об'єму враховуваної мережі.
Передача реактивної потужності в конкретний вузол навантаження здійснюється в загальному випадку від усіх наявних її джерел у відповідності з коефіцієнтами розподілення. Тому при виборі КП необхідно враховувати втрати від передачі реактивної потужності по всіх елементах системи. Таке врахування можливе при використанні відповідних компютерних програм. При цьому не обов'язково враховувати всі мережі повною схемою, достатньо представити їх узагальненими моделями (еквівалентними опорами, залежностями втрат від реактивної потужності і т.п.), що відображають їх поведінку при зміні реактивного навантаження.
Розподіл сумарних втрат в енергосистемі країни, прийнятих за 100%, за рівнями напруги виглядає таким чином:
Напруга мережі, кВ: 330 і вище 220 150-110 35 інші
Доля загальних втрат, % 12,6 16 25,4 10,9 35,1
Додаткові втрати енергії мають місце в мережах споживачів. Врахування цих втрат в оптимізаційній задачі суттєво впливає на результат. Для прикладу розглянемо мережу, що складається з двох ділянок: мережі системи опором Re і мережі споживача (приймача) опором Rn. В загальному випадку встановлення БК можливе і у вузлі системи Qk.c і у вузлі споживача Ок.п. У другому випадку загальне зниження втрат буде більше, ніж у першому, за рахунок додаткового зниження втрат на опорі Rп. Але чим нижча номінальна напруга БК, тим більші затрати на них як за рахунок більшої їх вартості так і за рахунок більших втрат в самих БК. Тому необхідно визначати, чи виправдовується збільшення вартості БК за рахунок додаткового зниження втрат. Економічно доцільним рішенням може бути встановлення Qk.c, або Ок.п, або ж встановлення частини сумарної потужності БК в мережі системи, а частини біля споживача.
3.2. Розрахунок і вибір конденсаторних батарей
При визначенні оптимальної потужності конденсаторних батарей для компенсації реактивної потужності в електричній мережі критерієм є мінімум приведених затрат котрі враховують, з одного боку, зниження втрат електричної енергії в мережі, а з другого боку – вартість цих конденсаторних батарей.
Розрахунок проводимо по мережі системи і мережі споживача, для визначення найкращого місця встановлення конденсаторних батарей. Якщо при розрахунках одна із потужностей конденсаторних батарей виявляється від’ємною, встановлювати батарею конденсаторів в даному вузлі недоцільно.
Розрахунок і вибір конденсаторних батарей голового виробничого корпусу.
Завданням розрахунку є визначення конденсаторних батарей для мереж системи Qкс і споживача Qкп при таких показниках:
- для розрахунку еквівалентних опорів мереж приймемо значення відносних втрат активної потужності в мережах системи і споживача:
ΔРс = 6,5 % ΔРп = 8,5 %
- нормативний коефіцієнт ефективності капіталовкладень Ен, коефіцієнти відрахувань на амортизацію Еа та поточний ремонт Епр
Ен = 0,125 Еа = 0,075 Епр = 0,008
- тривалість встановлення конденсаторних установок tвст та плата за використання кредиту
tвст = 1 місяць р = 35 % в рік
- час максимальних втрат активної потужності в мережах системи і споживача:
τп = 3000 год τс = 4000 год
навантаження на шинах системи та споживача:
Qс = 3500 квар Рп = 1427 кВт Qп1158квар U = 10 кВ
вартість 1 кВтгод електроенергії і мережах:
с = 0,16 грн/ктгод
питома вартість конденсаторних батарей:
кбп = 25 грн/квар кбс = 17 грн/квар
тривалість роботи конденсаторної батареї за рік:
tк = 8760 год
питома частка втрат активної енергії в конденсаторних батареях:
Δр = 0,003
Питомі втрати електроенергії в самих конденсаторних батареях δw:
δw = Δрּс ּ tк (3.2.1)
δw = 0,003 ּ 0,16 ּ 8760 = 4,205
Поправочний коефіцієнт, котрий враховує затрати, пов’язані з платою за використання кредиту в період будівництва і нормативного строку окупності капіталовкладень:
(3.2.2)
Питомі приведені затрати на конденсаторні установки напругою 10 кВ (zкс) і 0,4 кВ (zкп):
(3.2.3)
(3.2.4)
Визначаємо еквівалентні опори мережі системи Rс і мережі споживача Rп:
tgφ = 0,811 (3.2.5)
(3.2.6)
Визначаємо потужності конденсаторних батарей
(3.2.7)
(3.2.8)
квар
Оскільки Qкс менше нуля, то потужність БК визначається тільки для встановлення в мережі споживача:
(3.2.9)
Оскільки в КТП два трансформатора, які працюють незалежно і кожний з них має свою секцію шин навантаження на яких приблизно однакове то оптимальним рішенням є встановлення на кожну секцію шин батареї конденсаторів УК 05 – 0,4 – 400 У3 потужністю 400 квар, затрати при цьому будуть складати:
(3.2.10)
Розрахунок конденсаторних батарей для допоміжного виробничого корпусу проводиться аналогічно:
навантаження на шинах системи та споживача:
Qс = 3500 квар Рп = 1455 кВт Qп1183квар U = 10 кВ
- еквівалентні опори мережі системи Rс і мережі споживача Rп:
Ом
Ом
Визначаємо потужності конденсаторних батарей:
квар
квар
Оскільки Qкс менше нуля то визначаємо Qкп2
квар
Оскільки в КТП два трансформатора, які працюють незалежно і кожний з них має свою секцію шин навантаження на яких приблизно однакове то оптимальним рішенням є встановлення на кожну секцію шин батареї конденсаторів УК 05 – 0,4 – 400 У3 потужністю 400 квар, затрати при цьому будуть складати:
Розрахунок конденсаторних батарей для котельні проводиться аналогічно:
навантаження на шинах системи та споживача:
Qс = 3500 квар Рп = 908 кВт Qп =751квар U = 10 кВ
- еквівалентні опори мережі системи Rс і мережі споживача Rп:
Визначаємо потужності конденсаторних батарей:
Оскільки Qкс менше нуля то визначаємо Qкп2
квар
Оскільки в КТП два трансформатора, які працюють незалежно і кожний з них має свою секцію шин навантаження на яких приблизно однакове то оптимальним рішенням є встановлення на кожну секцію шин батареї конденсаторів УК 05 – 0,4 – 250 У3 потужністю 250 квар, затрати при цьому будуть складати:
Установки УК 05 - 0,4 – ХХХ У3 виробництва ПТП “Вінницяпромелектро” виготовляються потужністю від 25 до 600 квар. Призначені для мереж з рівнем струмів вищих гармонік. Шафа установки виготовлені з листової сталі. Ступінь захисту ІР21, ІР54, з вентиляцією, настінного виконання потужністю до 90 квар і для розташування на підлозі потужністю до 600 квар. Ввід в шафу може бути зверху або знизу.
Установки обладнані автоматичними мікропроцесорними регуляторами реактивної потужності. Регулятор передбачає два режими роботи – ручний і автоматичний
Додатково установки можуть бути оснащені засобами захисту від:
коливання живильної напруги;
струмового перевантаження;
появи струмів вищих гармонік.
Можливі комбінації перерахованих захистів. Установки захищені від перегріву.
3.3. Обгрунтування вибору регулятора реактивної потужності
Оскільки активне і реактивне навантаження на протязі доби змінюється від мінімального до максимального значення то для запобігання виникненню зустрічних перетоків реактивної потужності в режимі мінімальних навантажень, які є джерелами виникнення ненормальних рівнів напруг, що суттєво зменшує якість електропостачання і створює загрозу пошкодження основного обладнання споживачів електроенергії, використовують регулятор реактивної потужності конденсаторних батарей.
Для даного типу конденсаторної установки використовується регулятор реактивної потужності серії МRM-12.
Мікропроцесорний регулятор серії МРМ-12 — це новітній пристрій керування батареєю конденсаторів, призначений для компенсації реактивної потужності. Батарея разом із регулятором працює автома тично, підтримуючи значення коефіцієнта потужності соs φ на довільно заданому рівні. Використаний алгоритм керування, вибираючи число і способи з'єднань, дає змогу оптимально використати наявні конденсатори. Регулятор, виконаний на базі великих інтегральних схем (ВІС), і є спеціалізованим пристроєм. Мікропроцесор та інші прилади цифрової техніки зумовили його високий технічний і функціональний рівень, бездоганну надійність, чутливість і точність. Незважаючи на значне число керованих виходів (15), конструкція є легкою та компактною, її дуже просто встановити, під'єднати, пустити й екс плуатувати. Стандартний корпус розміром 144x144 мм можна встановити на дверцятах або всередині батареї конденсаторів. Чутливість вимірювальної схеми дозволяє використовувати трансформатори струму із завищеними номінальними даними. Вмонтований годинник (варіант МРІМ-12с) дає можливість компенсувати увімкненим кон денсатором батареї реактивну потужність неробочого ходу силового трансформатора навіть при нульовому зна ченні струму навантаження. Завдяки високій надійності, пристрій здатен працювати без постійного нагляду.
Якщо у системі живлення передбачено два силові трансформатори, цей регулятор може працювати з двома трансформаторами струму. Автоматичний ви бір одного з них залежить від конкретних на даний час умов. Це дає змогу оптимізувати кількість конденсато рів в батареї або їх сумарну потужність. Виконання регуляторів із шістьма, дванадцятьма та п'ятнадцятьма керувальними виходами дає змогу компенсувати реактивну потужність із різними ступенями, а тому з високою точністю. Завдяки високій швидкодії (1 с) ці регулятори стали незамінними для об'єктів зі значними та швидкими змінами навантажень.
Технічні дані регулятора МRМ-12 Таблиця 3.3.1
Коло напруги:
номінальна напруга (на замовлення)
100/230/400/500/660 V
межі коливання напруги
-20%. ..+20%
04.02.2013 21:02-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора