CC BY
169
1997.
2.Быценко С. Г. Инструментальное обеспечение рынка электроэнергии. Концепция создания автоматизированной системы контроля и управления энергопотреблением. Промышленная энергетика № 1, 2, 3, 4.
1998.
3. Гуртовцев А.Л. Комплексная автоматизация энергоучета на промышленных предприятиях и хозяйственных субъектах // Современные технологии автоматизации. 1999. №3.
S. V. Ershov, E.M. Frolokov SYSTEM ASKYE
In this article it is a question of system ASKYE, creation preconditions, the main knots, the main problems are mentioned: installation site, degree of accuracy of devices of the account, question of quality and electric power control, accuracy of the accounting of losses. Key words: ASKYE, ASDU, accounting of energy, device account.
Получено 19.06.12
УДК 62-533.7
С.В. Ершов, канд. техн. наук, доц., 8-910-582-88-06, eists@rambler.ru (Россия, Тула, ТулГУ),
И.В. Савицкий, магистрант, 8-903-038-69-99, metall-00@mail.ru (Россия, Тула, ТулГУ)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В УСЛОВИЯХ ГОРОДСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Рассматриваются основные способы компенсации реактивной мощности. Представлены основные устройства для компенсации реактивной мощности.
Ключевые слова: реактивная мощность, компенсация, конденсаторная баратея, компенсатор.
Одним из основных вопросов, связанных с повышением качества электроэнергии в сетях, решаемых как на стадии проектирования, так и на стадии эксплуатации систем промышленного электроснабжения, является вопрос о компенсации реактивной мощности, включающий выбор целесообразных источников, расчет и регулирование их мощности, размещение источников в системе электроснабжения.
Рациональная компенсация реактивной мощности приводит к снижению потерь мощности из-за перетоков реактивной мощности, обеспечению надлежащего качества потребляемой электроэнергии за счет регулирования и стабилизации уровня напряжений в электросетях, достижению высоких технико-экономических показателей работы электроустановок.
Проблема компенсации реактивной мощности в электрических системах страны имеет большое значение по следующим причинам:
1) в промышленном производстве наблюдается опережающий рост потребления реактивной мощности по сравнению с активной;
2) в городских электрических сетях возросло потребление реактивной мощности
3) увеличивается потребление реактивной мощности в сельских электрических сетях.
Количественные и качественные изменения, происходящие в промышленном электроснабжении за последние годы, придают этому вопросу особую значимость. В настоящее время прирост потребления реактивной мощности существенно превосходит прирост потребления активной мощности. При этом передача реактивной мощности на значительные расстояния от мест генерации до мест потребления существенно ухудшает технико-экономические показатели систем электроснабжения.
Компенсация реактивной мощности, как всякое важное техническое мероприятие, может применяться для нескольких различных целей. Во-первых, компенсация реактивной мощности необходима по условию баланса реактивной мощности. Во-вторых, установка компенсирующих устройств применяется для снижения потерь электрической энергии в сети. И, наконец, в-третьих, компенсирующие устройства применяются для регулирования напряжения.
Во всех случаях при применении компенсирующих устройств необходимо учитывать ограничения по следующим техническим и режимным требованиям:
1) необходимому резерву мощности в узлах нагрузки;
2) располагаемой реактивной мощности на шинах ее источника;
3) отклонениям напряжения;
4) пропускной способности электрических сетей.
Мероприятия, проводимые по компенсации реактивной мощности
эксплуатируемых или проектируемых электроустановок потребителей, могут быть разделены на следующие три группы:
1) не требующие применения компенсирующих устройств;
2) связанные с применением компенсирующих устройств;
3) допускаемые в виде исключения.
Мероприятия первой группы направлены на снижение потребления реактивной мощности и должны рассматриваться в первую очередь, поскольку для их осуществления, как правило, не требуется значительных
капитальных затрат.
Последние два мероприятия должны обосновываться технико-экономическими расчетами и применяться при согласовании с энергосистемой.
Применению устройств компенсации реактивной мощности должен предшествовать тщательный технико-экономический анализ в связи с высокой стоимостью и достаточной сложностью этих устройств.
Компенсирующие устройства в зависимости от места их расположения в разветвленной электроэнергетической системе подразделяются на следующие виды: индивидуальные, групповые, централизованные компенсаторы
Индивидуальные компенсаторы - устройства, работающие непосредственно с приемником, потребляющим из питающей сети реактивную мощность. При полной компенсации приемник и устройство компенсации представляют для питающей сети устройства, потребляющие только активную мощность. Однако при выключенном потребителе компенсирующие устройства также не используются, что является главным недостатком индивидуальной компенсации. Такой вид компенсации лучше всего применять для компенсации мощности искажения приемников с нелинейными характеристиками.
Групповая и централизованная компенсация позволяет использовать устройства независимо от работы отдельных потребителей. Для реализации компенсации этого вида требуется дополнительная аппаратура -коммутационная и защитная; кроме того, компенсирующие устройства должны обеспечивать достаточный диапазон регулирования потребляемой мощности. Диапазон изменения мощности, потребляемой компенсирующими устройствами, должен быть определен на основе анализа суточной потребности в реактивной мощности для данной группы потребителей. Как правило, для группы потребителей характерно частое изменение нагрузки, что требует применения компенсирующих устройств с автоматическим регулированием мощности, отдаваемой компенсатором..
При непрерывном развитии электроэнергетических систем и наметившейся тенденции к созданию все более крупных энергоблоков значение централизованной компенсации снижается. При централизованной компенсации в крупных энергосистемах не обеспечивается компенсация во всех точках системы, особенно при размещении нелинейных нагрузок на большом расстоянии от электростанций и подстанций, причем, чем больше расстояние, тем больше потери в сети. Поэтому в настоящее время все чаще создают групповые компенсаторы, а для нелинейной нагрузки большой мощности - индивидуальные компенсаторы.
Важным моментом является соответствующее расположение компенсатора, и в особенности выбор мест подсоединения схем измерения. Компенсатор целесообразно располагать так, чтобы имелась возможность
стабилизации реактивной мощности в точке подключения преобразователя. В этом случае достигается ограничение колебания напряжения в энергосистеме при изменении условий работы подключенных потребителей
Известно, что наиболее экономичным средством для компенсации реактивной мощности являются конденсаторные батареи. Это объясняется их преимуществами перед другими средствами компенсации реактивной мощности, а именно: возможность применения как на низком, так и на высоком напряжении; малые потери активной мощности (0,0025-0,005 кВт/квар); наименьшая удельная стоимость (за 1 квар) по сравнению с другими компенсирующими устройствами; простота эксплуатации (ввиду отсутствия вращающихся и трущихся частей); простота производства монтажа (малая масса, отсутствие фундамента); возможность использования для установки любого сухого помещения.
Но в сетях с повышенным содержанием высших гармоник, генерируемых нелинейными нагрузками, применение обычных средств компенсации реактивной мощности, рассчитанных на синусоидальные токи и напряжения, связано с техническими трудностями.
При необходимости компенсации нагрузок с быстроизменяющейся реактивной мощностью применяемое повсеместно регулирование мощности конденсаторной батареи путем подключения или отключения ее секций с помощью механических выключателей оказывается затруднительным, а часто и невозможным в связи с высокой стоимостью, малым быстродействием и низкой механической прочностью выключателей, а также ступенчатым характером регулирования мощности батареи. Возможно, кроме того, возникновение ударных коммутационных сверхтоков, зависящих от момента подключения батареи конденсаторов к питающей сети, а также неблагоприятное воздействие на конденсаторы токовых перегрузок при частоте высших гармоник, генерируемых нелинейными нагрузками.
При наличии быстрых и резкопеременных нагрузок становится перспективным применение статических компенсаторов реактивной мощности, обеспечивающих возможность безынерционного регулирования реактивной мощности. При этом улучшаются условия статической устойчивости энергосистемы в целом, что обеспечивает дополнительную экономию за счет повышения технико-экономических показателей работы электроустановок.
Статические компенсаторы реактивной мощности (СКРМ) являются перспективным средством рациональной компенсации реактивной мощности в силу присущих им положительных свойств, таких, как быстродействующее регулирование, подавление колебаний напряжения, симметрирование нагрузок, отсутствие вращающихся частей, плавность регулирования реактивной мощности, выдаваемой в сеть. Кроме того, эти устройства могут осуществлять плавное и оптимальное распределение на-
пряжений, обеспечивая тем самым снижение их потерь в распределительных электросетях.
В настоящее время известно большое количество вариантов схем, которые разделяют на три группы:
1) мостовые источники реактивной мощности с индуктивным накопителем на стороне постоянного тока
2) реакторы насыщения с нелинейной вольт-амперной характеристикой
3) реакторы с линейной вольт-амперной характеристикой и последовательно включенными встречно-параллельными управляемыми вентилями.
СКРМ обеспечивают одновременно компенсацию реактивной мощности основной частоты, фильтрацию высших гармонических, компенсацию изменений напряжения, а также симметрирование напряжения сети. Они состоят из управляемой части, обеспечивающей регулирование реактивной мощности, и энергетических фильтров, обеспечивающих фильтрацию высших гармоник тока нелинейной нагрузки.
Статические компенсирующие устройства обладают следующими преимуществами:
1) высоким быстродействием изменения реактивной мощности;
2) достаточным диапазоном регулирования реактивной мощности;
3) возможностью регулирования и потребления реактивной мощности;
4) минимальными искажениями питающего напряжения.
Основными элементами статических компенсирующих устройств
являются конденсатор и дроссель - накопители электромагнитной энергии - и вентили (тиристоры), обеспечивающие ее быстрое преобразование.
Принцип работы статических источников реактивной мощности состоит в том, что выпрямленным током преобразователя индуктивность (реактор или дроссель с железом) заряжается магнитной энергией, которая инвертируется в сеть переменного тока с опережающим коэффициентом мощности.
В СКРМ при полном открывании вентилей реактивная мощность установки определяется разностью между мощностью, генерируемой фильтрами, и мощностью, потребляемой реакторами. По мере закрытия вентилей мощность, потребляемая реакторами, уменьшается, и при их полном закрытии мощность, генерируемая ИРМ, становится равной мощности фильтров.
В ряде случаев помимо резонансных цепей фильтров, настраиваемых на частоты доминирующих высших гармоник тока нагрузки, в состав ТКРМ вводят параллельно присоединяемые конденсаторные батареи для фильтрации гармоник, порядок которых выше частоты настройки резонансных фильтров.
Быстрое развитие мирового производства статических тиристорных компенсаторов (СТК) определяется их преимуществами по отношению к традиционным средствам компенсации реактивной мощности в решении ряда актуальных задач электроэнергетики. К числу таких задач относится необходимость компенсации реактивной мощности в местах потребления электроэнергии и на промежуточных подстанциях длинных линий с целью повышения стабильности напряжения у потребителей, снижения потерь в линиях электропередач и сетях электроснабжения потребителей, повышения пропускной способности электропередач.
На основании выше сказанного можно сделать вывод, что статические тиристорные компенсаторы открывают новые возможности по повышению надежности и качества электрических систем, обеспечивая помимо компенсации реактивной мощности ограничение коммутационных перенапряжений и соответствующее облегчение координации изоляции оборудования ультравысоковольтных передач, повышение предела мощности по длинным линиям, симметрирование режима, снижение потерь в линиях, компенсацию влияния резкопеременной нагрузки, фильтрацию высших гармоник.
Список литературы
1.Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: учебник для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1984. 472 с.
2. Минин Г.П. Реактивная мощность. М.: Энергия, 1978. 88 с.
3. Коновалова Л. А., Рожкова Л. Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М.: Энергоатомиздат, 1989. 528 с.
4. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: учебник для учащихся техникумов. М.: Высшая школа, 1981. 376 с.
5. Электроснабжение промышленных предприятий/ В.С. Дирацу [и др.]. - Киев: Вища школа, 1974. 280 с.
S. V. Ershov, I. V. Savitsky
DEVELOPMENT OF SYSTEMS OF COMPENSA TION OF JET CAPACITY IN THE CONDITIONS OF THE CITY ELECTRIC
In this article it is a question the main ways of compensation of jet capacity. The main devices for compensation ofjet capacity are presented.
Key words: Jet capacity, compensation, condenser баратея, jack.
Получено 19.06.12
