Основные потребители реактивной мощности

Основные потребители реактивной мощности

Основными потребителями реактивной мощности являются:

· Асинхронные двигатели;

· Трансформаторы;

· Все остальное (все потребители, имеющие в своем составе индуктивности - аппараты управления, содержащие катушки индуктивности).

Асинхронные двигатели (АД)

АД потребляют 70-80% всей реактивной мощности, вырабатываемой энергосистемой.

Реактивная мощность в АД расходуется на создание основного магнитного потока и потоков рассеяния. При этом она.рассчитывается по Т-образной схеме замещения следующим образом

,

где - реактивная мощность АД,

- реактивная мощность холостого хода,

- коэффициент загрузки,

Q_НАГР. - реактивная мощность, обусловленная созданием магнитных потоков рассеяния от токов нагрузки;

- реактивная мощность, обусловленная созданием магнитных потоков рассеяния при номинальном токе в обмотке статора.

Реактивная мощность холостого хода идет на создание основного магнитного поля. определяется по следующей формуле

,

где - ток холостого хода. Он не приводится в паспортных данных, его определяют по измерениям на предприятии. Обычно он находится в диапазоне 15-35% от номинального тока АД.

Мощность идет на создание потоков рассеяния при номинальной загрузке электродвигателя. В паспорте эта мощность не приводится. Она определяется расчетным путем через номинальную реактивную мощность АД Q_НОМ.

в паспорте не задается, определяется через заданный коэффициент мощности .

.

При таких больших значениях коэффициента реактивной мощности величина потребляемой реактивной мощности близка к активной.

Трансформаторы

Трансформаторы не потребители мощности. Они передают мощность другим потребителям.

В трансформаторе, как и в АД, реактивная мощность расходуется на создание основного магнитного потока и потоков рассеяния..

У трансформатора нет зазора в магнитопроводе (в отличие от АД, у которых между статором и ротором воздушный зазор). Поэтому, в трансформаторах меньше магнитное сопротивление на пути замыкания магнитного потока, меньше ток холостого хода, меньше требуется реактивной мощности на создание рабочего магнитного потока. Меньше потоки рассеяния.

При этом трансформатор потребляет значительно меньшую РМ, чем АД той же мощности.

Однако суммарная установленная мощность трансформаторов в несколько раз превышает суммарную мощность двигателей, так как мощность несколько раз трансформируется. Поэтому в сумме силовые трансформаторы в электрических сетях потребляют 20-25% реактивной мощности.

Формула по расчету потерь мощности в трансформаторе аналогично АД

.

В отличие от АД потребляемая РМ трансформаторов может быть определена по паспортным данным.

Мощность холостого хода

.

Мощность КЗ

.

 

Системный расчет КРМ

Системным называют расчет оптимальных значений входной Q_ВХ реактивной мощности (РМ), которые могут быть переданы из энергосистемы в сеть промышленного предприятия в часы наибольших нагрузок энергосистемы. Это значение входной РМ называется экономическим и обозначается Q_э.. кроме того рассчитываются также технические пределы потребления Q_П и генерации РМ Q_Г, при которых напряжение на зажимах потребителя не выходит за пределы допустимых.

Экономическое значение, а также технические пределы потребления и генерации определяются по выражениям

Q_Э = tgj_Э×Р_Р; Q_П = tgj_П×Р_Р; Q_Г = tgj_Г×Р_Р, (5)

где tgj_Э - экономическое значение коэффициента реактивной мощности;

tgj_П = 0,7 и tgj_Г = 0,1 - нормативные предельные значения коэффициентов реактивной мощности;

Р_Р - расчетная мощность электрической сети предприятия.

Первым этапом системного расчета является определение экономического значения коэффициента реактивной мощности в часы максимума энергосистемы tgj_Э.М.. При проектировании электроснабжения коэффициент tgj_Э.М определяется нормативным методом по выражению

tgj_Э.М. = , (6)

где К₁ - коэффициент удорожания компенсирующих устройств (по сравнению с 1991 г.);

a и b - основная и дополнительная ставки действующего двухставочного тарифа (с учетом индекса цен по сравнению с 1991 г.) на активную электроэнергию;

tgj_d - базовый коэффициент РМ.

Если принять коэффициент удорожания компенсирующих устройств равным кратности повышения цен на электроэнергию, то коэффициент К₁ можно не учитывать, а значения a, b и стоимость компенсирующих устройств принимать либо по состоянию либо на текущий год, либо на 1991г. Для средней полосы европейской части страны по состоянию на 1991 г a = 96 руб./кВт и b = 2,9 коп/кВт ч. при этом tgj_Э.М. = tgj_Б.

Базовый коэффициент РМ нормируется и принимается в зависимости от величины высшего напряжения подстанции, к шинам которой подключена распределительная сеть 6(10)кВ предприятия в соответствии с таблицей.

 

U, кВ			220, 330	300 и выше	Шины генераторного напряжения 6-20 кВ
tg jБ	0,25 0,3	0,3 0,4	0,4 0,5	0,6 0,6	0,6 0,7
y	0,7	0,6	0,5	0,25	0,25

Базовому коэффициенту РМ по [7] соответствует степень компенсации y (табл. 6.1), представляющая собой отношение мощности компенсирующих устройств к расчетной реактивной мощности нагрузки.

Если часы максимума нагрузки рассматриваемой электрической сети не совпадают с часами максимума нагрузки энергосистемы, то коэффициент РМ tgj_Э.М. пересчитывают к часам максимума нагрузки электрической сети предприятия по выражению

 

tgj_Э = , (7)

где К_i - определяется как отношение активной нагрузки электрической сети Р_М.Э. в часы максимума нагрузки энергосистемы к максимальной (расчетной) мощности нагрузки Р_М за год в часы максимума нагрузки предприятия;

tgj_Н - натуральный коэффициент РМ без учета компенсирующих устройств. Определяется он в часы максимума нагрузки энергосистемы по выражению

tgj_Н = Q_Ф / Р_М.Э. (8)

где Q_Ф – натуральная реактивная нагрузка предприятия: при проектировании принимается равной расчетной реактивной мощности без учета компенсирующих устройств, при эксплуатации определяется по данным замера при отключенных источниках реактивной мощности.

При отсутствии данных о мощности Q_Ф принимают tgj_Н = 0,8.

Для действующих предприятий коэффициент К_i определяется для каждого квартала как отношение активной нагрузки электрической сети Р_М.Эi. в часы максимума нагрузки энергосистемы в i-м квартале к максимальной мощности нагрузки Р_М. Выбор средств КРМ ведется по наибольшему значению Q_Э. По значению Q_Э в другие кварталы при необходимости решаются вопросы регулирования средств компенсации.

Экономическое значение РМ является максимальным значением входной РМ Q_ВХ, передаваемой в пределах экономических значений. Поэтому при выборе средств КРМ значение Q_ВХ может быть уменьшено по сравнению с Q_Э [7].

 

 

Основные потребители реактивной мощности

Основными потребителями реактивной мощности являются:

· Асинхронные двигатели;

· Трансформаторы;

· Все остальное (все потребители, имеющие в своем составе индуктивности - аппараты управления, содержащие катушки индуктивности).

Асинхронные двигатели (АД)

АД потребляют 70-80% всей реактивной мощности, вырабатываемой энергосистемой.

Реактивная мощность в АД расходуется на создание основного магнитного потока и потоков рассеяния. При этом она.рассчитывается по Т-образной схеме замещения следующим образом

,

где - реактивная мощность АД,

- реактивная мощность холостого хода,

- коэффициент загрузки,

Q_НАГР. - реактивная мощность, обусловленная созданием магнитных потоков рассеяния от токов нагрузки;

- реактивная мощность, обусловленная созданием магнитных потоков рассеяния при номинальном токе в обмотке статора.

Реактивная мощность холостого хода идет на создание основного магнитного поля. определяется по следующей формуле

,

где - ток холостого хода. Он не приводится в паспортных данных, его определяют по измерениям на предприятии. Обычно он находится в диапазоне 15-35% от номинального тока АД.

Мощность идет на создание потоков рассеяния при номинальной загрузке электродвигателя. В паспорте эта мощность не приводится. Она определяется расчетным путем через номинальную реактивную мощность АД Q_НОМ.

в паспорте не задается, определяется через заданный коэффициент мощности .

.

При таких больших значениях коэффициента реактивной мощности величина потребляемой реактивной мощности близка к активной.

Трансформаторы

Трансформаторы не потребители мощности. Они передают мощность другим потребителям.

В трансформаторе, как и в АД, реактивная мощность расходуется на создание основного магнитного потока и потоков рассеяния..

У трансформатора нет зазора в магнитопроводе (в отличие от АД, у которых между статором и ротором воздушный зазор). Поэтому, в трансформаторах меньше магнитное сопротивление на пути замыкания магнитного потока, меньше ток холостого хода, меньше требуется реактивной мощности на создание рабочего магнитного потока. Меньше потоки рассеяния.

При этом трансформатор потребляет значительно меньшую РМ, чем АД той же мощности.

Однако суммарная установленная мощность трансформаторов в несколько раз превышает суммарную мощность двигателей, так как мощность несколько раз трансформируется. Поэтому в сумме силовые трансформаторы в электрических сетях потребляют 20-25% реактивной мощности.

Формула по расчету потерь мощности в трансформаторе аналогично АД

.

В отличие от АД потребляемая РМ трансформаторов может быть определена по паспортным данным.

Мощность холостого хода

.

Мощность КЗ

.