Охарактеризуйте естественную и искусственную компенсацию реактивной мощности, средства компенсации реактивной мощности.

Активная энергия, потребляемая электроприемниками, преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и газа и т.п. Определенный процент активной энергии расходуется на потери. Под реактивной мощностью понимается электрическая нагрузка, создаваемая колебаниями энергии электромагнитного поля. Реактивная мощность не связана с полезной работой ЭП и расходуется на создание электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, линиях. Из курса ТОЭ известно, что реактивная мощность может иметь индуктивный или емкостный характер. Условимся считать реактивную индуктивную мощность Q_L нагрузочной или потребляемой, а реактивную емкостную мощность Q_C — генерируемой. Прохождение в электрических сетях реактивных токов обусловливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения, требует увеличения номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает пропускную способность всей СЭС.

Основными потребителями реактивной мощности индуктивного характера на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели АД (60—65 % общего ее потребления), трансформаторы, включая сварочные (20—25 %), вентильные преобразователи, реакторы и прочие ЭП.

Реактивной мощностью дополнительно нагружаются питающие и распределительные сети предприятия, соответственно увеличивается общее потребление электроэнергии. Меры по снижению потребления реактивной мощности: естественная компенсация (естественный косинус фи) без применения специальных компенсирующих устройств КУ; искусственная компенсация, называемая чаще просто компенсацией (искусственный косинус фи), с применением КУ(конденсаторных установок)

Естественная компенсация реактивной мощности не требует больших материальных затрат и должна проводиться на предприятиях в первую очередь. К естественной компенсации относятся:

упорядочение и автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика нагрузки и улучшению энергетического режима оборудования (равномерное размещение нагрузок по фазам, смещение времени обеденных перерывов отдельных цехов и участков, перевод энергоемких крупных ЭП на работу вне часов максимума энергосистемы и, наоборот, вывод в ремонт мощных ЭП в часы максимума в энергосистемы и т. п.);

создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения количества ступеней трансформации;

замена трансформаторов и другого электрооборудования старых конструкций на новые, более совершенные с меньшими потерями на перемагничивание;

замена мало загруженных трансформаторов и двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка;

применение СД вместо Ад, когда это допустимо по условиям технологического процесса;

ограничение продолжительности ХХ двигателей и сварочных трансформаторов, сокращение длительности и рассредоточение во времени пуска крупных ЭП;

улучшение качества ремонта электродвигателей, уменьшение переходных сопротивлений контактных соединений; отключение при малой нагрузке (например, в ночное время, в выходные и праздничные дни) части силовых трансформаторов.

Для искусственной компенсации реактивной мощности, называемой иногда «поперечной» компенсацией, применяя специальные компенсирующие устройства, являющиеся источниками реактивной энергии емкостного характера.

Под компенсацией реактивной мощности понимается снижение реактивной мощности, циркулирующей между источниками тока и электроприемниками, а следовательно, и снижение тока в генераторах и сетях.

Проведение мероприятий по компенсации реактивной мощности дает значительный технико-экономический эффект, заключающийся в снижении потерь активной мощности.Во вновь проектируемых электрических сетях компенсация реактивной мощности позволяет снизить число и мощность силовых трансформаторов, сечения проводников линий и габариты аппаратов распределительных устройств.

На границе раздела потребителя и энергоснабжающей организации в зависимости от места присоединения потребителя в энергетической системе средневзвешенное значение коэффициента мощности должно было находиться в пределах 0,85...0,95.

В настоящее время более эффективным показателям потребления реактивной мощности является

К специальным компенсирующим устройствам относятся:

а) синхронные компенсаторы (СК); б) конденсаторные батареи (КБ);

в) статические источники реактивной мощности (ИРМ)

Наибольшее применение в сетях потребителей нашли КБ. В сетях с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 6—10 кВ рекомендуется применение ИРМ. для компенсации больших реактивных нагрузок, чаще всего в энергосистемах, применяются СК. Для жилых и общественных зданий компенсация реактивной нагрузки не предусматривается.

19 Укажите назначение высоковольтных выключателей, классификацию их по способу гашения электрической дуги, условное и буквенное обозначение в схемах.

Выключатели высокого напряжения (Q) предназначены для отключения и включения цепец в нормальных и аварийных режимах. Обозначения в схемах-

Выключатели осуществляют оперативное включение и отключение, а главное — защиту от токов короткого замыкания. Кроме номинальных значений тока и напряжения основными показателями для них являются номинальные токи отключения, включения и электродинамической стойкости, т.е. наибольшие токи короткого замыкания, которые выключатель способен отключить, включить и пропустить через себя не размыкаясь.

Отключение больших токов короткого замыкания — сложнейшая задача. По способу гашения дуги выключатели могут быть масляные, воздушные, элегазовые, электромагнитные, вакуумные и др. Указанные группы характеризуются различными принципами гашения дуги.

В зависимости от количества масла масляные выключатели делятся на две группы: с большим объёмом масла (ВМ, ВМБ, МКП и др.) и с малым объёмом (ВМГ, ВМП и др.). В многообъёмных выключателях масло выполняет двойную функцию: гасит дугу и изолирует токоведущие части друг от друга и от заземлённого бака. Масло в малообъёмных выключателях служит только для гашения дуги.

Указанные группы характеризуются различными принципами гашения дуги. У многообъёмных выключателей, возникающая при расхождении контактов дуга, действием высокой температуры разлагает масло, образуя газовый пузырь (до 70% водорода) с областью большого давления. Дуга при этом охлаждается (водород обладает большой теплопроводностью) и при дальнейшем увеличении расстояния между контактами гаснет.

В малообъёмных выключателях электрическая дуга гасится потоком газомасляной смеси, образующейся в результате интенсивного разложения трансформаторного масла под действием высокой температуры дуги. Этот поток получает определённое направление в специальном дугогасящем устройстве — дугогасительной камере.

Выключатели электромагнитные

Выключатели электромагнитные обладают теми достоинствами, что для своей работы не требуют ни масла, ни сжатого воздуха, ни тем более элегаза, они допускают большое число включений. Однако отключающая способность их ограничена по напряжению. Гашение в электромагнитных выключателях основано на воздействии на ствол дуги и достижении падения напряжения на стволе дуги, больше приложенного. Они находят применение для КРУ на напряжение 6–20 кВ, токи до 3200 А при частых коммутациях (выключатели нагрузки — выключатели в цепях мощных двигателей и других нагрузок).

В вакуумных выключателях гашение дуги осуществляется при помощи магнитного дутья в камерах с продольными (прямыми, извилистыми и т.п.) щелями. В настоящее время вакуумные выключатели (ВВ) занимают лидирующее положение в сильноточной коммутационной аппаратуре средних классов напряжения 10–35 кВ. Благодаря их достоинствам, таким как: высокая надёжность и ресурс, малая масса и небольшие габариты (см. рис. 3.1), сейсмостойкость, способность работать в любых климатических районах, взрыво- и пожаробезопасность, простота обслуживания выключателей нового поколения, не требующих ремонта в течение 25 лет.

Принцип действия вакуумных дугогасительных камер основан на гашении электрической дуги тока отключения в вакууме. В вакуумных дугогасительных камерах реализуются два очень важных свойства вакуумных промежутков: высокая электрическая прочность (выше, чем у трансформаторного масла, не говоря о воздухе) и высокая дугогасительная способность. Ударная ионизация в вакуумном промежутке практически отсутствует, поэтому вакуумный промежуток не может служить источником заряжённых частиц. Заряжённые частицы могут появляться при определённых условиях с поверхно-стей контактов и других частей вакуумной камеры.