COMPENSAREA PUTERII REACTIVE
La chestiunea fezabilității
Toate fără excepție, receptoarele AC sunt consumatori și putere reactivă (PM). Consumatorii Republicii Moldova sunt receptoare de energie electrică, care, prin funcționarea lor, utilizează un câmp magnetic alternativ: motoare de inducție, cuptoare de inducție, transformatoare de sudură, redresoare etc. precum și legăturile rețelei electrice - transformatoare, linii electrice, reactoare și alte echipamente.
Conform [1], aproximativ 60% din toată puterea reactivă asociată cu formarea câmpurilor magnetice alternante este consumată de motoarele de inducție și de circa 25% prin transformatoare.
Consumul de energie activă (AM) și reactivă este întotdeauna însoțit de pierderi. Electrică la scară sistem de pierdere AM și PM sunt considerate cheltuite în elementele și rețeaua electrică de putere (în liniile aeriene și cabluri, transformatoare de putere, reactoare și alte echipamente din stațiile de scădere).
Observăm diferența semnificativă dintre raportul dintre consum și pierderile AM și PM. Partea principală a AM este consumată de receptoarele electrice, iar în elementele rețelei se pierde doar un mic (circa 10%). PM în elementele rețelei și echipamentele electrice este de obicei comensurabil în mărime cu puterea activă consumată de receptoarele electrice.
AM este produs numai de generatoarele de centrale electrice. RM este produsă de generatoare de centrale electrice (motoare sincrone ale stațiilor în regim de supraexcitare), precum și de surse suplimentare: capacitatea liniilor de aer și cablu, compensatoare sincrone, bănci de condensatoare.
Transferul de PM de la generatoarele de centrale electrice prin rețeaua electrică către consumatori determină costuri AM în rețea sub formă de pierderi și încarcă în plus elementele rețelei electrice, reducând capacitatea lor globală. Prin urmare, o creștere a emiterii de RM de către producătorii de stații în scopul livrării lor către consumatori este, de regulă, inexpediată, iar efectul economic cel mai mare este atins atunci când dispozitivele compensatoare sunt plasate în vecinătatea consumatorilor de putere care consumă PM [2].
În dezvoltarea echilibrului de putere în rețeaua electrică trebuie să fie elaborate AM și rețeaua de echilibru PM la consumul lor, inclusiv pierderile de rețea, au fost furnizate de generarea de AM și PM pe puterea sistemului, de transport de la sistemele energetice vecine și alte surse de PM. În același timp, ar trebui să se prevadă o rezervă pentru muncă în condiții de accident sau de reparații.
La estimarea PM consumat, factorul de putere cos j = P / S este utilizat, unde P, S sunt puterea activă și, respectiv, întreaga putere.
Factorul de putere este o caracteristică inadecvată a puterii reactive consumate, deoarece pentru valorile cos j. aproape de unitate, RM consumată este încă destul de mare.
De exemplu, la o valoare mare a cos j = 0,95, PM consumat de sarcină este de 33% din consumul AM (Tabelul 1). La cos j = 0.7, cantitatea de PM consumată este practic egală cu valoarea AM.
Cel mai bun indicator al valorii consumului RM este coeficientul RM tg j = Q / P, în cazul în care Q, P - respectiv PM magnitudine și AM. Transferul de PM către consumator și consumul acestuia în rețea duce la pierderi suplimentare de AM în rețelele electrice de distribuție. În tabel. 2 prezintă un exemplu de calcul util AM consumator AM rețea de transmisie nemodificată (P = 100%) la diferite cos j și cu condiția ca puterea de transmisie a acestei cantități de pierdere în rețea AM când cos j = 1 P = D egal cu 10%. Pierderea AM în rețeaua electrică:
unde P, Q, U - AM, PM și tensiunea în rețea, respectiv;
R - rezistență activă echivalentă a rețelei;
tg j este coeficientul PM din rețea;
cos j este factorul de putere din rețea.
Rezultă din expresia (1) că, dacă parametrii puterii transmise (P), tensiunea (U) și rezistența rețelei (R) sunt neschimbate, pierderea AM în rețea este invers proporțională cu pătratul factorului de putere al sarcinii transmise;
Folosind această dependență, în Tabel. 2, se determină valorile pierderilor active din rețea pentru diferite cosuri. și un AM nemodificat transmis prin rețea.
Din calculele din tabel. 2 se poate observa că pierderile de AM în rețeaua electrică cresc rapid cu scăderea cos j. La cos j = 0.5, ele ajung la 40%, iar la cos j = 0.316, toate AM transmise prin rețea sunt cheltuite pentru pierderi în ea. În acest caz, valoarea PM este de aproape 3 ori mai mare decât AM.
EVALUAREA ECONOMICĂ A EFICIENȚEI CREȘTERII cos j
Presupunem că, datorită măsurilor de optimizare a echilibrului RM în rețea, cos j este mărit cu 0,01. Apoi, pierderile anticipate de putere vor scădea la valoarea:
EVALUAREA GRADULUI PERFECT AL COMPENSĂRII RM ÎN REȚELE ELECTRICE DE DISTRIBUȚIE
Note.
1. Lungimea medie a 0,38 HVL / 0,22 kV în Rusia este de aproximativ 0,7 km.
2. Valorile lui Ze sunt evidențiate cu galben. în care perioada de rambursare a costurilor pentru CRM este de 5 ani sau mai puțin.
3) reducerea căderii de tensiune în rețea;
4) permite echilibrarea tensiunilor în rețelele 0,38 / 0,22 kV cu sarcină neechilibrată.
Să analizăm în detaliu fiecare dintre factorii menționați mai sus referitori la RPC în rețele electrice de distribuție 10 (6) și 0,4 kV.
REDUCEREA PIERDERILOR AM ÎN REȚEA DE DISTRIBUȚIE CU 10 (6) KV
Pentru a evalua gradul de reducere a pierderilor AM presupune că N posturi de transformare 10 (6) / 0,4 kV (TA) Putere instalată SH (kVA) alimentat de configurație radială de la centrul de aprovizionare (CP). Transformatoarele sunt încărcate în mod egal cu puterea S cu un factor de putere cos j. Cablu (aer) O linie completă MRC-side AM 0,4 kV pierderea TP în rețeaua de distribuție va fi egală (neglijând pierderile la RM în transformatoarele 10 (6) / 0,4 kV):
Pierderea AM la sarcina reală S (în absența MRC):
unde Rocp este valoarea medie a rezistenței specifice a liniilor de alimentare de la CPU la TP, Ohm / km; Lcp - valoarea medie a lungimii liniilor de alimentare de la CPU la TP, km; Tensiunea neregulată a rețelei electrice, kV.
Raportul dintre valorile acestor pierderi poate fi caracterizat prin coeficientul corespunzător:
Cu cât valoarea factorului de putere anterior este mai mică, cu atât este mai mare eficiența RPM (tabelul 3).
Având în vedere că factorul de putere reală în rețelele de distribuție 10 (6) kV -0.4 este de aproximativ .8-.85, este ușor să vedem că pierderile în AM rețelei de distribuție după instalare BR (baterii de condensatoare) poate fi redusă la 1 , De 38-1,56 ori sau de 27-36%.
Reducerea transformatoarelor 10 (6) / 0,4 kV
Pierderile AM în transformatoare se caracterizează printr-o dependență mai complicată în comparație cu liniile de transmisie a energiei electrice:
Analiza datelor din tabelul nr. 3 și 4, arată că, datorită pierderilor la ralanti, care sunt independente de sarcină, gradul de pierdere a pierderilor AM în transformatoare la instalarea BC va fi puțin mai mic decât în liniile de cablu sau aer. Astfel, pierderile AM în transformatoarele de reducere de 10 (6) / 0,4 kV după instalarea BC pot fi reduse cu 1,31-1,44 ori, sau cu 24-31%.
REDUCEREA pierderii AM într-o rețea de distribuție de 0,38 kV
Se știe că principalele pierderi de energie se datorează rețelelor de distribuție cu o tensiune de 0,4 kV. Calculați aceste pierderi prin expresiile date mai sus pentru o rețea de 6-10 kV.
În acest caz, instalarea unui BC pe anvelope de 0,4 kV cu stații de transformare de 10 (6) / 0,4 kV nu va conduce la o reducere semnificativă a pierderilor AM în rețeaua de distribuție de 10 (6) -0,4 kV. Acest lucru poate fi realizat numai dacă BC este instalat la puncte de distribuție secundară de 0,38 / 0,22 kV în locurile în care PM este consumat direct.
Costurile de rambursare a pierderilor de electricitate de la transmisia PM Q peste elementul de rețea de 0,4 kV L și rezistența specifică Ro sunt determinate din expresia:
CREȘTEREA CAPACITĂȚII REDUCERII TRANSFORMERILOR 10 (6) / 0,4 kV
Creșterea consumului de energie (inclusiv datorită creșterii consumului de energie reactivă, după cum sa menționat mai sus) conduce la necesitatea construirii de noi stații. În acest sens, estimăm eficacitatea KPM ca alternativă la construirea unui TP nou. Valoarea PM, care poate fi trecută prin transformator la puterea sa nominală Snt. se determină din următoarea expresie:
Costurile specifice pentru construirea TP (având în vedere lucrările de construcție și instalare) sunt de aproximativ 4000-5000 ruble / kVA. Apoi, cu factorul de putere cos j = 0.8 înainte de instalarea BC, înainte de instalare, obținem condiția pentru eficiența instalației BC:
Rezistența specifică Kbk 2 variază în limitele de 0,258-0,129 Ohm / km, ceea ce depășește rezistența inductivă specifică cu 4,3-2,15 ori. În consecință, pierderile de tensiune în liniile de cablu depind mai mult de AM transmis. Prin urmare, RPM-urile în rețelele de cablu nu vor conduce la o schimbare vizibilă în domeniul de reglare a tensiunii.
Pentru linii aeriene, raportul rezistențelor active și inductive este de natură diferită, iar în secțiunea de fire de aluminiu de 120-240 mm 2 este de 0,837-0,41. Aceasta înseamnă că pierderile de tensiune în conductele de supratensiune de 0,4 kV depind în mod semnificativ de PM care curge prin ele, fapt confirmat de datele din tabel. 6.
În prezent, în orașe și suburbii ale Rusiei există un volum fără precedent de construcții individuale de locuințe, inclusiv întreaga gamă de cabane având o încărcătură electrică semnificativă. Datorită vastului teritoriu ocupat de aceste masive și din motive economice (costul construcției liniilor de cablu este foarte mare), alimentarea cu energie electrică este efectuată în principal de linii aeriene cu un procent destul de ridicat de scădere a tensiunii.
Sarcina maximă în perioada de toamnă și de iarnă, intrările la zonele rezidențiale în regiunile individuale sunt observate niveluri foarte scăzute de tensiune (până la 160-170 C), t. E. Devierea tensiunii la consumatori este de 2-3 ori mai mare decât valoarea maximă, în conformitate cu GOST 13109-97, care nu permite funcționarea normală a receptoarelor electrice și duce deseori la eșecul acestora. În acest sens, mulți consumatori individuali sunt obligați să cumpere și să instaleze regulatoare de tensiune suficient de puternice pentru a ridica nivelul de tensiune. Cu toate acestea, stabilizatori de tensiune, consumatorii de energie fiind factor de putere suficient de scăzută, de a promova pierderi chiar mai mari de tensiune.
În consecință, modul optim de ieșire din această situație este, după cum sa menționat, extinderea zonei de instalare a BC în rețeaua de distribuție 0,38 / 0,22 kV.
În multe țări dezvoltate, pentru a evita o astfel de situație, alimentarea cu energie a încărcăturii distribuite pe o suprafață mare este efectuată la tensiuni înalte de linii aeriene. Alimentarea cu energie electrică a consumatorilor în acest caz se realizează cu ajutorul unor transformatoare cu putere redusă de tip low-power.
Pierderile de tensiune în transformatoarele cu treaptă descrescătoare 10 (6) / 0,4 kV
Pierderea de tensiune la transformatoarele de step-down 10 (6) / 0,4 kV se determină din expresia:
unde Rm - rezistența transformatorului, Ohm;
Xm - rezistența inductivă a transformatorului, Ohm;
Un este tensiunea nominală a rețelei la care sunt date Rm și Xt. kV;
P, Q - sarcinile active (kW) și reactive (kVAr) ale transformatorului.
În tabel. 7 prezintă pierderi de tensiune UT D (%) în transformator coborâtor 10 / 0,4 kV partea de putere variabilă BK 0,4 kV.
Din datele furnizate rezultă că este tehnic cel mai posibil să se folosească un RPM complet pe partea de 0,4 kV. În acest caz, intervalul de reglaj al tensiunii datorat reducerii scăderii de tensiune a transformatoarelor descendente crește cu o medie de + 3,4%.
SIMMETRIZAREA TENSIUNILOR ÎN REȚELE CU PIERDEREA NELBATĂ
Diferitele echipamente energetice ale apartamentelor individuale în clădiri cu mai multe etaje sau construcții de locuințe private au condus la o creștere a asimetriei sarcinilor.
Deoarece dezechilibru cauzat de un număr mare de o singură fază, în conductorul neutru al cablului principal și liniile aeriene de 0,38 / 0,22 kV curent semnificativ în mărime proporțională cu faza, ceea ce duce la pierderi suplimentare de putere.
Includerea diferitelor condensatoare de putere pentru modul de echilibrare direct cu tensiunile de fază se va reduce la zero curenții de secvență, la valori acceptabile și simultan la ASO.
Pentru astfel de sisteme cu sarcini monofazate neechilibrate ale circuite de comandă BK dezvoltate (de exemplu, tipul BR6000 de Epcos AG). În care fiecare dintre controlorii comuta independent capacitanță într-o fază controlată în funcție de temperatura măsurată în patru cadrane ale planului complex de unghiul j.